高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第一册2.5 受迫振动与共振巩固练习

2.5受迫振动与共振基础巩固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，水平张紧的绳子上用细线挂有5个相同的小球，细线质量可忽略，细线长远大于球半径，A、D两球的细线长度相等，使小球A小角度垂直于纸面摆动，其余各球随之开始摆动，稳定后（　　）

A．小球C振动的周期最长 B．5个小球的振动周期均相同

C．小球C的振幅最大 D．小球E的振幅最大

2．如图所示是一个单摆的共振曲线（），则（　　）

A．此单摆的摆长约为0.5m

B．此单摆的周期约为0.5s

C．若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动

D．若摆长增大，共振曲线的峰将向左移动

3．如图所示是用来测量各种发动机转速的转速计的原理图，在同一铁支架上焊有四个固有频率依次为、、、的钢片a、b、c、d，将M端与正在转动的电动机接触，如发现b钢片的振幅最大，则电动机的转速最接近（　　）

A． B． C． D．

4．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

5．如图曲轴上悬挂一弹簧振子，摇动摇把，曲轴可以带动弹簧振子上下振动，开始时不转动摇把，让振子自由振动，测得其频率为2Hz，然后匀速转动摇把，转速240转/分，当振子振动稳定时，它的振动周期为（     ）

A．0.5s B．0.25s C．2s D．4s

6．受迫振动是在周期性驱动力作用下的振动，关于它与驱动力的关系，下面的说法中正确的是（　　）

A．作受迫振动的物体振动达到稳定后的振动频率一定小于驱动力的频率

B．作受迫振动的物体振动达到稳定后的振动周期一定等于驱动力的周期

C．作受迫振动的物体振动达到稳定后的振幅与驱动力的周期无关

D．作受迫振动的物体振动达到稳定后的振周期与驱动力的周期无关

7．如图所示为受迫振动的演示装置，当单摆A振动起来后，通过张紧的水平悬绳迫使单摆B、C振动，则下列说法正确的是（　　）

A．只有A、C摆振动周期相等

B．A摆的周期比B摆的小

C．B摆的振幅比C摆的振幅大

D．A、B、C三摆的振动周期相等

8．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，下列说法正确的是

A．摆长约为10cm

B．摆长约为10m

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

9．如图，薄金属条上挂有5个相同的小球，细线质量可忽略、线长远大于球半径，A、D两球的线长相等，使A小角度垂直于纸面摆动，其余各球随之开始摆动，稳定后（　　）

A．C振动的周期最长

B．B振动的周期最短

C．B、C、D、E均为受迫振动

D．C的振幅最大

10．下列说法中正确的是（　　）

A．用弹簧连接一物体沿水平方向做简谐运动，该物体做的是匀变速直线运动

B．做简谐振动的单摆通过平衡位置时，小球受到的回复力为零，合外力不为零

C．做简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，速度一定相同

D．单摆在周期性外力作用下做受迫运动，外力的频率越大，单摆的振幅就越大

11．如图所示，OA是水平放置的弹性薄钢片，左端固定于O点，右端固定有一个软铁圆柱体，P为套在钢片上的重物。调节P的位置可以改变OA上下振动的固有频率，使其在40Hz—120Hz之间变化。在A的正下方固定一个带铁心B的线圈，线圈中通有f=50Hz的交变电流，使OA在磁场力作用下振动。关于OA稳定后的振动情况，下列说法中正确的是（    ）

A．无论P位于何处，频率一定是50Hz

B．无论P位于何处，频率一定是100Hz

C．P所处位置的不同，频率可能取40Hz—120Hz间的任何值

D．调节P使OA振动的固有频率为50Hz时OA的振幅最大

12．火车在铁轨上行驶时，每经过铁轨连接处，便迫使车厢在竖直方向上发生上下震荡，使火车运行产生很大噪音。如果铁轨上每根钢轨长，一列火车振动的固有频率是，当该车行经铁轨连接处时，下列说法中正确的是（　　）

A．当火车以的速度行驶时，车厢振动幅度最大

B．当火车以的速度行驶时，车厢振动频率为

C．当火车以的速度行驶时，车厢最不颠簸

D．火车行驶速度越大，车厢振动幅度越大

13．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

14．如图所示，一根用绝缘材料制成的劲度系数为k的轻质弹簧，左端固定，右端与质量为m、带电荷量为的小球相连，静止在光滑、绝缘的水平面上，在施加一个场强为E、方向水平向右的匀强电场后，小球开始做简谐运动．那么（　　）

A．小球到达最右端时，弹簧的形变量为

B．小球做简谐运动的振幅为

C．运动过程中小球和弹簧组成的系统的机械能守恒

D．运动过程中小球的电势能和弹簧的弹性势能的总量不变

15．铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙，匀速运行列车经过钢轨接缝处时，车轮就会受到一次冲击。由于每一根钢轨长度相等，所以这个冲击力是周期性的，列车受到周期性的冲击做受迫振动。普通钢轨长为12.6m，列车固有振动周期为0.28s，下列说法正确的是（　　）

A．列车的危险速率为45m/s

B．列车过桥需要减速，是为了防止列车对桥压力过大

C．列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的

D．减少钢轨的长度有利于列车高速运行

二、填空题（共4题）

16．如下图所示为已调好的二胡上的内外两根弦，内弦比外弦粗。拉弓时手指按住弦发生振动，图中手指分别按住、、、四处，则按在______处，弦振动时发出的声音音调最低。

17．如图所示为单摆在两次受迫振动中的共振曲线，两个单摆的固有周期之比为T1：T2=______；若两次受迫振动是在地球上同一地点进行，则两次摆长之比LⅠ：LⅡ=______；图线Ⅱ若是在地球上完成的，则该摆摆长约为______（精确到个位数）。

18．如图为单摆做受迫振动时振幅与驱动力频率f的关系，重力加速度g为9.8m/s2，则该单摆的固有周期为___________s，摆长为___________m。（结果均保留两位有效数字）

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．如图是单摆做阻尼振动的位移—时间图像，请比较摆球在与时刻的势能、动能、机械能的大小。

21．表记录了某物体受迫振动的振幅随驱动力频率变化的关系，你认为物体的固有频率接近哪个值？为什么？如图表

22．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/s2，；很小时，）

23．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？

参考答案

1．B

2．D

3．B

4．A

5．B

6．B

7．D

8．D

9．C

10．B

11．B

12．A

13．D

14．A

15．A

16．A

17．5：2    25：4    1m   

18．4.0    4.0   

19．ACE

20．在时刻的机械能大于时刻的；势能相同；P时刻的动能大于N时刻的动能。

21．接近60Hz

22．（1）2s，1m；（2）0.8

23．（1）简谐运动，0.5s，2Hz，阻尼振动；（2）受迫振动，0.25 s；（3）2 r/s，

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。