2.6 受迫振动 共振 课后练习-2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

**基本信息** 分层递进设计，覆盖阻尼振动、共振条件及受迫振动规律，从概念辨析到实际应用，培养物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |必备知识基础|阻尼振动、共振概念|7题单选/多选，如判断振幅周期变化（1-2题），辨析共振条件（3-7题）| |关键能力提升|受迫振动规律、图像分析|4题综合题，含共振曲线应用（8-9题）、实际情境计算（10-11题）| |核心素养拔高|实际问题解决|1题工业模型题（振动送料机），体现科学态度与责任|

2.6　受迫振动　共振 一、必备知识基础 1.由于存在空气阻力,严格来讲,任何物体的机械振动都不是简谐运动,在振动过程中(　　) A.振幅减小,周期减小,机械能减小 B.振幅减小,周期不变,机械能减小 C.振幅不变,周期减小,机械能减小 D.振幅不变,周期不变,机械能减小 2.自由摆动的秋千,摆动的振幅越来越小,下列说法正确的是(　　) A.机械能守恒 B.能量正在消失 C.总能量守恒,机械能减小 D.只有动能和势能的相互转化 3.(多选)据《天中记》一书记载,晋初(公元3世纪)时,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。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。关于这个现象,下列说法正确的是(　　) A.共鸣是一种共振 B.铜盘共鸣时的振动频率等于皇宫钟声的频率 C.把铜盘磨薄改变了驱动力的频率 D.把铜盘磨薄使铜盘的固有频率远离驱动力的频率 4.某手机正在充电时,闹钟响起的同时手机振动,充电线也跟着振动,手机振动的频率为f1,充电线上某点的频率为f2,如图所示。下列说法正确的是(　　) A.充电线上离手机充电口近的点振动频率大 B.手机振动的频率越大,充电线抖动的幅度越大 C.充电线做的振动是受迫振动 D.同一手机,更换不同长度的充电线,其振动时的频率不同 5.台风中心登陆上海。安装在上海中心大厦第125层的千吨“上海慧眼”阻尼器(简化模型如图所示)明显晃动,“吸收”了大厦振动的部分能量,使大厦晃动逐渐减弱。下列说法正确的是(　　) A.阻尼器的摆动频率始终不变 B.阻尼器的悬索越长,减震效果越好 C.阻尼器只能在大风天气下发挥作用,对地震不能发挥作用 D.大厦晃动频率与阻尼器的固有频率相同时,阻尼器摆幅最大 6.(多选)(2026广东梅州高二月考)如图所示,A、B、C三个小钢球的质量分别为2m、m、m,连接A、C的绳长相等,A振动后,通过张紧的水平细绳给其他各摆施加驱动力,当B、C振动达到稳定时,下列说法正确的是(　　) A.B的振动周期最大 B.C的振幅比B的振幅小 C.C的振幅比B的振幅大 D.A、B、C的振动周期相等 7.一物体做受迫振动时的振幅与驱动力频率的关系图像如图所示,由图可知(　　) A.驱动力频率为f2时,物体处于共振状态 B.物体做自由振动时,频率可以为f1、f2或f3 C.要减小共振的危害,必须使物体的振动频率接近f2 D.要利用共振的效果,必须使物体的振动频率远离f2 二、关键能力提升 8.某弹簧振子在两种不同驱动力作用下做受迫振动,达到稳定时的振动图像如图甲中的曲线Ⅰ和曲线Ⅱ所示。图乙为该弹簧振子的共振曲线,图中a、b、c为共振曲线上的三点,则(　　) A.若c状态所对应的振动图像是曲线Ⅰ,则曲线Ⅱ对应的状态可能是图乙中的b点 B.若c状态所对应的振动图像是曲线Ⅰ,则曲线Ⅱ对应的状态可能是图乙中的a点 C.若b状态所对应的振动图像是曲线Ⅱ,则曲线Ⅰ对应的状态可能是图乙中的c点 D.若b状态所对应的振动图像是曲线Ⅱ,则曲线Ⅰ对应的状态可能是图乙中的a点 9.(多选)一个单摆做受迫振动,其共振曲线(振幅A与驱动力的频率f的关系)如图所示,g取9.8 m/s2,则(　　) A.此单摆的固有周期为2 s B.此单摆的摆长约为1 m C.若摆长增长,单摆的固有频率增大 D.若摆长增长,达到最大振幅所对应驱动力的频率也增大 10.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“车身——悬挂系统”的固有周期是0.5 s,这辆汽车匀速通过某路口的条状减速带,如图所示,已知相邻两条减速带间的距离为1.0 m,该车经过该减速带过程中,下列说法正确的是(　　) A.当轿车以30 km/h的速度通过减速带时,车身上下振动的频率为2 Hz B.轿车通过减速带的速度大小不同,车身上下振动的幅度大小也必然不同 C.轿车通过减速带的速度越大,车身上下颠簸得越剧烈 D.当轿车以7.2 km/h的速度通过减速带时,车身上下颠簸得最剧烈 11.汽车的质量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为车厢在平衡位置时弹簧的压缩长度)。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,人感觉到最难受? 三、核心素养拔高 12.(2026河北邯郸高二期中)如图甲所示,振动送料机是工业中常用的物料输送设备,其简化模型如图乙所示。水平料槽通过两根轻弹簧与固定支架连接,料槽下方安装有电动偏心轮,偏心轮转动时给料槽提供水平周期性驱动力。已知料槽的固有频率f固与总质量m成反比(质量越大,固有频率越小)。某次调试中,料槽空载时固有频率f固=1.0 Hz,偏心轮转速调至n=120 r/min时料槽振幅较小。忽略弹簧质量及摩擦阻力,则下列说法正确的是(　　) A.当前驱动力频率为1.0 Hz B.仅向料槽内添加物料(增大总质量),料槽振幅增大 C.仅降低偏心轮转速至60 r/min,料槽振幅增大 D.关闭电源后,料槽振动的周期随振幅减小而增大 参考答案 1.B　解析 由于存在空气阻力,振动系统在振动过程中机械能逐渐减小,转化为内能,振幅逐渐减小,而振动系统的振动周期与本身结构有关,为固有周期,故周期不变,B正确。 2.C　解析 自由摆动的秋千,振幅越来越小,则振动系统中的能量转化不只是系统内部动能和势能的相互转化,振动系统是一个开放系统,与外界时刻进行着能量交换,但总能量守恒,系统由于受到阻力,消耗系统机械能,从而使振动的机械能不断减小,故C正确。 3.ABD　解析 共鸣是可发声的物体之间的共振,故A正确;发生共鸣的条件是频率相等,故B正确;把铜盘磨薄改变了其固有频率,故C错误;把铜盘磨薄使铜盘的固有频率不等于驱动力的频率,这样就不会再发生共鸣了,故D正确。 4.C　解析 当手机振动的频率等于充电线的固有频率时,充电线抖动的幅度最大;若手机振动的频率增大,无法判断手机的频率是否接近充电线的固有频率,无法判断抖动的幅度大小,所以手机振动的频率越大,充电线抖动的幅度不一定越大,故B错误。闹钟响起,手机振动,充电线也跟着振动,可知充电线做受迫振动,则有f1=f2,由于受迫振动的频率取决于驱动力的频率,所以同一手机,更换不同长度充电线,振动时的频率相同,均等于手机振动的频率,故C正确,A、D错误。 5.D　解析 阻尼器是受迫振动,摆动频率与大厦晃动频率相同,故A错误;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,摆幅达到最大值,此时阻尼器吸收能量最多,减震效果最好,故B错误,D正确;阻尼器还能对地震的横波成分有一定的减振效果,故C错误。 6.CD　解析 由题意,A做自由振动,其振动周期就等于其固有周期,而B、C在A产生的驱动力作用下做受迫振动,受迫振动的周期等于驱动力的周期,即等于A的固有周期,所以三个单摆的振动周期相等,故A项错误,D项正确;由于C、A的摆长相等,则C的固有周期与驱动力周期相等,产生共振,其振幅比B的大,故B项错误,C项正确。 7.A　解析 由题图可知驱动力频率为f2时,物体振幅最大,处于共振状态,选项A正确;当驱动力的频率等于物体的固有频率时,物体振幅最大,由题图可知该物体的固有频率为f2,物体做自由振动时,频率为固有频率f2,选项B错误;物体的振动频率越接近固有频率,振幅越大,故要减小共振的危害,必须使物体的振动频率远离f2,要利用共振的效果,必须使物体的振动频率接近f2,选项C、D错误。 8.B　解析 受迫振动的频率与驱动力的频率相同,当物体受迫振动时,驱动力的频率与弹簧振子的固有频率越接近,振幅越大。由题图甲可得fⅠ>fⅡ,由图乙可知fa<fc<fb,若c状态所对应的图像是曲线Ⅰ,则曲线Ⅱ所对应的状态可能是图乙中的a点,故A错误,B正确;若b状态所对应的是曲线Ⅱ,由于fⅠ>fⅡ,fa<fc<fb,则曲线Ⅰ的状态不可能是图乙中a点或c点,故C、D错误。 9.AB　解析 由共振条件知单摆固有频率为f=0.5 Hz,则其固有周期为T==2 s,选项A正确;由单摆周期公式T=2π,可求得单摆的摆长为l==1 m,选项B正确;摆长增长,单摆的周期变大,其固有频率变小,达到最大振幅所对应驱动力的频率减小,选项C、D错误。 10.D　解析 当轿车以30 km/h的速度通过减速带时,车身上下振动的周期为T= s,则车身上下振动的频率为f= Hz,A错误;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,所以当轿车通过减速带的速度大小不同时,车身上下振动的幅度大小可能相同,B、C错误;当轿车以7.2 km/h的速度通过减速带时,车身上下振动的频率为f1==2 Hz,车身系统的固有频率为f0==2 Hz,此时f1=f0,所以车身发生共振,上下颠簸得最剧烈,D正确。 11.解析 人体固有频率为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 所以l= 解得l=0.062 1 m。 由胡克定律有kl=(m1+nm2)g 得n==5(人)。 答案 5人 12.C　解析 偏心轮转速调至n=120 r/min=2.0 r/s时,驱动力频率为f=2.0 Hz,故A错误;仅向料槽内添加物料(增大总质量),固有频率变小,驱动力频率和固有频率相差更大,料槽振幅减小,故B错误;仅降低偏心轮转速至n=60 r/min=1.0 r/s,驱动力频率为f'=1.0 Hz,等于固有频率,此时达到共振,料槽振幅增大,故C正确;关闭电源后,驱动力消失,料槽做阻尼振动。对于一个振动系统(如弹簧振子),其振动周期(即固有周期)由系统本身的性质(质量和劲度系数)决定,与振幅无关,因此,料槽振动的周期不随振幅的减小而改变,故D错误。 9 学科网（北京）股份有限公司 $