2.6 受迫振动 共振同步练习 2021—2022 学年高中物理人教版（2019） 选择性必修第一册 一、选择题（共 14 题） t1 t2 t3 t x 1．如图所示为单摆做阻尼振动的位移 随时间 变化的图像， 、 时刻的位移大小均为 2cm， 时刻的 t1 t2 t3 位移大于 2cm。关于摆球在 、 和 时刻的速度、重力势能、动能、机械能的分析，下列说法正确的是 （　　） t1 t2 A．摆球在 时刻的机械能等于 时刻的机械能 t1 t2 B．摆球在 时刻的动能等于 时刻的动能 t1 t2 C．摆球在 时刻的重力势能等于 时刻的重力势能 t3 t2 D．摆球在 时刻的速度大于 时刻的速度 2．如图为一单摆的共振曲线，下列说法正确的是（　　） A．该单摆的固有周期约 0.5s B．该单摆的摆长约为 2m C．将该单摆从北京移至广州，共振曲线振幅最大值所对应的横坐标将减小 D．若摆长增大，共振曲线振幅最大值所对应的横坐标将增大 3．关于受迫振动和共振，下列说法不正确的是 A．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 B．若驱动力的频率 5Hz ，则受迫振动稳定后的振动频率一定 5Hz C．火车过桥时限制速度是为了防止火车发生共振 D．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 4．如图所示，在一根张紧的水平绳上挂五个摆，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（　　） A．E 摆摆动周期跟 A 摆相同，D 摆摆动周期最大 B．其他各摆振动振幅都跟 A 摆振动振幅相同 C．其他各摆振动周期都跟 A 摆振动周期相同 D．A 摆和 E 摆振动振幅相同，D 摆振幅最大 5．在实验室可以做“声波碎杯”的实验。用手指轻弹一只酒杯，可以听到清脆的声音，测得这声音的频率为 500Hz。将这只酒杯放在两只大功率的声波发生器之间，操作人员通过调整其发出的声波，就能使酒杯碎 掉。下列说法中正确的是（　　） A．操作人员一定是把声波发生器的功率调到最大 B．操作人员一定是使声波发生器发出了频率很高的超声波 C．操作人员一定是同时增大了声波发生器发出声波的频率和功率 D．操作人员必须将声波发生器发出的声波频率调到 500Hz 6．如图所示，在一根张紧的水平绳上悬挂五个摆，其中 A、E 的摆长为 l，B 的摆长为 0.5l，C 的摆长为 1.5l，D 的摆长为 2l，先使 A 振动起来，其他各摆随后也振动起来，则摆球振动稳定后，下列说法正确的 是（　　） A．D 的振幅最大 C．C 的周期等于 B．E 的周期大于 B 的周期 2 1.5l g D．五个摆的周期相同 7．自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是（　　） A．机械能守恒 B．能量正在消失 C．只有动能和势能相互转化 D．减少的机械能转化为内能 8．一个摆长约 1m 的单摆，在下图所示的四种驱动力作用下振动，要使该单摆振动稳定时的振幅最大，应 选用下图所示的哪一种驱动力（当地的重力加速度 g=9．8m/s2）（ ） A． B． C． D． 9．如图所示一个单摆在地面上做受迫振动的共振曲线（振幅 A 与驱动力频率 f 的关系）则（　　） A．此单摆的摆长约为 2m B．此单摆的固有周期为 0.5s C．若摆长增大，共振曲线的“峰”将向左移动 D．若将该单摆运到月球上，共振曲线的“峰”将向右移动 10．两个弹簧振子甲的固有频率为 f，乙的固有频率为 10f。若它们均在频率为 9f 的驱动力作用下受迫振动 （　　） 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 10f 11．如图甲所示，一个有固定转动轴的竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个 T 形支架在竖直 方向运动，使 T 形支架下面的弹簧和小球组成的振动系统做受迫振动。圆盘静止时，在弹簧原长位置释放 小球，小球做简谐振动的图像如图乙所示（竖直向上为正方向）。下列说法正确的是（　　） A．0~1s 内小球所受的回复力不断减小，且方向为 x 轴正方向 B．运动过程中小球的加速度不断变化，最大加速度可能大于重力加速度 g C．若圆盘以 30r/min 匀速转动，小球振动达到稳定时其振动的周期为 4s D．若圆盘以 30r/min 匀速转动，欲使小球振幅增加则可使圆盘转速适当减小 12．关于小孩荡秋千,不计空气阻力的影响,下列说法正确的是 A．其它条件相同的情况下，重一些的小孩荡秋千，摆动的频率会更大 B．在秋千达到最低处时小孩有失重的感觉 C．当秋千摆到最低点时，绳子最容易断 D．这一过程一定是简谐运动 13．一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线(振幅 A 与驱动力频率 f 的关系)如图所示，则( ) A．此单摆的固有周期约为 0.5 s B．此单摆的摆长约为 lm C．若摆长增大，单摆的固有频率增大 D．若把该单摆移到月球上，则在月球上该单摆的共振曲线的峰将向右移动 14．如图所示，装置中弹簧振子的固有周期为 0.2s。匀速转动把手，使弹簧振子受到周期性的外力，下列 说法正确的是（　　） A．把手转速为 2r/s 时，振子振动的频率为 5Hz B．把手转速为 5r/s 时，可使振子振动的振幅最大 C．当把手转速从 5r/s 开始逐渐减小时，振子振动的振幅逐渐增大 D．当把手转速从 5r/s 开始逐渐增大时，振子振动的振幅逐渐增大 二、填空题（共 4 题） 15．定义 驱动力的频率 f_______系统的固有频率 f0 时，受迫振动的_______最大，这种现象叫做共振。 16．判断下列说法的正误。 （1）受迫振动的频率与振动系统的固有频率无关。( ) （2）驱动力频率越大，振幅越大。( （3）共振只有害处没有好处。( ) ) （4）做受迫振动的物体一定会发生共振。( ) （5）阻尼振动的频率随振幅的减小而不断减小。( ) 17．蜘蛛虽有 8 只眼睛，但视力很差，完全靠感觉来捕食和生活，它的腿能敏捷地感觉到丝网的振动，如 图所示为丝网做受迫振动的振幅－频率关系图象．由图可知，落在网上的昆虫翅膀振动的频率为________ _Hz 左右时，蜘蛛感到网振动最为强烈，这种现象称为____________． 18．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 振动频率 f /Hz 1.0 0.8 0.7 0.5 0.4 0 5 0 5 0 150 176 214 273 375 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 36 30 24 18 12 0 0 0 0 0 振动频率 f /Hz 29 26 23 20 16 0 5 7 5 8 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：________________________________________． 三、综合题（共 4 题） 19．如图所示为一单摆的共振曲线，求： （1）单摆的周期和摆长； （2）共振时，摆球运动过程中由回复力产生的最大加速度是多少。（假设单摆摆动角度很小）（g 取 10m/s ，  �10 ；  很小时， 2 2 sin  �tan  �  弧长 半径 ） 20．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 架的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，球 将做阻尼振动．现使圆盘以不同的频率振动，测得共振曲线如右图．（为方便计算 g  9.86m/s 2 ，   3.14 ） （1）当圆盘以 0.4s 的周期匀速转动，经过一段时间后，小球振动达到稳定，它振动的频率是多少？ （2）若一个单摆的摆动周期与球做阻尼振动的周期相同，该单摆的摆长为多少？（结果保留三位有效数 字） 21．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。 （1）开始时不转动摇把，而用手往下拉振子，然后放手让振子上下振动，测得振子在 10 s 内完成 20 次振 动，不考虑阻力，振子做什么振动？其固有周期和固有频率各是多少？若考虑阻力，振子做什么振动？ （2）在振子正常振动过程中，以转速 4 r/s 匀速转动把手，振子的振动稳定后，振子做什么运动？其周期 是多少？ 22．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．C 2．C 3．C 4．C 5．D 6．D 7．D 8．C 9．C 10．B 11．D 12．C 13．B 14．B 15． 等于 振幅 16． 正确 错误 17． 200 错误 错误 错误 共振 18．（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）． 19．（1）2s，1m；（2）0.8 m / s 2 20．（1）2.5Hz；（2）2.78m 21．（1）简谐运动，0.5 s，2 Hz，阻尼振动；（2）受迫振动，0.25 s 22．5.33m/s