高中物理6 受迫振动 共振同步达标检测题

2.6受迫振动 共振专题复习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15题）

1．(多选)如图1所示，竖直圆盘转动时，可带动固定在圆盘上的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，共同组成一个振动系统．当圆盘静止时，小球可稳定振动．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．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2所示，则（        ）

A．此振动系统的固有频率约为0.25Hz

B．此振动系统的固有频率约为3Hz

C．若圆盘匀速转动的周期增大，系统振动的固有频率不变

D．若圆盘匀速转动的周期增大，共振曲线的峰值将向右移动

2．受迫振动是在周期性驱动力作用下的振动，关于它与驱动力的关系，下面的说法中正确的是（　　）

A．作受迫振动的物体振动达到稳定后的振动频率一定小于驱动力的频率

B．作受迫振动的物体振动达到稳定后的振动周期一定等于驱动力的周期

C．作受迫振动的物体振动达到稳定后的振幅与驱动力的周期无关

D．作受迫振动的物体振动达到稳定后的振周期与驱动力的周期无关

3．如图甲所示为一弹簧振子自由振动时的位移随时间变化的图象，图乙为该弹簧振子在某外力作用下做受迫振动时的位移随时间变化的图象，则下列说法中不正确的是

A．由图甲可知该弹簧振子的固有周期为4 s

B．由图乙可知该弹簧振子的固有周期为8 s

C．由图乙可知外力的周期为8 s

D．如果改变外力的周期，在外力的周期接近4 s时该弹簧振子的振幅较大

4．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，其主要原因是（     ）

A．减轻对桥的压力，避免产生回声

B．减少对桥、雪山的冲量

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减少

5．如图所示，弹簧上端有一个小环，套在曲轴上．转动摇把，曲轴可以带动弹簧振子上下振动，测得振动频率为2 Hz，然后匀速转动摇把，每分钟转240转。当振子振动稳定后，它的振动周期为(　　)

A．0.5 s B．0.25 s C．2 s D．4 s

6．如图所示为受迫振动的演示装置，当单摆A振动起来后，通过水平悬绳迫使单摆B、C振动，则下列说法正确的是（　　）

A．只有A、C摆振动周期相等

B．A摆的振幅比B摆的小

C．B摆的振幅比C摆的大

D．A、B、C三摆的振动周期相等

7．如图，薄金属条上挂有5个相同的小球，细线质量可忽略线长远大于球半径，A，D两球的线长相等，使A小角度垂直于纸面摆动，其余各球随之开始摆动，稳定后（　　）

A．D振动的周期最长

B．B振动的周期最短

C．E和A振动频率相同

D．C的振幅最大

8．如图所示，在一根张紧的水平绳上挂有5个单摆，其中摆球质量最大，其余4个摆球质量相等，摆长关系为 ，现将摆垂直纸面向里拉开一微小角度后释放，经过一段时间后，其余各摆均振动起来并达到稳定时的情况是（　　）

A．4个单摆的周期

B．4个单摆的频率

C．4个单摆的振幅

D．4个单摆中摆的振幅最小，且

9．如图所示是一个单摆的振动曲线（），则（   ）

A．此单摆的摆长约为

B．此单摆周期约为

C．若摆长增大，共振曲线的峰将向上移动

D．若摆长增大，共振曲线的峰将向左移动

10．如图所示是一个单摆做受迫振动时振幅A与驱动力的频率f关系的共振曲线，下列说法正确的是（　　）

A．该单摆摆长约为6cm

B．发生共振时单摆的周期为1s

C．单摆实际摆动的频率可能大于驱动力的频率

D．若增大摆长，共振曲线的“峰”将向左移动

11．把调准的摆钟由北京移到赤道，这钟的变化及调整正确的是（　　）

A．变慢了，要使它变准应该增加摆长

B．变慢了，要使它变准应该减短摆长

C．变快了，要使它变准应该增加摆长

D．变快了，要使它变准应该减短摆长

12．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

13．如图所示为单摆在两次受迫振动中的共振曲线，下列说法正确的是（　　）

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是月球上的单摆共振曲线

B．图线II若是在地球表面上完成的，则该摆摆长约为2m

C．若摆长约为1m，则图线I是在地球表面上完成的

D．若两次受迫振动均在地球上同一地点进行的，则两次摆长之比为l1：l225：4

14．如下表所示为某受迫振动的振幅随驱动力频率变化的关系，若该振动系统的固有频率为f固，则固有频率可能为（　　）

A．f固＝40Hz

B．70Hz

C．50Hz＜f固＜60Hz

D．以上选项都不对

15．如图所示，在张紧的绳上挂三个理想单摆，a、c两摆的摆长相等。使a摆振动，其余各摆在a摆的驱动下逐步振动起来。测得c摆的周期为T0。不计空气阻力，重力加速度为g，则（　　）

A．可以估算出a摆的摆长 B．b摆的振幅始终最大

C．c摆的周期一定最大 D．可以估算出b摆的摆长

二、填空题（共4题）

16．如图所示是一个单摆做受迫振动时的共振曲线，表示振幅A与驱动力的频率f的关系，则该单摆的摆长约为_____，若增大摆长，共振曲线的“峰”将_____ （填“向右移动”、“向左移动”或“不移动”）（g＝9.8m/s2，π2≈9.86）

17．甲、乙两个弹簧振子的固有频率分别为f和5f，都在频率为2f的驱动力作用下做受迫振动，振幅较大的是_______，甲的振动频率为_______ f，乙的振动频率为_______ f ．

18．如图甲所示，在一条张紧的绳子上挂几个摆，当a摆振动的时候，通过张紧的绳子给其他各摆施加驱动力，使其余各摆也振动起来，达到稳定时_____摆的振幅最大，图乙是a摆稳定以后的振动图像，重力加速度为g，不计空气阻力，则a摆的摆长为__________

19．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）

20．跳水运动员进行跳板跳水做起跳动作时，脚蹬跳板的频率是否应该接近于跳板的固有频率？为什么？

21．在本校实验室中有个实验仪器如图甲所示，五个摆悬挂于同一根绷紧的水平绳上。如图乙所示是E单摆做受迫振动时的共振曲线，它表示振幅与驱动力的频率的关系。问：（摆角不超过5°，重力加速度g取π2）

(1)先让A、B、C、D其中的哪一个摆摆动起来，E单摆的振动最为剧烈；

(2)E单摆的摆长的大小；

(3)若将E摆从本地移至北京某高中的实验室中，共振曲线的“峰”将怎样移动。

22．如图所示是用来测量各种发动机转速的转速计原理图。在同一铁支架MN上焊有固有频率依次为80 Hz、50 Hz、40 Hz、10 Hz的四个钢片a、b、c、d。将M端与正在转动的电动机接触，发现b钢片振幅最大，则电动机转速可能为多少？a、b、c、d此时振动频率分别为多少？

23．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？

参考答案：

1．B

2．B

3．B

4．C

5．B

6．D

7．C

8．B

9．D

10．D

11．B

12．D

13．D

14．C

15．A

16．     1     向左移动

17．     甲     2     2

18．     c    

19．（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）．

20．应该，

跳水运动员进行跳板跳水做起跳动作时，脚蹬跳板的频率应该接近于跳板的固有频率，因为这样能够形成共振，使振幅最大，从而提高运动员的起跳高度，增加在空中的时间，有利于完成比赛动作。

21．(1)A；(2)1m；(3)右

22．将M端与正在转动的电动机接触，发现b钢片振幅最大，电动机的振动频率与b钢片的固有频率最接近或相等，电动机的振动频率可能为50 Hz，则电动机转速可能为50转/秒。a、b、c、d此时都做受迫振动，振动频率均为50 Hz。

23．（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。