高中物理人教版选择性必修一第二章2.6受迫振动共振（word版含答案）

2.6　受迫振动　共振
一、单选题
1．自由摆动的秋千，摆动的幅度愈来愈小，下列说法中正确的是（ ）
A．机械能守恒
B．总能量守恒，机械能减少
C．能量正在消失
D．动能减少，重力势能不变
2．如图所示的实验中，绳长lA=lClB，当A球摆动起来后，通过横梁绳迫使B、C摆动产生振动，当它们的振动达到稳定后（ ）
A．振动周期TBTC
B．振动频率fBfC
C．B摆振幅比C摆振幅大
D．C摆振幅比B摆振幅大
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车辆减速的目的。如果某路面上的一排减速带的间距为1.5m，一辆固有频率为2赫兹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5m/s的速度行驶时，其振动频率为2Hz
B．当汽车以5m/s的速度行驶时，其振动频率为0.3Hz
C．当汽车以3m/s的速度行驶时颠簸得最厉害
D．汽车速度越大，颠簸得越厉害
4．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．各摆摆动的周期均与c摆相同
B．a 摆摆动周期最短
C．b摆摆动周期最长
D．b摆振幅最大
5．一根绷紧的绳上，悬挂着五个摆球，a和c摆长相等，其余各摆摆长不等，如图所示．使a摆开始振动，则其余四个摆的振动情况是（　　　）
A．b摆振幅最大 B．c摆的振幅最大
C．d振动最快 D．e振动最快
6．单摆摆长为L，若将摆长增加1m，则周期变为原来的1.5倍，则L为（　　）
A．0.5m B．0.8m C．1m D．2m
7．在一根张紧的绳上挂着四个单摆，甲丙摆长相等，当甲摆摆动时（　　）
A．乙摆振幅最大 B．丙摆振幅最大 C．丁摆频率最小 D．乙摆周期最小
8．下列说法中正确的是____
A．一弹簧连接一物体沿水平方向做简谐运动，则该物体做的是匀变速直线运动
B．若单摆的摆长不变，摆球的质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置时的速度减为原来的，则单摆振动的频率将不变，振幅变小
C．做简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，速度一定相同
D．单摆在周期性的外力作用下做受迫运动，则外力的频率越大,单摆的振幅越大
9．某同学用粗细均匀的一根木筷，下端绕几圈铁丝后竖直悬浮在装有盐水的杯子中，如图甲所示．现把木筷向上提起一段距离后放手并开始计时，之后木筷做简谐运动。以竖直向上为正方向作出木筷振动的图像，如图乙所示，不计水的阻力，则（　　）
A．时，木筷处于平衡位置
B．前内，木筷运动的路程为
C．从到过程中木筷的动量逐渐变大
D．时，木筷的重力小于其所受的浮力
10．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上和地球上进行，且摆长相等，则图线Ⅱ是月球上的单摆共振曲线
B．若两次受迫振动均发生在地球上同一地点，则两次摆长之比为
C．若图线Ⅰ的摆长约为，则图线Ⅰ是在地球表面上完成的
D．图线Ⅱ若是在地球表面上完成的，则该摆摆长约为
二、多选题
11．以下关于物理学知识的相关叙述，符合实际的有（　　）
A．单摆的振动周期随着摆球质量的增大而减小
B．一艘太空飞船静止时的长度为30m，他以0.6c（c为光速）的速度沿长度方向飞行越过地球，地球上的观测者测得该飞船的长度小于30m
C．麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在
D．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更加清晰
12．下列说法正确的是（　　）
A．做简谐运动的物体，当速率减小时，回复力一定增大，且速度与回复力方向一定相反
B．在同一地点，单摆做简谐振动的周期的平方与单摆的摆长成正比，与振幅和摆球质量无关
C．做阻尼振动的系统，其振动的位移一定越来越小
D．要防止共振时，应使驱动力的频率远离振动系统的固有频率
E．已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期，就可知振子在任意时刻运动速度的方向
13．关于受迫振动和共振，下列说法正确的是（　　）
A．火车过桥时限制速度是为了防止火车发生共振
B．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
C．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
D．受迫振动系统的机械能守恒
14．单摆M、N、O、P自由振动时，振动图像分别如图甲、乙、丙、丁所示。现将单摆M、N、O、P悬挂在如图所示支架的细线上，并保持各自的摆长不变，使其中一个单摆振动，经过足够长的时间，其他三个都可能振动起来。不计空气阻力。下列判断正确的是（　　）
A．若使M振动起来，P不会振动
B．若使M振动起来，稳定时N振动的周期仍小于2 s
C．若使P振动起来，稳定时M比N的振幅大
D．若使O振动起来，稳定时M的振动周期等于3 s
15．如图所示，把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9 Hz，乙弹簧振子的固有频率为72 Hz，当支架在受到竖直方向且频率为9 Hz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 B．甲的振动频率为9 Hz
C．乙的振幅较大 D．乙的振动频率为9 Hz
16．下列说法中正确的是________。
A．夏天时，洒过水的路面会出现彩色图样是光的衍射现象
B．X射线是原子内层电子受到激发而产生的
C．当波源靠近观察者时，观察者接收的频率比波源的频率高
D．做受迫振动的物体，其振幅随驱动力的频率增大而增大
E．4G信号(1880-2635MHz)相对于5G信号(3300-5000MHz)更容易发生衍射现象
17．下列说法中错误的有（ ）
A．阻尼振动的振幅不断减小
B．物体做阻尼振动时，随着振幅的减小，频率也不断减小
C．阻尼振动的振幅逐渐减小，所以周期也逐渐减小
D．阻尼过大时，系统将不能发生振动
18．如图所示，S1、S2为水波槽中的两个波源，它们分别激起两列水波，图中实线表示波峰、虚线表示波谷。已知两列波的波长，该时刻在P点为两列波的波峰与波峰相遇，则以下叙述不正确的是（　　）
A．P点的振幅始终最大
B．若没有波源S2，离S1越远的质点振动越弱
C．P点的振动不遵守波的叠加原理，P点的位移是变化的
D．P点的振动遵守波的叠加原理，但它的振幅要发生变化
E．在S1、S2、P区域内能形成稳定的干涉图样
19．关于下列图的说法正确的是（ ）
A．第一幅图表示很大的中间有小圆孔的不透明挡板的衍射图样
B．第二幅图竖直肥皂膜上观察到的干涉图样
C．第三幅图利用薄膜干涉检查样品的平整度
D．第四幅图由可知当驱动力的频率f跟固有频率f0相差越大，振幅越大
20．一单摆做阻尼振动，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．机械能不守恒，周期不变
D．机械能守恒，频率不变
21．下列说法中正确的是________
A．光的偏振现象说明光具有波动性，但并非所有的波都能发生偏振现象
B．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失
C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变窄
D．一束白光从空气射入玻璃三棱镜后形成彩色条纹，是因为玻璃三棱镜吸收了白光中的一些色光
E．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梁
三、解答题
22．如图是探究单摆共振条件时得到的图象，它表示了振幅跟驱动力频率之间的关系，（取）试分析：
（1）这个单摆的摆长是多少？
（2）如果摆长变长一些，画出来的图象的高峰将向哪个方向移动？
23．如图，一个竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个形支架在竖直方向振动，形支架下面系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球浸没在水中。当圆盘静止时，让小球在水中振动，其阻尼振动的频率约为。现使圆盘以的周期匀速运动，经过一段时间后，小球振动达到稳定，它振动的频率是多少？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
秋千在摆动的过程中，受到阻尼作用，振幅越来越小，所以机械能减小，能量是守恒的．动能和重力势能都在不停地变化，两者之和在减小
A．机械能守恒与分析不符，故A错误；
B．总能量守恒，机械能减少与分析相符，故B正确；
C．能量正在消失与分析不符，故C错误；
D．动能减少，重力势能不变与分析不符，故D错误．
2．D
【解析】
【详解】
AB．由题意，A摆做自由振动，其振动周期就等于其固有周期，而B、C摆在A摆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B、C摆的周期均等于A摆的固有周期，且B、C摆的频率均等于A摆的固有频率，故AB错误；
CD．由于C、A摆的摆长相等，根据T=2知，C摆的固有周期与驱动力周期相等，C摆与A摆产生共振，其振幅比B摆大，故C错误，D正确。
故选D。
3．C
【解析】
【详解】
AB．当汽车以5m/s的速度行驶时，其振动周期为
频率为
故AB错误；
C．由可知，汽车的固有周期为
则汽车的速度
即当速度为3m/s时，汽车达到共振颠簸的最厉害，故C正确，D错误。
故选C。
4．A
【解析】
【详解】
ABC． 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A正确，BC错误；
D． 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D错误。
故选：A。
5．B
【解析】
【详解】
由于a、c摆长相同，所以这两个摆的固有频率相同，则当a摆开始振动时，c摆出现共振现象，振幅达到最大；故A错误，B正确；a摆摆动，其余各摆也摆动起来，它们均做受迫振动，则它们的振动周期均等于a摆的摆动周期，故CD错误；故选B．
【点睛】
解决本题的关键知道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．
6．B
【解析】
【详解】
当单摆摆长为时，周期为
摆长增加后，周期变为
两式相比解得
故选B。
7．B
【解析】
【详解】
CD．因为受迫振动的频率与驱动力的频率相等，与本身固有频率无关，由题可知，乙、丙、丁是受迫运动，所以乙、丙、丁的振动频率等于甲的振动频率，所以它们的周期相等，每个单摆按照甲的固有频率振动。故CD错误；
AB．甲丙摆长相等，丙摆的固有频率与甲摆的振动频率相同，所以甲、丙会发生共振，因此丙的振幅最大，故B正确，A错误。
故选B。
8．B
【解析】
【详解】
A．一弹簧连接一物体沿水平方向做简谐运动，则该物体做的是变加速直线运动，选项A错误；
B．根据单摆的周期公式可知若单摆的摆长不变，摆球的质量增加为原来的4倍，则单摆振动的频率将不变，摆球经过平衡位置时的速度减为原来的1/2，振幅变小，选项B正确；
C．做简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，速度大小一定相同，但是方向不一定相同，故选项C错误；
D．单摆在周期性的外力作用下做受迫运动，则外力的频率越接近单摆的固有频率时,单摆的振幅越大，选项D错误；
故选B。
9．B
【解析】
【详解】
A．由图像可得振动周期为T=0.20s，则时，，木筷处于负的最大位移处，所以A错误；
B．前0.8s内，振动了，所以木筷运动的路程为x=16A=0.32m，所以B正确；
C．从到过程中木筷从平衡位置向负最大位移处靠近，速度逐渐减小，所以动量逐渐减小，故C错误；
D．时，木筷在平衡位置向平衡位置做加速运动，合力向下，所以木筷的重力大于其所受的浮力，则D错误；
故选B。
10．B
【解析】
【详解】
A．因在月球上重力加速度较小，根据
可知在月球上时的固有周期较大，固有频率较小，若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相等，则图线Ⅰ是月球上的单摆共振曲线，选项A错误；
B．若两次受迫振动均发生在地球上同一地点，根据
则两次摆长之比为
选项B正确；
C．若图线Ⅰ的摆长约为，则根据
图线Ⅰ对应的重力加速度为
则该图线不是在地球表面上完成的，选项C错误；
D．图线Ⅱ若是在地球表面上完成的，根据
则该摆摆长
选项D错误。
故选B。
11．BD
【解析】
【详解】
A.根据单摆的周期公式：可知，单摆的周期与摆球的质量无关．故A错误；
B.地球上的观测者测得该飞船的长度是以0.6c的速度沿长度方向飞行时长度，为：，故B正确；
C.赫兹用实验证实了电磁波的存在．故C错误；
D.日落时分拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以可以滤掉水面反射的偏振光，使景像更清晰，这是利用光的偏振现象，故D正确；
12．ABD
【解析】
【详解】
A．做简谐运动的物体，当速率减小时，则振子一定是向远离平衡位置方向运动，则位移变大，根据F=-kx可知，回复力一定增大，且速度与回复力方向一定相反，故A正确；
B．根据
可得
可知，在同一地点，单摆做简谐振动的周期的平方与单摆的摆长成正比，与振幅和摆球质量无关，故B正确；
C．做阻尼振动的系统，其振动的振幅一定越来越小，选项C错误；
D．当驱动力的频率等于物体的固有频率时会产生共振，则要防止共振时，应使驱动力的频率远离振动系统的固有频率，故D正确；
E．振动质点在同一位置振动方向有两种，所以已知弹簧振子初始时刻的位置和周期，可知任意时刻质点的位置，但是不知道初始时刻振子的振动方向，不能知道振子在任意时刻运动速度的方向，故E错误。
故选ABD。
13．BC
【解析】
【分析】
【详解】
A．火车过桥时限制速度是为了防止桥发生共振，A错误；
B．做受迫振动的物体，它的驱动力的频率与固有频率越接近，其振幅就越大，当二者相等时，振幅达到最大，这就是共振现象，B正确；
C．作受迫振动时的振幅与驱动力频率之间的关系曲线可知，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，C正确；
D．受迫振动系统，驱动力做功，系统的机械能不守恒，D错误。
故选BC。
14．CD
【解析】
【分析】
【详解】
A．若使M振动起来，其他小球也会振动，做受迫振动，故A错误；
B．受迫振动的周期等于驱动力的周期，故B错误；
C．若使P振动起来，由于M的固有周期与驱动力的周期相同，M发生共振，稳定时M比N的振幅大，故C正确；
D．O的周期为3 s，使O振动起来，M做受迫振动，则振动周期为3 s，故D正确。
故选CD。
15．ABD
【解析】
【分析】
【详解】
根据受迫振动发生共振的条件可知甲的振幅较大，又因为做受迫振动的物体的频率等于驱动力的频率，所以C错误，ABD正确。
故选ABD。
16．BCE
【解析】
【详解】
A．夏天时，洒过水的路面会出现彩色图样是光的干涉现象，属于薄膜干涉，故A错误；
B．X射线是原子内层电子受到激发而产生的，故B正确；
C．当波源靠近观察者时，观察者接收的频率比波源发出的频率变高；当波源远离观察者时，观察者接收的频率比波源发出的频率变低，故C正确；
D．简谐振动物体当驱动力的频率等于物体的固有频率，即时，系统达到共振，振幅最大，故D错误；
E．因5G信号的频率更高，则波长小，故4G信号更容易发生明显的衍射现象，故E正确；
故选BCE。
17．BC
【解析】
【分析】
【详解】
A．阻尼振动由于阻力影响，要克服阻力做功，在运动过程中机械能一直逐渐减小，因此阻尼振动的振幅一定是不断减小的，故A正确；
BC．物体做阻尼振动时，振幅虽然不断减小，但是振动频率仍由自身的结构特点决定，不随振幅的减小而变化，阻尼振动的周期也不改变，故BC错误；
D．阻尼过大时，振动能量可能会在四分之一周期内减小为零，系统将不能发生振动，故D正确。
本题选择错误的，故选BC。
18．ACE
【解析】
【详解】
AE．因为两列波的频率不相等，所以无法形成稳定的干涉图样，P点的振幅不是始终最大，故AE错误；
B．由于波在水中传播过程中会出现能量损耗，所以若没有波源S2，离S1越远的质点振动越弱，故B正确；
CD．P点的振动遵守波的叠加原理，但由于两列波不能形成稳定的干涉，所以它的振幅要发生变化，且在振动过程中位移是变化的，故C错误，D正确。
本题选错误的，故选ACE。
19．ABC
【解析】
【详解】
A．该图是用光照射很大的中间有小圆孔的不透明挡板时是明暗相间的衍射图样。故A正确；
B．薄膜干涉为前后两个面反射回来的光发生干涉形成干涉条纹，故从肥皂薄膜的观察到水平干涉条纹，用复色光时出现彩色条纹；由重力作用，肥皂膜前后表面的厚度从上到下逐渐增大，从而使干涉条纹的间距变密，故B正确；
C．利用薄膜干涉，由薄层空气的两表面反射光，频率相同，从而进行相互叠加，达到检查样品的平整度的目的，故C正确；
D．由图可知当驱动力的频率f跟固有频率f0相同时，才出现共振现象，振幅才最大，跟固有频率f0相差越大，振幅越小，故D错误。
故选ABC。
20．BC
【解析】
【分析】
【详解】
单摆做阻尼振动时，振幅会减小，机械能减小，振动周期与振幅无关，即周期不变，故选项BC正确，AD错误。
故选BC。
21．ACE
【解析】
【详解】
A．光的偏振现象能说明光是横波，则光具有波动性，但纵波并不能发生偏振现象，故A正确；
B．电磁振荡停止了，只是不能产生新的电磁波，但已发出的电磁波不会立即消失，还要继续传播，故B错误；
C．光的双缝干涉实验中，若将入射光由红光改为绿光，由于波长变短，根据公式则干涉条纹间距变窄，故C正确；
D．一束白光从空气射入玻璃三棱镜后形成彩色条纹是因为光的折射，不是因为三棱镜吸收了光，故D错误；
E．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，故E正确．
故选ACE．
22．（1） （2）向左
【解析】
【详解】
（1）由图可知，单摆的固有频率为0.3Hz
解得摆长．
（2）若摆长变长一些，由知其周期变大，频率变小，图中最高峰对应的频率即为此频率，故向左移动．
23．0.25Hz
【解析】
【详解】
当圆盘以4s的周期匀速转动，经过一段时间后，小球振动达到稳定，是受迫振动，振动周期等于驱动力的周期，为4s，则振动的频率为
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页