2.6受迫振动 共振 课时练（Word解析版）

2021-2022学年人教版（2019）选择性必修第一册
2.6受迫振动共振
课时练（解析版）
1．如图
所示，A
球振动后，通过水平细迫使
B、C
振动，下面说法中，正确的是（
）
A．只有
A、C
振动周期相等
B．A、B、C
的振动周期相等
C．B
的振幅最大
D．A
的振幅比
B
小
2．(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
3．如图所示为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．此单摆的固有周期约为1s
B．此单摆的摆长约为1m
C．若摆长增大，单摆的固有频率增大
D．若摆长增大，共振曲线的峰将右移
4．如图所示，当A振动起来后，通过绷紧水平绳迫使B、C振动起来，经过一段时间，系统稳定后，下列说法正确的是（　　）
A．A、B、C三个单摆的周期均相同
B．只有A、C两个单摆周期相同
C．A、B、C三个单摆的振幅相同
D．B的振幅比C的振幅大
5．一个单摆做受迫振动，其共振曲线振幅A与驱动力的频率f的关系如图所示，则　　
A．此单摆的固有周期约为
B．此单摆的摆长约为1m
C．若摆长减小，单摆的固有频率减小
D．若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动
6．一个单摆在地面上做受迫振动，改变驱动力频率，其振动稳定时振幅A与驱动力频率f的关系如图所示．单摆所处位置重力加速度g=9.8m/s2，下列说法正确的是（
）
A．单摆的摆长约为2m
B．单摆的受迫振动频率与驱动力频率相同时振幅最大
C．若减小摆长，共振曲线振幅最大值的横坐标将向右移动
D．若把该单摆移到月球表面，共振曲线振幅最大值的横坐标将向右移动
7．如图所示是物体做受迫振动时的共振曲线，其纵坐标表示物体的：(
)
A．在不同时刻的位移
B．在不同时刻的振幅
C．在不同频率的驱动力作用下的振幅
D．在相同频率的驱动力作用下不同物体的振幅
8．如图所示的装置中，在曲轴AB上悬挂一个弹簧振子，若不转动把手C，让其上下振动，周期为，若使把手以周期（）匀速转动，当运动都稳定后，则（　　）
A．弹簧振子的振动周期为
B．弹簧振子的振动周期为
C．要使弹簧振子的振幅增大，可让把手转速减小
D．要使弹簧振子的振幅增大，可让把手转速增大
9．如图所示，在一条张紧的绳子上挂几个摆，其中A、B的摆长相等。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，使其余各摆做受迫振动。当各摆振动稳定时，下列说法正确的是（　　）
A．摆球C的振幅最大
B．摆球D的振幅最大
C．摆球B、C的振动频率相同
D．摆球A的振动频率最大
10．如图所示，在一根张紧的水平绳上挂a、b、c、d四个摆，其中摆长关系为，让d先摆动起来后，其它各摆随后也跟着摆动起来。下列说法正确的是（　　）
A．稳定后四个摆的周期大小
B．稳定后四个摆的振幅一样大
C．稳定后a摆的振幅最大
D．d摆摆动过程中振幅保持不变
11．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，下列说法正确的是（
）
A．若增大摆长，共振曲线的“峰”将向右移动
B．若增大摆长，共振曲线的“峰”将向左移动
C．摆长约为10
cm
D．发生共振时单摆的周期为1
s
12．铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙，匀速运行的列车经过轨端接缝处时，车轮就会受到一次冲击。由于每根钢轨长度相等，所以这个冲击力是周期性的，列车受到周期性的冲击做受迫振动。普通钢轨长为，列车固有振动周期为。下列说法错误的是（　　）
A．列车的危险速率为
B．列车过桥需要减速，是为了防止列车发生共振现象
C．列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的
D．增加钢轨的长度有利于列车高速运行
13．若空气阻力不可忽略，单摆在偏角很小的摆动中，总是减小的物理量为（　　）
A．振幅
B．位移
C．周期
D．机械能
14．下列关于共振和防止共振的说法，正确的是（　　）
A．共振现象总是有害的，所以要避免共振现象发生
B．队伍过桥要慢行是为了不产生周期性的驱动力，从而避免产生共振
C．火车过桥慢行是为了使驱动力的频率远小于桥的固有频率，从而避免产生共振
D．利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率；防止共振危害时，应使驱动力的频率远离振动物体的固有频率
15．某振动系统的固有频率为，在周期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率为，下列说法正确的是（　　）
A．当时，该振动系统的振幅随增大而减小
B．当时，该振动系统的振幅随减小而增大
C．该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于
D．该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于的整数倍
16．两个单摆的受迫振动的共振曲线如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．若两个受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相同，则图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线
B．若两个受迫振动是在地球上同一地点进行，则两个摆长之比LⅠ∶LⅡ=25∶4
C．若摆长均为1m，则图线Ⅰ是在地面上完成的
D．若两个单摆在同一地点均发生共振，则图线Ⅱ表示的单摆的能量一定大于图线Ⅰ表示的单摆的能量
17．在接近收费口的道路上安装了若干条突起于路面且与行驶方向垂直的减速带，相邻减速带间距为10m，当车辆经过减速带时会产生振动。若某汽车的固有频率为1.25Hz，则当该车以_________m/s的速度行驶在此减速区时颠簸得最厉害，我们把这种现象称为_________。
18．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。当丝网的振动频率为f=200Hz左右时，网的振幅最大，对于落在网上的昆虫，当翅膀振动的频率为____________Hz左右时，蜘蛛便能立即捕到它。
19．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？
20．如图所示为一单摆的共振曲线，则该单摆的摆长为多少？如果摆长变长一些，画出的图像高峰将向那个方向移动，并简要说明理由（无理由说明或说错均不得分）．(g＝10m/s2)
参考答案
1．B
【详解】
AB.由题意，A做自由振动，其振动周期就等于其固有周期，而B.、C在A产生的驱动力作用下做受迫振动，受迫振动的周期等于驱动力的周期，即等于A的固有周期，所以三个单摆的振动周期相等；故A错误，B正确
CD.由于C.、A的摆长相等，则C的固有周期与驱动力周期相等，产生共振，其振幅振幅比B摆大，而B做受迫振动，所以B的振幅比A小，CD错误
2．B
【详解】
由振子的共振曲线可得，此振动系统的固有频率约为3Hz，故B正确，A错误；振动系统的振动频率是由驱动力的频率决定的，所以若圆盘匀速转动的周期增大，系统的振动频率减小，故C错误；共振曲线的峰值表示振子的固有频率，它是由振动系统本身的性质决定的，与驱动力的频率无关，故D错误．
3．B
【详解】
单摆做受迫振动，振动频率与驱动力频率相等；当驱动力频率等于固有频率时，发生共振，则固有频率为0.5Hz，周期为2s．故A错误；单摆的周期为2s由公式求得L≈1m
故B正确；根据知摆长增大周期增大，所以频率会变小，故C错误；频率变小则共振曲线的峰将向左移动，故D错误；故选B
4．A
【详解】
AB．由题意，摆A做自由振动，其振动周期就等于其固有周期，而摆B、摆C在A产生的驱动力作用下做受迫振动，受迫振动的周期等于驱动力的周期，即等于A的固有周期，所以三个单摆的振动周期相等；故A正确，B错误；
CD．由于摆C和摆A的摆长相等，则摆C的固有周期与驱动力周期相等，产生共振，其振幅比摆B大。故C错误，D错误。
故选A。
5．B
【详解】
A、当此单摆的固有频率与驱动力的频率f相等时，得到共振，振幅最大，由图可知，单摆的固有频率为0.5Hz，所以此单摆的固有周期T=2s，故A错误．
B、由单摆的周期公式T=2，T=2s，可求得L1m，故B正确．
C、若摆长减小，单摆的固有周期T减小，固有频率增大，故C错误．
D、若摆长增大，单摆的固有周期T增大，固有频率减少，共振曲线的峰将向左移动，故D错误．
故选B
6．C
【解析】
单摆做受迫振动，振动频率与驱动力频率相等；当驱动力频率等于固有频率时，发生共振，则固有频率为0.5Hz，周期为2s；由公式T=2π，可得L≈1m，故A错误；单摆的受迫振动频率与固有频率相同时振幅最大，选项B错误；若摆长减小，则固有频率变大，所以共振曲线的峰将向右移动．故C正确；若把该单摆移到月球表面，重力加速度减小，则振动的频率减小，则共振曲线振幅最大值的横坐标将向左移动，故D错误；故选C．
点睛：本题关键明确：受迫振动的频率等于驱动力的频率；当受迫振动中的固有频率等于驱动力频率时，出现共振现象．
7．C
【解析】
当物体受到的驱动力频率与物体的固有频率相等，振动物体产生共振现象．共振曲线中纵坐标为在不同频率的驱动力作用下的振幅．
8．D
【详解】
AB．弹簧振子在把手作用下做受迫振动，因此振动周期等于驱动力的周期，等于T2，故AB错误；
CD．驱动力的周期与弹簧振子的固有周期越接近，振幅越大，由于T2>T1，欲使振幅增大，应使T2减小，即转速应增大，故C错误，D正确。
故选D。
9．C
【详解】
由A摆摆动从而带动其它3个单摆做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率，故其它各摆振动周期跟A摆相同，频率也相等，受迫振动中，当固有频率等于驱动力频率时，出现共振现象，振幅达到最大，由于B摆的固有频率与A摆的相同，故B摆发生共振，振幅最大
故选C。
10．C
【详解】
A．让d先摆动起来后，其它各摆随后也跟着摆动起来做受迫振动，稳定后四个摆的周期均等于d摆的振动周期，A错误；
BC．由于a摆的摆长与d摆的摆长相等，二者的固有频率相同，二者发生共振，则稳定后a摆的振幅最大，B错误，C正确；
D．d摆摆动过程中，有阻力做负功，由能量守恒定律可知，d摆的振幅变小，D错误。
故选C。
11．B
【详解】
AB．单摆的频率公式
，当摆长增大时，单摆的固有频率减小，产生共振的驱动力频率也减小，共振曲线的“峰”向左移动．故A错误，B正确．
CD．由共振曲线可知：当驱动力频率f=0.5Hz时产生共振现象，则单摆的固有频率f=0.5Hz．周期T=2s，根据
，得摆长为1m，故CD错误；
故选B
12．C
【详解】
A．对于受迫振动，当驱动力的频率与固有频率相等时将发生共振现象，所以列车的危险速率
故A正确，不符题意；
B．列车过桥时减速是为了防止共振现象发生，故选项B正确，不符题意；
C．列车的速度不同，则振动频率不同，故C错误，符合题意；
D．由知L增大时，T不变，v变大，故选项D正确，不符题意。
本题选错误的，故选C。
13．AD
【详解】
有空气阻力时，振动为阻尼振动，振幅不断减小，机械能不断减小，在平衡位置，位移为零，而后位移增大，直到动能为零时位移达到最大，所以位移不是一直减小的，单摆的周期不变，BC错误；A、D正确。
故选AD。
14．CD
【详解】
A．共振现象不一定总是有害的，有的时候我们要利用共振现象，如共振筛，共振转速计等，故A错误；
B．队伍过桥慢行也会产生周期性的驱动力，即会产生共振，故B错误；
C．火车过桥要慢行，目的是使驱动力频率远小于桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥，C正确；
D．受迫振动的频率等于驱动力的频率，所以利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率，防止共振危害时，应尽量使驱动力频率远离振动物体的固有频率，故D正确。
故选CD。
15．BC
【详解】
A．当时，系统发生共振，振幅最大，当时，随的增大，驱动力的频率接近固有顿率，该振动系统的振幅增大，故A错误；
B．当时，随的减小，驱动力的频率接近固有频率，该振动系统的振幅增大，故B正确；
CD．该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于驱动力的频率，故C正确，D错误;
故选BC。
16．AB
【详解】
A．图线中振幅最大处对应的频率应与做受迫振动的单摆的固有频率相等，从图线上可以看出，两摆的固有频率fⅠ=0.2Hz，fⅡ=0.5Hz。当两摆在月球和地球上分别做受迫振动且摆长相等时，根据公式f=可知，g越大，f越大，所以gⅡ>gⅠ，又因为g地>g月，因此可推知图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线，A项正确；
B．若在地球上同一地点进行两次受迫振动，g相同，摆长长的f小，且有
=
所以
=
B项正确；
C．fⅡ=0.5Hz，若图线Ⅱ是在地面上完成的，根据g=9.8m/s2，可计算出LⅡ约为1m，C项错误；
D．单摆的能量除与振幅有关，还与摆球质量有关，D项错误；
故选AB。
17．12.5；共振
【解析】
【详解】
可知，汽车的固有周期为，则汽车的速度，即当速度为12.5m/s时，汽车达到共振颠簸的最厉害；
18．200
【详解】
[1]对于落在丝网上的昆虫，当其翅膀振动的频率为左右时，即周期为左右时，丝网发生共振，蜘蛛能立即捕捉到它。
19．（1）阻尼振动；固有振动；（2）见解析
【详解】
（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。
20．左移或向原点方向移动
【详解】
试题分析：根据产生共振的条件：驱动力频率与物体的固有频率相等分析解题，根据单摆周期公式求解摆长；根据摆长的变化判断频率的变化，然后判断波峰移动方向
由共振曲线可知：当驱动力频率f=0.5Hz时产生共振现象，则单摆的固有频率为：，所以周期．由单摆的周期公式可得：．理由摆长变长周期增大，频率减小，所以左移或向原点方向移动