2.6 受迫振动 共振 分层作业-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

2.6 受迫振动 共振 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1．如图所示，在一根张紧的水平绳上，悬挂有a、b、c、d、e五个单摆，a和d的摆长相等，a的摆球质量大于其他各摆。让a摆略偏离平衡位置后无初速释放，在垂直纸面的平面内振动，接着其余各摆也开始振动。各摆球振动稳定后（　　） A．d摆的振幅最大，周期最大 B．c摆的振幅最大，周期最大 C．d摆的振幅最大，各摆的周期相同 D．c摆的振幅最大，各摆的周期相同 2．一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线振幅A与驱动力频率f的关系如图所示，则下列说法正确的是（    ） A．此单摆的固有周期为 B．此单摆的固有振动下的圆频率为 C．若摆长增大，单摆的固有频率变大 D．若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动 3．（多选）工业上筛选矿石的筛子可以简化为如图所示的模型，筛子用四根弹簧支起来，筛子上装一个电动偏心轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这就做成了一个共振筛，如图甲所示。该共振筛的共振曲线如图乙所示。已知增大电压，可使偏心轮转速提高，增加筛子（连同筛子里边的矿石）的质量，可增大筛子的固有周期。现在，在某电压下偏心轮的转速是54r/min。为了使筛子的振幅增大，可以（　　） A．增大电压 B．减小电压 C．增加筛子（连同筛子里边的矿石）质量 D．减小筛子（连同筛子里边的矿石）质量 4．（多选）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（　　） A．阻尼振动是一种受迫振动 B．摆球在P与N时刻的势能相等 C．摆球在P与N时刻的动能相等 D．摆球在P与N时刻的机械能不相等 5．如图所示为某单摆的共振曲线，取． (1)该单摆的摆长为多少米？（保留两位有效数字） (2)增大摆长，共振曲线振幅最大值的横坐标如何变化？ 6．如图，一个竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个形支架在竖直方向振动，形支架下面系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球浸没在水中。当圆盘静止时，让小球在水中振动，其阻尼振动的频率约为。现使圆盘以的周期匀速运动，经过一段时间后，小球振动达到稳定，它振动的频率是多少？ B层 7．将一台智能手机水平粘在秋千的座椅上，使手机边缘与座椅边缘平行（图甲），让秋千以小摆角（小于）自由摆动，此时秋千可看作一个理想的单摆，摆长为。从手机传感器中得到了其垂直手机平面方向的关系图如图乙所示。则以下说法正确的是（　　） A．秋千从摆动到停下的过程可看作受迫振动 B．当秋千摆至最低点时，秋千对手机的支持力小于手机所受的重力 C．秋千摆动的周期为 D．该地的重力加速度 8．（多选）下列对各图的叙述，正确的是（　　）     A．图甲是小区门口利用光敏电阻及定值电阻设计的行人监控装置，光敏电阻无光照时，阻值较大，阻值随光照的增强而减小。当有人通过而遮住光线时，A、B之间电压增大 B．图乙为一个单摆做受迫振动的振幅A与驱动力频率f的曲线，此单摆的固有周期约为 C．图丙中两个相干简谐横波在同一区域传播，b、d连线的中点始终是振动加强点 D．图丁为移动的振动片上金属丝周期性触动水面形成水波的多普勒效应，表明振动片正向左移动 9．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？ C层 10．如图所示，水平桌面上的轻质弹簧一端固定，另一端与小物块相连，弹簧处于自然长度时物块位于O点（图中未标出）。物块质量m=1kg，弹簧劲度系数k=100N/m，物块与桌面间的动摩擦因数μ=0.1。现用水平向右的力将物块从O点拉至A点，弹簧伸长量Δx=11cm，撤去拉力后物块由静止向左运动经O点最远到达B点。重力加速度为g=10m/s2。下列说法中正确的是（    ） A．物块在B点所受弹簧弹力与在A点大小相等 B．物块运动的总路程为60.5cm C．物块最终停在O点左侧1cm内某处 D．物块最终停在O点左侧1cm处 11．（多选）如图甲所示，摆长为的单摆固定在力传感器下端点，摆球做小幅度摆动，传感器实时测量摆线拉力大小随时间的变化图像如图乙所示。已知地球半径为，引力常量为，不计地球自转及空气阻力的影响，则（　　） A．地球表面的重力加速度 B．摆球质量 C．地球质量 D．地球的第一宇宙速度 12．减振器，英文shockabsorber，是为加速车架与车身振动的衰减，以改善汽车的行驶舒适性的汽配元件，在大多数汽车的悬架系统内部都装有减震器。汽车的重力一般支撑在固定于轴承上的若干弹簧上，弹簧套在减震器上，两者同时起到改善作用。为了研究方便，我们把两者简化成一个等效劲度系数为的“弹簧”。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（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2Hz，已知汽车的质量为600kg，每个人的质量为70kg。求： （1）汽车的振动频率与人体固有频率相等时l的大小； （2）这辆车乘坐几个人时，人感觉到最难受。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 7 8 10 11 答案 C B BD BD D BCD D AC 1．C 【详解】a摆摆动，其余各摆也摆动起来，它们均做受迫振动，则它们的振动频率（周期）均等于a摆的摆动频率（周期），而由于a、d摆长相同，所以这两个摆的固有频率相同，则d摆出现共振现象，振幅达到最大。 故选C。 2．B 【详解】AB．由图可知共振发生在时，则此单摆对应的固有周期 圆频率，故A错误，B正确； C．根据单摆的周期公式 可得单摆的固有频率 当摆长L增大时，f变小，故C错误； D．摆长增大会导致单摆固有频率下降，则共振曲线峰值对应频率向左（低频方向）移动，故D错误。 故选B。 3．BD 【详解】在某电压下偏心轮的转速是54r/min，即周期为 所以驱动力的频率Hz 由乙图可知筛子的固有频率Hz 由于驱动力的频率大于固有频率，要使振幅变大，应减小驱动力的频率或增大筛子的固有频率，即可以降低偏心轮电压或减小筛子的质量。 故选BD。 4．BD 【详解】A．阻尼振动不是一种受迫振动，故A错误； B．摆球在P与N时刻位移大小相等即摆球所处高度相同，则重力势能相同，故B正确； CD．由于阻力影响，单摆要克服阻力做功，在运动过程中机械能一直减小，故摆球在N时刻的机械能小于在P时刻的机械能，而重力势能相等，则摆球在N时刻的动能小于在P时刻的动能，故C错误，D正确。 故选BD。 5．(1) (2)向左移动 【详解】（1）由图可知，此单摆振动固有频率为，则周期为 根据单摆的周期公式 解得 （2）若将摆长增大，由单摆的周期公式 可知，单摆的固有周期增大，固有频率减小，则共振曲线的峰将向左移动。 6．0.25Hz 【详解】当圆盘以4s的周期匀速转动，经过一段时间后，小球振动达到稳定，是受迫振动，振动周期等于驱动力的周期，为4s，则振动的频率为 7．D 【详解】A．秋千从摆动到停下的过程受空气阻力，振幅不断减小，为阻尼振动，故A错误； B．在最低点，根据牛顿第二定律 可得秋千对手机的支持力 可知秋千对手机的支持力大于手机所受的重力，故B错误； C．秋千的周期为从最大振幅偏角到另外一最大振幅偏角位置再回到最大振幅偏角位置所用得时间，所以两次经过最低点，有两次向心加速度最大，故周期为 故C错误； D．根据单摆周期公式 可得当地重力加速度 故D正确。 故选D。 8．BCD 【详解】A．图甲中，当有人通过而遮住光线时，光照变弱，阻值变大，根据“串反并同”，A、B之间电压减小，故A错误； B．根据共振筛的共振曲线，当，振幅最大，可知该筛子的固有频率为 则此单摆的固有周期为 故B正确； C．b、d为振动加强点，则b、d连线的中点也是振动加强点，故C正确； D．图丁为移动的振动片上金属丝周期性触动水面形成的水波图样，根据水波的波纹可知，左边形成的波纹比较密，右边的比较稀疏，根据多普勒效应可知，左侧波的频率大于右侧波的频率，因此可知振动片是向左移动的，故D正确。 故选BCD。 9．（1）简谐运动，0.5 s，2 Hz，阻尼振动；（2）受迫振动，0.25 s 【详解】(1)用手往下拉振子，放手后，因振子所受回复力满足 所以做简谐运动，根据题意 则 由于阻力的存在，振子克服阻力做功消耗能量，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。振动达到稳定状态后，其频率（或周期）等于驱动力的频率（或周期），而跟固有频率（或周期）无关。即f=f驱=4 Hz，T=T驱=0.25 s。 10．D 【详解】A．如果没有摩擦力，物块以O点为平衡位置做简谐运动，则O点应该在AB中间，物块在B点所受弹簧弹力与在A点受弹簧弹力大小相等，由于有摩擦力，物体从A到B过程中机械能损失，故无法到达没有摩擦力情况下的B点，也即O点靠近B点，故物块在B点所受弹簧弹力小于在A点的弹力，故A错误； BCD．物块最终停止的位置应满足 解得 即物块若在O点左右两侧1cm的范围内的速度为0，就会停止运动。 物体从A到B过程由能量守恒 解得 物体从B往右运动到O点右侧x2由能量守恒 解得 以此类推，物体再次往左运动到O点左侧x3=5cm处停止，再往右运动到O点右侧x4=3cm处停止，接着再往左运动到O点左侧x5=1cm处停止，因此位置弹力等于最大静摩擦力，物块最终停止。物块运动的总路程为 故BC错误，D正确。 故选D。 11．AC 【详解】A．单摆的周期是拉力大小变化周期的倍，即周期为，根据周期公式有 解得，故A正确； B．设小球摆动到最高点时绳子与竖直方向的夹角为，则在最高点 在最低点 由机械能守恒有 联立可得 代入 得，故B错误； C．地球表面物体所受重力等于万有引力，则有 可得 代入 得，故C正确； D．第一宇宙速度为近地卫星的环绕速度，由万有引力提供向心力有 可得 代入 得，故D错误。 故选AC。 12．（1） ；（2）5 【详解】（1）当汽车的频率等于人的固有频率时 解得 （2）设乘车人数为n个时，人感觉到最难受，则 联立以上两式解得 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $