主题二 6 受迫振动与共振现象 考点练习 2027届高三物理一轮复习（浙江专版）（解析版）

这是一份主题二 6 受迫振动与共振现象 考点练习 2027届高三物理一轮复习（浙江专版）（解析版），共5页。试卷主要包含了对于阻尼振动,下列说法正确的是，8 Hz等内容，欢迎下载使用。
基础巩固练
考点一 阻尼振动
1.(多选)对于阻尼振动,下列说法正确的是( )
A.阻尼振动就是减幅振动,其振动的能量不断减少
B.实际的振动系统不可避免地要受到阻尼作用
C.阻尼振动的振幅、振动能量、振动周期逐渐减小
D.对做阻尼振动的振子来说,其机械能逐渐转化为内能
解析:ABD 振动系统的振动频率与本身的结构有关,为固有频率,所以在阻尼振动中,振幅减小,振动能量减少,最终转化为内能,但周期不变,A、D正确,C错误;实际的振动系统都要受到摩擦或空气阻力等阻尼作用,B正确。
2.(杭州)如图所示是一单摆做阻尼振动的x-t图像,则此单摆的摆球在图中P与N时刻的( )
A.速度vP=vNB.加速度aP=aN
C.绳的拉力FP=FND.重力势能EP=EN
解析:D 单摆做阻尼振动,则单摆的机械能越来越小,单摆的振幅越来越小。由x-t图知,摆球在P与N时刻与最低点的距离相等,则重力势能相等,所以可知动能EkNvN,A错误,D正确。由于摆球在P与N时刻偏离竖直方向的角度θ相等,则其沿运动轨迹切线方向的加速度大小均为ax=mgsinθm=gsin θ,设摆长为l,摆球沿摆线方向的加速度大小为an=v2l,由于vP>vN,可知aPn>aNn根据摆球在P与N时刻的加速度大小a=ax2+an2,可得aP>aN。摆球在P和N时刻,沿摆线方向根据牛顿第二定律,有F-mgcs θ=man,由前面分析知aPn>aNn,则P与N时刻绳子的拉力FP>FN,B、C错误。
考点二 对受迫振动的理解
3.图中为服务员端着一碗汤步行的情境,汤随着人的步行发生受迫振动,下列关于该过程说法正确的是( )
A.服务员步频越大,汤晃动频率越大
B.服务员步幅越大,汤晃动频率越大
C.服务员步频越大,汤晃动幅度越大
D.服务员步幅越大,汤晃动幅度越大
解析:A 汤做受迫振动,其频率只由驱动力的频率决定,故汤晃动的频率与服务员步频相同,故服务员步频越大,汤晃动频率越大,A正确,B错误;受迫振动的物体振幅由驱动力的频率与物体的固有频率的关系决定,两者越接近,物体的振幅越大,而题中汤的固有频率未知,C、D错误。
4.(杭州)如图所示,在一条张紧的绳子上挂着a、b、c、d四个摆球,让c摆先振动,其余各摆在c的驱动下也逐步振动起来,则( )
A.b摆振动的周期最大
B.d摆的固有频率最小
C.a摆振动的振幅最大
D.a、b、d三个摆球振动的振幅相同
解析:C 由题意,让c摆先振动,其余各摆在c的驱动下做受迫振动也将逐步振动起来,则它们的振动周期均等于c的振动周期,A错误;d摆的摆长最短,根据T=2πlg,可知d摆的固有周期最小,根据f=1T,可知其固有频率最大,B错误;a、c的固有周期相同,所以a摆发生共振,振幅最大,C正确,D错误。
考点三 对共振的理解与应用
5.如图所示为动画片中的一幕,蚂蚁大军以相同步伐在固定绳子上行走。在蚂蚁大军振动的频率从0逐渐增大至某一频率(大于绳子的固有频率)的过程中,该绳子的振幅( )
A.一直增大B.一直减小
C.先增大后减小D.先减小后增大
解析:C 当驱动力的频率等于物体的固有频率,即f驱=f固时,系统达到共振,振幅最大。当f驱f固时,随f驱的增加振幅逐渐减小,则该绳子的振幅先增大后减小。
6.如图所示,松果采摘机利用机械臂抱紧树干,通过采摘振动头振动而摇动树干,使得松果脱落。下列说法正确的是( )
A.工作中,树干的振动频率等于采摘振动头的振动频率
B.采摘振动头振动频率越高,则落果的效果越好
C.采摘振动头振动频率越高,则树干的振动幅度越大
D.采摘振动头停止振动,则树干的振动频率逐渐减小
解析:A 工作中,树干做的是受迫振动,其振动频率等于采摘振动头的振动频率,A正确;采摘振动头振动频率和树干的固有频率相同时,振幅最大,落果效果最好,B、C错误;采摘振动头停止振动,则树干的振动频率不变,振幅逐渐减小,D错误。
7.如图甲所示是一个共振筛,该共振筛的共振曲线如图乙所示。已知增大电压,可使偏心轮转速提高;增加筛子质量,可增大筛子的固有周期。若当前偏心轮的转速是72 r/min。下列说法正确的是( )
A.当前共振筛的振动频率是0.8 Hz
B.减小电压,可使筛子振幅增大
C.增加筛子质量,可使筛子振幅增大
D.减小筛子质量,可使共振曲线峰值频率减小
解析:B 由题意可知,偏心轮的转速是72 r/min,则周期为T=56 s,则偏心轮的频率为f=1T=1.2 Hz,A错误;由题图乙可知,筛子的固有频率为0.8 Hz,仅减小电压,可降低偏心轮转速,偏心轮频率减小,则由偏心轮产生的驱动力的频率减小,偏心轮产生的驱动力的频率会接近0.8 Hz,可使筛子的振幅增大,B正确;由题意知,增加筛子质量,可增大筛子的固有周期,则筛子的固有频率减小,小于0.8 Hz,则偏离1.2 Hz更多,不可以使筛子振幅增大,C错误;减小筛子质量,可减小筛子的固有周期,则筛子的固有频率增大,可使共振曲线峰值频率增大,D错误。
能力提升练
8.(衢州)安装在上海中心大厦125层的千吨“上海慧眼”阻尼器由我国自主研发,在大厦受到风力作用摇晃时,阻尼器会摆向风吹来的方向,从而削弱大厦的晃动幅度。下列说法正确的是( )
A.阻尼器的振动频率取决于自身的固有频率
B.阻尼器做受迫振动,其振动频率与大楼的振动频率相同
C.阻尼器的摆动幅度受风力大小的影响,风力越大,摆动幅度越大
D.安装阻尼器能起到减震作用,其原理是阻尼器能改变大厦的固有频率,从而杜绝共振现象
解析:B 阻尼器做受迫振动,摆动频率与大厦晃动频率相同,而不是取决于自身的固有频率,A错误、B正确;阻尼器摆动的幅度虽受风力影响,但并不是风力越大摆动幅度越大,而是当大厦晃动频率与阻尼器的固有频率相同时,阻尼器发生共振现象,才能使摆幅达到最大值,C错误;阻尼器在摆动时吸收能量,达到减震效果,而不是改变大厦的固有频率,D错误。
9.(宁波)一个有固定转动轴的竖直圆盘如图甲所示,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由弹簧和小球组成的振动系统。圆盘静止时,让小球做简谐运动,其振动图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.小球振动时的周期始终是4 s
B.t=2 s到t=3 s小球运动方向向上,且动能增大
C.若圆盘以60 r/min匀速转动,小球振动达到稳定时其振动的周期为2 s
D.若圆盘以10 r/min匀速转动,欲使小球振幅增加,则可使圆盘转速适当增大
解析:D 小球做受迫振动时,小球的周期等于驱动力的周期,即等于圆盘转动周期,不一定等于振动系统的固有周期4 s,故A错误;t=2 s到t=3 s小球从平衡位置向最高点振动,如果规定向上为正方向,则运动方向向上,动能减小,B错误;若圆盘以60 r/min匀速转动,则驱动力周期为1 s,小球振动达到稳定时其振动的周期等于驱动力的周期1 s,C错误;由题图乙可知,小球振动的固有周期为4 s,若圆盘正以10 r/min匀速转动时,则驱动力周期为6 s,欲使小球振幅增加则要减小驱动力的周期,可使圆盘转速适当增大,D正确。