江门市艺华高中2019-2020学年高中物理粤教版选修3-4：1.6受迫振动 共振 质量检测（含解析）

1.6受迫振动共振
1．如图所示为演示“受迫振动与驱动力频率之间关系”的实验装置，若驱动力的频率由小逐渐变大，直至超过弹簧振子的固有频率，则在此过程中可以看到的现象是（
）
A．弹簧振子的振幅逐渐增大
B．弹簧振子的振幅先增大后减小
C．弹簧振子的振动频率先增大后减小
D．弹簧振子的振动频率始终不变
2．.如图所示是一个单摆做受迫振动时的共振曲线，表示振幅A与驱动力的频率f的关系，下列说法正确的是（　　）
A．摆长约为10cm
B．发生共振时单摆的周期为1s
C．若增大摆长，共振曲线的“峰”将向右移动
D．若增大摆长，共振曲线的“峰”将向左移动
3．下表记录了某受追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（
）
A．f固=60
Hz
B．50
Hz
C．60
Hz
D．以上三个都不对
4．如图所示，四个摆长分别为L1＝3
m、L2＝2.5
m、L3＝2
m、L4＝1.5
m的摆摆球质量相同，悬于同一根横线上．现以摆3为驱动摆，让摆3振动，使其余三个摆也振动起来，则摆球振动稳定后(　　)
A．摆1的振幅一定最大
B．摆4的周期一定最短
C．四个摆的振幅相同
D．四个摆的周期相同
5．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．若两次受迫振动均在地球上同一地点进行的，则两次摆长之比为
C．图线II若是在地球表面上完成的，则该摆摆长约为
D．图线I若是在地球表面上完成的，则该摆摆长约为
6．如图所示，在一根张紧的水平绳子上挂着四个摆，其中、摆长相等．让摆在垂直于水平绳的方向振动起来，通过张紧的绳子给另外三个摆施加驱动力，使它们各自做受迫振动．可以观察到、、三个摆的运动情况是（
）
A．三个摆的振动周期相同
B．三个摆的振动振幅相同
C．摆的振动振幅最大
D．摆的振动周期最小
7．如图中的曲线表示某振动系统受迫振动的振幅随驱动力频率变化的关系．可以看出，驱动力频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振．据史书记载：晋朝初期，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．当时的学者张华判断，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．你认为把铜盘磨薄的目的是（
）
A．减小铜盘固有振动的周期
B．减小铜盘固有振动的振幅
C．减弱皇宫敲钟引起的空气振动的强度
D．减小皇宫敲钟引起的空气振动的频率
8．如图所示，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，让振子上下自由振动，测得振动频率为2Hz，然后以4Hz的频率匀速转动摇把，当振子振动稳定后，振子的振动频率是（
）
A．2
Hz
B．4Hz
C．6
Hz
D．8
Hz
9．如图所示演示装置，一根张紧的水平绳上挂着5个单摆，其中A、D摆长相同，先使A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A摆相同
B．B摆振动的周期最短
C．D摆的振幅最大
D．C摆振动的周期最长
10．一简谐横波沿x轴方向传播，已知t＝0.1
s时的波形如图甲所示，图乙是x＝4
m处的质点的振动图象，则下列说法正确的是(
)
A．简谐横波是沿x轴负方向传播
B．简谐横波的波速为10
m/s
C．在t＝0.5
s时，x＝2
m处的质点到达平衡位置，沿y轴负方向运动
D．经过0.4
s的时间，x＝2
m处的质点经过的路程为15
m
11．一个单摆在地面上做受迫振动，改变驱动力频率，其振动稳定时振摄幅A与驱动力频率f的关系如图所示，单摆所处位量重力加速度，下列说法正确的是（
）
A．单摆的固有周期约为1s
B．单摆的摆长约为1m
C．单摆的受迫振动频率与驱动力频率相同时振幅最大
D．若减小摆长，共振曲线振幅最大值的横坐标将向右移动
E.若把该单摆移到月球表面，共振曲线振幅最大值的横坐标将向左移动
12．如图所示是单摆做阻尼振动的振动图象，下列说法正确的是（
）
A．摆球时刻的动能等于时刻的动能
B．摆球时刻的势能等于时刻的势能
C．摆球时刻的机械能等于时刻的机械能
D．摆球时刻的机械能大于时刻的机械能
13．如图所示，在一根张紧的绳上挂着个摆球、、、，它们的摆长关系是，
，
．当摆摆动时，其余各摆也随之振动起来，则（
）
A．摆的振幅最大
B．摆的振幅最大
C．摆的振动周期为
D．摆的振动周期最大，
摆的振动周期最小
14．物体在周期性外力作用下的振动叫做受迫振动，下列振动属于受迫振动的有(
)
A．扬声器纸盆的振动
B．单摆的左右摆动
C．演奏中吉它弦的振动
D．大海中航行的军舰随波浪摇晃
15．如图所示是一个单摆的共振曲线（g=10m/s2），则（　　）
A．此单摆的摆长约为2.8m
B．此单摆的周期约为0.3s
C．若摆长增大，共振曲线的峰将向上移动
D．若摆长增大，共振曲线的峰将向左移动
参考答案
1．B
【解析】
当驱动力的频率f等于物体的固有频率f0时，系统达到共振，振幅最大，故f＜f0时，随f的增大，振幅增大，当f＞f0时，随f的增大，驱动力的频率远离固有频率，故该振动系统的振幅减小，故当驱动力的频率逐渐增大过程物体的振幅先增大后减小，故A错误，B正确；受迫振动的频率等于驱动力的频率，若驱动力的频率由小逐渐变大则弹簧振动的频率由小逐渐变大，故CD错误；故选B．
点睛：本题应明确受迫振动的频率等于驱动力的频率，而当驱动力的频率等于物体的固有频率时，物体的振动最强烈．
2．D
【解析】
由共振曲线可知：当驱动力频率f=0.5Hz时产生共振现象，则单摆的固有频率f=0.5Hz，则周期，由单摆的周期公式，解得L=1m，故AB错误；由单摆的周期公式，知当摆长增大时，单摆的固有周期增大，则单摆的固有频率减小，产生共振的驱动力频率也减小，共振曲线的“峰”向左移动．故C错误，D正确．故选D．
【点睛】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．由共振曲线可知：当驱动力频率f=0.5Hz时产生共振现象，则单摆的固有频率f=0.5Hz．由单摆的频率公式求解摆长．摆长增大时，单摆的固有频率减小，共振曲线“峰”向左移动．
3．B
【解析】
固有频率等于驱动力的频率时，振幅最大，固有频率越接近驱动力频率，振幅越大；表格中当驱动力频率为50Hz和60Hz时，振幅最大，说明固有频率在50Hz-60Hz之间；故选B．
点睛：共振不仅在物理学上运用频率非常高，而且，共振现象也可以说是一种宇宙间最普遍和最频繁的自然现象之一，知道共振的发生条件是关键．
4．D
【解析】
3摆振动起来后，使得1、2、4做受迫振动，振动的频率都等于3振动的频率．所以各摆振动的周期都相等，故ABC错误，D正确，故选D.
【点睛】
受迫振动的频率等于驱动力的频率，当驱动力的频率接近物体的固有频率时，振幅最大，即共振．
5．C
【解析】
当受迫振动的频率等于单摆的固有频率，将发生共振，振幅最大．若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行，因为图线Ⅰ单摆的固有频率较小，则固有周期较大，根据单摆的周期公式T=2π，知周期大的重力加速度小，则图线Ⅰ是月球上单摆的共振曲线．故A错误．若两次受迫振动均在地球上同一地点进行的，则重力加速度相等，因为固有频率比为2：5，则固有周期比为5：2，根据T=2π知摆长比为25：4．故B错误．图线Ⅱ若是在地球表面上完成的，则固有频率为0.5Hz，固有周期为
T=1/f=2s，由T=2π，解得L=1m．故C正确．图线I若是在地球表面上完成的，则固有频率为0.2Hz，固有周期为
T=1/f=5s，由T=2π，解得L=6.25m，选项D错误．故选C．
点睛：解决本题的关键是要知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，当驱动力的频率等于固有频率时，发生共振．以及掌握单摆的周期公式．
6．A
【解析】AD、由摆摆动从而带动其它个单摆做受迫振动，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摆相同，故A正确，D错误；
BC、受迫振动时，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，因为摆的固有频率与摆的相同，故摆发生共振，振幅最大，故BC错误；
故选A。
7．A
【解析】把铜盘磨薄一些，从而减小了铜盘的固有振动的周期，依据共振的特点，铜盘与皇宫早晚的钟声不再发生共振，即不再出现共鸣，故A正确，BCD错误．故选A．
8．B
【解析】以4Hz的频率匀速转动摇把，当振子振动稳定后，振子做受迫振动，振子的振动频率等于驱动力的频率4Hz。故B项正确。
点睛：注意区分固有频率和驱动力的频率，弹簧振子做受迫振动时振动频率等于驱动力的频率。
9．AC
【解析】
A摆摆动，其余各摆也摆动起来，它们均做受迫振动，则它们的振动频率均等于A摆的摆动频率，故各摆摆动的周期均与A摆相同，而由于A、D摆长相同，所以这两个摆的固有频率相同，则D摆出现共振现象，振幅最大．故选AC．
【点睛】
5个单摆中，由A摆摆动从而带动其它4个单摆做受迫振动，则受迫振动的频率等于A摆摆动频率，当受迫振动的中固有频率等于受迫振动频率时，出现共振现象，振幅达到最大．
10．ABC
【解析】A、由振动图象乙可知，时刻，处的质点的振动方向向上，根据波形平移法可知：简谐横波是沿x轴负方向传播，故A正确；
B、由甲、乙图分别读出，，，则波速，故B正确；
C、从到经历时间，而经过一个周期后波形与此时刻重合，可知在时，处的质点到达平衡位置，沿y轴负方向运动，故C正确；
D、因为时间，则处的质点通过路程为，故D错误。
点睛：本题关键要理解波动图象与振动图象的联系与区别，同时，读图要细心，数值和单位一起读．正确判断波的传播方向和质点的振动方向关系是必备的能力。
11．BDE
【解析】
ABC．当固有频率和驱动力频率相同时，振幅最大，所以单摆的固有频率为Hz，故单摆固有周期为
s
根据
可得m，AC错误，B正确；
D．若单摆摆长减小，则周期减小，固有频率增大，共振曲线振幅最大值的横坐标将向右移动，D正确；
E．若把该单摆移到月球表面，重力加速度减小，单摆周期增大，固有频率减小，共振曲线振幅最大值的横坐标将向左移动，E正确。
故选BDE。
【点睛】
本题关键明确：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．
12．BD
【解析】
因为单摆做阻尼振动，因为要不断克服空气阻力做功，振幅逐渐减小，使得机械能逐渐转化为其他形式的能，机械能不断减小，由于、两时刻单摆的位移相同，位置一样，所以势能相等，因为机械能减小，所以动能减小，BD正确．
13．BC
【解析】试题分析：受迫振动的频率等于驱动率的频率，与物体的固有频率无关；当驱动力的频率等于单摆的固有频率时，将发生共振，振幅最大．
摆的摆长与摆相同，故只有摆的固有频率与摆的相同，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，故摆发生共振振幅最大，其它各摆的振幅不相同，A错误B正确；
摆摆动从而带动其它个单摆做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动的频率，驱动力的频率为摆的固有频率，即，故其它各摆振动周期跟摆相同，C正确D错误．
14．AD
【解析】
扬声器和大海中的军舰的摇晃都属于外力下的振动，是受迫振动，单摆和吉他的振动不属于受迫振动，AD正确BC错误
15．AD
【解析】
试题分析：当驱动力频率等于单摆的固有频率时，产生共振现象．由此可知单摆周期，根据单摆的周期公式求出摆长．
由单摆的共振曲线可知，当驱动力频率为0.3Hz时单摆产生了共振现象，则单摆的固有频率即为0.3Hz，固有周期为，根据解得，故A正确B错误；若摆长增大，则固有周期增加，固有频率减小，所以共振曲线的峰将向左移动，C错误D正确．