2019人教版选择性必修第一册第二章机械振动6受迫振动共振拔高练习（word版含答案）

2019人教版选择性必修第一册 第二章 机械振动 6 受迫振动共振 拔高练习
一、多选题
1．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
2．下列振动现象为共振现象的是（　　）
A．一列火车通过钱塘江大桥时的振动
B．挑水的人由于行走，使扁担和水桶上下振动，结果水桶中的水溢出
C．工厂中机器开动引起厂房的振动
D．快艇上的发动机振动带动乘客振动
3．如图所示为单摆在两次受迫振动中的共振曲线，下列说法正确的是（　　）
A．若两次受迫振动分别在月球和地球上进行，且摆长相同，则图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线
B．若两次受迫振动是在地球上同一地点进行，则两次摆长之比l1∶l2=25∶4
C．图线Ⅱ若是在地球上完成的，则该单摆摆长约为1 m
D．若摆长约为1 m，则图线Ⅰ是在地球上完成的
4．如图所示为一个自制的振动系统。在泡沫上插上两根弹性很好的细竹片，并用塑料夹夹在竹片上端做成两个“单摆”A、B。A、B除塑料夹高度不同外，其他条件完全相同。当底座沿某一方向做周期性振动时，A、B也跟着振动起来。下述说法正确的是( )
A．摆A的固有频率比B的大
B．当摆座做周期性振动时，A摆的振动频率比B的大
C．当底座振动频率由零开始从小到大变化（保持振幅不变）时，B开始振幅大，随着频率变大，摆A的振幅比B的大
D．当底座振动频率由零开始从小到大变化（保持振幅不变）时，A开始振幅大，随着频率变大，摆B的振幅比A的大
5．下列说法正确的是（　　）
A．为了更好的满足单摆的实验条件，我们总要尽量选择质量小，体积小的球和尽量细的线
B．阻尼振动中有周期性的外力作用于振动系统，补偿系统的能量损耗，才能使系统的振动维持下去
C．波形曲线表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移，振动图像则表示介质中“各个质点”在“某一时刻”的位移
D．如果知道某时刻一列波的某个波面的位置，还知道波速，利用惠更斯原理，可以得到下一时刻这个波面的位置，从而确定波的传播方向
E.在波长与狭缝宽度相差不多，或者波长比狭缝宽度更大的情况下，能发生明显的衍射现象
二、单选题
6．关于机械振动的几种说法中正确的是（ ）
A．单摆做简谐运动的回复力是由重力和的拉力的合力提供的
B．单摆做简谐运动的周期和小球的质量无关，但和振幅有关
C．物体做受迫振动的周期由物体的固有周期决定，与驱动力周期无关
D．水平方向的弹簧振子的加速度与偏离平衡位置的位移成正比
7．关于简谐运动和受迫振动，下列说法不正确的是（　　）
A．简谐运动的平衡位置加速度为零
B．简谐运动的平衡位置回复力为零的位置
C．当驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大
D．一个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
8．有一根张紧的水平绳上挂有5个双线摆，其中b摆摆球质量最大，另4个摆球质量相等，摆长关系为Lc＞Lb=Ld＞La＞Le，如图所示，现将b摆垂直纸面向里拉开一微小角度，放手后让其振动，经过一段时间，其余各摆均振动起来，达到稳定时（ ）
A．周期关系为Tc＞Td＞Ta＞Te
B．频率关系为fc=fd=fa=fe
C．振幅关系为Ac=Ad=Aa=Ab
D．四个摆中，c的振幅最大
9．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
10．下表记录了某受迫振动的振幅随驱动力频率变化的关系，若该振动系统的固有频率为f固，则（　　）。
驱动力频率/Hz 30 40 50 60 70 80
受迫振动振幅/cm 10.2 16.8 27.2 28.1 16.5 8.3
A．f固=60Hz B．60HzC．50Hz11．如图所示，在曲轴上悬挂一弹簧振子，转动摇把，曲轴可以带动弹簧振子上下振动。开始时不转动摇把，让振子自由上下振动，测得其频率为，然后分别以不同的转速匀速摇把，关于振子的运动，下列说法正确的是：（　　）
A．转动摇把的转速越快，振子的振幅越大
B．以的转速转动摇把，当振子振动稳定时，它的振幅最大
C．以的转速转动摇把，当振子振动稳定时，它的振动周期为
D．以的转速转动摇把，当振子振动稳定时，它的振动周期为
12．如图所示，在一根张紧的水平绳上挂有5个单摆，其中摆球质量最大，其余4个摆球质量相等，摆长关系为 ，现将摆垂直纸面向里拉开一微小角度后释放，经过一段时间后，其余各摆均振动起来并达到稳定时的情况是（　　）
A．4个单摆的周期
B．4个单摆的频率
C．4个单摆的振幅
D．4个单摆中摆的振幅最小，且
13．如图所示，两根完全相同的弹簧和一根张紧的细线将甲、乙两物块束缚在光滑水平面上，已知甲的质量是乙的质量的4倍，弹簧振子做简谐运动的周期T=，式中m为振子的质量，k为弹簧的劲度系数。当细线突然断开后，两物块都开始做简谐运动，在运动过程中（　　）
A．甲的振幅是乙的振幅的4倍
B．甲的振幅等于乙的振幅
C．甲的最大速度是乙的最大速度的2倍
D．甲的振动周期是乙的振动周期的
14．自然界中运动的形式多种多样，有直线运动、圆周运动，还有机械振动、波动等运动形式，关于机械振动和波动，下列说法中正确的是（　　）
A．火车过桥时限制速度是为了防止桥发生共振
B．在同一地点，当摆长不变时，摆球质量越大，单摆做简谐振动的周期越小
C．受迫振动系统的机械能守恒
D．两列简谐波相遇发生干涉时，相遇区域振动最强点的位移始终最大
15．如图所示，固定的绝缘斜面处于沿水平向右的匀强电场中，一带电金属块由静止开始沿斜面滑道底端，其运动轨迹和匀强电场均在纸面内，已知在金属块下滑的过程中动能增加了0.7J，金属块克服摩擦力做功0.3J，重力做功1.2J，则以下判断不正确的是
A．金属块一定带正电荷
B．金属块克服电场力做功0.2J
C．金属块的机械能减少1.2J
D．金属块的重力势能和电势能之和减少1.0J
16．“洗”是古代盥洗用的脸盆，多用青铜铸成。清水倒入其中，用手慢慢摩擦盆耳，到一定节奏时盆就会发出强烈嗡嗡声，同时还会溅起层层水花。下列描述正确的是（　　）
A．嗡嗡声是因为水撞击盆的原因 B．摩擦的节奏越快，越能溅起水花
C．摩擦的节奏越慢，越能溅起水花 D．能溅起水花的摩擦节奏与盆有关
17．如图所示,在一根绷紧的横绳上挂几个摆长不等的单摆,其中A、E的摆长相等,A摆球的质量远大于其他各摆,当A摆振动起来后,带动其余各摆球也随之振动起来,达到稳定后,以下关于各摆的振动，说法正确的是（）
A．各摆振动的振幅都相等
B．各摆振动的周期都相等
C．B、C、D、E四摆中,C摆的振幅最大
D． B、C、D、E四摆中,C摆振动的周期最大
18．科技馆内有共振秋千：观众坐上秋千，双脚离地，前后摆动，会发现对面的球摆也在跟着大幅度摆动。关于这个现象，以下说法不正确的是（　　）
A．如果改变对面球的质量，会使球摆动幅度变小
B．秋千系统的重心高度与对面球摆的重心高度大致相同
C．如果对秋千施加一个周期性的驱动力，摆球的振动周期与该驱动力周期相同
D．若把共振秋千移到太空舱中则无法实现共振现象
19．A、B 两个单摆，A 摆的固有频率为 4f，B 摆的固有频率为 f，若让它们在频率为 5f 的驱动力作用下做受迫振 动，则两单摆比较（ ）
A．A 摆振幅较大，振动频率为 f
B．B 摆振幅较大，振动频率为 4f
C．A 摆振幅较大，振动频率为 5f
D．B 摆振幅较大，振动频率为 5f
20．如图所示，在张紧的绳上挂三个理想单摆，a、c两摆的摆长相等。使a摆振动，其余各摆在a摆的驱动下逐步振动起来。测得c摆的周期为T0。不计空气阻力，重力加速度为g，则（　　）
A．可以估算出a摆的摆长 B．b摆的振幅始终最大
C．c摆的周期一定最大 D．可以估算出b摆的摆长
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．ABD
【详解】
ACD.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，故AD正确，C错误；
B.实际的振动系统都要受到摩擦或空气阻力等阻尼作用，故B正确。
2．BC
【详解】
A．大桥上正常通过一列火车时振动，该振动的振幅很小，没有发生公振，故A错误；
B．挑水的人由于行走使扁担和水桶上下振动，当扁担与水桶的振动的固有频率等于人迈步的频率时，发生共振，结果水桶中的水溢出，故B正确；
C．工厂中机器开动引起厂房振动，当厂房振动的固有频率等于机器振动的频率时，发生共振，使厂房微微振动，故C正确 ；
D．快艇上发动机的振动带动乘客振动，该振动的振幅很小，没有发生共振，故D错误。
故选BC。
3．ABC
【详解】
A．题图图线中振幅最大处对应频率应与做受迫振动的单摆的固有频率相等。从题图可以看出，两单摆的固有频率f1=0.2 Hz，f2=0.5 Hz。根据周期公式可得 ，当两单摆分别在月球和地球上做受迫振动且摆长相等时，g越大，f越大，所以g2>g1，由于月球上的重力加速度比地球上的小，所以图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线，故A正确；
B．若两次受迫振动是在地球上同一地点进行，则g相同，两次摆长之比 ，故B正确；
CD．图线Ⅱ若是在地球上完成的，由频率的计算公式可解得l2≈1 m，故C正确，D错误。
故选ABC。
4．AC
【详解】
A．由于摆B的摆长大于A，根据 知，摆B的固有周期大于A，则摆A的固有频率大于B。故A正确；
B．A、B都做受迫振动，振动频率相等，等于驱动力的频率。故B错误；
CD．因为B摆的固有频率较小，当底座振动频率由零开始从小到大变化（保持振幅不变）时，B摆先发生共振，然后A摆发生共振，所以B摆开始振幅大，随着频率变大，摆A的振幅比B的大，故C正确，D错误。
故选AC。
【点评】
解决本题的关键知道振动频率与驱动力频率的关系，以及知道发生共振的条件。
5．BDE
【详解】
A．研究单摆时，要尽量减小空气阻力的影响，必须选择质量大、体积小的球和尽量细的线，选项A错误；
B．阻尼振动中有周期性的外力作用于振动系统，补偿系统的能量损耗，才能使系统的振动维持下去，选项B正确；
C．波形图象表示的是在同一时刻各个质点相对于平衡位置的位移的情况，而振动图象表示的是“某个”单一质点在不同的时刻相对于平衡位置位移，选项C错误；
D．如果知道某时刻一列波的某个波面的位置，还知道波速，利用惠更斯原理，可以得到下一时刻这个波面的位置，从而确定波的传播方向，选项D正确；
E．发生明显衍射的条件是孔径、障碍物尺寸小于波长或者与波长相差不大，选项E正确。
故选BDE。
6．D
【详解】
A．单摆做简谐运动的回复力是由重力沿切线方向的分量提供的，选项A错误；
B．单摆做简谐运动的周期和小球的质量和振幅均无关，选项B错误；
C．物体做受迫振动的周期由驱动力周期决定，与物体的固有周期无关，选项C错误；
D．对简谐振动，由可知，水平方向的弹簧振子的加速度与偏离平衡位置的位移成正比，选项D正确．
7．A
【详解】
AB．物体在平衡位置时，物体处在位移为零的位置，此时受到的回复力为零；但由于物体可能受其他外力；如单摆的摆动过程中，最低点为平衡位置，此时受向心力，有向心加速度，故在平衡位置加速度不一定为零，A错误B正确；
C．当驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大，产生共振，C正确；
D．根据图像可知个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，D正确。
让选错误的，故选A。
8．B
【解析】
b摆垂直纸面向里拉开一微小角度后释放，使得其它四个单摆都做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率，所以4个单摆的频率相等，当驱动力的频率接近物体的固有频率时，振幅最大，即共振，根据知，d摆的摆长与b摆摆长相等，则驱动力的周期等于b摆的固有周期，d摆发生共振，振幅最大，故B正确，ACD错误．
点睛：本题考查受迫振动的周期和共振现象，自由振动与受迫振动是从振动形成的原因来区分的．
9．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．
10．C
【详解】
从图所示的共振曲线，可判断出f驱与f固相差越大，受迫振动的振幅越小；f驱与f固越接近，受迫振动的振幅越大，并从中看出f驱越接近f固，振幅的变化越慢，比较各组数据知f驱在50Hz~60Hz范围内时，振幅变化最小，因此
50Hz故C正确，ABD错误。
故选C。
11．C
【详解】
A．转动摇把的转动频率等于振子的固有频率时，振子产生共振，此时振幅最大，则转动摇把的转速越快，振子的振幅不一定越大，选项A错误；
B．因当频率为f=2Hz时，则 ，即当以的转速转动摇把，会产生共振，当振子振动稳定时，它的振幅最大，选项B错误；
CD．以的转速转动摇把，即驱动力的周期为T=1s，则当振子振动稳定时，它的振动周期等于驱动力的周期，即为，选项C正确，D错误。
故选C。
12．B
【详解】
AB．b 摆垂直纸面向里拉开一微小角度后释放，使得其他4个单摆都做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率，所以4个单摆频率相同，周期也一样，所以A错误，B正确；
CD．当驱动力的频率接近物体的固有频率时，振幅最大，即达到共振．根据知，d摆长与b摆长相等，则驱动力的周期等于d摆的固有周期，发生共振，所以d摆振幅最大，CD错误。
故选B。
13．B
【详解】
AB．细线断开前，两根弹簧伸长的长度相同，离开平衡位置的最大距离相同，即两物块的振幅一定相同，故A错误，B正确；
C．细线断开的瞬间，两根弹簧的弹性势能相同，到达平衡位置时，甲、乙的动能最大且相同，由于甲的质量是乙的质量的4倍，根据
可知，甲的最大速度一定是乙的最大速度的，故C错误；
D．根据
可知，甲的振动周期是乙的振动周期的2倍，故D错误。
故选B。
14．A
【详解】
A．火车过桥时要减速是为了防止桥发生共振，A正确；
B．根据单摆的周期公式分析知，在同一地点，当摆长不变时，单摆做简谐振动的周期与摆球的质量无关，B错误；
C．受迫振动系统，驱动力做功，系统的机械能不守恒，C错误；
D．振动最强点的位移呈周期性变化的，位移是变化的，位移可能为零，D错误。
故选A。
15．C
【详解】
在金属块滑下的过程中动能增加了0.7J，金属块克服摩擦力做功0.3J，重力做功1.2J，根据动能定理得：W总=WG+W电+Wf=△EK，解得：W电=-0.2J，所以电场力做功-0.2J，金属块的电势能增加0.2J．由于金属块下滑，电场力做负功，电场力应该水平向右，所以金属块带正电荷．故AB正确；金属块的重力势能和电势能之和减少1.2J-0.2J=1.0J，选项D正确；在金属块滑下的过程中重力做功1.2J，重力势能减小1.2J，动能增加了0.7J，所以金属块的机械能减少0.5J，故C错误．此题选项错误的选项，故选C．
【点睛】
解这类问题的关键要熟悉功能关系，也就是什么力做功量度什么能的变化，并能建立定量关系：重力做功等于重力势能的变化；合力的功等于动能的变化；电场力做功等于电势能的变化；除重力外的其它力的功等于机械能的变化．
16．D
【详解】
用双手摩擦盆耳，起初频率非常低，逐渐提高摩擦频率，当摩擦频率等于水的固有频率时，会发生共振现象，则嗡嗡声是因为共振现象，此时贱起的水花振幅最大，即能溅起水花的摩擦节奏与盆有关
故选D。
17．B
【解析】试题分析：受迫振动的频率等于驱动率的频率，当驱动力的频率接近物体的固有频率时，振幅最大，即共振．
A摆振动起来后，使得B、C、D、E做受迫振动，振动的频率都等于A振动的频率．所以各摆振动的周期都相等，B正确D错误；E摆的摆长与A摆相等，则固有周期相等，即固有频率相等．可见，受迫振动的频率和E摆振动的频率相等，发生共振，振幅最大，AC错误．
18．A
【详解】
A．球发生摆动时因为观众晃动秋千使球做了受迫振动，球的摆动幅度和观众晃动秋千频率与秋千的固有摆动频率有关，根据
可知秋千的固有频率只与摆长和重力加速度有关，与质量没有关系，A错误；
B．发现对面的球摆也在跟着大幅度摆动，说明发生共振则周期相同则摆长相同，说明重心高度大致相同，否则球跟随观众摆动不明显，B正确；
C．受迫振动的周期频率等于驱动力的周期频率，故摆球的振动周期与对该秋千施加一个周期性的驱动力的周期相同，C正确；
D．单摆的重力沿切线方向的分力提供回复力，共振秋千移到太空舱中处于完全失重状态，则不能形成单摆，所以无法实现共振现象，故D正确。
本题选不正确的，故选A。
19．C
【详解】
受迫振动的频率等于驱动力的频率，当系统的固有频率等于驱动力的频率时，系统达到共振，振幅达最大．故A、B两个单摆都做受迫振动，频率为5f，A摆固有频率接近驱动力的频率，则A的振幅较大，所以C正确，ABD错误．
20．A
【详解】
A．a摆振动起来后，b、c在a摆的驱动下做受迫振动，振动频率等于a摆的固有频率，与自身的固有频率无关，振动周期等于a的振动周期；已知c摆的周期为T0，所以a的振动周期也是T0，根据单摆周期公式，即可估算出a摆的摆长，故A正确；
B．b、c的振动幅度与自身固有频率以及驱动力的频率（a摆的固有频率）有关，即两者越接近振幅越大， 由于c的摆长与a相等，所以c的振动频率等于自身固有频率，所以c发生共振，振幅最大，故B错误；
C．b、c做受迫振动，振动周期都等于驱动力的周期（a摆的固有周期），故C错误；
D．无法得到b摆的固有周期，所以无法算出其摆长，D错误。
故选A。
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