第五節(jié)　受迫振動　共振 課時訓練 高中物理粵教版選擇性必修第一冊

機械振動第五節(jié)受迫振動共振A組·基礎達標1．《楓橋夜泊》中有名句：“姑蘇城外寒山寺，夜半鐘聲到客船”．其中，當鐘聲傳到客船時，對大鐘的撞擊早已停止了，但仍感覺“余音未絕”，分析其原因可能是()A．大鐘的回聲B．大鐘在繼續(xù)振動，空氣中繼續(xù)形成聲波C．人的聽覺發(fā)生“暫留”的緣故D．大鐘雖停止振動，但空氣仍在振動【答案】B【解析】停止對大鐘的撞擊后，大鐘做阻尼振動，仍在空氣中形成聲波，隨著能量的減弱，鐘聲逐漸消失．故選B．2．很多高層建筑都會安裝減震阻尼器，當大樓擺動時，懸掛在大樓上方的阻尼器跟隨擺動來消減強風或地震導致的振動，阻尼器振動時會減小大樓振動的()A．固有頻率 B．固有周期C．振動周期 D．振動幅度【答案】D【解析】大樓振動的固有頻率與固有周期只由大樓本身決定，與振動源無關，A、B錯誤；大樓振動的周期等于振源的振動周期，與阻尼器無關，C錯誤；大樓上方的阻尼器跟隨擺動來消減強風或地震導致的振動幅度，D正確．3．如圖是擺球做阻尼振動的振動圖像，下列說法正確的是()A．振動過程中周期變小B．振動過程中周期變大C．擺球A時刻的勢能等于B時刻的勢能D．擺球A時刻的動能等于B時刻的動能【答案】C【解析】阻尼振動中，擺球的振幅逐漸減小，由于周期與振幅無關，故振動過程中周期不變，A、B錯誤；因A、B兩時刻的位移相同，故擺球A時刻的勢能等于B時刻的勢能，C正確；由于振動的能量逐漸減小，故擺球A時刻的動能大于B時刻的動能，D錯誤．4．(多選)如圖所示，A球振動后，通過水平細繩迫使B、C振動，下面說法中正確的是()A．只有A、C振動周期相等B．A的振幅比B小C．C的振幅比B的振幅大D．A、B、C的振動周期相等【答案】CD【解析】A振動，B、C受迫振動，所以B、C周期與A一樣，A錯誤，D正確；C的固有頻率等于驅動力的頻率，產生共振，其振幅大于B，B錯誤，C正確．5．(2024年佛山三水中學統測)同一地點，甲、乙單擺在驅動力作用下振動，其振幅A隨驅動力頻率f變化的圖像如圖所示，下列說法正確的是()A．若驅動力的頻率為f0，乙單擺振動的頻率大于f0B．若驅動力的頻率為f0，乙單擺振動的頻率小于f0C．若驅動力的頻率為3f0，甲、乙單擺振動的振幅相同D．若驅動力的頻率為3f0，甲、乙單擺振動的頻率均為3f0【答案】D【解析】當物體做受迫振動時，物體振動的頻率等于驅動力的頻率，A、B錯誤，D正確；受迫振動物體的固有頻率與驅動力頻率越接近，振幅越大，由圖可知，甲的固有頻率是f0，乙的固有頻率是2f0，若驅動力的頻率為3f0，甲單擺振動的振幅小于乙單擺振動的振幅，C錯誤．6．(多選)下列說法錯誤的是()A．做簡諧運動的物體過平衡位置時一定處于平衡狀態(tài)B．彈簧振子做簡諧運動時，在平衡位置時動能最大，勢能最小C．單擺的回復力增大的過程中，速度也在增大D．系統做穩(wěn)定的受迫振動時，系統振動的頻率等于周期性驅動力的頻率【答案】AC【解析】物體通過平衡位置時所受回復力為零，合外力不一定為零，如單擺做簡諧運動經過平衡位置時，合外力不為零，A錯誤；彈簧振子做簡諧振動時，只有動能和勢能參與轉化，根據機械能守恒條件可知，振動系統的勢能與動能之和保持不變，在平衡位置時動能最大，勢能最小，B正確；單擺的回復力增大的過程中，速度在減小，C錯誤；當系統做穩(wěn)定的受迫振動時，系統振動的頻率等于周期性驅動力的頻率，D正確，故選A、C．7．兩單擺在不同的驅動力作用下其振幅A隨驅動力頻率f變化的圖像如圖中甲、乙所示，則下列說法正確的是()A．單擺振動時的頻率與固有頻率有關，振幅與固有頻率無關B．若兩單擺放在同一地點，則甲、乙兩單擺的擺長之比為4∶1C．若兩單擺擺長相同放在不同的地點，則甲、乙兩單擺所處兩地的重力加速度之比為4∶1D．周期為2s的單擺叫作秒擺，在地面附近，秒擺的擺長約為2m【答案】B【解析】做受迫振動的物體的頻率等于驅動力的頻率，由驅動力的頻率決定，與物體固有頻率無關，當驅動力頻率等于物體的固有頻率時，物體的振幅最大，發(fā)生共振，A錯誤；由圖像可知，甲、乙兩個單擺的固有頻率之比為1∶2，則由T＝eq\f(1,f)＝2πeq\r(\f(l,g))可知，l＝eq\f(g,4π2f2)，則若兩單擺放在同一地點，則甲、乙兩單擺的擺長之比為4∶1；若兩單擺擺長相同放在不同的地點，則甲、乙兩單擺所處兩地的重力加速度之比為1∶4，B正確，C錯誤；周期為2s的單擺叫作秒擺，在地面附近，秒擺的擺長約為l＝eq\f(gT2,4π2)≈1m，D錯誤．B組·能力提升8．(多選)如圖所示，擺球質量相同的四個擺的擺長分別為L1＝2m、L2＝1.5m、L3＝1m、L4＝0.5m，懸于同一根橫線上，用一周期為2s的驅動力以垂直于線的方向作用在橫線上，使它們做受迫振動，穩(wěn)定時()A．四個擺的周期相同B．擺1的振幅最大C．四個擺的周期不同，但振幅相等D．擺3的振幅最大【答案】AD【解析】根據單擺的周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))，將四個單擺的擺長代入公式，分別求得它們的周期是2eq\r(2)s，eq\r(6)s，2s，eq\r(2)s．四個擺振動起來后，驅動力使單擺做受迫振動，受迫振動的頻率等于驅動力的頻率，振動的周期都等于2s，所以各擺振動的周期都相等，故A正確，C錯誤；四個擺振動起來后，驅動力使單擺做受迫振動，由于擺3的固有周期與驅動力的周期相等，故擺3發(fā)生共振，振幅最大，而擺1的振幅較小，故B錯誤，D正確．9．(多選)如圖甲所示在一條張緊的繩子上掛幾個擺，a、c擺的擺長相同且小于b擺的擺長．當a擺振動的時候，通過張緊的繩子給其他各擺施加驅動力，使其余各擺也振動起來．圖乙是c擺穩(wěn)定以后的振動圖像，重力加速度為g，不計空氣阻力，則()A．a、b、c單擺的固有周期關系為Ta＝Tc<TbB．b、c擺振動達到穩(wěn)定時，c擺振幅較大C．達到穩(wěn)定時b擺的振幅最大D．由圖乙可知，此時b擺的周期Tb小于t0【答案】AB【解析】由單擺周期公式T＝2πeq\r(\f(L,g))，知固有周期關系為Ta＝Tc<Tb，A正確；因為Ta＝Tc，所以c擺共振，達到穩(wěn)定時，c擺振幅較大，b擺的振幅最小，B正確，C錯誤；受迫振動的頻率等于驅動力的頻率，所以三個單擺的頻率相同，周期相同，故Tb等于t0，D錯誤．10．一個單擺在地面上做受迫振動，其共振曲線(振幅A與驅動力頻率f的關系)如圖所示，近似取π2＝10，則()A．此單擺的擺長為10cmB．此單擺的擺長為1mC．若擺長增大，共振曲線的峰將向右移動D．若擺長增大，共振曲線的峰將向左移動【答案】D【解析】當驅動力頻率和單擺的固有頻