2024-2025学年新教材高中物理第2章机械振动分层作业17受迫振动共振新人教版选择性必修第一册

分层作业17受迫振动共振A组必备知识基础练题组一阻尼振动1.(2024河南安阳高二月考)一个水平弹簧振子做阻尼振动的振动图像如图所示,曲线上A、B两点连线与横轴平行,下列说法正确的是()A.振子在A时刻的动能等于B时刻的动能B.振子在A时刻的势能大于B时刻的势能C.振子在A时刻的机械能等于B时刻的机械能D.振子在A时刻的机械能大于B时刻的机械能2.(2024广东韶关高二月考)自由摆动的秋千,摆动的振幅越来越小,下列说法正确的是()A.机械能守恒B.能量正在消失C.总能量守恒,机械能减小D.只有动能和势能的相互转化3.(2024湖南湘潭高二月考)如图所示,物体静止于水平面上的O点,这时弹簧恰为原长l0,物体的质量为m,与水平面间的动摩擦因数为μ,现将物体向右拉一段距离后自由释放,使之沿水平面振动,下列结论正确的是()A.物体通过O点时所受的合外力为零B.物体将做阻尼振动C.物体最终只能停止在O点D.物体停止运动后所受的摩擦力为μmg题组二受迫振动与共振4.(2024浙江诸暨检测)A、B两个单摆,A摆的固有频率为4f,B摆的固有频率为f,若让它们在频率为5f的驱动力作用下做受迫振动,则两单摆比较()A.A摆振幅较大,振动频率为fB.B摆振幅较大,振动频率为4fC.A摆振幅较大,振动频率为5fD.B摆振幅较大,振动频率为5f5.(2024广东佛山高二月考)如图所示,曲轴上挂着一个弹簧振子。转动摇把曲轴可带动弹簧振子上下振动,开始时不转动摇把,让振子自由振动,测得其频率为2Hz。现匀速转动摇把,转速为240r/min。则下列说法正确的是()A.当振子稳定振动时,它的振动周期是0.5sB.当振子稳定振动时,它的振动频率是4HzC.当转速为240r/min时,弹簧振子的振幅最大D.当转速增大时,弹簧振子的振幅增大题组三共振6.(多选)(2024河南濮阳高二月考)下列关于共振和防止共振的说法,正确的是()A.共振现象总是有害的,所以要避免共振现象发生B.队伍过桥要慢行是为了不产生周期性的驱动力,从而避免产生共振C.火车过桥慢行是为了使驱动力的频率远小于桥的固有频率,从而避免产生共振D.利用共振时,应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率,防止共振危害时,应使驱动力的频率远离振动物体的固有频率7.(2024四川成都高二月考)一物体做受迫振动时的振幅与驱动力频率的关系图像如图所示,由图可知()A.驱动力频率为f2时,物体处于共振状态B.物体做自由振动时,频率可以为f1、f2或f3C.要减小共振的危害,必须使物体的振动频率接近f2D.要利用共振的效果,必须使物体的振动频率远离f28.(2024四川绵阳期末)单摆在两次受迫振动中的共振曲线如图所示,下列说法正确的是(g取9.8m/s2)()A.若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行,且摆长相等,则图线Ⅱ是月球上的单摆的共振曲线B.若两次受迫振动均在地球上同一地点进行,则两次摆长之比为lⅠ∶lⅡ=4∶25C.若图线Ⅱ对应单摆的摆长约为2m,则图线Ⅱ是在地球表面上完成的D.若图线Ⅱ是在地球表面上完成的,则该单摆摆长约为1mB组关键能力提升练9.(2024山东滨州高二期末)如图甲所示,一个竖直圆盘转动时,固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动,T形支架下面系着一个弹簧和小球组成的弹簧振子,当圆盘静止时,小球可稳定振动。改变圆盘匀速转动的周期,其共振曲线(振幅A与驱动力的频率f的关系)如图乙所示。现使圆盘以4s的周期匀速转动,经过一段时间后,小球振动达到稳定,则下列说法正确的是()甲乙A.此弹簧振子的固有频率约为0.25HzB.此弹簧振子的振动频率约为3HzC.若圆盘匀速转动的周期减小,弹簧振子的振动频率变大D.若圆盘匀速转动的周期增大,共振曲线的峰值将向左移动10.(多选)(2024山东济宁模拟)为了提高松树上松果的采摘率和工作效率,工程技术人员发明了打击杆、振动器使松果落下的两种装置,如图甲、乙所示。则()A.针对不同树木,落果效果最好的振动频率可能不同B.随着振动器频率的增加,树干振动的幅度一定增大C.打击杆对不同粗细树干打击结束后,树干的振动频率相同D.稳定后,不同粗细树干的振动频率始终与振动器的振动频率相同11.(2024江西南昌高二月考)轿车的悬挂系统是由车身与轮胎间的弹簧及避震器组成的支持系统。某型号轿车的“车身——悬挂系统”的固有周期是0.5s,这辆汽车匀速通过某路口的条状减速带,如图所示,已知相邻两条减速带间的距离为1.0m,该车经过该减速带过程中,下列说法正确的是()A.当轿车以30km/h的速度通过减速带时,车身上下振动的频率为2HzB.轿车通过减速带的速度大小不同,车身上下振动的幅度大小也必然不同C.轿车通过减速带的速度越大,车身上下颠簸得越剧烈D.当轿车以7.2km/h的速度通过减速带时,车身上下颠簸得最剧烈12.(多选)(2024安徽芜湖高二月考)单摆M、N、O、P自由振动时,振动图像分别如图甲、乙、丙、丁所示。现将单摆M、N、O、P悬挂在如图所示支架的细线上,并保持各自的摆长不变,使其中一个单摆振动,经过足够长的时间,其他三个都可能振动起来,不计空气阻力,下列判断正确的是()A.若使M振动起来,P不会振动B.若使N振动起来,稳定时N振动的周期仍小于O振动的周期C.若使P振动起来,稳定时M比N的振幅大D.若使O振动起来,稳定时M振动的周期等于3sC组核心素养拔高练13.(多选)(2024江西九江高二月考)把一个筛子用四根弹簧支起来,筛子上安一个电动偏心轮,它每转一周给筛子一个驱动力,这样就做成了一个共振筛,如图所示。筛子做自由振动时,完成10次全振动用时15s,在某电压下,电动偏心轮转速是36r/min。已知增大电压可使偏心轮转速提高,增加筛子质量,可以增大筛子的固有周期。那么要使筛子的振幅增大,下列做法正确的是()A.提高输入电压 B.降低输入电压C.增加筛子质量 D.减小筛子质量参考答案分层作业17受迫振动共振1.D解析由于弹簧振子做阻尼振动,所以振子在A时刻的机械能大于在B时刻的机械能,故C错误,D正确;由于弹簧的弹性势能仅与弹簧的形变量(即振子的位移)有关,A、B时刻弹簧的形变量相等,势能相等,故B错误;通过上述分析可知振子在A时刻的动能大于在B时刻的动能,故A错误。2.C解析自由摆动的秋千,振幅越来越小,则振动系统中的能量转化不只是系统内部动能和势能的相互转化,振动系统是一个开放系统,与外界时刻进行着能量交换,但总能量守恒,系统由于受到阻力,消耗系统机械能,从而使振动的机械能不断减小,故C正确。3.B解析物体通过O点时弹簧的弹力为零,但摩擦力不为零,故合外力不为零,选项A错误;物体振动时要克服摩擦力做功,机械能减少,振幅减小,做阻尼振动,选项B正确;物体最终停止的位置可能在O点也可能不在O点,选项C错误;若停在O点,摩擦力为零,若不在O点,摩擦力和弹簧的弹力平衡,停止运动时物体所受的摩擦力不一定为μmg,选项D错误。4.C解析受迫振动的频率等于驱动力的频率,当系统的固有频率等于驱动力的频率时,系统达到共振,振幅最大。故A、B两个单摆都做受迫振动,振动频率为5f,A摆的固有频率接近驱动力的频率,则A摆的振幅较大,故C正确。5.B解析摇把的转速n=240r/min=4r/s,周期T=1n=0.25s,f=1T=4Hz,转动摇把时,弹簧振子做受迫振动,做受迫振动的物体的周期、频率由驱动力的周期、频率决定,驱动力的频率为4Hz,周期为0.25s,故A错误,B正确;弹簧振子的固有频率为2Hz,当驱动力频率为2Hz时,摇把的转速为2r/s=120r/min,振子发生共振,振幅最大,故C错误;当摇把转速增大时,驱动力的频率与固有频率相差越大,共振越不明显,振幅越小,故6.CD解析共振现象有利也有弊,A项错误;过桥慢行是为了使驱动力的频率与桥的固有频率相差很多,从而避免桥产生共振现象,B项错误,C项正确;当固有频率与驱动力的频率相同时,物体产生共振现象,利用共振时,应使二者接近或相等,防止共振危害时,应使二者远离,D项正确。7.A解析由题图可知驱动力频率为f2时,物体振幅最大,处于共振状态,选项A正确;当驱动力的频率等于物体的固有频率时,物体振幅最大,由题图可知该物体的固有频率为f2,物体做自由振动时,频率为固有频率f2,选项B错误;物体的振动频率越接近固有频率,振幅越大,故要减小共振的危害,必须使物体的振动频率远离f2,要利用共振的效果,必须使物体的振动频率接近f2,选项C、D错误。8.D解析若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行,因为图线Ⅰ对应单摆的固有频率较小,则固有周期较大,根据T=2πlg可知,该单摆对应的重力加速度小,则图线Ⅰ是月球上单摆的共振曲线,故A错误;若两次受迫振动均在地球上同一地点进行,则重力加速度相等,由图知它们的固有频率之比为2∶5,则固有周期之比为5∶2,根据T=2πlg,可知摆长之比lⅠ∶lⅡ=25∶4,故B错误;若图线Ⅱ是在地球表面上完成的,对应单摆的固有频率为0.5Hz,则由T=2πlg,可解得摆长l≈1m,故C9.C解析由图乙振动图像可知,此弹簧振子的固有频率约为3Hz,A错误;此弹簧振子的振动频率为f=1T=14Hz=0.25Hz,B错误;因弹簧振子的振动频率等于驱动力的频率,根据f=1T,若圆盘匀速转动的周期减小,弹簧振子的振动频率变大,C正确;因共振曲线的峰值与弹簧振子的固有频率有关,弹簧振子的固有频率不变,若圆盘匀速转动的周期增大,10.AD解析根据共振的条件,当振动器的频率等于树木的固有频率时产生共振,此时树干的振幅最大,落果效果最好,而不同的树木的固有频率不同,针对不同树木,落果效果最好的振动频率可能不同,随着振动器频率的增加,树干振动的幅度不一定增大,选项A正确,B错误;打击结束后,树干做阻尼振动,阻尼振动的频率为树干的固有频率,所以粗细不同的树干振动频率不同,选项C错误;树干在振动器的打击下做受迫振动,则稳定后,不同粗细树干的振动频率始终与振动器的振动频率相同,选项D正确。11.D解析当轿车以30km/h的速度通过减速带时,车身上下振动的周期为T=Lv=325s,则车身上下振动的频率为f=1T=253Hz,A错误;车身上下振动的频率与车身系统的固有频率越接近,车身上下振动的幅度越大,所以当轿车通过减速带的速度大小不同时,车身上下振动的幅度大小可能相同,B、C错误;当轿车以7.2km/h的速度通过减速带时,车身上下振动的频率为f=1T=vL=2Hz,车身系统的固有频率为f0=12.CD解析若使M振动起来,其他单摆会做受迫振动,P会振动,故A错误;受迫振动的周期等于驱动力的周期,稳定时N振动的周期等于O振动的周期,故B错误;若P振动起来,由于M的固有周期与驱