2025版新教材高中物理第2章機(jī)械振動(dòng)6受迫振動(dòng)共振提能作業(yè)新人教版選擇性必修第一冊(cè)

其次章6基礎(chǔ)強(qiáng)化練(時(shí)間25分鐘滿分60分)一、選擇題(本題共6小題，每題6分，共36分)1．一單擺做阻尼振動(dòng)，則在振動(dòng)過(guò)程中(B)A．振幅越來(lái)越小，周期也越來(lái)越小B．振幅越來(lái)越小，周期不變C．在振動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)某一位置時(shí)，機(jī)械能始終不變D．振動(dòng)過(guò)程中，機(jī)械能不守恒，頻率減小解析：?jiǎn)螖[做阻尼振動(dòng)，其振幅越來(lái)越小，周期為T(mén)＝2πeq\r(\f(l,g))，與是否有阻尼無(wú)關(guān)，則周期不變，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；單擺做阻尼振動(dòng)過(guò)程中，振幅慢慢減小，振動(dòng)的能量也在削減，即機(jī)械能不守恒，通過(guò)某一位置的機(jī)械能越來(lái)越小，由于周期不變，則頻率不變，故C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.(2024·山東省泰安一中高二檢測(cè))如圖所示為受迫振動(dòng)的演示裝置，當(dāng)單擺A振動(dòng)起來(lái)后，通過(guò)張緊的水平懸繩迫使單擺B、C振動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是(D)A．只有A、C擺振動(dòng)周期相等B．A擺的周期比B擺的小C．B擺的振幅比C擺的振幅大D．A、B、C三擺的振動(dòng)周期相等解析：當(dāng)單擺A振動(dòng)起來(lái)后，單擺B、C做受迫振動(dòng)，穩(wěn)定后，做受迫振動(dòng)的單擺B、C的周期(或頻率)等于單擺A(驅(qū)動(dòng)力)的周期(或頻率)，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，D正確；因?yàn)閱螖[A、C的擺長(zhǎng)相等，所以單擺C的固有頻率等于單擺A(驅(qū)動(dòng)力)的頻率，單擺C發(fā)生共振，振幅最大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。3．部隊(duì)經(jīng)過(guò)橋時(shí)，規(guī)定不許齊步走，登山運(yùn)動(dòng)員登雪山時(shí)，不許高聲叫喊，主要緣由是(C)A．減輕對(duì)橋的壓力，避開(kāi)產(chǎn)生回聲B．削減對(duì)橋、積雪的沖擊C．避開(kāi)使橋和積雪發(fā)生共振D．使橋受到的壓力更不勻整，使登山運(yùn)動(dòng)員耗散能量削減解析：部隊(duì)過(guò)橋時(shí)若齊步走，給橋施加周期性外力，簡(jiǎn)潔使橋的振動(dòng)幅度增加，即發(fā)生共振，造成橋倒塌；登山運(yùn)動(dòng)員登雪山時(shí)高聲叫喊，聲波簡(jiǎn)潔引發(fā)積雪共振而發(fā)生雪崩，故選C。4．(多選)圖(a)為演示單擺共振的裝置，試驗(yàn)時(shí)依次讓不同的單擺先擺起來(lái)，視察單擺P(圖中未標(biāo)出)能達(dá)到的最大振幅A和穩(wěn)定時(shí)的振動(dòng)頻率f，并描點(diǎn)記錄在圖(b)中，用光滑曲線連接各點(diǎn)得到如圖(b)所示曲線。取重力加速度g＝π2m/s2，下列說(shuō)法正確的是(ABD)A．單擺P的固有頻率約為0.5HzB．裝置(a)中至少有一個(gè)單擺的擺長(zhǎng)約1.0mC．裝置(a)中至少有三個(gè)單擺的固有周期相同D．當(dāng)單擺P穩(wěn)定時(shí)的振動(dòng)頻率為1.0Hz時(shí)，先振動(dòng)的單擺擺長(zhǎng)約為0.25m解析：圖(b)為單擺P的共振曲線，振幅最大時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率0.50Hz接近或等于其固有頻率，故A正確；單擺P振幅最大時(shí)，先振動(dòng)的單擺與P的固有周期相近或相同，P的固有周期約為2.0s，由T＝2πeq\r(\f(l,g))可求得其擺長(zhǎng)約為1.0m，說(shuō)明裝置中至少有一個(gè)單擺的擺長(zhǎng)約為1.0m，故B正確，C錯(cuò)誤；當(dāng)單擺穩(wěn)定時(shí)的振動(dòng)頻率為1.0Hz時(shí)，先振動(dòng)的單擺的固有頻率也為1.0Hz，由T＝2πeq\r(\f(l,g))可得擺長(zhǎng)約0.25m，故D正確。5．(多選)(2024·江蘇淮安淮陰中學(xué)高二期末)如圖所示為單擺在兩次受迫振動(dòng)中的共振曲線，下列說(shuō)法正確的是(ABC)A．若兩次受迫振動(dòng)分別在月球上和地球上進(jìn)行，且擺長(zhǎng)相同，則圖線Ⅰ表示月球上單擺的共振曲線B．若兩次受迫振動(dòng)是在地球上同一地點(diǎn)進(jìn)行，則兩次擺長(zhǎng)之比l1∶l2＝25∶4C．圖線Ⅱ若是在地球上完成的，則該擺的擺長(zhǎng)約為1mD．若擺長(zhǎng)均為1m，則圖線Ⅰ是在地球上完成的解析：圖線中振幅最大處對(duì)應(yīng)頻率應(yīng)與做受迫振動(dòng)的單擺的固有頻率相等，從圖線上可以看出，兩擺的固有頻率f1＝0.2Hz，f2＝0.5Hz。依據(jù)周期公式可得f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,l))，當(dāng)兩擺分別在月球上和地球上做受迫振動(dòng)且擺長(zhǎng)相等時(shí)，g越大，f越大，所以g2>g1，由于月球上的重力加速度比地球上的小，所以圖線Ⅰ表示在月球上單擺的共振曲線，故A正確；若兩次受迫振動(dòng)是在地球上同一地點(diǎn)進(jìn)行，則g相同，兩次擺長(zhǎng)之比l1∶l2＝eq\f(1,f21)∶eq\f(1,f22)＝25∶4，所以B正確；圖線Ⅱ若是在地球上完成的，將g＝9.8m/s2和f2＝0.5Hz代入頻率的計(jì)算公式可解得l2≈1m，所以C正確，D錯(cuò)誤。6．(2024·福建泉州試驗(yàn)中學(xué)高二期末)如圖是單擺做阻尼振動(dòng)的位移—時(shí)間圖像，下列說(shuō)法正確的是(B)A．阻尼振動(dòng)是一種受迫振動(dòng)B．?dāng)[球在P與N時(shí)刻的勢(shì)能相等C．?dāng)[球在P與N時(shí)刻的動(dòng)能相等D．?dāng)[球在P與N時(shí)刻的機(jī)械能相等解析：?jiǎn)螖[振幅減小受到的阻力不是驅(qū)動(dòng)力，因而不是受迫振動(dòng)，故A錯(cuò)誤；振幅減小，擺球的機(jī)械能慢慢削減，由于P、N兩時(shí)刻擺球的位移大小相同，故在這兩個(gè)時(shí)刻擺球相對(duì)零勢(shì)能點(diǎn)的距離相同，勢(shì)能也相同，但由于P時(shí)刻的機(jī)械能大于N時(shí)刻的機(jī)械能，所以P時(shí)刻的動(dòng)能大于在N時(shí)刻的動(dòng)能，故B正確，C、D錯(cuò)誤。二、非選擇題(共24分)7．(12分)蜘蛛一般有8只眼睛，但視力很差，靠感覺(jué)來(lái)捕食和生活，它的腿能靈敏地感覺(jué)到絲網(wǎng)的振動(dòng)，當(dāng)絲網(wǎng)的振動(dòng)頻率為f＝200Hz時(shí)，網(wǎng)的振幅最大。(1)對(duì)于落在網(wǎng)上的昆蟲(chóng)，當(dāng)其翅膀振動(dòng)的頻率為多大時(shí)？蜘蛛感覺(jué)到絲網(wǎng)的振動(dòng)最猛烈。(2)若該絲網(wǎng)共振時(shí)的最大振幅為0.5cm，試畫(huà)出其共振曲線。答案：(1)200Hz(2)見(jiàn)解析圖解析：(1)當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于物體的固有頻率時(shí)物體發(fā)生共振，則物體的振幅最大，故昆蟲(chóng)翅膀的振動(dòng)頻率應(yīng)為200Hz。(2)共振曲線如圖所示。8．(12分)如圖甲所示，一個(gè)豎直圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，固定在圓盤(pán)上的小圓柱帶動(dòng)一個(gè)T形支架在豎直方向振動(dòng)，T形支架的下面系著一個(gè)彈簧和小球組成的振動(dòng)系統(tǒng)，小球浸沒(méi)在水中。當(dāng)圓盤(pán)靜止時(shí)，讓小球在水中振動(dòng)，小球?qū)⒆鲎枘嵴駝?dòng)。現(xiàn)使圓盤(pán)以不同的頻率振動(dòng)，測(cè)得共振曲線如圖乙所示。(為便利計(jì)算g取9.86m/s2，π＝3.14)(1)圓盤(pán)以0.4s的周期勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，小球振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定，它振動(dòng)的頻率是多少？(2)若一個(gè)單擺的搖擺周期與小球做阻尼振動(dòng)的周期相同，該單擺的擺長(zhǎng)為多少？(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)答案：(1)2.5Hz(2)2.78m解析：(1)小球振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)周期為0.4s，則頻率為f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,0.4)Hz＝2.5Hz。(2)由圖乙可以看出單擺的固有頻率為0.3Hz，其周期為eq\f(10,3)s，由T＝2πeq\r(\f(l,g))得擺長(zhǎng)l＝eq\f(T2g,4π2)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(10,3)))2×eq\f(9.86,4×3.142)m≈2.78m。實(shí)力提升練(時(shí)間15分鐘滿分40分)一、選擇題(本題共3小題，每小題6分，共18分)1.(多選)一個(gè)彈簧振子做受迫運(yùn)動(dòng)，它的振幅A與驅(qū)動(dòng)力頻率f之間的關(guān)系如圖所示。由圖可知(ACD)A．頻率為f2時(shí)，振子處于共振狀態(tài)B．驅(qū)動(dòng)力頻率為f3時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅比共振時(shí)小，但振子振動(dòng)的頻率仍為f2C．振子假如做自由振動(dòng)，它的頻率是f2D．振子可以做頻率為f1的等幅振動(dòng)解析：處于共振狀態(tài)時(shí)，振幅最大，A對(duì)；物體做受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，所以驅(qū)動(dòng)力頻率為f3時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅比共振時(shí)小，但振子振動(dòng)的頻率為f3，B錯(cuò)；當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率等于物體固有頻率時(shí)，振子處于共振狀態(tài)，所以振子假如做自由振動(dòng)，則它的頻率為f2，C對(duì)；振子在頻率為f1驅(qū)動(dòng)力作用下可以做頻率為f1的等幅振動(dòng)，D對(duì)。2．(多選)將測(cè)力傳感器接到計(jì)算機(jī)上可以測(cè)量快速變更的力，將單擺掛在測(cè)力傳感器的探頭上，測(cè)力探頭與計(jì)算機(jī)連接，用此方法測(cè)得的單擺搖擺過(guò)程中擺線上拉力的大小隨時(shí)間變更的曲線如圖所示，g取10m/s2。某同學(xué)由此圖像供應(yīng)的信息做出了下列推斷，其中正確的是(BC)A．?dāng)[球的周期T＝0.5sB．單擺的擺長(zhǎng)l＝1mC．t＝0.5s時(shí)擺球正經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)D．?dāng)[球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中周期越來(lái)越小解析：由題圖可知，單擺兩次拉力極大值的時(shí)間差為1s，所以單擺的振動(dòng)周期為2s，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；依據(jù)單擺的周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))可得擺長(zhǎng)l＝1m，選項(xiàng)B正確；t＝0.5s時(shí)擺線的拉力最大，所以擺球正經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)，選項(xiàng)C正確；擺線拉力的極大值發(fā)生變更，說(shuō)明擺球在最低點(diǎn)時(shí)的速度發(fā)生了變更，所以擺球做阻尼振動(dòng)，振幅越來(lái)越小，由于周期與振幅無(wú)關(guān)，所以單擺的周期不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3．(多選)如圖甲所示的裝置可用于探討彈簧振子的受迫振動(dòng)，鉤碼和輕彈簧構(gòu)成彈簧振子。勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手時(shí)，曲桿給彈簧振子驅(qū)動(dòng)力，使振子做受迫振動(dòng)，把手勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期等于驅(qū)動(dòng)力的周期。變更把手勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的速度就可以變更驅(qū)動(dòng)力的周期，若保持把手不動(dòng)，給鉤碼一向下的初速度，鉤碼便做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)圖像如圖乙所示。當(dāng)把手以某一速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，鉤碼的振動(dòng)圖像如圖丙所示。若用T0表示彈簧振子的固有周期，T表示驅(qū)動(dòng)力的周期，A表示受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定后鉤碼振動(dòng)的振幅。則(AC)A．由圖像可知T0＝4sB．由圖像可知T0＝8sC．當(dāng)T在4s旁邊時(shí)，A顯著增大；當(dāng)T比4s小得多或大得多時(shí)，A很小D．當(dāng)T在8s旁邊時(shí)，A顯著增大；當(dāng)T比8s小得多或大得多時(shí)，A很小解析：若保持把手不動(dòng)，鉤碼以確定的初速度做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，這時(shí)彈簧振子為自由振動(dòng)，題圖乙為彈簧振子的自由振動(dòng)圖像，由題圖乙讀出的周期為T(mén)0＝4s，T0為彈簧振子振動(dòng)的固有周期；當(dāng)把手以某一速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，彈簧振子做受迫振動(dòng)，此時(shí)彈簧振子振動(dòng)的周期等于驅(qū)動(dòng)力的周期，題圖丙為彈簧振子做受迫振動(dòng)的振動(dòng)圖像，由題圖丙讀出的周期為T(mén)＝8s，T為彈簧振子做受迫振動(dòng)的周期，也為驅(qū)動(dòng)力的周期。驅(qū)動(dòng)力的周期越靠近彈簧振子的固有周期，彈簧振子的振動(dòng)越猛烈，振幅越大；驅(qū)動(dòng)力的周期越遠(yuǎn)離彈簧振子的固有周期，彈簧振子的振動(dòng)越微弱，振幅越小。故選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤，A、C正確。二、非選擇題(共22分)4．(11分)如圖為一單擺的共振曲線，則(g取9.8m/s2)：(1)該單擺的擺長(zhǎng)約為多少？(2)共振時(shí)單擺的振幅多大？(3)共振時(shí)擺球的最大加速度的大小為多少？(4)若單擺的擺長(zhǎng)變短，共振曲線的峰值將怎樣移動(dòng)？答案：(1)1m(2)8cm(3)0.8m/s2(4)右移解析：(1)由題圖可知當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率為0.5Hz時(shí)，單擺產(chǎn)生了共振現(xiàn)象，則單擺的固有頻率f＝0.5Hz，則固有周期T＝eq\f(1,f)＝2s。依據(jù)單擺的周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))得l＝eq\f(gT2,4π2)＝eq\f(9.8×22,4×3.142)m≈1m。(2)由圖讀出共振時(shí)單擺的振幅A＝8cm。(3)依據(jù)題意，a＝gsinθ，且sinθ＝eq\f(A,l)＝eq\f(0.08,1)＝0.08，故共振時(shí)擺球的最大加速度為0.8m/s2。(4)若單擺的擺長(zhǎng)變短，依據(jù)T＝2πeq\r(\f(l,g))知周期變小，f變大，共振曲線的峰值將右移。5．(11分)洗衣機(jī)脫水桶正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)速為n＝2800r/min，脫水后由切斷電源到