2.6受迫振动 共振 同步练习基础过关（Word版含答案）

第二章机械振动第六节受迫振动共振新学期同步练习基础过关2021_2022学年高二物理上学期（人教版2019选择性必修第一册）
练习
一、单选题，共10小题
1．工厂测机器转速可用一种振动式转速计．振动式转速计由十几根不同长度的钢丝做成，每根钢丝的固有频率都不同．使用时，将振动式转速计固定在发动机附近，机器工作时，每转一转，活塞上下一次，产生一次振动．观察发现，固有频率为60HZ的那一根钢丝的振动幅度最大，由此可知机器的转速约为（）
A．1800r/min B．3600r/min
C．7200r/min D．60r/min
2．如图所示,在张紧的绳上挂了a、b、c、d四个单摆,四个单摆的摆长关系为lc＞lb=ld＞la,先让d摆摆动起来(摆角小于5°),则下列说法中正确的是 ( )．
A．b摆发生振动,其余摆均不动
B．所有摆均以相同摆角振动
C．摆动过程中，b摆的振幅最大
D．摆动过程中，c摆的周期最大
3．蜘蛛捕食是依靠昆虫落在丝网上引起的振动准确判断昆虫的方位。已知丝网固有频率，某昆虫掉落在丝网上挣扎时振动频率为，则该昆虫落在丝网上时（　　）
A．增大，则丝网振幅增大 B．减小，则丝网振幅减小
C．昆虫引起丝网振动的频率为 D．丝网和昆虫挣扎振动周期相同
4．下列说法正确的是（　　）
A．洗衣机工作时机壳的振动频率等于其固有频率
B．鼓手随音乐敲击鼓面时鼓面的振动是自由振动
C．为了防止桥梁发生共振而坍塌,部队要齐步通过桥梁
D．声音可振碎玻璃杯，是因为玻璃杯发生了共振
5．如图所示，五个摆悬挂于同一根绷紧的水平绳上，A是摆球质量较大的摆，让它摆动后带动其他摆运动，下列结论正确的是(　　)
A．只有E摆的振动周期与A摆的相同
B．其他各摆的振幅都相等
C．其他各摆的振幅不同，E摆的振幅最大
D．其他各摆的振动周期不同，D摆周期最大
6．—单摆做阻尼振动,则在振动过程中（ ）
A．振幅越来越小,周期也越来越小
B．振幅越来越小,周期不变
C．在振动过程中,通过某一位置时,机械能始终不变
D．振动过程中,机械能不守恒,频率减小
7．(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
8．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
9．下列关于机械振动的说法正确的是
A．受迫振动稳定后，其振动的周期总等于系统的固有周期
B．阻尼振动振幅逐渐减小，同时周期也逐渐减小
C．当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大
D．为避免共振现象发生时，应使驱动力频率接近或等于振动系统的固有频率
10．某同学在研究单摆的受迫振动时，得到如图所示的共振曲线。横轴表示驱动力的频率，纵轴表示稳定时单摆振动的振幅。已知重力加速度为g，下列说法中正确的是（ ）
A．由图中数据可以估算出摆球的摆长
B．由图中数据可以估算出摆球的质量
C．由图中数据可以估算出摆球的最大动能
D．如果增大该单摆的摆长，则曲线的峰值将向右移动
二、多选题，共5小题
11．大地震，导致很多房屋坍塌，场景惨不忍睹，就此事件，下列说法正确的是（　　）
A．所有建筑物振动周期相同
B．所有建筑物振幅相同
C．建筑物的振动周期由其固有周期决定
D．所有建筑物均做受迫振动
12．一单摆做阻尼振动，则在振动过程中（　　）
A．振幅越来越小，周期也越来越小
B．振幅越来越小，周期不变
C．在振动过程中，通过某一位置时，机械能始终不变
D．在振动过程中，机械能不守恒
13．弹簧振子在振动过程中振幅逐渐减小，这是由于（　　）
A．振子开始振动时振幅太小
B．在振动过程中要不断克服外界阻力做功，消耗能量
C．动能和势能相互转化
D．振子的机械能逐渐转化为内能
14．一单摆在空气中振动，振幅逐渐减小，下列说法正确的是（　　）
A．振动的机械能逐渐转化为其他形式的能
B．后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能
C．后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能
D．后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能
15．下列说法正确的是（　　）
A．受迫振动系统在非共振状态时，同一振幅对应的驱动力频率一定有两个
B．简谐运动平衡位置一定是运动过程的中心位置，但不一定处于平衡状态
C．简谐运动的图像描述的是振动质点的轨迹
D．弹簧振子每次经过平衡位置时的动能最大，弹性势能为零
三、填空题，共3小题
16．A、B两个弹簧振子，A的固有频率为f，B的固有频率为4f，若它们均在频率为f的驱动力作用下做受迫振动，则________的振幅较大，A的振动频率是________，B的振动频率是________。
17．受迫振动
（1）定义：系统在_______作用下的振动。
（2）受迫振动的频率（周期）
物体做受迫振动达到稳定后，其振动频率总_______驱动力的频率，与系统的固有频率_______。
18．判断下列说法的正误。
（1）受迫振动的频率与振动系统的固有频率无关。（____）
（2）驱动力频率越大，振幅越大。（____）
（3）共振只有害处没有好处。（____）
（4）做受迫振动的物体一定会发生共振。（____）
（5）阻尼振动的频率随振幅的减小而不断减小。（____）
四、解答题，共2小题
19．如图所示是一个单摆的共振曲线，回答下列问题（g=）：
(1)该单摆摆长多长？
(2)共振时单摆振幅多大？
(3)若把该单摆从北京移到广州，共振曲线的峰值将怎样移动？
20．如图所示是一个单摆的共振曲线。
(1)若单摆所处环境的重力加速度g取9.8m/s2，试求此单摆的摆长；
(2)若将此单摆移到高山上，共振曲线的“峰”将怎样移动。
试卷第1页，共3页
参考答案
1．B
【详解】
当驱动力的频率等于物体固有频率时，发生共振，振幅最大．所以发动机转动的频率等于钢丝的固有频率即60HZ，所以发动机的转速：，ACD错误，B正确
2．C
【详解】
d摆摆动起来后，通过水平绳子对a、b、c三个摆施加周期性的驱动力，使a、b、c三摆做受迫振动，a、b、c三摆做受迫振动的频率等于驱动力的频率，由于驱动力频率相同，则a、b、c三摆均以相同频率振动，周期相等；由于b的摆长与d的摆长相等，所以b摆发生共振，振幅最大，摆角最大，故C正确，ABD错误．
3．D
【详解】
昆虫落在丝网上时，丝网做受迫振动，则丝网和昆虫挣扎振动周期及频率相同，即频率均为，周期均为；因不知道与的大小关系，则不能判断丝网振幅的变化.
故选D。
4．D
【详解】
A．正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率大，所以洗衣机工作时机壳的振动频率大于其固有频率，故A错误；
B．鼓手随音乐敲击鼓面时鼓面的振动是受迫振动，故B错误；
C．部队经过桥梁时，规定不许齐步走，主要原因是避免使桥发生共振，故C错误；
D．较弱声音可振碎玻璃杯，是因为玻璃杯发生了共振，故D正确；
5．C
【详解】
A摆动后通过悬绳带动其余摆一起摆动，其余各摆均做受迫振动，它们的振动周期均等于A的摆动周期，而由于A、E摆长相同，由单摆周期公式
可知这两个摆的固有周期相同，则E摆发生共振现象，振幅达到最大。
故选C。
6．B
【详解】
单摆做阻尼振动，其振幅越来越小，周期为，与是否有阻尼无关，则周期不变，故A项错误，B项正确．单摆做阻尼振动过程中，振幅逐渐减小，振动的能量也在减少，即机械能不守恒，通过某一位置的机械能越来越小，由于周期不变，则频率不变，故CD项错误．
7．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．
8．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
9．C
【详解】
受迫振动稳定后，其振动的周期总等于驱动力的周期，选项A错误；阻尼振动振幅逐渐减小，周期不变，选项B错误；当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，产生共振，此时受迫振动的振幅最大，选项C正确；为避免共振现象发生时，应使驱动力频率远离振动系统的固有频率，故D错误．
10．A
【详解】
A．由共振曲线可知当驱动力频率等于固有频率时产生共振现象，则可知单摆的固有频率f。由单摆的周期公式
得频率
可得摆长，故A正确；
BC．根据题意无法知道摆球的质量，也不能得出摆球的最大动能，故BC错误；
D．由单摆的频率公式
得知，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D错误。
故选A。
11．AD
【详解】
由于物体作受迫振动达到稳定后的振动周期是由驱动力的周期来决定的，而跟振动物体本身的固有周期无关，所有建筑物振动周期相同；而发生共振的条件是驱动力的频率等于物体本身固有的频率，所有建筑物振幅不相同。故AD正确，BC错误。
故选AD。
12．BD
【详解】
因单摆做阻尼振动，阻力做功，机械能越来越小，振幅越来越小，但摆长与重力加速度不变，根据单摆的周期公式可知，单摆的振动周期不变，故BD正确，AC错误；
故选BD。
13．BD
【详解】
AC．振子开始振动时振幅太小或动能和势能相互转化，都不会让弹簧振子在振动过程中振幅逐渐减小，故AC错误；
BD．由于阻力作用，在振动过程中要不断克服外界阻力做功，消耗能量，振子的机械能逐渐转化为内能，所以弹簧振子在振动过程中振幅逐渐减小，故BD正确；
故选BD。
14．AD
【详解】
AD．单摆振动过程中，会不断克服空气阻力做功使机械能逐渐转化为内能，故AD正确；
BC．虽然单摆总的机械能在逐渐减少，但在振动过程中动能和势能仍不断地相互转化。动能转化为势能时，动能逐渐减少，势能逐渐增加，而势能转化为动能时，势能逐渐减少，动能逐渐增加，所以不能断言后一时刻的动能（或势能）一定小于前一时刻的动能（或势能），故BC错误。
故选AD。
15．AB
【详解】
A．根据受迫振动的特点以及振动图像可知，当驱动力频率等于物体的固有频率时，物体的振幅最大，而在非共振状态时，同一振幅对应的驱动力的频率一定有两个，如图，故A正确。
B．平衡位置是回复力为零的位置，一定是运动过程的中心位置，但物体的合外力未必为零，物体不一定处于平衡状态，例如单摆摆动经过平衡位置时，虽然回复力为零，但合力不为零，而是合力指向圆心，提供圆周运动的向心力，不处于平衡状态，选项B正确。
C．简谐运动的图像描述的是振动质点在不同时刻离开平衡位置的位移，不是振动质点的轨迹，选项C错误；
D．弹簧振子每次经过平衡位置时的动能最大，但是弹性势能不一定为零，例如竖直放置的弹簧振子，选项D错误。
故选AB。
16．A f f
【详解】
略
17．驱动力 等于 无关
【详解】
略
18．正确 错误 错误 错误 错误
【详解】
略
19．(1)；(2)；(3)峰值左移
【详解】
(1)由题图可知，当驱动力的频率等于时，单摆发生共振，则可知，单摆的固有频率为，根据频率公式可知
解得
；
(2)由题图可知，共振时单摆的振幅为；
(3)由北京移到广州时，重力加速度减小，则可知固有频率减小，则共振曲线的峰值将左移。
20．(1)2.76m；(2) 向左移
【详解】
(1)由题图可知，单摆的固有频率f＝0.3Hz，由周期公式
得
(2)由
知，单摆移到高山上，重力加速度g减小，其固有频率减小，故共振曲线的“峰”向左移。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页