第2章 第6节 受迫振动 共振（Word版）-【满分思维·同步精炼】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册同步测试学生用书（人教版）

6　受迫振动　共振 　 振动中的能量损失 1.（多选）一单摆在空气中振动，振幅逐渐减小，下列说法正确的是（　　） A.单摆的机械能逐渐转化为其他形式的能 B.单摆后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能 C.单摆振幅减小，频率也随之减小 D.单摆振幅虽然减小，但其频率不变 2.（2026·浙江嘉兴高二质检）如图所示为某同学研究单摆做阻尼振动的位移—时间图像，P、N是图像上的两个点，下列说法正确的是（　　） A.摆球在P点时做减速运动 B.摆球在N点时正在升高 C.摆球在P点时的动能和在N点时的动能相同 D.摆球在P点时的机械能大于在N点时的机械能 固有频率、受迫振动及共振现象 3.（2026·浙江温州高二检测）下列振动中属于受迫振动的是（　　） A.用重锤敲击一下悬吊着的钟后，钟的摆动 B.打点计时器接通电源后，振针的振动 C.自由摆动中的秋千 D.弹簧振子在竖直方向上上下振动 4.（2026·湖北武汉开学考试）某款风铃由不同长度的金属管组成，当微风吹过时，金属管会振动发出清脆悦耳的声音。关于此现象，下列说法正确的是（　　） A.金属管的振动频率等于风力频率 B.风力频率越高，金属管振动幅度越大 C.各金属管固有频率相同，振动周期相等 D.金属管做受迫振动时，无回复力作用 5.（链接教材P58“练习与应用”T1）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3 Hz。现使圆盘以4 s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（　　） A.0.25 Hz B.2 Hz C.0.75 Hz D.4 Hz 共振图像及应用 6.（2026·浙江金华高二质检）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（　　） A.此单摆的固有周期为2 s B.此单摆的摆长约为0.5 m C.若摆长增大，单摆的固有频率增大 D.若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动 7.（2026·浙江金华高二质检）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，则下列说法正确的是（　　） 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 8.（2026·江苏南京高二质检）如图所示为两个单摆的受迫振动的共振曲线，则下列说法正确的是（　　） A.若两个受迫振动是在地球上同一地点进行，则两个摆长之比lⅠ∶lⅡ＝4∶25 B.若两个受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相同，则图线Ⅱ表示地球上单摆的共振曲线 C.若图线Ⅰ表示是在地面上完成的，则该单摆摆长约为1 m D.若图线Ⅱ表示是在地面上完成的，则该单摆摆长约为2 m 　 突出情境命题　彰显学科价值 1.（2026·浙江杭州高二质检）上海中心大厦高度为中国第一，全球第二。据报道某次台风来袭时，大厦出现了晃动，然而大厦安然无恙的原因主要靠悬挂在距离地面583米、重达1 000吨的阻尼器“上海慧眼”，当台风来临时阻尼器开始减振工作，质量块的惯性会产生一个反作用力，使得阻尼器在大楼受到风作用且易摇晃时发生反向摆动，才使大厦转危为安。以下说法不合理的是（　　） A.大厦能够减小振幅是因为上海慧眼“吸收”了大厦振动的能量，起到减振作用 B.如果将上海慧眼悬挂在楼层较低的空间减振效果更好 C.如遇台风天气，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.如果发生地震，上海慧眼也可以起到减振作用 2.（2026·江苏南京校级月考）市政单位经常使用共振破碎机破碎旧水泥路面，破碎机有专用传感器感应路面的振动，由电脑自动调节锤头的击打频率，使锤头击打水泥路面时，水泥路面局部范围产生共振，从而将水泥路面击碎。下列说法正确的是（　　） A.锤头的击打频率应等于水泥路面的固有频率 B.锤头的击打频率应大于水泥路面的固有频率 C.破碎机停止工作后，水泥路面在停止振动前，频率逐渐减小 D.锤头击打效果仅取决于锤头的振幅，锤头的振幅越大效果越好 创新命题设计　凸显思维品质 3.（2026·浙江温州高二月考）汽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。某型号汽车的“车身—悬挂系统”振动的固有频率是5 Hz，这辆汽车匀速通过铺设有条状减速带的路段，已知相邻两条减速带间的距离为1.8 m，如图所示。若该车经过减速带的过程中，车身上下颠簸得极为剧烈，则该车的速度最接近（　　） A.8 km/h B.16 km/h C.32 km/h D.64 km/h 4.（2026·江苏南京校级月考）把一个筛子用四根弹簧支撑起来，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54 r/min。为了使筛子的振幅减小，下列说法正确的是（　　） A.增大筛子质量，增大电压 B.增大筛子质量，减小电压 C.减小筛子质量，减小电压 D.减小筛子质量，增大电压 学科网（北京）股份有限公司 $ 6　受迫振动　共振 [教材知识——一遍过] 1.AD　单摆做阻尼振动，因不断克服空气阻力做功使机械能转化为其他形式的能，但是在振动过程中，动能和势能仍不断相互转化，单摆在从最大位移处向平衡位置运动的过程中，后一时刻的动能大于前一时刻的动能，故选项A正确，B错误；做阻尼振动的物体，其振幅不断减小，频率由系统的特征决定，与振幅无关，所以其频率不变，故选项C错误，D正确。 阻尼振动的三个特点 （1）振幅逐渐减小，最后停止振动。 （2）系统的机械能逐渐减小，最后耗尽。 （3）周期、频率不随振幅的变化而变化。 ｜规律总结｜ 2.D　由题图可知摆球在P点时正在靠近平衡位置，速度在增大，即摆球在P点时做加速运动，故A错误；摆球在N点时也正在靠近平衡位置，高度在降低，即摆球在N点时正在降低，故B错误；P、N两点对应位置高度相同，故从P到N重力做功为0，由于单摆做阻尼振动，可知摆球需克服阻力做功，由动能定理可知，摆球在P点时的动能大于在N点时的动能，故C错误；由于Ep＝mgh，可知两摆球在P、N两点时的重力势能相等，而摆球在P点时的动能大于在N点时的动能，所以摆球在P点时的机械能大于在N点时的机械能，故D正确。 3.B　受迫振动是振动物体在驱动力作用下的运动，故只有B正确。 4.A　物体做受迫振动时，其振动频率始终等于驱动力的频率，金属管做受迫振动的振动频率等于驱动力频率，即风力频率，A正确；只有当风力频率接近金属管固有频率时，才会发生共振，振动幅度才会显著增大，并非风力频率越高，振动幅度就越大（点拨：物体做受迫振动时，振动的频率等于驱动力的频率，只有驱动力的频率等于物体的固有频率时，振幅最大），B错误；不同长度的金属管，由于结构参数不同，其固有频率也不同，所以各管的振动周期并不相等，C错误；物体做简谐运动就一定存在回复力，金属管振动时，其自身的弹性以及重力等因素会形成使其回到平衡位置的力，即回复力，D错误。 5.A　圆盘以4 s的周期匀速运动，此时圆盘转动一圈，T形支架上下振动一次，小球和弹簧组成的系统在T形支架的作用下做受迫振动，周期为4 s，则振动的频率为f＝＝ Hz＝0.25 Hz，故A正确，B、C、D错误。 6.A　由共振曲线知，此单摆的固有频率为0.5 Hz，固有周期为T＝＝ s＝2 s，故A正确；根据单摆周期公式T＝2π，解得单摆的摆长l≈1 m，故B错误；若摆长增大，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，故C、D错误。 7.B　受迫振动的频率与驱动力的频率相同；当物体做受迫振动时，驱动力的频率与振子的固有频率越接近，振幅越大。由题图甲可得fⅠ＞fⅡ，由题图乙可知fa＜fc＜fb，若c状态所对应的图像是曲线Ⅰ，由于fⅠ＞fⅡ，fa＜fc＜fb，所以曲线Ⅱ所对应的状态可能是题图乙中的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，所以曲线Ⅰ对应的状态不可能是题图乙中的a点和c点，故C、D错误。 8.B　若两个受迫振动均在地球上同一地点进行，则重力加速度相等，由题图可知，固有频率比为2∶5，则固有周期比为5∶2，根据T＝2π，可知摆长比为25∶4，故A错误；若两个受迫振动分别在月球上和地球上进行，因为图线Ⅰ表示的单摆的固有频率较小，则固有周期较大，根据T＝2π，可知周期大的重力加速度小，则图线Ⅰ是月球上单摆的共振曲线，图线Ⅱ是地球上单摆的共振曲线，故B正确；由题图可知，图线Ⅰ表示的单摆的固有周期为TⅠ＝＝5 s，若图线Ⅰ表示是在地面上完成的，由T＝2π，解得lⅠ＝≈6.2 m，故C错误；同理，图线Ⅱ表示的单摆的固有周期为TⅡ＝＝2 s，若图线Ⅱ表示是在地面上完成的，由T＝2π，解得lⅡ＝≈1 m，故D错误。 对共振曲线的理解 （1）两坐标轴的含义 横轴：驱动力的频率。 纵轴：受迫振动的振幅。 （2）f0的意义：表示振动系统的固有频率。 （3）认识曲线形状：f＝f0，产生共振；f＞f0或f＜f0，振幅较小。f与f0相差越大，振幅越小。 （4）结论：驱动力的频率f越接近振动系统的固有频率f0，受迫振动的振幅越大，反之振幅越小。 ｜规律总结｜ [高考趋向——全练通] 1.B　振动的物体，其振幅大小体现能量的大小，而大厦能够减小振幅是因为上海慧眼“吸收”了大厦振动的能量，起到减振作用，故A项正确，不符合题意；要实现更好的空间减振效果，上海慧眼应该悬挂在较高楼层，故B项错误，符合题意；阻尼器的摆动幅度会受到风力的影响，风力越大，摆动幅度越大，故C项正确，不符合题意；如果发生地震，大厦也会振动，从而使得上海慧眼做受迫运动，减小大厦的振动，即如果发生地震，上海慧眼也可以起到减振作用，故D项正确，不符合题意。 2.A　当锤头的击打频率等于水泥路面的固有频率时，系统发生共振，振幅最大，破碎效果最佳，A正确；若击打频率大于固有频率，无法达到共振条件，破碎效果减弱，B错误；破碎机停止工作后，水泥路面因阻尼振动逐渐停止，但其振动频率始终等于固有频率，水泥路面的固有频率是取决于自身材料结构等特点，不会逐渐减小，C错误；击打效果不仅与振幅有关，还需满足频率匹配条件，仅增大振幅而频率不匹配时效果不佳，D错误。 3.C　当车身因经过减速带而产生的受迫振动的频率与车的“车身—悬挂系统”振动的固有频率相等时，车身上下颠簸得最剧烈，由题意可知，频率为5 Hz，则周期T＝＝ s，此时车的速度为v＝＝ m/s＝9 m/s≈32 km/h，C正确，A、B、D错误。 4.A　筛子的固有频率为f0＝0.8 Hz，偏心轮转速是54 r/min＝0.9 r/s，其频率为f＝0.9 Hz，则为了使筛子的振幅减小，则驱动力的频率与固有频率不接近，所以可增加偏心轮转速，即增大电压远离共振频率，或减小筛子的固有频率，使其远离偏心轮的频率，即增大筛子质量，A正确，B、C、D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $