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

其次章6基礎強化練(時間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，則在振動過程中(B)A．振幅越來越小，周期也越來越小B．振幅越來越小，周期不變C．在振動過程中，通過某一位置時，機械能始終不變D．振動過程中，機械能不守恒，頻率減小解析：單擺做阻尼振動，其振幅越來越小，周期為T＝2πeq\r(\f(l,g))，與是否有阻尼無關，則周期不變，故A項錯誤，B項正確；單擺做阻尼振動過程中，振幅慢慢減小，振動的能量也在削減，即機械能不守恒，通過某一位置的機械能越來越小，由于周期不變，則頻率不變，故C、D項錯誤。2.(2024·山東省泰安一中高二檢測)如圖所示為受迫振動的演示裝置，當單擺A振動起來后，通過張緊的水平懸繩迫使單擺B、C振動，則下列說法正確的是(D)A．只有A、C擺振動周期相等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三擺的振動周期相等解析：當單擺A振動起來后，單擺B、C做受迫振動，穩(wěn)定后，做受迫振動的單擺B、C的周期(或頻率)等于單擺A(驅動力)的周期(或頻率)，選項A、B錯誤，D正確；因為單擺A、C的擺長相等，所以單擺C的固有頻率等于單擺A(驅動力)的頻率，單擺C發(fā)生共振，振幅最大，選項C錯誤。3．部隊經過橋時，規(guī)定不許齊步走，登山運動員登雪山時，不許高聲叫喊，主要緣由是(C)A．減輕對橋的壓力，避開產生回聲B．削減對橋、積雪的沖擊C．避開使橋和積雪發(fā)生共振D．使橋受到的壓力更不勻整，使登山運動員耗散能量削減解析：部隊過橋時若齊步走，給橋施加周期性外力，簡潔使橋的振動幅度增加，即發(fā)生共振，造成橋倒塌；登山運動員登雪山時高聲叫喊，聲波簡潔引發(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，試驗時依次讓不同的單擺先擺起來，視察單擺P(圖中未標出)能達到的最大振幅A和穩(wěn)定時的振動頻率f，并描點記錄在圖(b)中，用光滑曲線連接各點得到如圖(b)所示曲線。取重力加速度g＝π2m/s2，下列說法正確的是(ABD)A．單擺P的固有頻率約為0.5HzB．裝置(a)中至少有一個單擺的擺長約1.0mC．裝置(a)中至少有三個單擺的固有周期相同D．當單擺P穩(wěn)定時的振動頻率為1.0Hz時，先振動的單擺擺長約為0.25m解析：圖(b)為單擺P的共振曲線，振幅最大時對應的頻率0.50Hz接近或等于其固有頻率，故A正確；單擺P振幅最大時，先振動的單擺與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))可求得其擺長約為1.0m，說明裝置中至少有一個單擺的擺長約為1.0m，故B正確，C錯誤；當單擺穩(wěn)定時的振動頻率為1.0Hz時，先振動的單擺的固有頻率也為1.0Hz，由T＝2πeq\r(\f(l,g))可得擺長約0.25m，故D正確。5．(多選)(2024·江蘇淮安淮陰中學高二期末)如圖所示為單擺在兩次受迫振動中的共振曲線，下列說法正確的是(ABC)A．若兩次受迫振動分別在月球上和地球上進行，且擺長相同，則圖線Ⅰ表示月球上單擺的共振曲線B．若兩次受迫振動是在地球上同一地點進行，則兩次擺長之比l1∶l2＝25∶4C．圖線Ⅱ若是在地球上完成的，則該擺的擺長約為1mD．若擺長均為1m，則圖線Ⅰ是在地球上完成的解析：圖線中振幅最大處對應頻率應與做受迫振動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。依據周期公式可得f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,l))，當兩擺分別在月球上和地球上做受迫振動且擺長相等時，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；若兩次受迫振動是在地球上同一地點進行，則g相同，兩次擺長之比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代入頻率的計算公式可解得l2≈1m，所以C正確，D錯誤。6．(2024·福建泉州試驗中學高二期末)如圖是單擺做阻尼振動的位移—時間圖像，下列說法正確的是(B)A．阻尼振動是一種受迫振動B．擺球在P與N時刻的勢能相等C．擺球在P與N時刻的動能相等D．擺球在P與N時刻的機械能相等解析：單擺振幅減小受到的阻力不是驅動力，因而不是受迫振動，故A錯誤；振幅減小，擺球的機械能慢慢削減，由于P、N兩時刻擺球的位移大小相同，故在這兩個時刻擺球相對零勢能點的距離相同，勢能也相同，但由于P時刻的機械能大于N時刻的機械能，所以P時刻的動能大于在N時刻的動能，故B正確，C、D錯誤。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，靠感覺來捕食和生活，它的腿能靈敏地感覺到絲網的振動，當絲網的振動頻率為f＝200Hz時，網的振幅最大。(1)對于落在網上的昆蟲，當其翅膀振動的頻率為多大時？蜘蛛感覺到絲網的振動最猛烈。(2)若該絲網共振時的最大振幅為0.5cm，試畫出其共振曲線。答案：(1)200Hz(2)見解析圖解析：(1)當驅動力的頻率等于物體的固有頻率時物體發(fā)生共振，則物體的振幅最大，故昆蟲翅膀的振動頻率應為200Hz。(2)共振曲線如圖所示。8．(12分)如圖甲所示，一個豎直圓盤轉動時，固定在圓盤上的小圓柱帶動一個T形支架在豎直方向振動，T形支架的下面系著一個彈簧和小球組成的振動系統(tǒng)，小球浸沒在水中。當圓盤靜止時，讓小球在水中振動，小球將做阻尼振動?，F(xiàn)使圓盤以不同的頻率振動，測得共振曲線如圖乙所示。(為便利計算g取9.86m/s2，π＝3.14)(1)圓盤以0.4s的周期勻速轉動，經過一段時間后，小球振動達到穩(wěn)定，它振動的頻率是多少？(2)若一個單擺的搖擺周期與小球做阻尼振動的周期相同，該單擺的擺長為多少？(結果保留三位有效數(shù)字)答案：(1)2.5Hz(2)2.78m解析：(1)小球振動達到穩(wěn)定時周期為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。實力提升練(時間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)一個彈簧振子做受迫運動，它的振幅A與驅動力頻率f之間的關系如圖所示。由圖可知(ACD)A．頻率為f2時，振子處于共振狀態(tài)B．驅動力頻率為f3時，受迫振動的振幅比共振時小，但振子振動的頻率仍為f2C．振子假如做自由振動，它的頻率是f2D．振子可以做頻率為f1的等幅振動解析：處于共振狀態(tài)時，振幅最大，A對；物體做受迫振動的頻率等于驅動力的頻率，所以驅動力頻率為f3時，受迫振動的振幅比共振時小，但振子振動的頻率為f3，B錯；當驅動力頻率等于物體固有頻率時，振子處于共振狀態(tài)，所以振子假如做自由振動，則它的頻率為f2，C對；振子在頻率為f1驅動力作用下可以做頻率為f1的等幅振動，D對。2．(多選)將測力傳感器接到計算機上可以測量快速變更的力，將單擺掛在測力傳感器的探頭上，測力探頭與計算機連接，用此方法測得的單擺搖擺過程中擺線上拉力的大小隨時間變更的曲線如圖所示，g取10m/s2。某同學由此圖像供應的信息做出了下列推斷，其中正確的是(BC)A．擺球的周期T＝0.5sB．單擺的擺長l＝1mC．t＝0.5s時擺球正經過最低點D．擺球運動過程中周期越來越小解析：由題圖可知，單擺兩次拉力極大值的時間差為1s，所以單擺的振動周期為2s，選項A錯誤；依據單擺的周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))可得擺長l＝1m，選項B正確；t＝0.5s時擺線的拉力最大，所以擺球正經過最低點，選項C正確；擺線拉力的極大值發(fā)生變更，說明擺球在最低點時的速度發(fā)生了變更，所以擺球做阻尼振動，振幅越來越小，由于周期與振幅無關，所以單擺的周期不變，選項D錯誤。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，鉤碼和輕彈簧構成彈簧振子。勻速轉動把手時，曲桿給彈簧振子驅動力，使振子做受迫振動，把手勻速轉動的周期等于驅動力的周期。變更把手勻速轉動的速度就可以變更驅動力的周期，若保持把手不動，給鉤碼一向下的初速度，鉤碼便做簡諧運動，振動圖像如圖乙所示。當把手以某一速度勻速轉動，受迫振動達到穩(wěn)定時，鉤碼的振動圖像如圖丙所示。若用T0表示彈簧振子的固有周期，T表示驅動力的周期，A表示受迫振動達到穩(wěn)定后鉤碼振動的振幅。則(AC)A．由圖像可知T0＝4sB．由圖像可知T0＝8sC．當T在4s旁邊時，A顯著增大；當T比4s小得多或大得多時，A很小D．當T在8s旁邊時，A顯著增大；當T比8s小得多或大得多時，A很小解析：若保持把手不動，鉤碼以確定的初速度做簡諧運動，這時彈簧振子為自由振動，題圖乙為彈簧振子的自由振動圖像，由題圖乙讀出的周期為T0＝4s，T0為彈簧振子振動的固有周期；當把手以某一速度勻速轉動時，彈簧振子做受迫振動，此時彈簧振子振動的周期等于驅動力的周期，題圖丙為彈簧振子做受迫振動的振動圖像，由題圖丙讀出的周期為T＝8s，T為彈簧振子做受迫振動的周期，也為驅動力的周期。驅動力的周期越靠近彈簧振子的固有周期，彈簧振子的振動越猛烈，振幅越大；驅動力的周期越遠離彈簧振子的固有周期，彈簧振子的振動越微弱，振幅越小。故選項B、D錯誤，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)該單擺的擺長約為多少？(2)共振時單擺的振幅多大？(3)共振時擺球的最大加速度的大小為多少？(4)若單擺的擺長變短，共振曲線的峰值將怎樣移動？答案：(1)1m(2)8cm(3)0.8m/s2(4)右移解析：(1)由題圖可知當驅動力頻率為0.5Hz時，單擺產生了共振現(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)由圖讀出共振時單擺的振幅A＝8cm。(3)依據題意，a＝gsinθ，且sinθ＝eq\f(A,l)＝eq\f(0.08,1)＝0.08，故共振時擺球的最大加速度為0.8m/s2。(4)若單擺的擺長變短，依據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)洗衣機脫水桶正常工作時，轉速為n＝2800r/min，脫水后由切斷電源到