2019人教版选择性必修第一册第二章机械振动第6节受迫振动共振基础训练（word版含答案）

2019人教版选择性必修第一册 第二章 机械振动 第6节 受迫振动 共振 基础训练
一、多选题
1．一单摆做阻尼振动，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．通过某一位置时，机械能始终不变
D．机械能不守恒，周期不变
2．如图所示的装置中，在曲轴上悬挂一个弹簧振子，若不转动把手，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．.弹簧振子的振动频率为
D．要使弹簧振子的振幅增大，可让把手转速减小
E.要使弹簧振子的振幅增大，可让把手转速增大
3．将一单摆向左拉至水平标志线上，从静止释放，当摆球运动到最低点时，摆线碰到障碍物，摆球继续向右摆动。用频闪照相机拍到如图所示的单摆从左到右单程过程的频闪照片，以下说法中正确的是（　　）
A．摆线碰到障碍物前后的摆长之比为9︰4
B．摆线碰到障碍物前后的摆长之比为3︰2
C．摆线经过最低点时，线速度不变，半径减小
D．摆线经过最低点时，角速度变大，半径不变
4．下列说法正确的有 （ ）
A．观察者接近恒定频率波源时，接收到波的频率变小
B．物体做受迫振动，当驱动力频率等于固有频率时，振幅最大
C．雨后美丽的彩虹是光的干涉现象
D．相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关
5．一钩码和一轻弹簧构成弹簧振子，可用如图甲所示的装置研究该弹簧振子的受迫振动。匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动。若保持把手不动，给钩码一向下的初速度，钩码便做简谐运动，振动图像如图乙所示。当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，钩码的振动图像如图丙所示。下列说法正确的是（　　）
A．弹簧振子的固有周期为
B．驱动力的周期为
C．减小驱动力的周期，弹簧振子的振幅一定减小
D．增大驱动力的周期，弹簧振子的振幅一定减小
6．如图所示是单摆做阻尼振动的振动图像，下列说法正确的是（　　）
A．摆球在M时刻的动能等于N时刻的动能
B．摆球在M时刻的势能等于N时刻的势能
C．摆球在M时刻的机械能等于N时刻的机械能
D．摆球在M时刻的机械能大于N时刻的机械能
7．下列说法正确的是_________
A．改变单摆的振幅，振动周期会随之改变
B．声音由空气传播到水中，波长会发生变化
C．发生干涉现象时，介质中振动加强的点，位移始终最大
D．某些次声波对人体有危害，是由于其频率接近人体内脏振动的固有频率
E.根据多普勒效应，比较接收与发射的超声波频率的变化，可测量心脏血液流速
8．下列说法正确的是（ ）
A．只有在发生共振的时候，受迫振动的频率才等于驱动力的频率
B．机械波的频率由波源决定，与介质无关
C．声波能发生多普勒效应，其它类型的波也可以
D．只要有机械振动的振源，就一定有机械波
E.电磁波的传播不需要介质
9．某振动系统的固有频率为f0，在周期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率为f.若驱动力的振幅保持不变，则下列说法正确的是（　　）
A．当fB．当f>f0时，该振动系统的振幅随f减小而增大
C．该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f0
D．该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f
E.当f＝f0时，该振动系统一定发生共振
二、单选题
10．两个弹簧振子甲的固有频率为f,乙的固有频率为9f,若它们均在频率为8f的策动力作用下受迫振动,则( ).
A．振子甲的振幅较大.振动频率为f
B．振子乙的振幅较大,振动频率为9f
C．振子甲的振幅较大.振动频率为9f
D．振子乙的振幅较大,振动频率为8f
11．下列说法正确的是（　　）
A．受迫振动的周期一定等于物体固有周期
B．我们在地球上接收到来自遥远星球的光波的频率变低，可以判断该星球正在靠近我们
C．“未见其人，先闻其声”的现象，说明在日常生活中，声波比光波更易发生明显衍射
D．只要是两列波叠加，都能产生稳定的干涉图样
12．下列说法正确的是（　　）
A．公共场合使用的非接触式测温仪利用的是紫外线
B．在地球上利用接收遥远天体发出光波的频率判断遥远天体相对于地球的运动速度，利用的是多普勒效应
C．军队过桥需要迈着整齐的步伐，防止共振对桥造成伤害
D．在机械波的干涉现象中，振动加强点始终位于波峰位置
13．一洗衣机在正常工作时非常平稳，当切断电源后，发现洗衣机先是振动越来越剧烈，然后振动再逐渐减弱，对这一现象，下列说法正确的是（　　）
①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　②正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率小　③正常工作时，洗衣机波轮的运转频率等于洗衣机的固有频率　④当洗衣机振动最剧烈时，波轮的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率
A．② B．③ C．①④ D．②④
14．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
15．如图所示演示装置，一根张紧的水平绳上挂着四个单摆，让C摆摆动，其余各摆也摆动起来，可以发现（　　）
A．B摆振幅最大
B．D摆摆动周期最短
C．A摆摆动周期最长
D．各摆摆动的周期均与C摆相同
16．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
17．如图所示为受迫振动的演示装置，当单摆A振动起来后，通过水平悬绳迫使单摆B、C振动，则下列说法正确的是（　　）
A．只有单摆A、C振动周期相等
B．单摆A的振幅比单摆B的小
C．单摆B的振幅比单摆C的小
D．单摆B、C振动时的周期与其摆长有关
18．如图所示为受迫振动的演示装置，当单摆A振动起来后，通过水平悬绳迫使单摆B、C振动，则下列说法正确的是（　　）
A．只有A、C摆振动周期相等
B．A摆的振幅比B摆的小
C．B摆的振幅比C摆的大
D．A、B、C三摆的振动周期相等
19．半径为R的光滑球面，已知圆弧AB<A．A球最先运动到圆弧最低点
B．B球最先运动到圆弧最低点
C．C球最先运动到圆弧最低点
D．三个小球同时到达圆弧最低点
20．下列振动中属于受迫振动的是(　　)
A．用重锤敲击一下悬吊着的钟后，钟的摆动
B．打点计时器接通电源后，振针的振动
C．小孩睡在自由摆动的吊床上，小孩随着吊床一起摆动
D．弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动
21．如图所示，在一条张紧的绳子上挂几个摆，其中AB的摆长相等．当A摆振动的时候，通过张紧的绳子给B、C、D摆施加驱动力，使其余各摆做受迫振动．观察B、C、D摆的振动发现( )
A．C摆的频率最小
B．D摆的周期最大
C．B摆的摆角最大
D．B、C、D的摆角相同
22．如图所示“洗”是古代盥洗用的脸盆，多用青铜铸成，现代亦有许多仿制的工艺品，倒些清水在其中，用手掌慢慢摩擦盆耳，盆就会发出嗡嗡声，到一定节奏时还会溅起层层水花，下列关于“洗”的说法正确的是（　　）
A．手掌摩擦的越快则溅起的水花越高
B．溅起水花的原因是由于手推动了“洗”
C．该种现象属于受迫振动
D．盆中的嗡嗡声是手与“洗”摩擦产生的声音
三、实验题
23．弦乐器小提琴是由两端固定的琴弦产生振动而发音的，如图甲所示．为了研究同一根琴弦振动频率与哪些因素有关，可利用图乙所示的实验装置，一块厚木板上有AB两个楔支撑着琴弦，其中A楔固定，B楔可沿木板移动来改变琴弦振动部分的长度，将琴弦的末端固定在木板O点，另一端通过滑轮接上砝码以提供一定拉力，轻轻拨动琴弦，在AB间产生振动．
（1）先保持拉力为150N不变，改变AB的距离L（即改变琴弦长度），测出不同长度时琴弦振动的频率，记录结果如表1所示．
表1
长度大小L /m
1.00
0.85
0.70
0.55
0.40
振动频率f /Hz
150
176
214
273
375
从表1数据可判断在拉力不变时，琴弦振动的频率f与弦长L的关系为_________．
（2）保持琴弦长度为0.80m不变，改变拉力，测出不同拉力时琴弦振动的频率，记录结果如表2所示．
表2
拉力大小F /N
360
300
240
180
120
振动频率f /Hz
290
265
237
205
168
从表2数据可判断在琴弦长度不变时，琴弦振动的频率f与拉力F的关系为__________．
（3）如果在相同的环境中研究不同种类的小提琴琴弦，除了长度L和拉力F以外，你认为还有哪些因素会影响琴弦振动的频率
试列举可能的两个因素：________________________________________．
四、解答题
24．光滑的长轨道形状如图所示，下部为半圆形，半径为 R=0.3 m，固定在竖直平面内．质量分别为 m、2m的两小环 A、B 用长为的轻杆连接在一起，套在轨道上，A 环距轨道底部高为，现将 A、B 两环从图示位置由静止释放．重力加速度为g，已知 sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，求：
(1)运动过程中 A 环距轨道底部的最大高度；
(2)A环到达轨道底部时，A、B两环速度大小．
25．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？
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1．BD
【详解】
AB．根据阻尼振动的定义可知，单摆振幅越来越小，而振动过程中的周期是其固有周期，是由单摆本身性质决定的，是不变的，故A错误，B正确；
CD．阻尼振动过程中，振幅逐渐减小，振动的能量也在逐渐减少，即机械能在逐渐减少，故C错误，D正确。
故选BD。
2．BCE
【解析】
【详解】
ABC．弹簧振子在把手作用下做受迫振动，其振动周期等于驱动力的周期，因此振动周期为，A项不合题意，B项符合题意，C项符合题意.
DE．由于，故欲使振幅增大，应使减小，即转速应增大，要使弹簧振子的振幅增大，可让把手转速增大，周期减小，与固有周期接近或相等时，振幅可增大，D项不合题意，E项符合题意.
3．AC
【详解】
AB．频闪照片拍摄的时间间隔一定，由图可知，摆线与障碍物碰撞前后的周期之比为3：2，根据单摆的周期公式得，摆长之比为9：4，故A正确，B错误；
CD．摆线碰到障碍物的瞬间，摆球的速度不能发生突变，即线速度不变。根据v=rω可知，摆球转动的半径减小，线速度不变，所以角速度增大，故C正确，D错误。
故选AC。
4．BD
【详解】
A．当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，间距变小，观察者接收的频率增大，如果二者远离，间距变大，观察者接收的频率减小，故A错误；
B．做受迫振动的物体，当驱动力的频率等于物体固有频率时，物体振幅最大，产生共振现象，故B正确；
C．彩虹是太阳光经过空气中的小水珠，发生色散形成的，色散现象属于光的折射，故C错误；
D．相对论认为时间和空间与物质的运动状态是相联系的，与物体的运动状态有关，故D正确。
【点睛】
考查受迫振动的共振条件，及相对论的内容，注意波在介质中传播时，频率是不变，但是观察者所接收的频率会随两者远离或靠近而变化，另外记忆一些常见的光的干涉现象的应用，注意干涉与折射色散的区别。
5．BD
【详解】
A．图象乙是振子自由振动时的周期，由图象可知，弹簧振子的固有周期为
T=4s
故A错误；
B．由题图丙可知弹簧振子做受迫振动的周期为8s，所以驱动力的周期为8s，故B正确；
CD．当物体的驱动力的频率等于物体的固有频率时，物体的振动达到最强，故当驱动力的周期在4s附近时，弹簧振子的振幅最大，所以减小驱动力的周期，弹簧振子的振幅会增大，增大驱动力的周期，弹簧振子的振幅一定减小，故C错误，D正确。
故选BD。
6．BD
【详解】
CD．单摆做阻尼振动，因此摆球的机械能不断减少，选项D正确，C错误；
B．由题图可看出M、N两时刻单摆的位移相同，即在同一位置，摆球势能相同，选项B正确；
A．因摆球机械能越来越小，所以摆球在N时刻的动能比M时刻的动能小，选项A错误．
故选BD。
7．BDE
【详解】
单摆的周期与振幅无关，则改变单摆的振幅，振动周期不会随之改变，选项A错误；声音由空气传播到水中，波速变大，周期不变，则波长会变大，选项B正确；发生干涉现象时，介质中振动加强的点，振幅变大，但是位移不是始终最大，选项C错误；某些次声波对人体有危害，是由于其频率接近人体内脏振动的固有频率，使内脏产生共振，选项D正确；根据多普勒效应，比较接收与发射的超声波频率的变化，可测量心脏血液流速，选项E正确；故选BDE.
8．BCE
【详解】
A．受迫振动的频率总是等于驱动力的频率，当驱动力的频率等于物体的固有频率时才发生共振，故A错误；
B．机械波的频率由波源决定，与介质无关，故B正确；
C．声波能发生多普勒效应，其它类型的波也可以，故C正确；
D．有机械振动的振源，但是没有传播波的介质，也不一定会有机械波，故D错误；
E．电磁波的传播不需要介质，故E正确。
故选BCE。
9．BDE
【详解】
AB.受迫振动的振幅A随驱动力的频率变化的规律如图所示：
由图可知，A错误，B正确；
CD.稳定时系统的频率等于驱动力的频率， C错误，D正确；
E.根据共振产生的条件可知，当f＝f0时，该振动系统一定发生共振，E正确．
10．D
【详解】
由题，两振子都做受迫振动，它们的频率都等于驱动力频率8f．由于乙的固有频率为9f，与驱动力频率8f较接近，则振幅较大．故选D．
11．C
【详解】
A．物体做受迫振动的周期，等于驱动力的周期，与物体的固有周期无关，故A错误；
B．根据多普勒效应，我们在地球上接收到来自遥远星球的光波的频率变低，可以判断该星球正在远离我们而去，选项B错误；
C．“未见其人，先闻其声”的现象，说明在日常生活中，声波比光波更易发生明显衍射，选项C正确；
D．两列波叠加，只有当两列波的频率相同时才能产生稳定的干涉图样，选项D错误。
故选C。
12．B
【详解】
A．非接触式测温仪是通过接受身体表面辐射出来的红外线来测温的，故A错误；
B．多普勒效应是指波源或观察者发生移动，而使两者间的距离发生变化，在地球上利用接收遥远天体发出光波的频率判断遥远天体相对于地球的运动速度，利用了多普勒效应，故B正确；
C．军队过桥需要迈着整齐的步伐，产生共振，不能防止共振对桥造成的伤害，故C错误；
D．振动加强点的振幅大，而不是始终位于波峰位置，故D错误。
故选B。
13．C
【详解】
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，洗衣机切断电源后，波轮的转动逐渐慢下来，在某一小段时间内洗衣机发生了强烈的振动，说明此时波轮的频率与洗衣机的固有频率相同，发生了共振。此后波轮转速减慢，则f驱＜f固，所以共振现象消失，洗衣机的振动随之减弱。
故选C。
14．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．
15．D
【详解】
BCD． C摆摆动起来后，通过水平绳子对A、B、D三个摆施加周期性的驱动力，使A、B、D三摆做受迫振动，故A、B、D三摆周期相同，故D正确，BC错误；
A．因为A摆的摆长等于C摆的摆长，所以A摆的固有频率等于受迫振动的频率，所以A摆发生共振，振幅最大，故A错误。
故选D。
16．A
【详解】
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。故A正确；
BC．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。故BC错误；
D．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。故D错误。
故选A。
17．C
【详解】
AD．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AD错误；
BC．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，其振幅比单摆B大，同时由于B没有发生共振，所以B摆的振幅比A摆小，故B错误，C正确。
故选C。
18．D
【详解】
AD．当单摆A振动起来后，单摆B、C做受迫振动，做受迫振动的物体的周期（或频率）等于驱动力的周期（或频率），选项A错误，D正确；
BC．当物体的固有频率等于驱动力的频率时，发生共振现象，振幅最大，故C摆的振幅大于B，A摆和B摆摆长不相同，且B摆为受迫振动，故A的振幅大于B，故B、C错误；
故选D。
19．C
【详解】
A球是等效单摆，A球从静止运动到最低点的时间
设弦轨道的倾角为，对于B球，有
可得
C球做自由落体运动，有
可得
则有
则C球最先运动到圆弧最低点，故A、B、D错误，C正确。
故选C。
20．B
【详解】
A．敲击后的钟不再受驱动力，其振动是自由振动，不属于受迫振动，故A错误；
B．电磁式打点计时器接通电源后，振针的振动受电源的驱动，属于受迫振动，振荡频率等于交流电的频率，故B正确；
C．小孩睡在自由摆动的吊床上，小孩随着吊床一起摆动，由于空气阻力的作用，小孩和吊床一起做阻尼振动，故选项C错误；
D．忽略空气阻力，弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动时，受到的合外力属于简谐运动回复力的特点，故属于简谐振动，故D错误。
故选B。
【点睛】
受迫振动也称强迫振动，在外来周期性力的持续作用下，振动系统发生的振动称为受迫振动，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，结合共振的利用与防止的方法解答。
21．C
【详解】
AB．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．故AB错误；
CD．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C正确，D错误；
22．C
【详解】
用手摩擦盆耳，溅起水花是因为“洗”做受迫振动造成的，当其摩擦的频率等于“洗”的固有频率，使其达到共振时，溅起的水花最高，与手掌摩擦的快慢没有关系。盆中的嗡嗡声是“洗”振动时产生的声音。故ABD错误；C正确。
故选C。
23．（1）频率f与弦长L成反比
（2）频率f与拉力F的平方根成正比
（3）在上述相同的环境中，影响弦振动频率还可能与弦本身的结构有关，如弦的半径（即直径、粗细等）或弦的材料（即密度、单位长度的质量等）．
【详解】
（1）[1]我们现在表格中写出对应的
长度倒数大小1/L (m-1) 1.00 1.80 1.17 1.43 2.50
振动频率f/Hz 150 176 214 273 375
上面表格中f与1/L的比值恒定，约为150，即得出频率f与弦长L成反比．即F=fL；
（2）[2]保持琴弦长度为0.80m不变，改变拉力，测出不同拉力时琴弦振动的频率，
我们现在表格中写出对应的拉力大小平方根
拉力大小平方根( ) 9.0 17.3 15.5 13.4 11.0
振动频率f/Hz290 290 265 237 205 168
上面表格中f与的比值恒定，约为15.3，即得频率f与拉力F的平方根成正比 ．
（3）[3]据实际情况可知，不同种类的小提琴琴弦，除了长度L和拉力F 以外，还与琴弦材料的种类、琴弦的粗细等因素有关．
【点睛】
一个物理量受多个因素影响时，探究其中一个因素和物理量的关系时，控制其他因素不变，这种方法是控制变量法，在物理探究实验中经常用到，一定要掌握．从数据中分析两个量之间的关系时，是本题的一个难点．
24．(1) (2) 、
【分析】
(1)当AB两环到达轨道的右侧速度为零时，A环距轨道底部的高度最大；据机械能守恒可得运动过程中A环距轨道底部的最大高度．
(2) A环到达轨道底部时，据运动的分解可求得A、B两环速度间关系；再据机械能守恒，求得A环到达轨道底部时，A、B两环速度大小．
【详解】
(1)当AB两环到达轨道的右侧速度为零时，A环距轨道底部的高度最大，设A环到轨道底部的最大高度为，以轨道最低点为参考平面，由机械能守恒得：
解得：
(2) 杆长为，A环到达轨道底部时，B环在竖直轨道上，此时杆与竖直方向夹角满足，则
将AB速度分解为沿杆和垂直杆，则
以AB整体为研究对象，由机械能守恒得：
联立解得：、
25．(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。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页