高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第二章 机械振动6 受迫振动 共振综合训练题

2.6受迫振动 共振同步练习2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第一册

一、选择题（共14题）

1．如图所示为单摆做阻尼振动的位移随时间变化的图像，、时刻的位移大小均为2cm，时刻的位移大于2cm。关于摆球在、和时刻的速度、重力势能、动能、机械能的分析，下列说法正确的是（　　）

A．摆球在时刻的机械能等于时刻的机械能

B．摆球在时刻的动能等于时刻的动能

C．摆球在时刻的重力势能等于时刻的重力势能

D．摆球在时刻的速度大于时刻的速度

2．如图为一单摆的共振曲线，下列说法正确的是（　　）

A．该单摆的固有周期约

B．该单摆的摆长约为

C．将该单摆从北京移至广州，共振曲线振幅最大值所对应的横坐标将减小

D．若摆长增大，共振曲线振幅最大值所对应的横坐标将增大

3．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5Hz

C．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

4．如图所示，在一根张紧的水平绳上挂五个摆，其中A、E摆长相等。先让A摆振动起来，其他各摆随后也跟着振动起来，则（　　）

A．E摆摆动周期跟A摆相同，D摆摆动周期最大

B．其他各摆振动振幅都跟A摆振动振幅相同

C．其他各摆振动周期都跟A摆振动周期相同

D．A摆和E摆振动振幅相同，D摆振幅最大

5．在实验室可以做“声波碎杯”的实验。用手指轻弹一只酒杯，可以听到清脆的声音，测得这声音的频率为500Hz。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，就能使酒杯碎掉。下列说法中正确的是（　　）

A．操作人员一定是把声波发生器的功率调到最大

B．操作人员一定是使声波发生器发出了频率很高的超声波

C．操作人员一定是同时增大了声波发生器发出声波的频率和功率

D．操作人员必须将声波发生器发出的声波频率调到500Hz

6．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

7．自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是（　　）

A．机械能守恒 B．能量正在消失

C．只有动能和势能相互转化 D．减少的机械能转化为内能

8．一个摆长约1m的单摆，在下图所示的四种驱动力作用下振动，要使该单摆振动稳定时的振幅最大，应选用下图所示的哪一种驱动力（当地的重力加速度g=9．8m/s2）（ ）

A． B．

C． D．

9．如图所示一个单摆在地面上做受迫振动的共振曲线（振幅A与驱动力频率f的关系）则（　　）

A．此单摆的摆长约为2m

B．此单摆的固有周期为0.5s

C．若摆长增大，共振曲线的“峰”将向左移动

D．若将该单摆运到月球上，共振曲线的“峰”将向右移动

10．两个弹簧振子甲的固有频率为f，乙的固有频率为10f。若它们均在频率为9f的驱动力作用下受迫振动（　　）

A．振子甲的振幅较大，振动频率为f B．振子乙的振幅较大，振动频率为9f

C．振子甲的振幅较大，振动频率为9f D．振子乙的振幅较大，振动频率为10f

11．如图甲所示，一个有固定转动轴的竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向运动，使T形支架下面的弹簧和小球组成的振动系统做受迫振动。圆盘静止时，在弹簧原长位置释放小球，小球做简谐振动的图像如图乙所示（竖直向上为正方向）。下列说法正确的是（　　）

A．0~1s内小球所受的回复力不断减小，且方向为x轴正方向

B．运动过程中小球的加速度不断变化，最大加速度可能大于重力加速度g

C．若圆盘以30r/min匀速转动，小球振动达到稳定时其振动的周期为4s

D．若圆盘以30r/min匀速转动，欲使小球振幅增加则可使圆盘转速适当减小

12．关于小孩荡秋千,不计空气阻力的影响,下列说法正确的是

A．其它条件相同的情况下，重一些的小孩荡秋千，摆动的频率会更大

B．在秋千达到最低处时小孩有失重的感觉

C．当秋千摆到最低点时，绳子最容易断

D．这一过程一定是简谐运动

13．一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0.5 s

B．此单摆的摆长约为lm

C．若摆长增大，单摆的固有频率增大

D．若把该单摆移到月球上，则在月球上该单摆的共振曲线的峰将向右移动

14．如图所示，装置中弹簧振子的固有周期为0.2s。匀速转动把手，使弹簧振子受到周期性的外力，下列说法正确的是（　　）

A．把手转速为2r/s时，振子振动的频率为5Hz

B．把手转速为5r/s时，可使振子振动的振幅最大

C．当把手转速从5r/s开始逐渐减小时，振子振动的振幅逐渐增大

D．当把手转速从5r/s开始逐渐增大时，振子振动的振幅逐渐增大

二、填空题（共4题）

15．定义

驱动力的频率f_______系统的固有频率f0时，受迫振动的_______最大，这种现象叫做共振。

16．判断下列说法的正误。

（1）受迫振动的频率与振动系统的固有频率无关。(    )

（2）驱动力频率越大，振幅越大。(    )

（3）共振只有害处没有好处。(    )

（4）做受迫振动的物体一定会发生共振。(    )

（5）阻尼振动的频率随振幅的减小而不断减小。(    )

17．蜘蛛虽有8只眼睛，但视力很差，完全靠感觉来捕食和生活，它的腿能敏捷地感觉到丝网的振动，如图所示为丝网做受迫振动的振幅－频率关系图象．由图可知，落在网上的昆虫翅膀振动的频率为_________Hz左右时，蜘蛛感到网振动最为强烈，这种现象称为____________．

18．弦乐器小提琴是由两端固定的琴弦产生振动而发音的，如图甲所示．为了研究同一根琴弦振动频率与哪些因素有关，可利用图乙所示的实验装置，一块厚木板上有AB两个楔支撑着琴弦，其中A楔固定，B楔可沿木板移动来改变琴弦振动部分的长度，将琴弦的末端固定在木板O点，另一端通过滑轮接上砝码以提供一定拉力，轻轻拨动琴弦，在AB间产生振动．

（1）先保持拉力为150N不变，改变AB的距离L（即改变琴弦长度），测出不同长度时琴弦振动的频率，记录结果如表1所示．

表1

从表1数据可判断在拉力不变时，琴弦振动的频率f与弦长L的关系为_________．

（2）保持琴弦长度为0.80m不变，改变拉力，测出不同拉力时琴弦振动的频率，记录结果如表2所示．

表2

从表2数据可判断在琴弦长度不变时，琴弦振动的频率f与拉力F的关系为__________．

（3）如果在相同的环境中研究不同种类的小提琴琴弦，除了长度L和拉力F以外，你认为还有哪些因素会影响琴弦振动的频率?

试列举可能的两个因素：________________________________________．

三、综合题（共4题）

19．如图所示为一单摆的共振曲线，求：

（1）单摆的周期和摆长；

（2）共振时，摆球运动过程中由回复力产生的最大加速度是多少。（假设单摆摆动角度很小）（g取10m/s2，；很小时，）

20．如图所示，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形支架的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，球将做阻尼振动．现使圆盘以不同的频率振动，测得共振曲线如右图．（为方便计算 ， ）

（1）当圆盘以0.4s的周期匀速转动，经过一段时间后，小球振动达到稳定，它振动的频率是多少？

（2）若一个单摆的摆动周期与球做阻尼振动的周期相同，该单摆的摆长为多少？（结果保留三位有效数字）

21．如图所示，曲轴上悬挂一弹簧振子，转动摇把，曲轴可以带动弹簧振子上下振动。

（1）开始时不转动摇把，而用手往下拉振子，然后放手让振子上下振动，测得振子在10 s内完成20次振动，不考虑阻力，振子做什么振动？其固有周期和固有频率各是多少？若考虑阻力，振子做什么振动？

（2）在振子正常振动过程中，以转速4 r/s匀速转动把手，振子的振动稳定后，振子做什么运动？其周期是多少？

22．汽车的车身是装在弹簧上的，如果这个系统的固有周期是1.5 s，汽车在一条起伏不平的路上行驶，路上各凸起处大约都相隔8 m，汽车以多大速度行驶时，车身上下颠簸得最剧烈？

参考答案：

1．C

2．C

3．C

4．C

5．D

6．D

7．D

8．C

9．C

10．B

11．D

12．C

13．B

14．B

15．     等于     振幅

16．     正确     错误     错误     错误     错误

17．     200     共振

18．（1）频率f与弦长L成反比

（2）频率f与拉力F的平方根成正比

（3）在上述相同的环境中，影响弦振动频率还可能与弦本身的结构有关，如弦的半径（即直径、粗细等）或弦的材料（即密度、单位长度的质量等）．

19．（1）2s，1m；（2）0.8

20．（1）2.5Hz；（2）2.78m

21．（1）简谐运动，0.5 s，2 Hz，阻尼振动；（2）受迫振动，0.25 s

22．5.33m/s