2.5受迫振动与共振 同步练习（Word版含答案）

2.5受迫振动与共振同步练习2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第一册
一、选择题（共15题）
1．如图，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8 Hz,乙弹簧振子的固有频率为7 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,则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8 Hz
B．甲的振幅较大,且振动频率为9 Hz
C．乙的振幅较大,且振动频率为9 Hz
D．乙的振幅较大,且振动频率为7 Hz
2．下列说法中正确的是（　　）
A．用弹簧连接一物体沿水平方向做简谐运动，该物体做的是匀变速直线运动
B．做简谐振动的单摆通过平衡位置时，小球受到的回复力为零，合外力不为零
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．单摆在周期性外力作用下做受迫运动，外力的频率越大，单摆的振幅就越大
3．如图所示，在一根张紧的水平绳上悬挂有五个摆，其中A、E的摆长相等。先使A摆振动起来，其余各摆随后也会振动起来，达到稳定状态后，下列说法中正确的是（　　）
A．其余各摆振动周期跟A相同，振动频率与A不同
B．其余各摆振动周期不同，D摆周期最大
C．其余各摆振幅相同
D．其余各摆振幅不同，E摆振幅最大
4．如图甲所示为一弹簧振子自由振动时的位移随时间变化的图象，图乙为该弹簧振子在某外力作用下做受迫振动时的位移随时间变化的图象，则下列说法中不正确的是
A．由图甲可知该弹簧振子的固有周期为4 s
B．由图乙可知该弹簧振子的固有周期为8 s
C．由图乙可知外力的周期为8 s
D．如果改变外力的周期，在外力的周期接近4 s时该弹簧振子的振幅较大
5．下列各种振动中，不是受迫振动的是（　 　）
A．敲击后的锣面的振动
B．缝纫机针的振动
C．人挑担子时，担子上下振动
D．蜻蜓、蝴蝶翅膀的振动
6．如图所示，A球振动后，通过水平细绳迫使B、C振动，振动达到稳定时，下列说法中正确的是（　　）
A．B的固有周期与A的固有周期相等
B．C的振幅与B的振幅一样大
C．A、B、C的振动周期相等
D．C的振幅比B的振幅小
7．关于机械振动，下列说法中正确的是（　　）
A．简谐运动的平衡位置就是质点所受合力为零的位置
B．简谐运动物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向与位移方向相同；背离平衡位置时，速度方向与位移方向相反
C．做简谐运动的质点先后通过同一点，回复力、动能、加速度、位移都是相同的
D．物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率有关
8．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摆小
C．C摆的振幅比B摆小
D．A、B、C三摆的振动周期相等
9．某振动系统的固有频率为，在周期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频宰为f，下列说法正确的是（　　）
A．f增大，振动系统的振幅也随之越大
B．该振动系统稳定后，振动的频率等于f
C．为避免发生共振，应使f与相差小一点
D．撤掉驱动力后，该振动系统的振幅和频率都逐渐减小
10．如图所示，一个竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动，T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，其阻尼振动的频率为4 Hz。现使圆盘以120r/min的转速匀速转动，经过一段时间后，小球振动达到稳定，它振动的频率为（　　）
A．Hz B．2Hz C．4Hz D．120 Hz
11．一个单摆做受迫振动，其共振曲线振幅A与驱动力的频率f的关系如图所示，则（　　）
A．此单摆的摆长约为1m B．此单摆的固有周期约为0.5s
C．若摆长增大，单摆的固有频率增大 D．若摆长增大，共振曲线的峰值将向右移动
12．蜘蛛会根据丝网的振动情况感知是否有昆虫“落网”，若丝网的固有频率为，下列说法正确的是（　　）
A．“落网”昆虫翅膀振动的频率越大，丝网的振幅越大
B．当“落网”昆虫翅膀振动的频率低于时，丝网不振动
C．当“落网”昆虫翅膀振动的频率等于时，丝网的振幅最大
D．昆虫“落网”时，丝网振动的频率由丝网的固有频率决定
13．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，则不正确的是（　　）
A．弹簧振子的振动周期为
B．弹簧振子的振动频率为
C．要使弹簧振子的振幅增大，可让把手转速增大
D．要使弹簧振子的振幅增大，可让把手转速减小
14．共振现象是指一个物理系统在其自然的振动频率（所谓的共振频率）下趋于从周围环境吸收更多能量的趋势。自然中有许多地方有共振的现象。人类也在其技术中利用或者试图避免共振现象。如图所示为一个单摆在地面上做受迫振动的共振曲线（振幅与驱动力频率的关系），下列说法正确的是（　　）
A．此单摆的固有周期为
B．此单摆的摆长约为
C．若仅摆长增大，单摆的固有频率增大
D．若仅摆长增大，共振曲线的峰将右移
15．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f < f0时，该振动系统的振幅随f增大而减小
B．当f > f0时，该振动系统的振幅随f减小而减小
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
二、填空题（共4题）
16．固有振动和固有频率
（1）固有振动：振动系统在_______作用下的振动。
（2）固有频率：______振动的频率。
17．(1)受迫振动是指系统在驱动力的作用下振动．做受迫振动的物体，它的周期(或频率)与物体的固有周期(或频率)__________；当驱动力的频率与固有频率接近时，振幅就越大，当二者__________时，振幅达到最大，这就是共振现象．
(2)如图所示为单摆在两次受迫振动中的共振曲线．
若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相同，则图线I表示_______（填“月球”或“地球”）上单摆的共振曲线；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=_______； 图线II若是在地球上完成的，则该摆摆长约为______m．
18．若列车车厢与其负荷总质量为m=55.0t，车厢弹簧每受1.0t重就被压缩s=0.80mm，我国铁路一般轨长为L=12.6m，列车的危险速率（发生激烈颠簸时的速率）为________。（已知弹簧振子固有周期表达式为，结果保留整数）
19．甲、乙两位同学利用假期分别在两个地方做“用单摆测重力加速的实验”，回来后共同绘制了T2－L图象，如图甲中A、B所示，此外甲同学还顺便利用其实验的单摆探究了受迫振动，并绘制了单摆的共振曲线，如图乙所示，那么下列说法中正确的是___________
A．单摆的固有周期由摆长和所处环境的重力加速度共同决定
B．由图甲分析可知A图象所对应的实验地点重力加速度较大
C．若将单摆放入绕地稳定飞行的宇宙飞船中，则无法利用单摆测出飞船轨道处的引力加速度
D．由图乙可知，甲同学探究受迫振动的单摆摆长为8cm
E如果甲同学增大摆长，他得到的共振曲线的峰值将向左移动
三、综合题（共4题）
20．洗衣机在衣服脱水完毕关闭电源后，脱水桶还要转动一会才能停下来．在关闭电源后，发现洗衣机先振动得比较弱，有一阵子振动得很剧烈，然后振动慢慢减弱直至停下来。
（1）开始时，洗衣机为什么振动比较弱？
（2）期间剧烈振动的原因是什么？
21．如图所示，轻弹簧的下端系着AB两球，，系统静止时弹簧伸长，未超出弹性限度。若剪断AB间的细绳，则A在竖直方向做简谐运动。求：
(1)弹簧的劲度系数。
(2)的振幅多大。
(3)球的最大加速度多大。（取）
22．简述自由振动、阻尼振动和受迫振动的特点和区别。
23．如图所示是一个单摆的共振曲线。
（1）试估计此单摆的摆长；（g取）
（2）若摆长增大，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
2．B
3．D
4．B
5．A
6．C
7．C
8．D
9．B
10．B
11．A
12．C
13．D
14．A
15．D
16． 不受外力 固有
17． 无关 相等 月球 25:4 1m
18．30m/s 或108km/h
19．ACE
20．
（1）开始时，脱水桶转动的频率远高于洗衣机的固有频率，振幅较小，振动比较弱；
（2）当洗衣机脱水桶转动的频率等于洗衣机的固有频率时发生共振，振动剧烈。
21．(1)；(2)；(3)
22．
自由振动：振动的系统在外力的作用下物体离开平衡位置以后就能自行按其固有频率振动，而不再需要外力的作用，这种不在外力的作用下的振动称为自由振动。理想情况下的自由振动叫无阻尼自由振动，自由振动时的周期叫固有周期，自由振动时的频率叫固有频率，它们由振动系统自身条件所决定的。
阻尼振动：由于振动系统受到摩擦和介质阻力或其他能耗而使振幅随时间逐渐衰减的振动，又称减幅振动、衰减振动。不论是弹簧振子还是单摆由于外界的摩擦和介质阻力总是存在，在振动过程中要不断克服外界阻力做功，消耗能量，振幅就会逐渐减小，经过一段时间，振动就会完全停下来，在停下来前振动频率不变，仍等于固有频率。
受迫振动：振动系统在周期性的外力作用下，其所发生的振动称为受迫振动。受迫振动达到稳定状态时，其振动的频率与驱动力频率相同，而与物体的固有频率无关；当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，受迫振动系统的振幅达到最大。
23．（1）1.58m；（2）左移
答案第1页，共2页