课后分层练(十二) 受迫振动 共振-【正禾一本通】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义配套练习（人教版）

[课后分层练(十二)]　受迫振动　共振 (选择题每题5分，非选择题每题10分，建议用时：40分钟) 1．(2025·河北邯郸期中)在古代典籍中有大量关于共振现象的记录，比如《庄子》中记载了中国古代乐器各弦间发生的共振现象。关于受迫振动与共振现象，下列说法正确的是(　　 ) A．古代盥洗用的脸盆，用手摩擦盆耳，到一定节奏时会溅起水花，这是共振现象 B．喇叭常放在音箱内是利用共振现象，受迫振动是共振的一种特殊情况 C．为消除共振现象，应使驱动力的频率与物体的固有频率相差越小越好 D．耳朵凑近空热水瓶口能听到嗡嗡的声音不属于共振现象 答案：选A。 解析：古代盥洗用的脸盆，用手摩擦盆耳，到一定节奏时会溅起水花，这是共振现象，A正确；喇叭常放在音箱内是利用共振现象，做受迫振动的物体，当驱动力的频率与固有频率相等时，振幅最大的现象叫共振，所以共振是受迫振动的一种特殊情况，B错误；根据共振条件可知，为消除共振现象，应使驱动力的频率与物体的固有频率相差越大越好，C错误；热水瓶的空气柱有一定长度，对应一定的振动频率，符合此频率的声波信号因共振而绵延不绝，故总能听到嗡嗡的声音，空热水瓶口能听到嗡嗡的声音，属于共振现象，D错误。 2．(2025·山东德州期中)图a是飞力士棒，它是一种轻巧的运动训练器材，是一根弹性杆两端带有负重的器械。某型号的飞力士棒质量为500 g，长度为1.6 m，固有频率为5.0 Hz，图b是使用者用手振动该飞力士棒进行锻炼的情景。下列说法正确的是(　　 ) A．若手振动的频率增大，飞力士棒振动的幅度一定增大 B．若手振动的频率减小，飞力士棒振动的幅度一定增大 C．当手振动的频率为5.0 Hz时，飞力士棒振动的幅度最大 D．要使飞力士棒产生共振，需要驱动该飞力士棒每分钟振动30次 答案：选C。 解析：当手振动的频率靠近该飞力士棒的固有频率时，飞力士棒振动的幅度才会变大，故A、B错误，C正确；当手振动的频率等于该飞力士棒的固有频率时，飞力士棒产生共振，则手的振动频率为5 Hz，即每秒钟振动5次，则一分钟振动300次，故D错误。 3．(2025·山东泰安期中)运动员提着装满水的水桶越过障碍到达终点，运动员奔跑过程中，下列说法正确的是(　　 ) A．水的晃动频率与人的跑步频率相同 B．水的晃动频率小于人的跑步频率 C．人的跑步频率越小，水的晃动幅度越大 D．桶里水量越多，水晃动幅度越大 答案：选A。 解析：由于运动员运动时，对水桶有力的作用，使水受到驱动力作用发生受迫振动，而受迫振动的频率等于外界驱动力的频率，即水晃动的频率等于运动员的跑步频率，故A正确，B错误；结合上述，水桶里的水做受迫振动，当运动员的跑步频率接近水桶里的水的固有频率时，水晃动的幅度增大，当运动员的跑步频率等于水桶里的水的固有频率时，发生共振，水晃动的幅度达到最大，故C、D错误。 4．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的固有频率接近时，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 答案：选B。 解析：超声波洁牙机利用超声波激励工作头产生高频振动，工作头的振动频率和超声波的频率相等，当工作头的振动频率与牙结石固有频率接近时，发生共振，牙结石更容易脱落，A、C错误，B正确；工作头停止振动，牙结石的固有频率不变，D错误。 5．(2025·浙江衢州期中)2024年9月16日，台风“贝碧嘉”登陆上海，安装在上海中心大厦125层的千吨“上海慧眼”阻尼器开始晃动。这款阻尼器由我国自主研发，在大厦受到风力作用摇晃时，阻尼器会摆向风吹来的方向，从而削弱大厦的晃动幅度。下列说法正确的是(　　 ) A．阻尼器的振动频率取决于自身的固有频率 B．阻尼器做受迫振动，其振动频率与大厦的振动频率相同 C．阻尼器摆动幅度受风力大小影响，风力越大，摆动幅度越大 D．安装阻尼器能起到减震作用，其原理是阻尼器能改变大厦的固有频率，从而杜绝共振现象 答案：选B。 解析：阻尼器做受迫振动，振动频率与大厦晃动频率相同，而不是取决于自身的固有频率，故A错误，B正确；阻尼器摆动的幅度虽受风力影响，但并不是风力越大摆动幅度越大，而是当大厦晃动频率与阻尼器的固有频率相同时，阻尼器发生共振现象，摆幅才能达到最大值，故C错误；阻尼器在摆动时吸收能量，达到减震效果，而不是改变大厦的固有频率，故D错误。 6．(2025·内蒙古鄂尔多斯检测)如图所示，汽车的车身与轮胎间装有弹簧和减震器。某车车身—弹簧系统的固有频率为1.5 Hz，当汽车匀速通过学校门口水平路面上间距为2 m的若干减速带时，下列说法正确的是(　　 ) A．汽车行驶的速度越大，颠簸得越厉害 B．汽车行驶的速度越小，颠簸得越厉害 C．当汽车以0.75 m/s的速度行驶时，颠簸得最厉害 D．当汽车以3 m/s的速度行驶时，颠簸得最厉害 答案：选D。 解析：v＝xf＝2×1.5 m/s＝3 m/s，可得当汽车以3 m/s的速度行驶时，过减速带的频率与汽车的固有频率相同，发生共振，汽车颠簸得最厉害，故D正确。 7．(2025·河北邢台期末)如图所示，某实验室中，在一根张紧的水平绳上，悬挂有a、b、c、d、e五个单摆，a、d的摆长相等，实验室安装了一个电磁驱动装置，可以以固定频率施加周期性外力，驱动a单摆在垂直纸面的平面内振动。若电磁驱动装置的频率恰好等于a单摆的固有频率。各单摆振动稳定后，下列说法正确的是(　　 ) A．d单摆的振幅最大 B．c单摆的振幅最大 C．各单摆的振动周期不同，e单摆的周期最长 D．各单摆的振动周期不同，c单摆的周期最长 答案：选A。 解析：由题意知a、d的摆长相等，b、c、e摆长与a、d摆长不等，根据单摆周期公式T＝2π，故a、d单摆固有周期、固有频率相同，又因为电磁驱动装置的频率恰好等于a单摆的固有频率，即驱动力频率等于d的固有频率，故d单摆的振幅最大，故A正确，B错误；由题意知a、b、c、d、e均做受迫振动，故稳定后，各单摆的振动周期相同，故C、D错误。 8．如图所示是用来测量各种发动机转速的转速计原理图。在同一铁支架MN上焊有固有频率依次为90 Hz、80 Hz、70 Hz、60 Hz的四个钢片a、b、c、d，将M端与正在转动的电动机接触，发现b钢片振幅很大，其余钢片振幅很小。则(　　 ) A．钢片a的振动频率约为90 Hz B．钢片b的振动频率约为80 Hz C．钢片c的振动频率约为70 Hz D．电动机的转速约为80 r/min 答案：选B。 解析：钢片a、b、c、d在电动机转动下做受迫振动，则钢片a、b、c、d的振动频率相同，等于电动机转动的频率。由于b钢片振幅很大，说明b钢片的振动频率接近电动机转动的频率，可见钢片a、b、c、d的频率约为80 Hz，电动机转动的频率也约为80 Hz，则电动机转动的转速n＝f＝80 r/s，故B正确。 9．如图所示，将一根牙签搁在玻璃杯甲(空杯)的杯口处，另一只同样的玻璃杯乙(空杯)靠近甲但不接触。用手指蘸水在乙的杯口旋转摩擦，甲杯上的牙签掉入甲杯中。已知玻璃杯甲和玻璃杯乙的固有频率为260 Hz，下列说法正确的是(　　 ) A．若手指摩擦乙杯的频率为50 Hz，则此时玻璃杯乙振动的频率为260 Hz B．若在甲杯(或乙杯)中注入一定量的水，则其固有频率不变 C．玻璃杯乙振动的频率为260 Hz时，玻璃杯甲会发生共振现象 D．手指摩擦乙杯的频率越大，玻璃杯乙振动的振幅越大 答案：选C。 解析：玻璃杯乙做受迫振动，振动频率等于驱动频率，所以若手指摩擦乙杯的频率为50 Hz，则此时玻璃杯乙振动的频率为50 Hz，故A错误；若在甲杯(或乙杯)中注入一定量的水，其固有频率会发生变化，故B错误；玻璃杯乙的振动会通过空气传动到甲杯，若玻璃杯乙振动的频率为260 Hz时，即振动频率等于玻璃杯甲的固有频率，玻璃杯甲会发生共振现象，故C正确；手指摩擦乙杯的频率越接近玻璃杯乙的固有频率，玻璃杯乙振动的振幅越大，而手指摩擦乙杯的频率越大，有可能越偏离玻璃杯乙的固有频率，振幅越小，故D错误。 10．我国古代有一种利用共振原理的古琴调弦技术。将一小纸人放在需要调整音准的弦上，然后拨动另一个音调准确的古琴上对应的琴弦，小纸人跳动越明显代表音调越准确，调准音调后，下列说法错误的是(　　 ) A．拨动其他音调的琴弦，小纸人跳动不明显 B．敲击对应音调的音叉，也可以让小纸人跳动明显 C．拨动对应音调的琴弦力量越大，小纸人跳动幅度越大 D．调弦过程中琴弦的机械能将全部转化为纸人的机械能 答案：选D。 解析：小纸人跳动明显，表明小纸人所在弦发生了共振，振幅最大，古琴上对应的琴弦与小纸人所在琴弦的固有频率相等，而拨动其他音调的琴弦，由于频率与小纸人所在弦的固有频率不相等，没有发生共振，故小纸人跳动不明显，A正确；敲击对应音调的音叉，其振动频率等于小纸人所在弦的固有频率，小纸人所在的弦发生共振，纸人跳动明显，B正确；拨动对应音调的琴弦力量越大，对应的能量越大，小纸人跳动幅度越大，C正确；调弦过程中琴弦的机械能只有部分转化为纸人的机械能，D错误。 11．(多选)(2025·山东日照期中)如图所示，一个竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动，T形支架下面系着一个弹簧和小球组成的固有周期为2 s的振动系统。现使圆盘以频率f匀速转动，经过一段时间后，小球振动达到稳定。下列判断正确的是(　　 ) A．f＝1 Hz时，小球振动的周期为2 s B．f＝0.25 Hz时，小球振动的周期为4 s C．f越大，小球振动的振幅就越大 D．小球振动的振幅最大时，f一定为0.5 Hz 答案：选BD。 解析：当f＝1 Hz时，小球振动的周期为T1＝ s＝1 s，f＝0.25 Hz时，小球振动的周期为T2＝ s＝4 s，故A错误，B正确；当f＝0.5 Hz时，小球振动的周期为2 s，与弹簧和小球组成的固有周期相等，此时小球产生共振，振幅最大，故C错误，D正确。 12．(生活情景)汽车的重力一般支撑在固定于轴承上的若干弹簧上，弹簧的等效劲度系数k＝1.5×105 N/m。汽车开始运动时，在振幅较小的情况下，其上下自由振动的频率满足f＝(l为弹簧的压缩长度)。若人体可以看成一个弹性体，其固有频率约为2 Hz，已知汽车的质量为600 kg，每个人的质量为70 kg，则这辆车乘坐几个人时，人感到最难受(g取9.8 m/s2)? 答案：5人 解析：人体的固有频率f固＝2 Hz，当汽车的振动频率与其相等时，人体与之发生共振，人感觉最难受，即f＝＝f固，得l＝，由胡克定律得kl＝(m1＋nm2)g，解得n＝≈5。 学科网（北京）股份有限公司 $