高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册受迫振动共振精练

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册受迫振动共振精练，共7页。试卷主要包含了下列说法正确的是，振动是普遍存在的物理运动形式，如图所示,曲轴上挂一个弹簧振子等内容，欢迎下载使用。
1.(2025·江苏徐州阶段练习)下列说法正确的是( )
A.阻尼振动可能是简谐运动
B.弹簧振子的振动周期与弹簧振子的振幅有关
C.当驱动力的频率等于固有频率时,物体会发生共振现象
D.受迫振动的振幅由驱动力的大小决定,与物体的固有频率无关
2.飞棒是一种轻巧的运动训练器材,是一根弹性杆两端带有负重的器械,如图a。某型号的飞棒质量为600 g,长度为1.5 m,固有频率为5.5 Hz。如图b,某人用手振动该飞棒进行锻炼,则下列说法正确的是( )
A.使用者用力越大,飞棒振动越快
B.手每分钟振动330次时,飞棒产生共振
C.手振动的频率增大,飞棒振动的幅度一定变大
D.手振动的频率增大,飞棒振动的频率不变
3.共振碎石化是修补混凝土路面的一种技术手段,用来破碎的机器产生振动,破除旧的混凝土的同时要保护旧路面的地基,为实现这个目的,破碎机器的振动应该( )
A.与要破碎的混凝土的振幅相同
B.与旧路面地基的振幅相同
C.与要破碎的混凝土的固有频率相同
D.与旧路面地基的固有频率相同
4.(2025·浙江杭州检测)如图甲所示,粗细均匀的一根木筷,下端绕有铁丝,可使其竖直漂浮于装水的杯中。以竖直向上为正方向,把木筷提起一段距离后放手,木筷的振动图像如图乙所示。下列关于木筷的说法正确的是( )
A.在t1时刻处于超重状态
B.在t2时刻向下运动
C.在t2时刻合力不为零
D.运动过程中,机械能一直减小
5.(2025·浙江金华阶段检测)如图所示,振动桩锤是桩基础施工的重要设备之一。桩锤工作时引起桩身周围土体振动,使桩身和土体间的粘合度降低,从而减小沉桩阻力。下列说法正确的是( )
A.针对不同土体,最有利于沉桩的桩锤振动频率都相同
B.针对同种土体,桩锤的振动频率越大,桩身周围土体的振动幅度越大
C.桩锤稳定工作后,桩身周围无论哪种土体,其振动频率都与桩锤的振动频率相同
D.为保障打桩机机身稳定,桩锤的振动频率应尽量接近机身的固有频率
6.(2025·山东青岛阶段练习)(多选)振动是普遍存在的物理运动形式。关于振动,下列说法正确的是( )
A.做简谐运动的物体通过平衡位置时,动能最大
B.物体做受迫振动达到稳定后,振动频率等于驱动力的频率,与物体的固有频率无关
C.当驱动力的频率等于固有频率时,振动系统的振幅达到最大值,发生共振现象
D.做阻尼振动的物体,振幅随时间逐渐减小,物体的机械能减少,振动频率也随着减小
7.如图所示,张紧的水平绳上吊着A、B、C三个小球,A、C两球悬线长度相同,让A球在垂直于水平绳的方向振动,振动稳定后下列说法正确的是( )
A.C球的振幅比B球的小
B.C球的振幅比B球的大
C.C球的振动周期比B球的小
D.C球的振动周期比B球的大
8.(2025·黑龙江伊春期中)如图所示,曲轴上挂一个弹簧振子。转动摇把时,曲轴可带动弹簧振子上下振动。开始时不转动摇把,让弹簧振子自由振动,测得其频率为2 Hz。现匀速转动摇把,转速为240 r/min,下列说法正确的是( )
A.弹簧振子的振幅与转速无关
B.弹簧振子稳定振动时的频率是4 Hz
C.当转动摇把的转速增大时,弹簧振子的振幅增大
D.当摇把转动的频率减小到接近2 Hz时,弹簧振子的振幅减小
9.(多选)我国古代有一种利用共振原理的古琴调弦技术,将一小纸人放在需要调整音准的弦上,然后拨动另一个音调准确的古琴上对应的琴弦,小纸人跳动越明显代表音调越准确。调准音调后,下列说法正确的是( )
A.拨动其他音调的琴弦,小纸人跳动明显
B.敲击对应音调的音叉,也可以让小纸人跳动明显
C.拨动对应音调的琴弦力量越大,小纸人跳动幅度越大
D.调弦过程中琴弦的机械能将全部转化为纸人的机械能
10.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”振动的固有周期是0.4 s,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1.2 m,该车经过该减速带过程中,下列说法正确的是( )
A.当轿车以10.8 km/h的速度通过减速带时,车身上下颠簸得最剧烈
B.轿车通过减速带的速度越小,车身上下振动的幅度也越小
C.轿车通过减速带的速度越大,车身上下颠簸得越剧烈
D.该轿车以任意速度通过减速带时,车身上下振动的频率都等于2.5 Hz,与车速无关
11.上海中心大厦高度为中国第一,全球第三。据报道某次台风来袭时,大厦出现了晃动,然而大厦安然无恙的原因主要靠悬挂在距离地面583米、重达1 000吨的阻尼器“上海慧眼”,当台风来临时阻尼器开始减震工作,质量块的惯性会产生一个反作用力,使得阻尼器在大厦受到风作用摇晃时发生反向摆动,才使大厦转危为安。以下说法不合理的是( )
A.大厦能够减小振幅是因为上海慧眼“吸收”了大厦振动的能量,起到减震作用
B.如果将上海慧眼悬挂在楼层较低的空间减震效果更好
C.如遇台风天气,阻尼器摆动幅度受风力大小影响,风力越大,摆动幅度越大
D.如果发生地震,上海慧眼也可以起到减震作用
12.(10分)汽车的重量一般支撑在固定于轴承上的若干弹簧上,所有弹簧的等效劲度系数k=1.5×105 N/m,汽车开动时,在振幅较小的情况下,其上下自由振动的频率满足f=12π gl(l为车厢在平衡位置时弹簧的压缩长度)。若人体可以看成一个弹性体,其固有频率约为2 Hz,已知汽车车身的质量为600 kg,每个人的质量为70 kg,则这辆车乘坐几个人时,人感觉到最难受?(取g=9.8 m/s2)
课时跟踪检测(十三)
1．选C 阻尼振动的振幅不断减小，机械能也不断减小，阻尼振动一定不是简谐运动，故A错误；弹簧振子的振动周期与弹簧振子的振幅无关，故B错误；当驱动力的频率等于固有频率时，物体振动的振幅最大，会发生共振现象，故C正确；驱动力的频率越接近物体的固有频率，受迫振动的振幅就越大，反之就越小，D错误。
2．选B 飞棒做受迫振动，受迫振动的频率与驱动力的大小无关，故A错误；飞棒的固有频率为5.5 Hz，则每分钟振动次数为5.5 Hz×60 s＝330次时，飞棒将产生共振，故B正确；当手振动的频率接近该飞棒的固有频率时，飞棒的振幅才会变大，故C错误；飞棒做受迫振动，手振动的频率增大，飞棒振动的频率也增大，故D错误。
3．选C 根据共振现象的条件，当驱动力的频率等于物体的固有频率时，物体的振幅达到最大值，所以应使破碎机器的振动频率与要破碎的混凝土的固有频率相同，从而损坏混凝土，而与地基固有频率相差较大，可以不损坏路面的地基。
4．选D 在t1时刻，木筷处于正向最大位移处，加速度方向竖直向下，木筷处于失重状态，故A错误；在t2时刻，木筷处于平衡位置，加速度为零，合力为零，且向上运动，故B、C错误；由于木筷的振幅随时间逐渐减小，做阻尼振动，所以运动过程中，木筷的机械能一直减小，故D正确。
5．选C 针对不同土体，由于土体的固有频率可能不同，所以最有利于沉桩的桩锤振动频率可能不同，故A错误；根据产生共振的条件可知，当驱动力频率等于固有频率时，土体做受迫振动的振幅最大，则针对同种土体，桩锤的振动频率越大，桩身周围土体的振动幅度不一定越大，故B错误；物体做受迫振动达到稳定后，物体振动的频率等于驱动力的频率，可知桩锤稳定工作后，桩身周围无论哪种土体，其振动频率都与桩锤的振动频率相同，故C正确；为保障打桩机机身稳定，桩锤的振动频率应尽量与机身的固有频率相差较大，故D错误。
6．选ABC 做简谐运动的物体通过平衡位置时，速度最大，动能最大，故A正确；物体做受迫振动达到稳定后，振动频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关，故B正确；当驱动力的频率等于固有频率时，振动系统的振幅达到最大值，发生共振现象，故C正确；做阻尼振动的物体，振幅随时间逐渐减小，物体的机械能减少，振动频率不变，故D错误。
7．选B 由于A、C的悬线长度相同，所以A、C两小球的固有周期相同，此时C球发生共振，振幅比B球的大，故A错误，B正确；让A球在垂直于水平绳的方向振动，则B、C两球做受迫振动，周期均等于A球的振动周期，故C、D错误。
8．选B 由题意可知，弹簧振子的固有频率为f0＝2 Hz，驱动力的频率越接近固有频率，弹簧振子的振幅越大，故A、D错误；摇把匀速转动时的频率f＝4 Hz，当弹簧振子稳定振动时，它的振动频率与驱动力的频率相等，即弹簧振子稳定振动时的频率是4 Hz，故B正确；当转动摇把的转速增大时，弹簧振子的频率变大，与固有频率的差值变大，则弹簧振子的振幅减小，故C错误。
9．选BC 小纸人跳动明显，表明小纸人所在弦发生了共振，振幅最大，古琴上对应的琴弦与小纸人所在弦的固有频率相等，而拨动其他音调的琴弦，由于其固有频率与小纸人所在弦的固有频率不相等，没有发生共振，小纸人跳动不明显，A错误；敲击对应音调的音叉，其振动频率等于小纸人所在弦的固有频率，小纸人所在弦发生共振，纸人跳动明显，B正确；拨动对应音调的琴弦力量越大，对应的能量越大，小纸人跳动幅度越大，C正确；调弦过程中琴弦的振动导致其他弦也发生受迫振动，因此调弦过程中琴弦的机械能只有部分转化为纸人的机械能，D错误。
10．选A 当轿车以v＝10.8 km/h＝3 m/s的速度通过减速带时，车身因过减速带而产生的受迫振动的周期为T＝eq \f(L,v)＝eq \f(1.2,3) s＝0.4 s，与“车身—悬挂系统”振动的固有周期相等，故此时车身会产生共振现象，颠簸得最剧烈，故A正确；因过减速带使车身上下振动的频率与“车身—悬挂系统”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越小时，车身上下振动的幅度不一定越小，轿车通过减速带的速度越大时，车身上下颠簸得不一定越剧烈，B、C错误；做受迫振动的物体的振动频率等于驱动力的频率，故该轿车以任意速度通过减速带时，车身上下振动的频率不都等于2.5 Hz，与车速有关，故D错误。
11．选B 振动物体的振幅大小体现能量的大小，而大厦能够减小振幅是因为上海慧眼“吸收”了大厦振动的能量，起到减震作用，故A项正确；要实现更好的空间减震效果，其上海慧眼应该悬挂在较高楼层，故B项错误；阻尼器的摆动幅度会受到风力的影响，风力越大，摆动幅度越大，故C项正确；如果发生地震，大厦也会振动，从而使得上海慧眼做受迫运动，减小大厦的振动，也可以起到减震作用，故D项正确。
12．解析：人体固有频率为2 Hz，当汽车的振动频率与其相等时，人体发生共振，人感觉最难受
即f＝eq \f(1,2π) eq \r(\f(g,l))＝f固，所以l＝eq \f(g,4π2f固2)，解得l≈0.062 1 m。
由胡克定律有kl＝(m车＋nm人)g
解得n＝eq \f(kl－m车g,m人g)≈5
故这辆车乘坐5个人时，人感觉最难受。
答案：5人