物理第五节 受迫振动 共振课时练习

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第一册

2.5受迫振动共振 跟踪训练（解析版）

1．在敲响古刹里的大钟时，有的同学发现，停止对大钟的撞击后，大钟仍“余音未绝”，分析其原因是（　　）

A．大钟的回声 B．大钟在继续振动

C．人的听觉发生“暂留”的缘故 D．大钟虽停止振动，但空气仍在振动

2．关于共振，下列说法正确的是（　　）

A．发生共振现象时物体做的一定是固有振动

B．发生共振现象时驱动力的频率与物体的固有频率相同

C．一个固有频率为30Hz的物体受80Hz的驱动力作用时比受20Hz驱动力作用时振幅大

D．共振是有害的，因此在任何情况下都要尽可能避免共振

3．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

4．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，单摆的固有频率增大

D．若摆长增大，共振曲线的峰将向左移动

5．2021年5月18日中午35.8米高的深圳赛格大厦发生晃动。排除地震、台风等因素的影响，专家推测可能发生了偶然性共振现象。为减小晃动幅度，你认为以下措施最具操作性的是（　　）

A．降低大厦高度增加稳定性

B．减小大厦质量改变固有频率

C．消除周边振源改变驱动力来源

D．安装阻尼振动装置减小振动幅度

6．高压输电线路塔杆较高，杆距较大，当输电线受到风吹动时，会发生较强烈的振动，输电线会因周期性的弯折发生破坏，为此，需要在靠近塔杆悬点处加挂一个小锤，如图所示。下列说法正确的是（　　）

A．小锤的作用是防雷电

B．小锤的作用是为了减弱输电线振动的幅度

C．小锤的振动与输电线振动是同步的

D．小锤的规格与杆距无关

7．超声波洁牙机利用超声波激励工作头产生高频振动，使牙结石因振动而松脱。则（　　）

A．工作头的振动频率小于超声波的频率

B．工作头的振动频率与牙结石固有频率接近时，牙结石更容易脱落

C．工作头的振动频率越大，洁牙效果越好

D．工作头停止振动，牙结石的固有频率逐渐减小

8．如图所示，曲轴上挂一个弹簧振子，转动摇把，曲轴可带动弹簧振子上下振动。开始时不转动摇把，让振子自由振动，测得其频率为。现匀速转动摇把，转速为。则（　　）

A．当振子稳定振动时，它的振动周期是0.5s

B．当振子稳定振动时，它的振动频率是

C．当转速增大时，弹簧振子的振幅增大

D．当转速增大时，弹簧振子的振幅不变

9．正在运转的机器，当其飞轮以角速度匀速转动时，机器的振动不强烈，切断电源，飞轮的转动逐渐慢下来，在某一小段时间内机器却发生了强烈的振动，此后飞轮转速继续变慢，机器的振动也随之减弱，在机器停下来之后若重新启动机器，使飞轮转动的角速度从0较缓慢地增大到，在这一过程中（　　）

A．机器一定不会发生强烈的振动

B．机器不一定还会发生强烈的振动

C．若机器发生强烈振动，强烈振动可能发生在飞轮角速度为时

D．若机器发生强烈振动，强烈振动时飞轮的角速度肯定不为

10．部队经过桥梁时，规定不许齐步走，登山运动员登雪山时，不许高声叫喊，主要原因是（　　）

A．减轻对桥的压力，避免产生回声

B．减少对桥、雪山的冲击力

C．避免使桥发生共振和使雪山发生共振

D．使桥受到的压力更不均匀，使登山运动员耗散能量

11．2021年4月18日22时11分在台湾花莲县发生6.1级地震，震源深度7km，绣湖小区的几幢高楼里的居民反映“震感明显”，而X市民普遍反映“没有感觉”。针对这一事件，下列同学的认识中科学合理的是（　　）

A．X市民没有感觉是因为地震波到达X市时，还未发生受迫振动

B．绣湖小区高楼的固有频率与当时地震波的频率更加接近

C．地震波在X市发生叠加，绣湖小区处在振动加强带上，X市民恰好处在振动减弱带上

D．应对绣湖小区的高楼采取物理措施改变它们的固有频率以防止地震危害

12．在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天后不久，飞机的机翼很快就会抖动起来，而且越抖越厉害。后来人们经过了艰苦的探索，发现在飞机机翼前缘处安装一个配重杆，就可以解决这一问题。在飞机机翼前缘处安装配重杆的目的主要是（　　）

A．加大飞机的惯性 B．改变机翼的固有频率

C．使机翼更加牢固 D．使机体更加平衡

13．工厂测机器转速可用一种振动式转速计，它是由十几个安装在同一支架上的钢片做成，每个钢片的固有频率都不相同。使用时，将振动式转速计固定在机器的某个位置，受机器转动的影响，钢片会跟着振动，通过比较钢片的振动情况可知机器的转速。下列说法正确的是（　　）

A．机器工作时钢片的振动频率都不相同

B．机器工作时所有钢片的振动幅度都相同

C．若机器的转速为，则稳定时固有频率为的那一个钢片振动幅度最大

D．若机器转速增加则所有钢片的振动幅度都会增加

14．一根张紧的绳上悬挂着4个单摆，a和d摆长相等，其余各摆摆长不等，如图所示，使d摆开始振动，则其余三摆的振动情况是（　　）

A．a摆的振幅最大

B．c摆的振幅最大

C．c摆的振幅、周期最大，b摆的振动周期最小

D．a、b、c三摆的振动周期均等于d摆的振动周期

15．下列说法正确的是（　　）

A．单摆运动到平衡位置时，回复力为零

B．只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力的频率

C．水平放置的弹簧振子做简谐振动时的能量等于在平衡位置时振子的动能

D．单摆的周期随摆球质量的增大而增大

16．关于受迫振动和共振，下列说法正确的是（　　）

A．火车过桥时限制速度是为了防止火车发生共振

B．若驱动力的频率为5 Hz，则受迫振动稳定后的振动频率一定为5 Hz

C．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

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

17．一单摆做阻尼振动，则在振动过程中（　　）

A．振幅越来越小，周期也越来越小

B．振幅越来越小，周期不变

C．机械能不守恒，周期不变

D．机械能守恒，频率不变

18．如图甲所示在一条张紧的绳子上挂几个摆，a、c摆的摆长相同且小于b摆的摆长。当a摆振动的时候，通过张紧的绳子给其他各摆施加驱动力，使其余各摆也振动起来。图乙是c摆稳定以后的振动图像，重力加速度为g，不计空气阻力，则（　　）

A．a、b、c单摆的固有周期关系为Ta＝Tc＜Tb

B．b、c摆振动达到稳定时，c摆振幅较大

C．达到稳定时b摆的振幅最大

D．由图乙可知，此时b摆的周期Tb小于t0

19．如图所示Ⅰ、Ⅱ图线为两单摆分别做受迫振动的共振曲线，则下列说法正确的是（　　）

A．若两单摆分别在月球上和地球上做受迫振动，且摆长相同，则图线Ⅰ表示在月球上的单摆的共振曲线

B．若两单摆是在地球上同一地点做受迫振动，则两单摆摆长之比lⅠ∶lⅡ＝25∶4

C．图线Ⅱ若是在地面上的单摆的共振曲线，则该单摆摆长约为0.5m

D．若摆长均为1m，则图线Ⅰ是在地面上的单摆的共振曲线

20．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，驱动力的频率为f。下列说法正确的是（　　）

A．当时，该振动系统的振幅随f增大而减小

B．当时，该振动系统的振幅随f减小而增大

C．当时，该振动系统的振幅最大

D．该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f

E.只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力的频率

 参考答案

1．B

【详解】

停止对大钟的撞击后，大钟的振动不会立即停止，振动的能量不会凭空消失，它会再振动一段时间然后因为阻尼而停止，因此还会在空气中形成声波，这就是余音未绝的原因。

故选B。

2．B

【详解】

A．发生共振现象时物体做的一定是受迫振动，A错误；

B．发生共振现象时驱动力的频率与物体的固有频率相同，振幅达到最大，B正确；

C．驱动力的频率越接近固有频率时物体的振幅越大，故一个固有频率为30Hz的物体受80Hz的驱动力作用时比受20Hz驱动力作用时振幅小，C错误；

D．共振有时是有利的，要加以利用，有时是有害的，要避免发生，D错误。

故选B。

3．C

【详解】

AB．根据共振的条件可知，系统的固有频率等于驱动力的频率时，系统达到共振，振幅达最大，AB错误；

C．当“落网”昆虫翅膀振动的频率等于时，与丝网的固有频率相等，所以丝网的振幅最大，C正确；

D．受迫振动的频率等于驱动力的频率，所以昆虫“落网”时，丝网振动的频率由“落网”昆虫翅膀振动的频率决定，D错误。

故选C。

4．D

【详解】

B．由图可知，此单摆的振动频率与固有频率相等0.5Hz，由频率和周期的关系式

则周期为2s，故B错误；

A．由图可知，此单摆的振动频率与固有频率相等，则周期为2s，由公式

可得

故A错误；

C．若摆长增大，单摆的固有周期增大，则固有频率减小，故C错误；

D．若摆长增大，则固有频率减小，所以共振曲线的峰将向左移动，故D正确；

故选D。

5．C

【详解】

当两个物体的振动频率相等时，一个物体振动，另一个物体发生共振现象；故当物体的固有频率和振源接近，会以较大的振幅做振动，从而形成共振。降低大厦高度增加稳定性、减小大厦质量改变固有频率、安装阻尼振动装置减小振动幅度都可以通过改变大厦的固有频率从而防止共振现象的发生，但是不便操作；消除周边振源改变驱动力来源则比较具有操作性，故C正确，ABD错误。

故选C。

6．B

【详解】

在靠近塔杆悬点处加挂一个小锤，是为了减弱输电线振动的幅度，减缓输电线因周期性的弯折发生破坏。

故选B。

7．B

【详解】

ABC．超声波洁牙机利用超声波激励工作头产生高频振动，工作头的振动频率和超声波的频率相等，当工作头的振动频率与牙结石固有频率接近时，发生共振，牙结石更容易脱落，AC错误B正确。

D．工作头停止振动，牙结石的固有频率不变，D错误。

故选B。

8．B

【详解】

AB．摇把的转速为

它的周期

转动摇把时，弹簧振子做受迫振动；振子做受迫振动，振动周期等于驱动力的周期，当振子稳定振动时，它的振动周期是0.25s，频率为4Hz，故A错误，B正确；

CD．当驱动力的周期等于弹簧振作的固有周期时，弹簧振子发生共振，振幅最大；振子的固有频率为2Hz，当转速增大时，驱动力频率增大，与弹簧振子固有频率相差越大，振子的振幅越小；当转速减小时，驱动力频率减小，与弹簧振子固有频率相差越小，振子的振幅越大，故CD错误。

故选B。

9．D

【详解】

当驱动力频率等于系统的固有频率时会产生共振，飞轮在转速逐渐减小的过程中，机器出现强烈的振动，说明发生共振现象，此时飞轮转动的频率等于机器本身的固有频率；当机器重新启动时，飞轮转速缓慢增大的过程中，一旦达到共振条件，机器一定还会发生强烈的振动．由题意可知，发生强烈共振时，飞轮的角速度一定小于ω0。

故选D。

10．C

【详解】

部队过桥时如齐步走，给桥梁施加周期性外力，容易使桥的振动幅度增加，即发生共振，造成桥梁倒塌；登山运动员登高山时高声叫喊，声波容易引发雪山共振而发生雪崩，所以C正确；ABD错误；

故选C。

11．B

【详解】

A．地震波到达X市时，地面受到了外力作用，X市地面建筑发生了受迫振动，A错误；

B．因为绣湖小区几幢高楼里的居民反映“震感明显”，所以绣湖小区那几幢高楼的固有频率与当时地震波的频率更加接近，共振现象明显，B正确；

C．只有一个振源，地震波在X市没有发生叠加，C错误；

D．固有频率是物质的固有属性，不易改变，D错误。

故选B。

12．B

【详解】

飞机的机翼(翅膀)很快就抖动起来，是因为驱动力的频率接近机翼的固有频率发生共振，在飞机机翼前装置配重杆，是为了改变机翼的固有频率，使驱动力的频率远离固有频率。故B正确。

故选B。

13．C

【详解】

A．机器工作时钢片均做受迫振动，振动频率等于机器振动的频率，故相同，A错误；

B．机器工作时钢片的振动幅度不同，机器振动的频率接近其固有频率的钢片振动幅度最大，B错误；

C．若机器的转速为，即60r/s，则稳定时固有频率为的那一个钢片发生共振，振动幅度最大，C正确；

D．驱动力的频率接近固有频率时会使振幅增大，远离固有频率时会使振幅减小，故机器转速增加，则有的钢片振动幅度增加，有的钢片振动幅度减小，D错误。

故选C。

14．AD

【详解】

CD．a、b、c三个单摆都在驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率（周期）即为d摆的固有频率（周期），所以四个摆的振动频率（周期）都相等，即为d摆的固有频率（周期），C错误D正确；

AB．当驱动力的频率等于物体的固有频率时，振幅最大，由于a摆和d摆摆长相等即固有频率相等，a摆达到共振，振幅最大， B错误A正确。

故选AD。

15．AC

【详解】

A．对于单摆，在平衡位置，所受到的回复力为零，A正确；

B．受迫振动的频率总等于周期性驱动力的频率，与是否发生共振没有关系，B错误；

C．振动能量是振动系统的动能和势能的总和，在平衡位置时弹性势能为零，C正确；

D．根据单摆的周期公式

可知，单摆的周期与摆球的质量无关，D错误。

故选AC。

16．BCD

【详解】

A．火车过桥时限制速度是为了防止桥发生共振，A错误；

B．对于一个受迫振动系统，若驱动力的频率为5 Hz，则振动系统稳定后的振动频率也一定为5 Hz，B正确；

C．由共振的定义可知，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，C正确；

D．根据共振图像可知，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，D正确。

故选BCD。

17．BC

【详解】

单摆做阻尼振动时，振幅会减小，机械能减小，振动周期与振幅无关，即周期不变，故选项BC正确，AD错误。

故选BC。

18．AB

【详解】

A．由单摆周期公式

因为

知固有周期关系为

A正确；

BC．因为

所以c摆共振，达到稳定时，c摆振幅较大，b摆的振幅最小， C错误B正确；

D．受迫振动的频率等于驱动力的频率，所以三个单摆的频率相同，周期相同，故Tb等于t0，D错误。

故选AB。

19．AB

【详解】

A．题图线中振幅最大处对应的频率与单摆的固有频率相等，从图线上可以看出，两摆的固有频率fⅠ＝0.2Hz，fⅡ＝0.5Hz。若两摆在月球和地球上分别做受迫振动时摆长相等，根据公式

可知，g越大，f越大，由图像知gⅡ>gⅠ，又因为g地>g月，因此可推知图线Ⅰ表示在月球上的单摆的共振曲线，故A正确；

B．若两单摆是在地球上同一地点做受迫振动，g相同，由

可知

故B正确；

CD．fⅡ＝0.5Hz，若图线Ⅱ是在地面上的单摆的共振曲线，根据g＝9.8m/s2，可计算出lⅡ约为1m，故CD错误。

故选AB。

20．BCD

【详解】

C．当时，系统达到共振，振幅最大，选项C正确；

A．当时，随f的增大，振幅振大，选项A错误；

B．当时，随f的减小，驱动力的频率接近固有频率，故该振动系统的振幅增大，选项B正确；

DE．该振动系统的振动稳定后，受迫振动的频率总等于驱动力的频率f，选项D正确，E错误。

故选BCD。