6.受迫振动 共振-【金版教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册作业与测评课件PPT（人教版2019）

第二章　机械振动 6.受迫振动　共振 目录 1 2 考点模型 考点对点练 核心能力提升练 考点模型 考点对点练 典型考点一　阻尼振动 1．(多选)如图所示是某单摆做阻尼振动的振动图线，下列说法正确的是(　　) A．振动过程中周期变小 B．振动过程中周期不变 C．摆球A时刻的势能等于B时刻的势能 D．摆球A时刻的动能等于B时刻的动能 解析　阻尼振动中，单摆的振幅逐渐减小，由于周期与振幅无关，故振动过程中周期不变，A错误，B正确；因A、B两时刻摆球的位移相同，故摆球A时刻的势能等于B时刻的势能，C正确；由于摆球振动的能量逐渐减小，故摆球A时刻的动能大于B时刻的动能，D错误。 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 6 4 [名师点拨]　对阻尼振动的理解 (1)由于阻力做功，振动系统的机械能逐渐减小，振幅逐渐变小。 (2)周期和频率由振动系统本身决定，阻尼振动中周期和频率不变。 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 6 5 典型考点二　受迫振动 2．下列各种振动，不属于受迫振动的是(　　) A．敲击后的锣面的振动 B．缝纫机针的振动 C．人挑担子时，担子上下振动 D．蜻蜓、蝴蝶翅膀的振动 解析　敲击后的锣面不再受驱动力，其振动是自由振动；缝纫机针的振动、人挑担子时担子的上下振动以及蜻蜓、蝴蝶翅膀的振动都是在驱动力作用下的振动，都是受迫振动。故选A。 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 6 6 3．(多选)关于受迫振动，以下说法中正确的是(　　) A．是在一恒力作用下的振动 B．振动频率可能大于或小于系统的固有频率 C．振动频率一定等于系统的固有频率 D．振动频率一定等于驱动力的频率 解析　受迫振动是系统在外界周期性驱动力作用下的振动，驱动力是周期性的，不可能为恒力；系统做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，这个频率可能大于、等于或小于系统的固有频率，故B、D正确。 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 6 7 [名师点拨]　对受迫振动的理解 (1)受迫振动的频率等于驱动力的频率，与固有频率无关。 (2)驱动力频率越接近固有频率，振幅越大。 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 6 8 典型考点三　共振 4．图甲为研究单摆共振现象的装置，其中A、B、C小球摆长相同，D、E球摆长如图甲所示，五个小球均可视为质点。图乙为A小球做受迫振动时振幅随驱动力频率变化的图像，所有小球静止后，将A小球拉开一个小角度释放(可视为简谐运动)，则振动稳定后，其余小球中(　　) A．D小球摆动时振幅最大 B．B、C小球将发生共振 C．几个小球摆动周期将逐渐减小 D．E小球的A­f图像的峰值与乙图中峰值相比应向左移 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 6 9 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 6 10 5．近些年，科学家们逐步对极地进行开发和探索，由于极地大面积被冰雪覆盖，开发和探索的进度受到影响，人们为了加快进度发明 了共振破冰船，如图所示。破冰船利用专用传感器感应冰 面的振动，自动调节锤头振动频率。当冰层与锤头发生共 振时，可以大幅度提高破冰效率。结合所学知识，下列说 法正确的是(　　) A．锤头振动频率越高，冰层的振动幅度越大，破冰效果越好 B．破冰效果最好时，锤头的振动频率等于冰层的固有频率 C．破冰船停止工作后，冰层余振的振幅越来越小，频率也越来越小 D．对于不同冰层，破冰效果最好时，锤头的振动频率相同 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 6 11 解析　由题意可知，当冰层与锤头发生共振，即锤 头的振动频率等于冰层的固有频率时，破冰效果最好， 故A错误，B正确；由阻尼振动的相关规律可知，破冰船 停止工作后，冰层余振的振幅越来越小，但频率不变， 故C错误；锤头的振动频率等于冰层的固有频率时破冰 效果最好，不同冰层固有频率不同，所以对于不同冰层，破冰效果最好时，锤头的振动频率不相同，故D错误。 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 6 12 6．一洗衣机在正常工作时非常平稳，当切断电源后，发现洗衣机先是振动得越来越剧烈，然后振动逐渐减弱，对这一现象，下列说法正确的是(　　) ①正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率大　②正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率小　③正常工作时，洗衣机波轮的运转频率等于洗衣机的固有频率　④当洗衣机振动最剧烈时，波轮的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率 A．② B．③ C．①④ D．②④ 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 6 13 解析　洗衣机正常工作时，波轮转动很快，运转频率比洗衣机的固有频率大很多，所以非常平稳；切断电源后，波轮的转动逐渐慢下来，在某一小段时间内洗衣机发生了强烈的振动，说明此时波轮的频率与洗衣机的固有频率相同，发生了共振；此后波轮转速减慢，则f驱＜f固，所以共振现象消失，洗衣机的振动随之减弱。故C正确。 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 6 14 核心能力提升练 1．(多选)下列说法不正确的是(　　) A．受到阻力作用的振动一定是阻尼振动 B．阻尼振动的振幅逐渐减小，能量逐渐减小 C．受迫振动的振幅越来越大 D．受迫振动稳定后的频率与振动系统的固有频率无关 核心能力提升练 1 2 3 4 5 6 16 解析　受到阻力的振动若同时有能量的补充，则其振幅可能不衰减，即不是阻尼振动，故A说法错误；阻尼振动受到阻碍作用，振幅逐渐减小，能量逐渐减小，故B说法正确；当驱动力频率等于物体的固有频率时，物体的振幅最大，不能说受迫振动的振幅越来越大，故C说法错误；物体在周期性驱动力作用下做受迫振动，受迫振动稳定后的频率等于驱动力的频率，与其固有频率无关，故D说法正确。本题选说法不正确的，故选A、C。 核心能力提升练 1 2 3 4 5 6 17 2．(多选)关于受迫振动和共振，下列说法正确的是(　　) A．火车过桥时限制速度是为了防止火车发生共振 B．若驱动力的频率为5 Hz，则受迫振动稳定后的振动频率一定为5 Hz C．当驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大 D．一个受迫振动系统在非共振状态时，同一振幅对应的驱动力频率一定有两个 核心能力提升练 1 2 3 4 5 6 18 解析　火车过桥时限制速度是为了避免桥发生共振，A错误；对于一个受迫振动系统，若驱动力的频率为5 Hz，则振动系统稳定后的振动频率也一定为5 Hz，B正确；当驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大，C正确；根据受迫振动振幅与驱动力频率的关系可知，一个受迫振动系统在非共振状态时，同一振幅对应的驱动力频率一定有两个，D正确。 核心能力提升练 1 2 3 4 5 6 19 3.(多选)如图所示，某儿童玩具由卡通人物、轻质弹簧和小球三部分组成，这三部分自上而下紧密连接在一起，手握卡通人物并保持静止，将小球下拉一定距离后由静止释放(弹簧在弹性限度内)，可以观察到小球在上下振动过程中其振幅快速减小，依据上述现象，下列说法正确的是(　　) A．小球在运动过程中动能一直在减小 B．小球和弹簧组成的系统机械能保持不变 C．小球向上运动时，小球的机械能可能减小 D．小球每次经过同一位置时，弹簧的机械能都相等 核心能力提升练 1 2 3 4 5 6 20 解析　小球在整个过程中一直振动，速度大小、方向不断变 化，动能并非一直减小，故A错误；小球在上下振动过程中其振幅 快速减小，在做阻尼运动，即小球和弹簧组成的系统存在阻力做 功，小球和弹簧组成的系统机械能不守恒，故B错误；小球在从平 衡位置向最高点运动过程中，小球所受的除重力以外的弹力和阻 力同时对小球做负功，小球的机械能减小，故C正确；由题意可知，小球每次经过同一位置时，弹簧的形变量都相同，弹性势能都相等，即弹簧机械能都相等，故D正确。 核心能力提升练 1 2 3 4 5 6 21 4.据史书记载：晋朝初期，京城有户人家挂着的铜盘每天早晚轻轻自鸣两次，人们十分惊恐。当时的学者张华判断，这是铜盘与皇宫早晚的钟声共鸣所致。后来把铜盘磨薄一些，它就不再自鸣了。声音的共振称为共鸣，振动系统受迫振动的振幅A随驱动力频率f变化的关系图像如图所示，请根据图像分析，把铜盘磨薄的目的是(　　) A．改变铜盘固有振动的振幅 B．改变铜盘固有振动的周期 C．改变皇宫敲钟引起的空气振动的强度 D．改变皇宫敲钟引起的空气振动的频率 解析　由共振现象发生的条件可知，把铜盘磨薄一些，是为了改变铜盘固有振动的周期，铜盘与皇宫早晚的钟声不再发生共振，即不再出现共鸣，B正确。 核心能力提升练 1 2 3 4 5 6 22 5．超声波洁牙机利用超声波激励工作头产生高频振动，使牙结石因振动而松脱。则(　　) A．工作头的振动频率小于超声波的频率 B．工作头的振动频率与牙结石固有频率接近时，牙结石更容易脱落 C．工作头的振动频率越大，洁牙效果越好 D．工作头停止振动，牙结石的固有频率逐渐减小 解析　超声波洁牙机利用超声波激励工作头产生高频振动，工作头做受迫振动，振动频率和超声波的频率相等，工作头的振动频率与牙结石固有频率越接近时，牙结石的振动幅度越大，牙结石更容易脱落，A、C错误，B正确。牙结石的固有频率与工作头是否振动无关，D错误。 核心能力提升练 1 2 3 4 5 6 23 6.很多高层建筑都会安装减震耗能阻尼器，用来控制强风或地震导致的振动。如图所示是悬挂在台北101大楼87层重达660吨的调谐质量阻尼器，其固有频率为0.5 Hz。在建筑物摇晃时，调谐质量阻尼器像钟摆一样晃动，该阻尼器的摆动会对大楼产生一个反作用力，以吸收建筑物的动能，并由球体和建筑物之间的液压缸将动能转化为热能并释放出来，从而使大楼摆动的幅度减小，保持建筑物的稳定性。关于该调谐质量 阻尼器，下列说法正确的是(　　) A．阻尼器做的是阻尼振动，其振动频率大于大楼的振动频率 B．阻尼器的振动频率取决于自身的固有频率 C．阻尼器摆动幅度受地震振动频率的影响 D．强风使大楼摆动的周期从10 s突然减小到某个值，该阻尼器摆动幅度一定增大 核心能力提升练 1 2 3 4 5 6 24 解析　由题意可知阻尼器做受迫振动，振动频率与大楼 的振动频率相同，故A错误；阻尼器的振动频率取决于大楼的 振动频率，与自身的固有频率无关，故B错误；阻尼器做受迫 振动的频率与大楼的振动频率相同，发生地震时，大楼做受迫 振动的频率与驱动力即地震的振动频率相同，则阻尼器摆动幅度受地震振动频率的影响，故C正确；强风使大楼摆动的周期从10 s减小，则大楼摆动的频率从0.1 Hz增大，由受迫振动振幅与驱动力频率的关系知，若再次稳定时的频率小于或等于0.5 Hz，则该阻尼器摆动幅度增大，若再次稳定时的频率大于0.5 Hz，则该阻尼器摆动幅度可能减小，故D错误。 核心能力提升练 1 2 3 4 5 6 25 　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 R 解析　根据题意，A小球做简谐运动，B、C、D、E做受迫振动，则振动稳定后几个小球的摆动周期均等于驱动力周期，即都等于A球摆动周期，保持不变，故C错误；因A、B、C小球对应单摆的摆长相同，固有频率相同，所以B、C小球将发生共振，振幅最大，故A错误，B正确；由T＝2πeq \r(\f(l,g))可知，E小球摆动时的固有周期比A小球的小，故E小球摆动时的固有频率比A小球的大，而当驱动力频率等于固有频率时，振幅最大，故E小球的A­f图像的峰值与乙图中峰值相比应向右移，故D错误。 $$