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

人教版高中物理选择性必修第一册第二章第六节受迫振动 共振同步训练 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 基础训练 一、单选题 1．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3Hz。现使圆盘以4s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（　　）    A．0.25Hz B．3Hz C．8Hz D．6Hz 2．下列四幅图所涉及的物理知识，说法正确的是（　　） A．图甲中电视塔避雷针的工作原理是静电屏蔽 B．图乙中FAST射电望远镜是通过超声波观测天体 C．图丙中医用彩超可以用来检查心脏、大脑、眼底的病变是利用了波的衍射原理 D．图丁中是盥洗用的脸盆“洗”，用手摩擦盆耳，一定节奏后溅起水花，这是共振现象 3．下列说法正确的是（    ） A．伽利略首先确定了单摆做简谐运动的周期公式 B．做简谐运动的物体所受的回复力就是它所受的合外力 C．驱动力的频率越大，物体做受迫振动的振幅越大 D．做简谐运动的物体，当位移为负值时，回复力产生的加速度一定为正值 二、多选题 4． “上海慧眼”，是上海中心大厦的阻尼器，安装在大厦的126层，强风来袭，摩天大楼会晃动，该阻尼器可以削减高层晃动，帮助超高层建筑保持楼体稳定和安全。假设该阻尼器沿水平方向做阻尼振动，振动图像如图所示。关于阻尼器的说法正确的是（　　） A．阻尼振动振幅会越来越小，但周期不变 B．上海慧眼通过和中心大厦发生共振来保持楼梯稳定 C．t=18s时，位移为正，加速度沿x轴负方向 D．t=16s时，斜率为正，沿x轴负方向运动 三、解答题 5．如图，钢尺的振动为什么会越来越弱？鼓皮的振动为什么会逐渐变弱？荡来荡去的秋千没人推动后，为什么会慢慢停下来？        6．在列队通过桥梁时，为什么不能齐步走？ 能力提升训练 四、单选题 7．一单摆在地球表面做受迫振动，共振曲线如图所示，下列说法正确的是（　　） A．则该单摆的摆长约为2m B．若摆长减小，则共振曲线的峰值向左偏移 C．当驱动力频率为0.5Hz时，振幅最大 D．若在月球上做实验，共振曲线的峰值向右偏移 8．如图所示为受迫振动的演示装置，在一根根张紧的绳子上悬挂几个摆球，可以用一个单摆（称为“驱动摆”）驱动另外几个单摆，已知重力加速度为g。下列说法不正确的是（　　） A．某个单摆摆动过程中多次通过同一位置时，速度可能不同而加速度一定相同 B．如果驱动摆的摆长为L，则其他单摆的振动周期都等于2π C．如果驱动摆的摆长为L，振幅为A，若某个单摆的摆长大于L，振幅也大于A D．如果某个单摆的摆长等于驱动摆的摆长，则这个单摆的振幅最大 9．如图所示是一个单摆的振动曲线（），则（  ） A．此单摆的摆长约为 B．此单摆周期约为 C．若摆长增大，共振曲线的峰将向上移动 D．若摆长增大，共振曲线的峰将向左移动 五、多选题 10．儿童是祖国的未来。图中是儿童游乐园里常见的一种弹簧小马，若前后小幅摆动时其水平分运动可视为简谐运动，下列说法正确的是（　　） A．关于平衡位置对称的两点的水平分速度一定大小相同，方向相反 B．关于平衡位置对称的两点的水平分加速度一定大小相同，方向相反 C．当有儿童使用时，整体振动的周期变大 D．儿童摇动越快，小马振幅越大 11．兼善中学录播室减噪装置结构如图所示，通过装置的共振可吸收声波。已知其固有频率为（制），其中为薄板单位面积的质量，L为空气层的厚度。经测试发现它对频率为300Hz的声音减噪效果最强，若外界声波频率由300Hz变为200Hz，则（　　）    A．系统振动频率为 B．系统振动频率为 C．为获得更好减噪效果，可仅减小L的大小 D．为获得更好减噪效果，可仅换用更大的薄板 六、解答题 12．如图为一单摆的共振曲线，则（，） （1）该单摆的摆长约为多少？ （2）共振时单摆的振幅多大？ （3）共振时摆球的最大回复加速度的大小为多少？ （4）若单摆的摆长变短，共振曲线的峰将怎样移动？ 生活中我们借助各种器械进行运动，以达到娱乐和健身目的。 13．如图，借助瑜伽球靠墙静蹲的男士背部保持挺直且倚靠在瑜伽球上，瑜伽球“倚靠”竖直墙面。则男士（　　） A．对地面的摩擦力为零 B．对地面的压力大于其重力 C．对瑜伽球的弹力是因为瑜伽球的形变而产生的 D．对瑜伽球的弹力与墙壁对瑜伽球的弹力是一对相互作用力 14．飞力士棒是一根弹性杆两端带有负重的器械，如图a。某型号飞力士棒的长度为1.5m，固有频率为4.5Hz。如图b，某人用手振动该飞力士棒进行锻炼，下列关于棒振动的描述正确的是（　　） A．人用力越大，棒振动越快 B．人手振动频率变大，棒振动频率一定变大 C．人手振动频率变大，棒振动幅度一定变大 D．驱动该棒每分钟振动270次时，棒振动幅度最大 15．荡秋千是深受大家喜爱的一项娱乐活动。设地球质量为M、半径为R，引力常量为G。则地球表面附近的重力加速度大小为______。将人视为质点，秋千质量不计，两根绳长均为，摆角小于90°，荡秋千过程中人能上升的最大高度为H，则经过最低点时速度为______，若想绕着水平横杆在竖直平面内完成圆周运动，经过最低点时速度______。 16．蹦极是一项非常刺激的运动。将人视为质点，人离开蹦极台时初速度视为零，下落过程中弹性绳的质量、空气阻力均忽略不计。人从蹦极台起跳，到a点时弹性绳恰好伸直，人继续下落，能到达的最低位置为b点，如图所示。已知人的质量为m，弹性绳的原长为，其弹力大小和弹簧的弹力大小规律相同，满足，其中为弹性绳的形变量，k是与弹性绳有关的系数。重力加速度大小为g。求： （1）人第一次到达a点时的速度大小； （2）人第一次达到最大速度时速度大小； （3）图像是研究物体问题常见的方法。 ①取蹦极台处为坐标原点，竖直向下为正方向，建立x轴。人的位移为x，加速度为a，请画出人下落过程a随x变化的图像； ②请类比用图像求位移的方法，根据图像分析说明质量越大的人，能到达的最低位置越低。 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 《人教版高中物理选择性必修第一册第二章第六节受迫振动 共振同步训练》参考答案 1．A 【详解】圆盘以4s的周期匀速运动，此时圆盘转动一圈，T型支架上下振动一次，小球和弹簧组成的系统在T型支架的作用下做受迫振动，周期为4s，则振动的频率为 故A正确，BCD错误。 故选A。 2．D 【详解】A．图甲中电视塔避雷针的工作原理是尖端放电，A错误； B．图乙中FAST射电望远镜是通过无线电波观测天体，B错误； C．图丙中医用彩超可以用来检查心脏、大脑、眼底的病变是利用了多普勒效应，C错误； D．图丁中是盥洗用的脸盆“洗”，用手摩擦盆耳，一定节奏后溅起水花，这是共振现象，D正确。 故选D。 3．D 【详解】A．惠更斯首先确定了单摆做简谐运动的周期公式，A错误； B．单摆的回复力是重力沿轨迹切线方向的分力，B错误； C．驱动力的频率与物体的固有频率越接近，物体做受迫振动的振幅越大，C错误； D．做简谐运动的物体，回复力与位移方向相反，所以当位移为负值时，回复力产生的加速度一定为正值，D正确； 故选D。 4．AC 【详解】A．因为有阻力的作用，需要克服阻力做功，机械能会越来越小，所以阻尼振动的振幅逐渐减小；阻尼振动的振动周期等于系统的固有周期，可认为周期不变。另外从题目图像看，相邻波峰或波谷的时间间隔即周期无明显变化，符合“振幅减小、周期不变”的规律。因此阻尼振动的振幅越来越小，但周期不变，故A正确； B．共振的条件是“驱动力频率等于系统固有频率”，此时振幅会最大；而阻尼器的作用是通过消耗能量来减小振动幅度，并非利用共振原理。故B 错误； C．振动图像的纵坐标表示位移，时，图像在轴上方，故位移为正；又因为加速度的方向与位移的方向始终相反，所以此时加速度的方向为负方向。故C正确； D．振动图像的斜率表示速度。斜率为正，速度沿轴正方向；斜率为负，速度沿轴负方向。由图像可以看出t=16s时，图像斜率为正，所以沿x轴正方向运动，故D错误。 故选AC。 5．受摩擦力及空气阻力作用，振动的振幅变小，最终停下来 【详解】钢尺在振动过程中，受到空气的阻力，一部分能量转化为热能或其他形式的能量，振动逐渐减弱，振幅变小；振动的鼓皮受到阻力，鼓皮的振动能量会逐渐转化为热能和其他形式的能量，鼓皮振动的振幅变小；荡来荡去的秋千没人推动后，会因为摩擦阻力和空气阻力的作用，机械能转化为内能，所以每次上升的高度逐渐减小，会慢慢停下来。 11．见解析 【详解】当列队通过桥梁齐步走时，对桥梁产生周期性驱动力，为了避免桥梁受到周期性驱动力而发生共振现象，损坏桥梁，当列队通过桥梁时，不能齐步走而要便步走。 6．C 【详解】AC．由图可知单摆的固有频率为0.5Hz，即当驱动力频率为0.5Hz时，振幅最大，则周期 根据单摆周期公式 可得该单摆的摆长约为 选项A错误，C正确； B．若增大减小，则周期变小，固有频率变大，则共振曲线的峰值向右偏移，选项B错误； D．若在月球上做实验，月球上重力加速度g变小，则周期变大，固有频率变小，则共振曲线的峰值向左偏移，选项D错误。 故选C。 7．C 【详解】A．某个单摆摆动过程中多次通过同一位置时，速度大小相等但方向可能不同，根据 可得，加速度 位移相同，故加速度一定相同，故A正确。 B．如果驱动摆的摆长为L，根据单摆周期公式 而其他单摆都做受迫振动，故其振动周期都等于驱动摆的周期，故B正确。 C．当受迫振动的单摆的固有周期等于驱动摆的周期时，受迫振动的振幅最大，某个单摆的摆长大，但振幅不一定也大，故C错误; D．同一地区，单摆的固有频率只取决于单摆的摆长，则只有摆长等于驱动摆的摆长时，单摆的振幅能够达到最大，这种现象称为共振，故D正确。 本题选不正确的，故选C。 8．D 【详解】AB．由单摆的振动曲线可知则单摆的频率 此单摆周期为 由单摆的周期公式可得摆长 故A、B错误； CD．由单摆的频率公式得知，当摆长增大时，单摆的固有频率减小，产生共振的驱动力频率也减小，共振曲线的峰将向左移动，故C错误，D正确； 故选D。 9．BC 【详解】A．简谐运动对称点的速度等大，但方向可能相同也可能相反，故A错误； B．对称点的加速度等大且都指向平衡位置，故方向相反，故B正确； C．根据弹簧振子周期公式可知当有儿童使用时，整体质量变大，周期变大，故C正确； D．当儿童摇动时，小马做受迫振动，当儿童摇动频率接近小马固有频率时，振幅才越大，故D错误。 故选BC。 10．AD 【详解】AB．若外界声波频率由300Hz变为200Hz，由于系统做受迫振动，振动时的频率等于驱动力的频率，即为200Hz，故A正确，B错误； CD．由于驱动力的频率小于系统的固有频率，在驱动力的频率一定时，为获得更好减噪效果，应使系统的固有频率减小，由题（制）可知，应增大或L，故C错误，D正确。 故选AD。 11．（1）；（2）；（3）；（4）右移 【详解】（1）由图可知，当驱动力频率为时，单摆振幅最大，即产生了共振现象，则单摆的固有频率也为，周期为 根据单摆周期公式 解得 （2）由图读出，共振时单摆的振幅为。 （3）根据题意，单摆所受回复力 由牛顿第二定律 所以 由于单摆的最大摆角较小，则 所以最大加速度 （4）根据单摆的周期公式 若单摆的摆长变短，则单摆周期变小，由 单摆频率变大，所以共振曲线的峰将右移。 12．B 13．BD 14． 15．（1）；（2）；（3）①；②类比图像与横轴所围成的面积表示物体发生的位移，此时图线的变化可以看成的变化，其与横轴围成的面积表示合外力所做的功，从离开蹦极台到最低点，根据动能定理可知，其合外力做的功等于物体动能的变化量，即x轴上方的面积与x轴下方的面积相等，若人的质量越大，图线与x轴的交点坐标越大，图线在x轴上方的面积与x轴下方的面积都将增大，所以速度为零时的位移增大，即人能到达的最低位置越低。 【详解】12．A．对男士进行受力分析可知，水平方向受到两个力的作用，即向右的瑜伽球对他的弹力以及地面对他向右的摩擦力，故A项错误； B．对男士进行受力分析可知，竖直方向受到三个力的作用，即自身的重力，地面对他的支持力以及瑜伽球对他的摩擦力，该摩擦力方向向下，由平衡条件可知，地面对男士的支持力等于自身的重力以及瑜伽球对他的摩擦力。由牛顿第三定律可知，地面对男士的支持力等于男士对地面的压力，即男士对地面的压力大于其重力，故B项正确； C．男士对瑜伽球的弹力是因为男士的形变而产生的，故C项错误； D．男士对瑜伽球的弹力与墙壁对瑜伽球的弹力是一对平衡力，故D项错误。 故选B。 13．AB．使用者用手振动该飞力士棒，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，故A错误，B正确； CD．当手振动的频率接近该飞力士棒的固有频率时，飞力士棒的振幅才会变大，当手振动的频率等于该飞力士棒的固有频率，频率为4.5Hz即每分钟振动270次飞力士棒与手共振，振幅最大，故C错误，D正确。 故选BD。 14．[1]在星球表面附近的重力等于万有引力，有 解得 [2]荡秋千过程，从最大高度到最低点过程，由定能定理得 解得 [3]若想绕着水平横杆在竖直平面内完成圆周运动，在最高点时，由重力提供其做圆周运动的向心力，有 则其从最高点到最低点的过程，由动能定理有 解得 15．（1）人从离开蹦极台到a点过程，由动能定理得 解得 （2）当人的速度达到最大时，其加速度为零，有 解得弹性绳的伸长量为 此时弹性绳的长度为 由离开蹦极台到该位置，由动能定理有 解得 （3）①在离开蹦极台到a点的过程，人只收到竖直向下的重力，做自由落体运动，其加速度为重力加速度，即 在a点到最大速度阶段，根据牛顿第二定律有 随着人的下落，位移x不断增加，所以加速度不断减小，当加速度减为零时，人的速度达到最大，此后根据牛顿第二定律有 随着位移x不断增大，加速度反向增大，人的速度不断减小，直到速度减为零，人运动到最低点，根据运动的对称性，此时人的加速度大小应大于重力加速度大小，所以a随x变化的图线如图所示 ②略。 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 $