2.5受迫振动与共振 课时提升练-2021-2022学年高二上学期物理沪教版（2019）选择性必修第一册（word含答案）

2.5受迫振动与共振 课时提升练（含解析）
一、选择题
1．如图所示，A球振动后，通过水平细绳迫使B、C振动，下列说法中正确的是（　　）
A．A球、B球、C球的振动周期相等
B．只有A球、C球振动周期相等
C．C球和B球的振幅相等
D．C球的振幅比B球小
2．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
3．为了交通安全，常在公路上设置如图所示的减速带，减速带使路面稍微拱起以达到使车辆减速的目的。一排等间距设置的减速带，可有效降低车速。如果某路面上的减速带的间距为，一辆固有频率为的汽车匀速驶过这排减速带，下列说法正确的是（　　）
A．当汽车以的速度行驶时，其振动频率为 B．当汽车以的速度行驶时最不颠簸
C．当汽车以的速度行驶时颠簸最厉害 D．汽车速度越大，颠簸就越厉害
4．如图所示，两个弹簧振子悬挂在同一支架上，已知甲弹簧振子的固有频率为，乙弹簧振子的固有频率为，当支架在受到竖直方向、频率为的驱动力作用做受迫振动时，两个弹簧振子的振动情况是（　　）
A．甲的振幅较大，且振动频率为
B．甲的振幅较大，且振动频率为
C．乙的振幅较大，且振动频率为
D．乙的振幅较大，且振动频率为
5．关于共振，下列说法正确的是（　　）
A．发生共振现象时物体做的一定是固有振动
B．发生共振现象时驱动力的频率与物体的固有频率相同
C．一个固有频率为30Hz的物体受80Hz的驱动力作用时比受20Hz驱动力作用时振幅大
D．共振是有害的，因此在任何情况下都要尽可能避免共振
6．如图，薄金属条上挂有5个相同的小球，细线质量可忽略、线长远大于球半径，A、D两球的线长相等，使A小角度垂直于纸面摆动，其余各球随之开始摆动，稳定后（　　）
A．C振动的周期最长
B．B振动的周期最短
C．B、C、D、E均为受迫振动
D．C的振幅最大
7．下列说法不正确的是（　　）
A．挑水时为了防止水从桶中荡出，可以加快或减慢走路的步频
B．漂浮在海上的小船随海浪上下振动，是共振现象
C．部队要便步通过桥梁，是为了防止桥梁发生共振而坍塌
D．较弱声音也可振碎玻璃杯，是因为玻璃杯发生了共振
8．如图所示，在一根张紧的水平绳上挂几个摆，其中A、E摆长相等。先让A摆振动起来，其他各摆随后也跟着振动起来，则在振动稳定后（　　）
A．其它各摆摆动频率跟A摆相同
B．其它各摆振动周期大小不同，D摆周期最大
C．其它各摆振动振幅大小不相同，E摆振幅最小
D．其它各摆振动振幅大小相同
9．下列说法中正确的是（　　）
A．阻尼振动的振幅不断减小，所以周期也逐渐减小
B．只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力的频率
C．挑水时为了防止水从桶中荡出，可以加快或减慢走路的步频
D．做简谐运动的物体，其振动能量与振动的频率有关
10．A、B两个弹簧振子，A的固有频率为2f，B的固有频率为6f，若它们都在频率为5f的驱动力作用下做受迫振动，则稳定后（　　）
A．振子A的振幅较大，振动频率为2f
B．振子B的振幅较大，振动频率为6f
C．振子A的振幅较大，振动频率为5f
D．振子B的振幅较大，振动频率为5f
11．据《天中记》一书记载，晋初（公元3世纪）时，京城有户人家挂着的铜盘每天早晚轻轻自鸣两次，人们十分惊恐．学者张华判断，这是铜盘与皇宫早晚的钟声共鸣所致．后来把铜盘磨薄一些，它就不再自鸣了．关于这个现象，下列说法中错误的是（　　）
A．共鸣是一种共振
B．铜盘共鸣时的振动频率等于皇宫钟声的频率
C．把铜盘磨薄改变了驱动力的频率
D．把铜盘磨薄使铜盘的固有频率远离驱动力的频率
12．在如图所示的振动图像中，在1~3 s的时间范围内，下列时刻中振动物体的动能和势能之和最大的是（　　）
A．1.2 s B．2.0 s
C．2.5 s D．3.0 s
13．如图所示，在一条张紧的绳上挂7个摆，摆球质量均相同，先让A摆振动起来，则其余各摆也随之振动已知A、B、F三摆的摆长相同，则下列判断正确的是（　　）
A．7个摆的固有频率都相同
B．振动稳定后7个摆的振动频率都相同
C．B、F摆的振幅最大
D．D、E摆离A摆最近，它们的振幅最大
14．在一根张紧的绳上挂几个单摆，如图所示，当a摆振动达到稳定后（　　）
A．b、c两摆不动，因为a摆与b、c两摆的固有频率相差较大
B．d摆不动，因为d摆与a摆相距较远
C．b、c和d三摆都摆动，它们的振动周期一样
D．b、c和d三摆都摆动，d摆的振幅最大
15．一根张紧的绳上悬挂着4个单摆，a和d摆长相等，其余各摆摆长不等，如图所示，使d摆开始振动，则其余三摆的振动情况是（　　）
A．a摆的振幅最大
B．c摆的振幅最大
C．c摆的振幅、周期最大，b摆的振动周期最小
D．a、b、c三摆的振动周期均等于d摆的振动周期
二、解答题
16．如图是单摆做阻尼振动的位移—时间图像，请比较摆球在与时刻的势能、动能、机械能的大小。
17．汽车的车身是装在弹簧上的，如果这个系统的固有周期是1.5 s，汽车在一条起伏不平的路上行驶，路上各凸起处大约都相隔8 m，汽车以多大速度行驶时，车身上下颠簸得最剧烈？
参考答案
1．A
【详解】
AB．A球做自由振动，其振动周期就等于其固有周期，而B、C在A产生的驱动力的作用下做受迫振动，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，则A正确；B错误；
CD．根据单摆的周期公式
由于A、C的摆长相等，则C的固有周期与A的驱动周期相等，产生共振，其振幅比B球的大，所以CD错误；
故选A。
2．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。
3．C
【详解】
A．当汽车以的速度行驶时，驱动力的周期为
所以频率等于
A错误；
BCD．当汽车以的速度行驶时，汽车的频率为
此时和固有频率相同，所以颠簸最厉害， BD错误C正确。
故选C。
4．D
【详解】
支架在受到竖直方向且频率为20Hz的驱动力作用下做受迫振动时，频率越接近则振幅越大，所以乙的振幅较大。受迫振动的频率取决于驱动力的频率即振动频率为20Hz，ABC错误，D正确。
故选D。
5．B
【详解】
A．发生共振现象时物体做的一定是受迫振动，A错误；
B．发生共振现象时驱动力的频率与物体的固有频率相同，振幅达到最大，B正确；
C．驱动力的频率越接近固有频率时物体的振幅越大，故一个固有频率为30Hz的物体受80Hz的驱动力作用时比受20Hz驱动力作用时振幅小，C错误；
D．共振有时是有利的，要加以利用，有时是有害的，要避免发生，D错误。
故选B。
6．C
【详解】
因为E、D、C、B各球在A球的带动下做受迫振动，可知它们的周期均相同，因D的线长与A相同，则固有频率相同，则D与A产生共振，则D的振幅最大。
故选C。
7．B
【详解】
A．挑水的人由于行走，使扁担和水桶上下振动，当人迈步的频率等于扁担与水桶振动的固有频率时，发生共振，结果水桶中的水溢出。挑水时为了防止从水桶中荡出，可以加快或减慢走路的步频。故A正确，不符合题意；
B．停在海面的小船上下振动，是受迫振动，但不一定是发生共振，故B不正确，符合题意；
C．部队要便步通过桥梁，是为了防止出现一致的策动力，避免桥发生共振。故C正确，不符合题意；
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，不符合题意。
故选B。
8．A
【详解】
AB．其它各摆在A摆的带动下做受迫振动，则摆动频率和周期跟A摆相同，选项A正确，B错误；
CD．因A、E摆长相等，则固有周期相等，则E摆与A摆会发生共振，则E摆振幅最大，而其它各摆振动振幅大小不相同，选项CD错误；
故选A。
9．C
【详解】
A．阻尼振动的振幅不断减小，但周期不随振幅减小而改变，故A错误；
B．任何时候，受迫振动的频率都等于驱动力的频率，故B错误；
C．挑水的人由于行走，使扁担和水桶上下振动，当人迈步的频率等于扁担与水桶振动的固有频率时，发生共振，结果水桶中的水溢出，挑水时为了防止从水桶中荡出，可以加快或减慢走路的步频，故C正确；
D．做简谐运动的物体，其振动能量与振动的振幅有关，与频率无关，故D错误。
故选C。
10．D
【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，因此固有频率接近驱动频率的振幅较大。故A、B两个单摆都做受迫振动，频率为5f，B摆的振幅较大。
故选D。
11．C
【详解】
A．共鸣是与可发声的物体之间的共振，A不符合题意；
B．发生共鸣的条件是频率相等，B不符合题意；
C．把铜盘磨薄改变了其固有频率，C符合题意；
D．把铜盘磨薄使铜盘的固有频率不等于驱动力的频率，这样就不会再发生共鸣了，D不符合题意。
故选C。
12．A
【详解】
随着阻力的作用，机械能损失越来越多，故时刻越早，能量越大，故A正确，BCD错误。
故选A。
13．BC
【详解】
A．7个摆的摆长不完全相同，固有频率不完全相同，故A错误；
B．A摆振动起来后，带动其余6个摆做受迫振动，振动稳定后7个摆的振动频率都相同，故B正确；
CD．B、F摆的摆长与A摆相同，发生共振，振幅最大，故C正确，D错误。
故选BC。
14．CD
【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b、c和d三摆都摆动，它们的振动周期跟a摆相同；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d摆的固有频率与a摆的相同，故d摆发生共振，振幅最大，故A、B错误，C、D正确；
故选CD。
15．AD
【详解】
CD．a、b、c三个单摆都在驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率（周期）即为d摆的固有频率（周期），所以四个摆的振动频率（周期）都相等，即为d摆的固有频率（周期），C错误D正确；
AB．当驱动力的频率等于物体的固有频率时，振幅最大，由于a摆和d摆摆长相等即固有频率相等，a摆达到共振，振幅最大， B错误A正确。
故选AD。
16．在时刻的机械能大于时刻的；势能相同；P时刻的动能大于N时刻的动能。
【详解】
由于单摆做阻尼振动，振动过程中要克服阻力做功，振幅逐渐减下，摆球的机械能逐渐减少，所以摆球在P时刻所对应的机械能大于在N时刻所对应的机械能；摆球的势能是由摆球相对于零势能点的高度和摆球的质量共同决定的，摆球的质量是定值，由于PN两时刻摆球的位移大小相同，故在这两个时刻摆球相对零势能点的高度相同，势能也相同，但由于P时刻的机械能大于N时刻的机械能，所以P时刻对应的动能大于在N时刻的动能。
17．5.33m/s
【详解】
汽车做受迫振动，经过相邻的凸起所用的时间为受迫振动的周期，根据共振的条件
T固＝T驱＝1.5 s
时振动最剧烈，所以汽车速度为