人教版 (2019)选择性必修 第一册受迫振动共振巩固练习

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第一册受迫振动共振巩固练习，共13页。
题型一 振动中的能量问题
1.由于存在空气阻力,严格来讲,任何物体的机械振动都不是简谐运动,在振动过程中( )
A.振幅减小,机械能不变
B.振幅减小,机械能减小
C.振幅不变,机械能减小
D.振幅不变,机械能不变
2.(多选题)[2026北京海淀期末]如图所示是一个水平面上弹簧振子做阻尼振动的振动图像,曲线上A、B两点的连线与横轴平行,下列说法正确的是( )
A.弹簧振子在A点对应时刻的动能等于在B点对应时刻的动能
B.弹簧振子在A点对应时刻的势能等于在B点对应时刻的势能
C.弹簧振子在A点对应时刻的机械能大于在B点对应时刻的机械能
D.弹簧振子在A点对应时刻的动量大于在B点对应时刻的动量
题型二 受迫振动 共振
3.[2026辽宁丹东期末]如图所示,手机在振动模式下开始振动时,放在手机上的一只耳机也跟着振动,此时手机振动的频率为f1,耳机振动的频率为f2。下列说法正确的是( )
A.手机振动的频率f1越大,耳机振动的频率f2一定越大
B.手机振动的频率f1越大,耳机振动的频率f2一定越小
C.手机振动的振幅越大,耳机振动的频率f2一定越大
D.手机振动的振幅越大,耳机振动的频率f2一定越小
4.[2025吉林一模]2024年4月3日,中国台湾省花莲县海域发生7.3级地震。如图所示,高度约为30 m的“天王星大楼”发生严重倾斜,是受地震影响最大的建筑物之一。若钢混结构建筑物的固有频率与其高度的二次方成正比,其比例系数为0.1 Hz/m2,则地震波到达地面的频率最可能是( )
A.10 Hz B.30 Hz C.40 Hz D.90 Hz
5.[2025北京第八中学期中]某大楼减振系统如图所示,楼内设有以多条钢缆悬挂质量为660吨的球形质量块,并以阻尼器与楼板连接,原理为:可将减振系统视为有效摆长约为12.1 m的单摆,并且其振动频率接近大楼主结构的固有频率,当风力或地震使大楼以主结构的固有频率振动时,振动能量便能有效地转移到朝相反方向移动的球形质量块,使得阻尼器伸缩以吸收大楼的振动能量。取重力加速度g=10 m/s2,取π=3.14,估算大楼主结构的固有周期为( )
A.1.9 s B.6.9 s C.9.8 s D.12.1 s
6.[2026广东江门期末]飞力士棒是物理治疗师发明的一种物理康复器材。标准型飞力士棒中间的握柄和两端负重头用一根PVC软杆连接,棒的固有频率为4.5 Hz,如图所示,可以使用双手对飞力士棒进行驱动,忽略空气阻力,则下列关于飞力士棒的认识正确的是( )
A.使用者用力越大棒振动越快
B.若只将PVC杆增长,棒的固有频率不变
C.该棒振动的频率一定等于4.5 Hz,与驱动力的频率无关
D.随着手振动的频率越接近棒的固有频率,棒振动的幅度一定变大
7.[2026辽宁辽阳期末]一台洗衣机在脱水筒正常工作时非常稳定,当切断电源后,发现洗衣机先是振动越来越剧烈,然后振动逐渐减弱,关于该过程,下列说法正确的是( )
A.洗衣机振动最剧烈时,脱水筒转动的频率等于洗衣机的固有频率
B.脱水筒转动的频率越大,洗衣机的振动越剧烈
C.正常工作时,脱水筒转动的频率可能比洗衣机的固有频率小
D.正常工作时,脱水筒转动的频率等于洗衣机的固有频率
8.[2026四川成都阶段测试]一个单摆在地面附近做受迫振动,其振幅与驱动力频率的关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.此单摆的固有周期约为1 s
B.此单摆的摆长约为1 m
C.若摆长增大,曲线的峰将向右移动
D.若摆长减小,单摆的固有频率减小
9.[2026重庆三模]科研人员用同一装置对同一单摆分别在地球表面和模拟月球表面重力的环境下做受迫振动实验,得到如图所示的共振曲线。将月球视为密度均匀、半径为r的球体,引力常量为G,地球表面的重力加速度为g,不考虑星球自转的影响。下列说法正确的是( )
A.该单摆在地球表面的共振频率为f1
B.所用单摆的摆长为g4π2f22
C.月球表面的重力加速度为f22f12g
D.月球的密度为4gf223πGrf12
10.[2026广东广州期末]振动式转速表测量发动机转动频率的原理如图所示。在同一铁支架MN上焊有固有频率依次为120 Hz、100 Hz、80 Hz、60 Hz的四个钢片a、b、c、d,将M端与正在转动的发动机接触,发现b钢片振幅很大,其余钢片振幅很小,则( )
A.钢片a振动频率约为100 Hz
B.发动机转动频率约为120 Hz
C.发动机转动频率约为80 Hz
D.钢片d振动频率约为60 Hz
11.[2026四川成都期末]如图所示,在一条张紧的绳子上挂3个摆。当C摆振动时,通过张紧的绳子给A、B摆施加驱动力,使A、B摆也振动起来(A、B、C的摆球质量相等),以下说法正确的是( )
A.A摆的固有周期最大
B.A、B摆振动周期不同
C.A摆比B摆振幅大
D.B摆比A摆振幅大
12.汽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。某型号汽车的“车身—悬挂系统”振动的固有频率是2 Hz,这辆汽车匀速通过铺设有条状减速带的路段,已知相邻两条减速带间的距离为1.5 m,如图所示。若该车匀速驶过这排减速带,下列说法正确的是 ( )
A.当汽车以5 m/s的速度行驶时,其振动频率为2 Hz
B.当汽车以3 m/s的速度行驶时最不颠簸
C.当汽车以3 m/s的速度行驶时颠簸得最厉害
D.汽车速度越大,颠簸得就越厉害
答案
第二章 机械振动
6 受迫振动 共振
基础练习
1.B 由于存在空气阻力,振动系统在振动过程中机械能减小,振幅减小,选B。
2.BCD 由于弹簧振子做阻尼振动,所以振子在A点对应时刻的机械能大于B点对应时刻的机械能,C正确;由于弹簧的弹性势能仅与弹簧的形变量(即振动物体的位移)有关(破题关键),A、B点对应时刻弹簧的形变量相等,故势能相等,B正确;振子在A点对应时刻的机械能大于在B点对应时刻的机械能,振子在A、B点对应时刻的弹性势能相等,可知振子在A点对应时刻的动能大于在B点对应时刻的动能,A错误;振子在A点对应时刻的动能大于B点对应时刻的动能,则振子在A点对应时刻的速度大于在B点对应时刻的速度,根据p=mv可知振子在A点对应时刻的动量大于在B点对应时刻的动量,D正确。故选B、C、D。
3.A 手机上的耳机做受迫振动,其振动的频率与手机振动的频率相同,故手机振动的频率f1越大,耳机振动的频率f2一定越大,A正确,B错误;耳机做受迫振动的频率与手机振动的振幅无关,C、D错误。故选A。
4.D 根据题意有f固=0.1×302 Hz=90 Hz,若建筑物发生严重倾斜,则驱动力的频率等于固有频率,选项D正确。
5.B 由题可知大楼主结构以固有频率振动的周期和有效摆长约为12.1 m的单摆式减振系统的周期相等,则有T=2πLg=2×3.14×12.110 s≈6.9 s,选项B正确。
6.D 使用者用力大小影响的是飞力士棒的振幅,与振动快慢没有关系,A错误;将PVC杆增长,棒的固有频率发生改变,B错误;该棒做受迫振动,振动频率等于驱动力频率,C错误;当驱动力的频率等于棒的固有频率时,棒振动的振幅最大,即手振动的频率越接近棒的固有频率,棒振动的幅度越大,D正确。故选D。
7.A 洗衣机振动最剧烈时为共振现象,此时脱水筒转动的频率恰好等于洗衣机的固有频率,A正确;脱水筒转动频率越接近洗衣机固有频率时,洗衣机的振动越剧烈,而非频率越大越剧烈,B错误;正常工作时洗衣机非常稳定,切断电源后其脱水筒转动频率逐渐减小,洗衣机振动先是越来越剧烈,说明此时脱水筒转动的频率在逐渐接近洗衣机固有频率(破题关键),所以正常工作时,脱水筒转动的频率一定比洗衣机的固有频率大,C、D错误。故选A。
8.B 由图可知,当f=0.5 Hz时发生共振,此时驱动力的频率等于单摆的固有频率,得单摆的固有周期T=1f=2 s,A错误;根据单摆的周期公式T=2πlg,可得单摆的摆长l≈1 m,B正确;由f=12πgl可知,摆长增大,单摆的固有频率将减小,故曲线的峰将向左移动,C错误;摆长减小,单摆的固有频率增大,D错误。故选B。
9.B 根据单摆周期公式T=2πLg,可得f=1T=12πgL,由于月球表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度,所以该单摆在月球表面的共振频率较小,为f1,设月球表面的重力加速度为g月,则有f1=12πg月L,该单摆在地球表面的共振频率较大,为f2=12πgL,则所用单摆的摆长为L=g4π2f22,可得月球表面的重力加速度为g月=f12f22g,A、C错误,B正确。物体在月球表面有GM月mr2=mg月,解得月球质量为M月=f12r2gGf22,根据M月=ρ月×43πr3,可得月球的密度为ρ月=3gf124πGrf22,D错误。故选B。
10.A 发动机转动提供驱动力,当驱动力的频率与钢片的固有频率相等时,钢片受迫振动的振幅最大,由题意可知,b钢片振幅很大,其余钢片振幅很小,说明发动机的转动频率约为100 Hz(很接近或等于b钢片的固有频率),B、C错误;钢片a、d做受迫振动,受迫振动的频率等于驱动力的频率,约为100 Hz,A正确,D错误。故选A。
11.D 因C摆的摆长最长,根据T=2πlg可知,C摆的固有周期最大,A错误;A、B摆都做受迫振动,其周期都等于驱动力的周期,即C摆的固有周期,故振动周期相同,B错误;因A摆和B摆摆长都比C摆的摆长短,且B摆摆长更接近C摆摆长,故B摆的固有周期更接近驱动力的周期(即C摆的固有周期),故B摆比A摆振幅大,C错误,D正确。故选D。
12.C 受迫振动的频率等于驱动力的频率,当汽车以5 m/s的速度行驶时,驱动力的周期T=sv=1.55 s=0.3 s,频率f=1T=103 Hz,A错误;当汽车以3 m/s的速度行驶时,驱动力的频率f'=v's=31.5 Hz=2 Hz,和汽车的固有频率相同,所以颠簸得最厉害,B错误,C正确;驱动力的频率越接近汽车的固有频率,颠簸得越厉害,并不是速度越大颠簸得越厉害,D错误。