高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第一册第2章 机械振动2.5 受迫振动与共振同步训练题

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．如图所示，在一根张紧的水平绳上，悬挂有 a、b、c、d、e五个单摆，让a摆略偏离平衡位置后无初速释放，在垂直纸面的平面内振动；接着其余各摆也开始振动。下列关于其余各摆说法中错误的是（　　）

A．各摆均做自由振动

B．c摆的振幅最大

C．摆长与a相差越大的，振幅越小

D．各摆的振动周期与a摆相同

2．如图，薄金属条上通过不可伸长的轻绳悬挂5个相同的小球，已知轻绳长远大于小球半径，A、D两球的绳长相等，使A小角度在竖直平面内摆动，其余各球随之开始摆动。各球摆动稳定后（　　）

A．B、C、D、E频率一定相同 B．B、C、D、E频率可能不相同

C．C振动的周期最长 D．C的振幅最大

3．如图所示的装置，弹簧振子的固有频率是4Hz。现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1Hz，则把手转动的频率为（　　）

A．1Hz B．3Hz C．4Hz D．5Hz

4．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与驱动力频率f的关系，由该图线可知（　　）

A．该单摆的摆长约为10cm

B．该单摆的摆长约为1m

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”将向上移动

5．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，如图甲所示。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是。为使共振筛的振幅增大，以下做法可行的是（　　）

A．降低输入电压同时减小筛子质量 B．降低输入电压同时增加筛子质量

C．增大输入电压同时减小筛子质量 D．增大输入电压同时增加筛子质量

6．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

7．一个单摆在地面上做受迫振动，改变驱动力频率，其振动稳定时振幅A与驱动力频率f的关系如图所示．单摆所处位置重力加速度g=9.8m/s2，下列说法正确的是（     ）

A．单摆的摆长约为2m

B．单摆的受迫振动频率与驱动力频率相同时振幅最大

C．若减小摆长，共振曲线振幅最大值的横坐标将向右移动

D．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右移动

8．如图所示，在一根张紧的水平绳上挂几个摆，其中A、E摆长相等。先让A摆振动，其它各摆随后也跟着振动起来，则关于其它各摆的振动（　　）

A．周期跟A摆相同

B．振幅大小相同

C．振幅大小不同，E摆振幅最小

D．周期大小不同，D摆周期最大

9．关于做简谐运动的单摆，下列说法正确的是（   ）

A．单摆做稳定的受迫振动时，单摆振动的频率等于周期性驱动力的频率

B．秒摆的摆长和振幅均减为原来的四分之一，周期变为0.5s

C．已知摆球初始时刻的位置及其周期，就可知摆球在任意时刻运动速度的方向

D．单摆经过平衡位置时摆球所受的合外力为零

10．关于简谐运动，下列说法正确的是（　　）

A．物体在一个位置附近的往复运动称为简谐运动

B．由于做简谐运动的物体受回复力作用，所以简谐运动一定是受迫振动

C．如果物体的位移与时间关系图像是一条余弦曲线，则物体做的是简谐运动

D．如果物体的位移与时间关系图像是一条正弦曲线，则物体做的可能不是简谐运动

11．在实验室做“声波碎杯”的实验，用手指轻弹一只酒杯，听到清脆声音，测得这个声波的频率为．将这只酒杯放在两个大功率的声波发生器之间，操作人员调整声波发生器，用发出的声波把酒杯震碎了，下列关于操作人员进行的操作的说法正确的是（　　）

A．一定是把声波发生器的功率调到很大

B．可能是声波发生器发出了频率很高的超声波

C．一定是同时增大声波发生器发出声波的频率和功率

D．可能只是将声波发生器发出的声波频率调到了

12．图示为一个单摆的共振曲线，则（取g=10m/s2）（　　）

A．此单摆的摆长约为2m

B．此单摆的周期约为0.5s

C．若摆长增大，共振曲线的波峰将向左移动

D．若摆长增大，共振曲线的波峰将向上移动

13．如图所示，在一根张紧的水平绳上挂a、b、c、d四个摆，其中a、d摆长相等．让d球在垂直于水平绳的方向摆动起来，则可以观察到的现象是（   ）

A．a、b、c球都摆动起来，a球摆动的周期比c球大

B．a、b、c球都摆动起来，a球摆动的周期比c球小

C．a、b、c球都摆动起来，a球摆动的幅度比b球大

D．a、b、c球都摆动起来，a球摆动的幅度比b球小

14．如图所示是某单摆做阻尼振动的振动图线，下列说法正确的是（　　）

A．振动过程中周期变小

B．摆球P时刻的机械能等于N时刻的机械能

C．摆球P时刻的动能大于N时刻的动能

D．小球在P时刻和N时刻，受到绳子拉力的大小相等

15．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使车辆减速的目的。一排等间距设置的减速带，可有效降低车速。如果某路面上的减速带间距为2m，一辆固有频率为4Hz的汽车匀速驶过这排减速带，下列说法正确的是（　　）

A．汽车速度越大，颠簸一定越厉害

B．汽车以约8m/s的速度行驶时颠簸最厉害

C．汽车以约8m/s的速度行驶时颠簸最轻

D．汽车以10m/s的速度行驶时，其振动频率为4Hz

二、填空题（共4题）

16．如图所示为一单摆的共振曲线，则该单摆的摆长约为______ 取

17．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；当圆盘转动一会静止后，小球做____振动（选填“阻尼”，“自由”，“受迫”）；若弹簧和小球构成的系统振动频率约为3Hz，现使圆盘以4s的周期匀速转动，经过一段时间后，小球振动达到稳定，小球的振动频率为_____Hz；逐渐改变圆盘的转动周期，当小球振动的振幅达到最大时，此时圆盘的周期为____s。

18．2003年10月15日杨利伟搭乘神五载人飞船成功出征太空，在火箭上升到三四十公里的高度时，火箭和飞船以8低频振动，与人体内脏产生了共振，杨利伟经历了生死26秒，平时的高强度训练，造就了身体的应激反应，使他渡过了生死考验。根据上述信息可判断人体内脏振动的频率_________8。（填“远大于”“基本等于”或“远小于”），为解决上述问题，某同学认为可以通过改变火箭参数，使火箭振动的频率尽可能_________8（填“远离”或“等于”）。

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．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？

21．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？

22．如图所示，在曲轴A上悬挂一个弹簧振子，如果转动把手，曲轴可以带动弹簧振子上下振动。问：

（1）开始时不转动把手，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次全振动，振子做什么振动？其固有周期和固有频率各是多少？若考虑摩擦和空气阻力，振子做什么振动？

（2）在振子正常振动过程中，以转速4r/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？

（3）若要振子振动的振幅最大，把手的转速应多大？为什么？

23．一个半径为r、质量为m的均质实心小圆柱被置于一个半径为R、质量为M的薄圆筒中，圆筒和小圆柱的中心轴均水平，横截面如图所示。重力加速度大小为g。试在下述两种情形下，求小圆柱质心在其平衡位置附近做微振动的频率：

（1）圆筒固定，小圆柱在圆筒内底部附近作无滑滚动；

（2）圆筒可绕其固定的光滑中心细轴转动，小圆柱仍在圆筒内底部附近作无滑滚动。

参考答案：

1．A

2．A

3．A

4．B

5．C

6．B

7．C

8．A

9．A

10．C

11．D

12．C

13．C

14．C

15．B

16．1

17．     阻尼振动     0.25     0.33

18．     基本等于     远离

19．ACE

20．0.25Hz

21．5.33m/s

22．（1）简谐运动，0.5s，2Hz，阻尼振动；（2）受迫振动，0.25 s；

（3）要使弹簧振子的振幅最大，处于共振状态，必须使其驱动力的频率f驱等于它的固有频率f固，即f驱＝f固＝2 Hz，故把手的转速应为n＝2 r/s。

23．（1）；（2）