课时梯级训练(13) 阻尼振动 受迫振动(Word练习)-【优化指导】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册（教科版2019）

课时梯级训练(13)　阻尼振动　受迫振动 1．(多选)下列说法正确的是(　　) A．实际的振动必然是阻尼振动 B．在外力作用下的振动是受迫振动 C．阻尼振动的振幅越来越小 D．受迫振动稳定后的频率与自身物理条件无关 ACD　解析：实际的振动，必须不断克服外界阻力做功而消耗能量，振幅会逐渐减小，必然是阻尼振动，A、C正确；只有在周期性外力(驱动力)的作用下，物体所做的振动才是受迫振动，B错误；受迫振动稳定后的频率等于驱动力的频率，与自身物理条件无关，D正确。 2．下列振动，属于受迫振动的是(　　) A．用重锤敲击一下悬吊着的钟后，钟的振动 B．打点计时器接通电源后，振针的振动 C．小孩睡在自由摆动的吊床上，小孩随着吊床一起摆动 D．弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动 B　解析：受迫振动是指在周期性驱动力作用下的振动，只有B是受迫振动。 3．(多选)若空气阻力不可忽略，单摆在偏角很小的摆动中，总是减小的物理量为(　　) A．振幅 B．位移 C．周期 D．机械能 AD　解析：有空气阻力时，振动为阻尼振动，振幅不断减小，机械能也不断减小。位移做周期性变化，不是一直减小的。根据单摆周期公式T＝2π知，l、g不变，则T不变，A、D正确。 4．(多选)如图所示为一个弹簧振子做受迫振动时的振幅与驱动力频率的关系。由图可知(　　) A．驱动力频率为f2时，振子处于共振状态 B．驱动力频率为f3时，振子的振动频率为f3 C．假如让振子自由振动，它的频率为f2 D．振子做自由振动时，频率可以为f1、f2、f3 ABC　解析：由题图可知当驱动力的频率为f2时，振子的振幅最大，即振子发生共振现象，A正确；由共振条件知振子的固有频率为f2，C正确，D错误；振子做受迫振动时，振动频率由驱动力的频率决定，B正确。 5．有一种工程减振装置叫作调谐质量阻尼器，是目前大跨度、大悬挑与高耸结构振动控制中应用最广泛的结构被动控制装置之一。这种装置是一个由弹簧、阻尼器和质量块组成的振动控制系统，附加在需要振动控制的主结构上。主结构在外界驱动力的作用下产生振动时，会带动减振装置一起振动。当满足一定条件时，减振装置的弹性力与外来驱动力的方向相反，抵消了一部分驱动力，从而最大限度地降低主结构的振动，达到减振的效果。如图所示是调谐质量阻尼器的结构，关于调谐质量阻尼器，下列说法正确的是(　　) A．其振动频率一定与外力的频率相等 B．其振动一定是简谐运动 C．其工作原理是共振的利用 D．质量块变化时，其随驱动力振动的频率也会跟着发生变化 A　解析：因为满足一定条件时，减振装置的弹性力与外来驱动力的方向相反，抵消了一部分驱动力，可知其振动频率一定与外力的频率相等，但不是共振，A正确，C错误；其振动是受迫振动，不一定是简谐运动，B错误；驱动力振动的频率由外部振动决定，质量块变化时，其随驱动力振动的频率不变，D错误。 6．(多选)某简谐振子，自由振动时的振动图像如图甲中的曲线Ⅰ所示，而在某驱动力作用下做受迫振动时，稳定后的振动图像如图甲中的曲线Ⅱ所示，那么，此受迫振动对应的状态可能是图乙中的(　　) A．a点 B．b点 C．c点 D．一定不是c点 AD　解析：振子的固有周期与驱动力周期的关系是T驱＝T固，所以受迫振动的状态一定不是图乙中的c点和b点，可能是a点，A、D正确。 7．用扁担挑水时，有时桶里的水会荡得厉害，甚至从桶中溅出来。如图所示，农夫肩上的扁担与木桶(含水)的固有频率是2 Hz，下列说法正确的是(　　) A．农夫走路的步频越慢，桶里的水晃动得越剧烈 B．农夫走路的步频越快，桶里的水晃动得越剧烈 C．农夫走路时扁担与木桶(含水)上下振动的频率与农夫的步频无关 D．当发现桶里的水晃得很厉害时，适当地把步频加快可减小水的晃动 D　解析：当农夫走路的步频与桶里的水晃动的固有频率相等时会出现共振，此时水晃动得最剧烈，则农夫走路的步频过快或过慢都不一定使桶里的水晃动得越剧烈，A、B错误；农夫走路时扁担与木桶(含水)上下振动的频率与农夫的步频相等，C错误；当发现桶里的水晃得很厉害时，说明农夫走路的步频与水晃动的固有频率相等从而出现了共振，所以适当地把步频加快或放慢都可减小水的晃动，D正确。 8．在实验室可以做“声波碎杯”的实验。用手指轻弹一只酒杯，可以听到清脆的声音，测得该声音的频率为500 Hz。将这只酒杯放在两个大功率的声波发生器之间，操作人员通过调整其发出的声波，就能使酒杯碎掉(如图)。下列说法正确的是(　　) A．操作人员一定是把声波发生器的功率调到很大 B．操作人员可能是使声波发生器发出了频率很高的超声波 C．操作人员一定是同时增大了声波发生器发出声波的频率和功率 D．操作人员只需将声波发生器发出的声波频率调到500 Hz D　解析：驱动力的频率与系统的固有频率相等时，受迫振动的振幅最大，形成共振。操作人员只需将声波发生器发出的声波频率调到500 Hz，就能使酒杯碎掉，D正确。 9．飞力士棒是一种轻巧的运动训练器材，它由一根PVC软杆、两端的负重头和中间的握柄组成，如图甲所示。若某型号的飞力士棒的固有频率为5.0 Hz，某人用手振动该飞力士棒进行锻炼，如图乙所示。下列说法正确的是(　　) A．使用者用力越大，飞力士棒振动越快 B．手振动的频率越大，飞力士棒振动的幅度一定越大 C．无论手振动的频率多大，飞力士棒的振动频率都为5.0 Hz D．手每分钟振动300次时，飞力士棒振动的幅度最大 D　解析：人用手振动飞力士棒，让其做受迫振动，受迫振动的频率与驱动力的大小无关，其频率等于周期性外力的频率，手振动的频率增大，飞力士棒振动的频率越大，A、C错误；当驱动力的频率越接近该飞力士棒的固有频率时，飞力士棒振动的幅度越大；当手每分钟振动300次，驱动力的频率f＝ Hz＝5.0 Hz，此时f＝f0，飞力士棒振幅最大，B错误，D正确。 10．如图所示是一个单摆做受迫振动时的共振曲线，表示振幅A与驱动力的频率f的关系，下列说法正确的是(　　) A．摆长约为10 cm B．发生共振时单摆的周期为1 s C．若增大摆长，共振曲线的“峰”将向右移动 D．若增大摆长，共振曲线的“峰”将向左移动 D　解析：由题图可知，此单摆的振动频率与固有频率相等，周期为2 s。由单摆的周期公式T＝2π，可得l≈1 m，A、B错误；若摆长增大，则固有频率减小，所以共振曲线的“峰”将向左移动，C错误，D正确。 11．(多选)单摆M、N、O、P自由振动时，振动图像分别如图甲、乙、丙、丁所示。现将单摆M、N、O、P悬挂在如图所示支架的细线上，并保持各自的摆长不变，使其中一个单摆振动，经过足够长的时间，其他三个都可能振动起来。不计空气阻力。下列判断正确的是(　　) A．若使M振动起来，P不会振动 B．若使M振动起来，稳定时N振动的周期仍小于2 s C．若使P振动起来，稳定时M比N的振幅大 D．若使O振动起来，稳定时M的振动周期等于3 s CD　解析：若使M振动起来，其他小球也会振动，做受迫振动，A错误；受迫振动的周期等于驱动力的周期，B错误；若使P振动起来，由于M的固有周期与驱动力的周期相同，M发生共振，稳定时M比N的振幅大，C正确；O的固有周期为3 s，使O振动起来，M做受迫振动，则振动周期为3 s，D正确。 12．(多选)在如图所示装置中，在曲轴AB上竖直悬挂一个弹簧振子。若不转动把手C，让弹簧振子上下振动，测得其周期为1 s；若将把手C以0.5 s的周期匀速转动，振子的振动稳定后，其振幅为2 cm，则下列说法正确的是(　　) A．把手C转动后，弹簧振子的振动周期为0.5 s B．把手C转动后，弹簧振子的振动周期为1 s C．为使弹簧振子的振幅增大为3 cm，可让把手C转速减小 D．为使弹簧振子的振幅减小为1 cm，可让把手C转动周期减小 E．把手C的转速越大，弹簧振子的振幅越大 ACD　解析：把手匀速转动时，弹簧振子做受迫振动，其振动周期等于驱动力的周期，即为0.5 s，A正确，B错误；要使弹簧振子的振幅增大，可让把手转速减小，周期增大，与固有周期接近或相等时，振幅可增大，C正确；要使弹簧振子的振幅减小，可让把手转速增大，周期减小，D正确；把手C的转速越大，周期越小，与固有周期相差越大，振幅越小，E错误。 13．如图所示，曲轴上悬挂一弹簧振子，转动摇把，曲轴可以带动弹簧振子上下振动。 (1)开始时不转动摇把，而用手往下拉振子，然后放手让振子上下振动，测得振子在10 s内完成20次振动，不考虑摩擦 力和空气阻力，振子做什么振动？其固有周期和固有频率各是多少？若考虑摩擦力和空气阻力，振子做什么振动？ (2)在振子正常振动过程中，以转速4 r/s匀速转动把手，振子的振动稳定后，振子做什么运动？其周期是多少？ 答案：(1)简谐运动　0.5 s　2 Hz　阻尼振动 (2)受迫振动　0.25 s 解析：(1)用手往下拉振子，放手后因振子所受回复力满足F＝－kx，所以做简谐运动，根据题意T固＝＝ s＝0.5 s，f固＝＝ Hz＝2 Hz，由于摩擦力和空气阻力的存在，振子克服摩擦力和空气阻力做功消耗能量，使其振幅越来越小，故振动为阻尼振动。 (2)由于把手转动的转速为4 r/s，它给弹簧振子的驱动力频率为f驱＝4 Hz，周期T驱＝0.25 s，故振子做受迫振动。振动达稳定状态后，其频率(或周期)等于驱动力的频率(或周期)，而跟固有频率(或固有周期)无关。即f＝f驱＝4 Hz，T＝T驱＝0.25 s。 学科网（北京）股份有限公司 $$