第2章 第5节 受迫振动 共振-【高中必刷题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第一册同步课件（粤教版2019）

物理 选择性必修 第一册 YJ 1 5 第五节 受迫振动 共振 刷基础 2 1.[江西宜春2024高二上月考] 如图是单摆做阻尼振动的位移—时间图像，下列说法正确的是 ( ) C A.阻尼振动是一种受迫振动 B.摆球在时刻的势能大于 时刻的势能 C.摆球在时刻的动能大于 时刻的动能 D.摆球在时刻的机械能等于 时刻的机械能 题型1 对阻尼振动的理解 3 解析 阻尼振动不是一种受迫振动，故A错误；摆球在时刻与 时刻位移大小相等，即单摆所处 高度相同，则重力势能相等，故B错误；由于阻力影响，单摆要克服阻力做功，在运动过程中机 械能逐渐减小，故时刻的机械能大于时刻的机械能，而两时刻重力势能相等，则 时刻的动能 大于 时刻的动能，故C正确，D错误. 题型1 对阻尼振动的理解 4 2. 如图所示，在一根张紧的绳子上悬挂几个摆球，可以用一个单摆（称为“驱动摆”） 驱动另外几个单摆.不计空气阻力，则( ) B A.驱动摆只把振动形式传播给其他单摆，不传递能量 B.如果驱动摆的摆长为，重力加速度为,则其他单摆的振动周期都等于 C.某个单摆摆动过程中多次通过同一位置时，速度和加速度都相同 D.如果某个单摆的摆长等于驱动摆的摆长，则这个单摆的频率最大 题型2 对受迫振动的理解 5 解析 驱动摆不仅把振动形式传播给其他单摆，同时也把能量传递给其他单摆，故A错误；如果 驱动摆的摆长为，根据单摆的周期公式有 ，其他单摆都做受迫振动，故振动周期都等 于驱动摆的周期 ，振动频率也都等于驱动摆的频率，故B正确，D错误；某个单摆摆动过程 中多次通过同一位置时，速度大小相等，但方向可能不同，根据 ，可得加速度 ，所以加速度一定相同，故C错误. 题型2 对受迫振动的理解 6 【教材变式】本题目由教材P63第11题演变而来，教材只考查了三个单摆的周期，本题延伸至考 查某个单摆摆动过程中多次通过同一位置时，速度和加速度是否相同. 题型2 对受迫振动的理解 7 3.[广东江门陈经纶中学2023高二下期中] 轿车的悬挂系统是由车身与轮胎间的弹簧及避震器组成 的支持系统.某型号轿车的悬挂系统振动的固有周期是 ，这辆轿车匀速通过某路口的条状减速 带，已知相邻两条减速带间的距离为 ，则( ) A A.当轿车以 的速度通过减速带时，车身上下颠簸得最剧烈 B.轿车通过减速带的速度越小，车身上下振动的幅度也越小 C.轿车通过减速带的速度越大，车身上下颠簸得越剧烈 D.该轿车以任意速度通过减速带时，车身上下振动的频率都等于 ，与车速无关 题型3 共振现象及其应用 8 解析 当轿车以 的速度通过减速带时，车身因过减速带而产生的受迫振动 的周期为 ，与悬挂系统振动的固有周期相等，故此时车身会产生共振现象， 颠簸得最剧烈，故A正确；过减速带时车身上下振动的频率与车身系统的固有频率越接近，车身 上下振动的幅度越大，颠簸得越剧烈，所以轿车通过减速带的速度越小，车身上下振动的幅度不 一定越小，轿车通过减速带的速度越大，车身上下颠簸得也不一定越剧烈，B、C错误；受迫振动 的物体的振动频率等于驱动力的频率，而驱动力的频率与车速有关，故D错误. 题型3 共振现象及其应用 9 4.如图甲所示装置，竖直圆盘静止时，小球在竖直方向上做简谐运动的振动图像如图乙所示.竖直 圆盘绕固定轴转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动 形支架在竖直方向运动，从而使小球从静止 开始上下振动.下列说法正确的是( ) D 甲 乙 A.圆盘转动越快，小球振动的振幅越大 B.若圆盘以 匀速转动，增大圆盘转速，则小球振幅一定增大 C.若圆盘以匀速转动，小球振动达到稳定时其振动的周期为 D.若圆盘以 匀速转动，增大圆盘转速，则小球振幅一定减小 题型3 共振现象及其应用 10 解析 由题图乙可知小球做简谐运动的固有周期为 ，圆盘转动带动小球做受迫振动，当 驱动力的周期接近固有周期时，小球振动的振幅增大，故圆盘转动越快，小球振动的振幅不一定 越大，故A错误；若圆盘以匀速转动，驱动力的周期为 ，增大圆盘 转速，驱动力周期减小，小球振幅先增大后减小，故B错误；若圆盘以 匀速转动，驱动 力的周期为，故小球振动达到稳定时其振动的周期为 ，故C错误；若圆盘 以匀速转动，驱动力的周期为 ，此时小球振幅最大，增大圆 盘转速则驱动力周期减小，小球振幅一定减小，故D正确. 题型3 共振现象及其应用 11 【关键点拨】受迫振动的周期和频率由外界驱动力的周期和频率决定，与振动系统自身的固有周 期和固有频率无关.受迫振动系统的固有周期和固有频率与外界驱动力的周期和频率越接近，振幅 就越大，两者相等时，振幅最大. 题型3 共振现象及其应用 12 5.[湖南长沙雅礼中学2024高二上期中] （多选）如图所示为两个单摆的受迫 振动的共振曲线，已知地面处重力加速度 ,则( ) ABC A.若两个受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相同，则图线Ⅰ表示 月球上单摆的共振曲线 B.若两个受迫振动在地球上同一地点进行，则两个摆长之比 C.若图线Ⅱ表示地面上单摆的共振曲线，则该单摆摆长约为 D.若两个单摆的摆长均为 ，则图线Ⅰ表示地面上单摆的共振曲线 题型3 共振现象及其应用 13 解析 图线中振幅最大处对应的频率应与做受迫振动的单摆的固有频率相等，从图线上可以看出， 两摆的固有频率分别为、 ，当两摆分别在月球和地球上做受迫振动且摆 长相等时，根据可知，越大，越大，所以，又因为 ，可知图线Ⅰ 表示月球上单摆的共振曲线，A正确；若在地球上同一地点进行两个受迫振动， 相同，根据 可知，摆长较长的单摆小，且有，所以 ，B正确； ，若图线Ⅱ表示地面上单摆的共振曲线，根据 ，，可得约为，C正确；若单摆的摆长为，对图线由 可得,可知图线 表示的不是地面上单摆的共振曲线，D错误. 题型3 共振现象及其应用 14 $$