2025人教版高中物理选择性必修第一册
第二章 机械振动
6 受迫振动 共振
基础过关练
题组一 振动中的能量问题
1.由于存在空气阻力,严格来讲,任何物体的机械振动都不是简谐运动,在振动过程中 ( )
A.振幅减小,周期减小,机械能减小
B.振幅减小,周期不变,机械能减小
C.振幅不变,周期减小,机械能减小
D.振幅不变,周期不变,机械能减小
2.(经典题)(2024江苏常熟外国语学校月考)如图所示是单摆做阻尼振动的位移x随时间t变化的图像,下列说法正确的是 ( )
A.阻尼振动是一种受迫振动
B.摆球在P点对应时刻的重力势能大于在N点对应时刻的重力势能
C.摆球在P点对应时刻的动能大于在N点对应时刻的动能
D.摆球在P点与N点对应时刻的机械能相等
题组二 受迫振动
3.下列振动中属于受迫振动的是 ( )
A.用重锤敲击一下悬吊着的钟后,钟的摆动
B.打点计时器接通电源后,振针的振动
C.小孩睡在自由摆动的吊床上,小孩随着吊床一起摆动
D.弹簧振子在竖直方向上振动
4.(多选题)(2024山东滕州第二中学期中)某中学录播室内的减噪装置结构如图所示,通过装置的共振可吸收声波。已知其固有频率为f0=(SI单位),其中σ为薄板单位面积的质量,L为空气层的厚度。经测试发现它对频率为300 Hz的声音减噪效果最强,若外界声波频率由300 Hz变为200 Hz,则 ( )
A.系统振动频率为200 Hz
B.系统振动频率为300 Hz
C.为获得更好减噪效果,可仅减小L的大小
D.为获得更好减噪效果,可仅换用σ更大的薄板
题组三 共振现象及其应用
5.(2024江苏常州十校联考)如图所示是用来测量各种发动机转速的转速计原理图。在同一铁支架MN上焊有固有频率依次为100 Hz、90 Hz、80 Hz、70 Hz的四个钢片a、b、c、d,将M端与正在转动的电动机接触,发现b钢片振幅很大,其余钢片振幅很小。则 ( )
A.钢片a的振动频率约为100 Hz
B.电动机的转速约为90 r/s
C.钢片c的振动频率约为80 Hz
D.钢片d的振动频率约为70 Hz
6.(2024江苏盐城期中)如图所示,张紧的水平绳上吊着甲、乙、丙三个小球。乙球靠近甲球,丙球远离甲球,甲、乙两球的悬线长度不同,甲、丙两球的悬线长度相同。让甲球在垂直于水平绳的方向摆动,经足够长时间,系统振动稳定后,关于乙、丙两球振动的周期T乙、T丙及振幅A乙、A丙的关系正确的是 ( )
A.T乙=T丙 A乙>A丙 B.T乙=T丙 A乙
7.(2024重庆渝中巴蜀中学期中)一个单摆的共振曲线如图所示,重力加速度g取10 m/s2,则有 ( )
A.该单摆的摆长为10 m
B.该单摆达到共振时,驱动力的频率为0.3 Hz
C.若增大摆长,该单摆的固有频率将增大
D.若摆长增大,共振曲线的峰将向右移动
8.(2024浙江宁波期末)飞力士棒是一种轻巧的运动训练器材,是一根弹性杆两端带有负重的器械,如图a所示。某型号的飞力士棒质量为600 g,长度为1.5 m,固有频率为5.5 Hz。如图b所示,某人用手振动该飞力士棒进行锻炼,则下列说法正确的是 ( )
A.使用者用力越大,飞力士棒振动越快
B.手每分钟振动330次时,飞力士棒产生共振
C.手振动的频率增大,飞力士棒振动的幅度一定变大
D.手振动的频率增大,飞力士棒振动的频率不变
9.(教材习题改编)(多选题)如图甲所示,把一个筛子用四根弹簧支撑起来,筛子上装一个电动偏心轮,它每转一周,给筛子一个驱动力,这就做成了一个共振筛,该共振筛的共振曲线如图乙所示。已知增大电压可使偏心轮转速提高,增加筛子质量可增大筛子的固有周期。现在,在某电压下偏心轮的转速为36 r/min,要增大筛子的振幅,下列措施可行的是 ( )
A.升高电压 B.降低电压
C.增加筛子质量 D.减小筛子质量
10.(经典题)(2023山东临邑第一中学月考)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(重力加速度g取9.8 m/s2) ( )
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是月球上的单摆的共振曲线
B.若两次受迫振动均在地球上同一地点进行,则两次摆长之比为lⅠ∶lⅡ=4∶25
C.若图线Ⅱ对应单摆的摆长约为2 m,则图线Ⅱ是在地球表面上完成的
D.若图线Ⅱ是在地球表面上完成的,则该单摆摆长约为1 m
11.(2024江苏苏州期中)如图甲所示装置,竖直圆盘静止时,小球在竖直方向上做简谐运动的振动图像如图乙所示。竖直圆盘绕固定轴转动时,固定在圆盘上的小圆柱带动T形支架在竖直方向运动,从而使小球从静止开始上下振动。下列说法正确的是 ( )
A.圆盘转动越快,小球振动的振幅越大
B.若圆盘以12 r/min的转速匀速转动,增大圆盘转速,则小球的振幅一定增大
C.若圆盘以30 r/min的转速匀速转动,小球振动达到稳定时,其振动的周期为4 s
D.若圆盘以15 r/min的转速匀速转动,增大圆盘转速,则小球的振幅一定减小
答案与分层梯度式解析
第二章 机械振动
6 受迫振动 共振
基础过关练
1.B 由于存在空气阻力,振动系统在振动过程中机械能减小,振幅减小,但其周期为固有周期,故周期不变,选B。
2.C 阻尼振动不是受迫振动,A错误;由题图可知,摆球在P点与N点对应时刻的位移大小相等,可知摆球所处高度相同,则重力势能相同,B错误;由于阻力的影响,单摆要克服阻力做功,在运动过程中机械能逐渐减小,故摆球在P点对应时刻的机械能大于在N点对应时刻的机械能,而两时刻摆球的重力势能相等,则摆球在P点对应时刻的动能大于在N点对应时刻的动能,C正确,D错误。
3.B 受迫振动是振动系统在驱动力作用下的振动,故只有B是受迫振动。A、C是阻尼振动,D是简谐运动。故选B。
4.AD 由于减噪装置对频率为300 Hz的声音减噪效果最强,可知减噪装置的固有频率为300 Hz。若外界声波频率由300 Hz变为200 Hz,由于系统做受迫振动,振动时的频率等于驱动力的频率,即为200 Hz,A正确,B错误;由于驱动力的频率小于系统的固有频率,在驱动力的频率一定时,为获得更好减噪效果,应使系统的固有频率减小,由f0=(SI单位)可知,应增大σ或L,C错误,D正确。
5.B 将M端与正在转动的电动机接触,b钢片振幅很大,其余钢片振幅很小,说明b钢片的固有频率与电动机的转动频率相等或最为接近,故电动机的转动频率约为90 Hz,其他钢片都做受迫振动,振动频率等于电动机的转动频率,都约为90 Hz,A、C、D错误;电动机的转速和频率相同,约为n=f=90 r/s,B正确。
6.B 让甲球在垂直于水平绳的方向摆动,乙、丙两球在甲球的驱动下做受迫振动,稳定时,乙、丙两球振动的频率都与甲球振动的频率相同,即乙、丙两球振动的周期都与甲球振动的周期相同;乙、丙两球在甲球的驱动下做受迫振动,由于甲球的振动频率等于丙球的固有频率,丙球发生共振,丙球振幅比乙球振幅大,B正确。
7.B 当该单摆达到共振时,单摆的振幅最大,驱动力的频率等于单摆的固有频率,由题图可知,驱动力的频率为0.3 Hz,B正确;单摆的周期公式为T=2π,结合f=可得,单摆的摆长为L=≈2.8 m,A错误;若增大摆长,则固有周期增大,固有频率减小,共振曲线的峰向左移动,C、D错误。
8.B 飞力士棒做受迫振动,受迫振动的频率与驱动力的大小无关,A错误;飞力士棒的固有频率为5.5 Hz,则每分钟振动5.5 Hz×60 s=330次时,飞力士棒将产生共振,B正确;当手振动的频率接近该飞力士棒的固有频率时,飞力士棒的振幅才会变大,C错误;飞力士棒做受迫振动,手振动的频率增大,飞力士棒振动的频率也增大,D错误。
9.AC
思路点拨
根据受迫振动的特点,共振筛的振动频率等于偏心轮的转动频率,当偏心轮的转速为36 r/min时,共振筛的振动频率为f1= Hz=0.6 Hz,增大电压,偏心轮的转动频率将增大,根据题图乙的共振曲线可知,若共振筛的振动频率由0.6 Hz逐渐增大到0.8 Hz,筛子的振幅会增大,当频率为0.8 Hz时振幅最大,A符合题意,B不符合题意;由题图乙知筛子的固有频率为0.8 Hz,由题意,增大筛子质量,可增大筛子的固有周期,筛子的固有频率将减小,由于开始时偏心轮的转动频率小于筛子的固有频率,若筛子的固有频率减小,则固有频率更接近筛子的振动频率,可知筛子的振幅会增大,当筛子的固有频率减小到0.6 Hz时振幅最大,C符合题意,D不符合题意。故选A、C。
10.D 若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行,图线Ⅰ对应单摆的固有频率较小,固有周期较大,根据T=2π可知,该单摆对应的重力加速度较小,则图线Ⅰ是月球上单摆的共振曲线,A错误;若两次受迫振动均在地球上同一地点进行,重力加速度相等,由题图知它们的固有频率之比为2∶5,得固有周期之比为5∶2,根据T=2π可知摆长之比lⅠ∶lⅡ=25∶4,B错误;若图线Ⅱ是在地球表面上完成的,g=9.8 m/s2,对应单摆的固有频率为0.5 Hz,单摆的固有周期T=2 s,由T=2π解得摆长l≈1 m,C错误,D正确。
11.D 由题图乙可知,小球做简谐运动的固有周期为T固=4 s。圆盘转动带动小球做受迫振动,当驱动力的周期接近小球的固有周期时,小球振动的振幅增大,故若圆盘转动越快,小球振动的振幅不一定越大,A错误;若圆盘以12 r/min的转速匀速转动,驱动力周期为T驱1== s=5 s,增大圆盘转速,则驱动力的周期减小,小球的振幅先增大后减小,B错误;若圆盘以30 r/min的转速匀速转动,驱动力周期为T驱2== s=2 s,故小球振动达到稳定时其振动的周期为2 s,故C错误;若圆盘以15 r/min的转速匀速转动,驱动力周期为T驱3== s=4 s,增大圆盘转速,则驱动力周期减小,小球的振幅一定减小,D正确。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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