2.6受迫振动共振综合训练-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册（含解析）

2.6受迫振动共振一、选择题（共15题）1．如图所示，把两个弹簧振子悬挂在同一支架上，已知甲弹簧振子的固有频率为8Hz，乙弹簧振子的固有频率为72Hz，当支架在受到竖直方向且频率为9Hz的驱动力作用下做受迫振动时，两个弹簧振子的振动情况是（）A．甲的振幅较大，且振动频率为8HzB．甲的振幅较大，且振动频率为9HzC．乙的振幅较大，且振动频率为9HzD．乙的振幅较大，且振动频率为72Hz2．共振筛示意图如图所示，共振筛振动的固有频率为5Hz，为使共振筛发生共振，使其工作效率达到最高，则偏心轮的转速为（）A．5r/s B．10r/s C．0.2r/s D．300r/s3．物体在周期性驱动力作用下做受迫振动，固有频率为f1，驱动力的频率为f2，物体做受迫振动的频率为f，则（）A．f=f1 B．f=f2 C．f＞f1 D．f＜f24．如图所示是一个共振演示器，1、4和7号摆摆长相同，4号摆摆球质量大于其他摆球。使4号摆偏离平衡位置后释放，4号摆在振动中通过顶端横跨的绳子对其他几个摆施加周期性的驱动力。在振动稳定后，下列说法中正确的是（）A．在摆动过程中，3号摆的频率比4号摆的频率小B．5号摆的频率比1号摆大C．3号摆的振幅最大，5号摆的振幅最小D．在除4号摆之外的其他摆中，1、7号摆振幅最大5．部队经过桥梁时，规定不许齐步走，登山运动员登雪山时，不许高声叫喊，主要原因是（）A．减轻对桥的压力，避免产生回声B．减少对桥、雪山的冲击力C．避免使桥发生共振和使雪山发生共振D．使桥受到的压力更不均匀，使登山运动员耗散能量6．关于受迫振动和共振，下列说法不正确的是A．当驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大B．若驱动力的频率5Hz，则受迫振动稳定后的振动频率一定5HzC．火车过桥时限制速度是为了防止火车发生共振D．一个受迫振动系统在非共振状态时，同一振幅对应的驱动力频率一定有两个7．江苏卫视《最强大脑》曾经播出过吕飞龙用“狮吼功”震碎玻璃杯的表演，该表演引起了众多网友的热议．有关人员在实验室进行了模拟。用手指轻弹一只玻璃杯，可以听到清脆的声音，测得这声音的频率为500Hz，将这只玻璃杯放在一个大功率的声波发声器前，操作人员通过调整其发出的声波，能使玻璃杯碎掉。下列说法中正确的是（）A．操作人员只要把声波发生器发出的声波频率调到最大B．操作人员只要把声波发生器输出的功率调到最大C．操作人员必须同时把声波发生器输出的功率和发出声波的频率调到最大D．操作人员必须将声波发生器发出的声波频率调到约为500Hz，且适当增大其输出功率8．如图所示，在一根张紧的水平绳上悬挂五个摆，其中A、E的摆长为l，B的摆长为0.5l，C的摆长为1.5l，D的摆长为2l，先使A振动起来，其他各摆随后也振动起来，则摆球振动稳定后，下列说法正确的是（）A．D的振幅最大 B．E的周期大于B的周期C．C的周期等于 D．五个摆的周期相同9．受迫振动在稳定状态时（）A．一定做简谐运动B．不可能是简谐运动C．一定按驱动力的频率振动D．一定发生共振10．如图所示是一单摆做阻尼振动的图像，则此单摆的摆球在图中P与N时刻的（）A．速率 B．重力势能C．机械能 D．受到的拉力11．为了交通安全，常在公路上设置如图所示的减速带，减速带使路面稍微拱起以达到使车辆减速的目的。一排等间距设置的减速带，可有效降低车速。如果某路面上的减速带的间距为，一辆固有频率为的汽车匀速驶过这排减速带，下列说法正确的是（）A．当汽车以的速度行驶时，其振动频率为 B．当汽车以的速度行驶时最不颠簸C．当汽车以的速度行驶时颠簸最厉害 D．汽车速度越大，颠簸就越厉害12．如图所示，竖直圆盘可绕水平中心轴O转动，固定在圆盘边缘上的小圆柱P带动一个T型支架在竖直方向振动，T型支架下端连着一个弹簧振子，小球始终在水中，当圆盘静止时，小球阻尼振动的频率约为3。现使圆盘以4s的周期匀速转动，当小球振动达到稳定后（）A．小球的振动频率约为3B．T型支架的运动是简谐运动C．T型支架在最高点时所受的合外力向上D．若圆盘匀速转动的周期变为5s，稳定后小球的振幅将增大13．如图所示，A球振动后，通过水平细绳迫使B、C振动，振动达到稳定时，下列说法中正确的是()A．只有A、C的振动周期相等B．C的振幅比B的振幅小C．C的振幅比B的振幅大D．A、B、C的振动周期相等14．甲、乙两位同学利用假期分别在两个地方做“用单摆测量重力加速度的实验”，回来后共同绘制了T2-L图像，如图甲中A、B所示，此外甲同学还顺便利用其实验的单摆探究了受迫振动，并绘制了单摆的共振曲线，如图乙所示，那么下列说法中正确的是（）A．单摆的固有周期由摆长和所处环境的重力加速度共同决定B．由图甲分析可知A图线所对应的实验地点重力加速度较大C．若将单摆放入绕地球稳定飞行的宇宙飞船中，则无法利用单摆测出飞船轨道处的引力加速度D．由图乙可知，甲同学探究受迫振动的单摆摆长为8cm15．一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线(振幅A与驱动力频率f的关系)如图所示，则()A．此单摆的固有周期约为2sB．此单摆的摆长约为1mC．若摆长增大，单摆的固有频率增大D．若摆长增大，共振曲线的峰将向左移动E．若摆长减小，共振曲线的峰将向左移动二、综合题16．如下图所示为已调好的二胡上的内外两根弦，内弦比外弦粗。拉弓时手指按住弦发生振动，图中手指分别按住、、、四处，则按在______处，弦振动时发出的声音音调最低。17．如图甲所示，在一条张紧的绳子上挂几个摆球，当摆球a振动的时候，通过绳给其他各摆球施加驱动力，使其余各摆球也振动起来，则：①振动一段时间后，b、c、d各摆球中，振幅最大的是______；（选填“b”、“c”或“d”）②b摆球的振动周期________d摆球的振动周期（选填“大于”、“等于”或“小于”）；③图乙是a摆的振动图像，t0为已知量，重力加速度为g，则a的摆长为________。（假设摆角很小）18．如图所示的实验装置为一挂在曲轴上的弹簧振子，匀速摇动手柄，下面的弹簧振子就会振动起来，实际动手做一下，然后回答以下几个问题。（1）如果手柄不动而用手拉动一下振子，从振幅角度看弹簧振子的振动属于什么振动？从有没有系统外力作用角度看弹簧振子的振动属于什么振动？（2）用不同的转速匀速转动手柄，弹簧振子的振动有何不同？这能说明什么问题？19．从受力角度和功能关系这两个角度谈谈你对共振曲线的认识。‍20．如图，一个竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个形支架在竖直方向振动，形支架下面系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球浸没在水中。当圆盘静止时，让小球在水中振动，其阻尼振动的频率约为。现使圆盘以的周期匀速运动，经过一段时间后，小球振动达到稳定，它振动的频率是多少？参考答案：1．B【详解】支架在受到竖直方向且频率为9Hz的驱动力作用下做受迫振动时，频率越接近则振幅越大，所以甲的振幅较大。受迫振动的频率取决于驱动力的频率即振动频率为9Hz。故选B。2．A【详解】共振是指机械系统所受驱动力的频率与该系统的固有频率相接近时，系统振幅显著增大的现象。共振筛中，当驱动力频率和共振筛的固有频率相等时，共振筛发生共振，共振筛的振幅最大。根据题意，共振筛的固有频率为5Hz，电动机某电压下，电动偏心轮的频率应该等于共振筛的频率，周期为则转速为BCD错误，A正确。故选A。3．B【详解】物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率，则受迫振动的频率为f=f2，B正确．4．D【详解】AB．受迫振动的频率与驱动力频率相同，则所有摆的频率都相同，故AB错误；CD．摆长相同则固有频率相同，故1、7号摆能够与4号球产生共振，振幅最大，故C错误，D正确。故选D。5．C【详解】部队过桥时如齐步走，给桥梁施加周期性外力，容易使桥的振动幅度增加，即发生共振，造成桥梁倒塌；登山运动员登高山时高声叫喊，声波容易引发雪山共振而发生雪崩，所以C正确；ABD错误；故选C。6．C【详解】A．当驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大，产生共振，故A正确；B．物体做受迫振动时，其频率等于驱动力的频率，故B正确；C．火车过桥时限制速度是为了防止桥梁发生共振，故C错误；D．作受迫振动时的振幅与驱动力频率之间的关系曲线可知，一个受迫振动系统在非共振状态时，同一振幅对应的驱动力频率一定有两个，故D正确．7．D【详解】由题用手指轻弹一只酒杯，测得这声音的频率为500Hz，就是酒杯的固有频率，当物体发生共振时，物体振动的振幅最大，甚至可能造成物体解体，将这只酒杯放在两只大功率的声波发生器之间，操作人员通过调整其发出的声波，将酒杯震碎是共振现象，而发生共振的条件是驱动力的频率等于物体的固有频率，而酒杯的固有频率为500Hz，故操作人员要将声波发生器发出的声波频率调到500Hz，使酒杯产生共振，从而能将酒杯震碎。故选D。8．D【详解】A．D与A的摆长相差最大，所以D的振幅最小，E与A的摆长相等，E发生共振，振幅最大，故A错误；BCD．A振动起来后，使得B、C、D、E做受迫振动，振动的频率都等于A振动的频率，即各摆振动的周期等于A的周期，即故BC错误，D正确。故选D。9．C【详解】A、在外来周期性力的持续作用下，振动系统发生的振动称为受迫振动，可以是简谐运动，也可以是阻尼振动，故AB错误；C、物体的受迫振动达到稳定状态时，其振动的频率与驱动力频率相同，故C正确；D、只有当周期性驱动力的频率和物体的固有频率相等时振幅达到最大，即发生共振，驱动力频率与系统的自由振动的频率不一定相等，故D错误．10．A【详解】摆球在P时刻的振幅大于N时刻的振幅，所以机械能由于两个时刻的位移相等，所以高度相等，则重力势能相等，即则动能所以速率将摆球所受重力沿绳子方向和垂直绳子方向进行分解，绳子拉力和沿绳子方向的分力这两个力的合力即是法向力，沿垂直绳子方向的分力即是切向力，重力的两个分力与摆球运动速度无关，摆球速度越大，需要的法向力越大，绳子的拉力就越大，即故选A。11．C【详解】A．当汽车以的速度行驶时，驱动力的周期为所以频率等于A错误；BCD．当汽车以的速度行驶时，汽车的频率为此时和固有频率相同，所以颠簸最厉害，BD错误C正确。故选C。12．B【详解】A．当小球振动达到稳定后，小球的振动频率等于驱动力的频率，即为故A错误；B．当振动达到稳定后，T型支架总是在一定区间上下振动，可知T型支架的运动是简谐运动，故B正确；C．简谐振动的回复力总是和位移方向相反，可知T型支架在最高点时所受的合外力向下，故C错误；D．由题意可知，小球的固有频率为，若圆盘匀速转动的周期变为5s，即频率为，小球的频率越接近固有频率时，振幅越大，由可知稳定后小球的振幅将减小，故D错误。故选B。13．CD【详解】AD．由题意，A的质量最大，A做自由振动，其振动周期就等于其固有周期，而B、C在A产生的驱动力作用下做受迫振动，受迫振动的周期等于驱动力的周期，即等于A的固有周期，所以三个单摆的振动周期相等；则A错误，D正确；BC．由于C、A的摆长相等，则C的固有周期与驱动力周期相等，产生共振，其振幅比B摆大．所以C正确，B错误．14．AC【详解】A．单摆的固有周期为L为摆长，g为当地重力加速度，故A正确；B．根据得所以T2-L图像的斜率为题图甲中A图线的斜率大于B图线的斜率，故A图线对应的重力加速度较小，故B错误；C．若将单摆放入绕地球稳定飞行的宇宙飞船中，单摆小球处于完全失重状态，只受重力，不能在竖直平面内来回摆动，故C正确；D．由题图乙可知，当驱动力的频率为0.5Hz时，摆球发生共振，故系统的固有频率为0.5Hz，固有周期根据解得摆长L≈1m，故D错误。故选AC。15．ABD【详解】由共振曲线知此单摆的固有频率为0.5Hz，固有周期为2s；再由得此单摆的摆长约为1m；若摆长增大，单摆的固有周期增大，固有频率减小，则共振曲线的峰将向左移动。故选ABD。16．A【详解】在其他条件相同的情况下，弦越粗，越长，弦振动的频率就越低，音调就越低，故按在A处，弦振动时发出的声音音调最低。17．

c

等于

【详解】当驱动力的频率十分接近系统的固有频率时，系统的振幅会最大，由于c球摆长与a球摆长最为接近，所以振幅最大的是c。b、c、d做受迫振动，其振动频率都等于驱动力的频率，所以b摆球的振动周期等于d摆球的振动周期。由题图乙可知a摆的周期为根据单摆周期公式有解得a的摆长为18．（1）阻尼振动；固有振动；（2）见解析【详解】（1）阻尼振动；固有振动；（2）转速大时弹簧振子振动得快，说明弹簧振子振动的周期和频率由手柄转速决定。19．受迫振动的物体其振动周期(或频率)取决于驱动力的周期，并且当驱动力的周期(或频率)与物体的固有周期(或频率)相等时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。从受力角度来看：振动物体所受驱动力的方向跟它的运动方向相同时，驱动力对它起加速作用，使它的振幅增大，驱动力