2.5受迫振动 共振 自主提升过关练（word版含答案）

2.5受迫振动 共振 自主提升过关练（含解析）
一、选择题
1．如图所示是一个共振演示器，1、4 和7号摆摆长相同，4号摆摆球质量大于其他摆球。使4号摆偏离平衡位置后释放，4号摆在振动中通过顶端横跨的绳子对其他几个摆施加周期性的驱动力。在振动稳定后，下列说法中正确的是（　　）
A．在摆动过程中，3号摆的频率比4号摆的频率小
B．5号摆的频率比1号摆大
C．3号摆的振幅最大，5号摆的振幅最小
D．在除4号摆之外的其他摆中，1、7号摆振幅最大
2．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
3．如图所示为CCTV10“我爱发明”节目中介绍的松果采摘机，松果采摘机利用机械臂抱紧树干，通过采摘振动头振动而摇动树干，使得松果脱落。下列说法正确是（　　）
A．工作中，树干的振动频率小于采摘振动头的振动频率
B．采摘振动头振动频率越高，采摘落果的效果一定越好
C．采摘振动头振动频率减小，树干的振动幅度可能增大
D．若采摘振动头停止振动，树干的振动频率会逐渐减小
4．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88r/min。为使共振筛的振幅增大，以下做法可行的是（　　）
A．降低输入电压同时减小筛子质量
B．降低输入电压同时增加筛子质量
C．增大输入电压同时减小筛子质量
D．增大输入电压同时增加筛子质量
5．如图所示，在一根张紧的水平绳上挂几个摆，其中A、E摆长相等。先让A摆振动起来，其他各摆随后也跟着振动起来，则在振动稳定后（　　）
A．其它各摆摆动频率跟A摆相同
B．其它各摆振动周期大小不同，D摆周期最大
C．其它各摆振动振幅大小不相同，E摆振幅最小
D．其它各摆振动振幅大小相同
6．下列说法错误的是（　　）
A．单摆振动具有等时性
B．振子受迫振动时，其振动的频率等于驱动力的频率
C．驱动力频率接近或等于固有频率时，振子会产生共振现象
D．阻尼振动时，振子振动的频率不断减小
7．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”的固有频率是2Hz，这辆汽车匀速通过某路口的条状减速带，如图。已知相邻两条减速带间的距离为1.0m，该车经过该减速带过程中，下列说法正确的是（　　）
A．当该轿车通过减速带时，车身上下振动的频率均为2Hz，与车速无关
B．该轿车通过减速带的速度越大，车身上下颠簸得越剧烈
C．当该轿车以7.2km/h的速度通过减速带时，车身上下颠簸得最剧烈
D．不同车辆以相同速度通过减速带时，车身上下颠簸的剧烈程度相同
8．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，下列说法中错误的是（　　）
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
9．下列关于机械振动的说法错误的是（　　）
A．系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率，与系统的固有频率无关
B．弹簧振子做简谐振动时，振动系统的势能与动能之和保持不变
C．在同一地点，单摆做简谐振动的周期的平方与其摆长成正比
D．已知弹簧振子初始时刻的位置、振幅及周期，就可以确定振子在任意时刻的振动情况
10．人体内部器官的固有频率为4~12Hz。次声是频率低于可听声频率范围的声波，它的频率范围大致为Hz～20Hz，人的耳朵听不见次声。1986年，法国次声实验室次声泄漏，造成30多名农民在田间突然死亡，出现这一现象的主要原因是（　　）
A．次声传播的速度快
B．次声频率和人体内部器官的固有频率相近，由于共振造成器官受损而死亡
C．人们感觉不到次声，次声可不知不觉地杀死人
D．次声穿透能力强，穿过人体时造成伤害
11．火车在铁轨上行驶时，每经过铁轨连接处，便迫使车厢在竖直方向上发生上下震荡，使火车运行产生很大噪音。如果铁轨上每根钢轨长，一列火车振动的固有频率是，当该车行经铁轨连接处时，下列说法中正确的是（　　）
A．当火车以的速度行驶时，车厢振动幅度最大
B．当火车以的速度行驶时，车厢振动频率为
C．当火车以的速度行驶时，车厢最不颠簸
D．火车行驶速度越大，车厢振动幅度越大
12．如图所示“洗”是古代盥洗用的脸盆，多用青铜铸成，现代亦有许多仿制的工艺品，倒些清水在其中，用手掌慢慢摩擦盆耳，盆就会发出嗡嗡声，到一定节奏时还会溅起层层水花，下列关于“洗”的说法正确的是（　　）
A．手掌摩擦的越快则溅起的水花越高
B．溅起水花的原因是由于手推动了“洗”
C．该种现象属于受迫振动
D．盆中的嗡嗡声是手与“洗”摩擦产生的声音
13．如图所示为受迫振动的演示装置，在一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.下列说法正确的是（　　）
A．某个单摆摆动过程中多次通过同一位置时，速度可能不同但加速度一定相同
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．驱动摆只把振动形式传播给其他单摆，不传播能量
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
14．如图所示为一个弹簧振子做受迫振动时振幅与驱动力频率之间的关系图像，由图可知（　　）
A．让振子自由振动，它的频率可以为、、
B．驱动力频率为时，振子处于共振状态
C．驱动力频率为时，振子的振动频率为
D．假如让振子自由振动，它的频率是
15．下列说法正确的是（　　）
A．弹簧振子做简谐振动时，振动系统的势能与动能之和保持不变
B．在同一地点，当摆长不变时，摆球质量越大，单摆做简谐振动的周期越小
C．系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率
D．已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期，就可知振子在任意时刻运动速度的方向
二、解答题
16．在本校实验室中有个实验仪器如图甲所示，五个摆悬挂于同一根绷紧的水平绳上。如图乙所示是E单摆做受迫振动时的共振曲线，它表示振幅与驱动力的频率的关系。问：（摆角不超过5°，重力加速度g取π2）
(1)先让A、B、C、D其中的哪一个摆摆动起来，E单摆的振动最为剧烈；
(2)E单摆的摆长的大小；
(3)若将E摆从本地移至北京某高中的实验室中，共振曲线的“峰”将怎样移动。
17．如图所示是一个单摆的共振曲线。
(1)若单摆所处的环境重力加速度g=，试求此摆的摆长；
(2)若将此摆移到高山，共振曲线的峰将怎样移动。
试卷第页，共页
参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
AB．受迫振动的频率与驱动力频率相同，则所有摆的频率都相同，故AB错误；
CD．摆长相同则固有频率相同，故1、7号摆能够与4号球产生共振，振幅最大，故C错误，D正确。
故选D。
2．B
【解析】
ABC．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，AC错误B正确。
D．工作头停止振动，牙结石的固有频率不变，D错误。
故选B。
3．C
【解析】
A．受迫振动的频率等于驱动力频率，工作中，树干的振动频率等于采摘振动头的振动频率，故A错误；
BC．当采摘振动头振动频率等于树干的固有频率时，将发生共振现象，此时树干的振幅最大，采摘落果的效果最好，若开始时采摘振动头振动频率大于树干的固有频率，则增大频率后，树干的振幅反而减小，采摘落果的效果更差，而此时若减小采摘振动头振动频率，则树干的振幅会增大，故B错误，C正确；
D．若采摘振动头停止振动，树干的振动频率不变，振幅逐渐减小，故D错误。
故选C。
4．A
【解析】
根据题意，在某电压下，电动偏心轮的转速是88r/min，则
由题图乙可知筛子的固有频率为
由于驱动力的频率大于筛子的固有频率，故要使振幅变大，可以减小驱动力的频率，或增大筛子的固有频率，即可以降低输入电压或减小筛子的质量。故A正确。
故选A。
5．A
【解析】
AB．其它各摆在A摆的带动下做受迫振动，则摆动频率和周期跟A摆相同，选项A正确，B错误；
CD．因A、E摆长相等，则固有周期相等，则E摆与A摆会发生共振，则E摆振幅最大，而其它各摆振动振幅大小不相同，选项CD错误；
故选A。
6．D
【解析】
A．单摆振动具有等时性，故A正确；
B．振子受迫振动时，其振动的频率等于驱动力的频率，故B正确；
C．驱动力频率接近或等于固有频率时，振子会产生共振现象，故C正确；
D．阻尼振动时，振子的振幅逐渐减小，但频率仍等于固有频率，故D错误。
故选D。
7．C
【解析】
A．当轿车以速度v通过减速带时，车身上下振动的周期为
则车身上下振动的频率为
该值与车速有关，选项A错误；
BC．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，即当车速满足
时，即
v=2m/s
时车身上下颠簸得越剧烈，选项B错误，C正确；
D．不同车辆以相同速度通过减速带时，由于车身的固有频率不一定相同，则车身上下颠簸的剧烈程度不一定相同，选项D错误。
故选C。
8．C
【解析】
A．共鸣是与可发声的物体之间的共振，A不符合题意；
B．发生共鸣的条件是频率相等，B不符合题意；
C．把铜盘磨薄改变了其固有频率，C符合题意；
D．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，D不符合题意。
故选C。
9．D
【解析】
A．根据受迫振动的特点可知，系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率，与系统的固有频率无关，故A不符合题意；
B．弹簧振子做简谐振动时，只有重力或弹簧的弹力做功，振动系统的势能与动能之和保持不变，故B不符合题意；
C．根据单摆的周期公式
可知在同一地点，单摆做简谐振动的周期的平方与其摆长成正比，故C不符合题意；
D．已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期，在不知道初始时刻的运动方向的情况下，弹簧振子的振动方程可能有两种不同的情况，所以不可判断出振子在任意时刻运动速度的方向，故D符合题意。
故选D。
10．B
【解析】
由题可知，次声波和人体的器官固有频率相近，会引起器官共振，说明次声波将能量传递给人的器官，引起器官的振动，从而造成30多名农民在田间突然死亡。
故选B。
11．A
【解析】
火车振动的固有频率为
则固有周期为
当驱动力的周期等于火车的固有周期时，火车发生共振，则此时火车的速度为
所以当火车以的速度行驶时，车厢振动幅度最大，故A正确，BCD错误。
故选A。
12．C
【解析】
用手摩擦盆耳，溅起水花是因为“洗”做受迫振动造成的，当其摩擦的频率等于“洗”的固有频率，使其达到共振时，溅起的水花最高，与手掌摩擦的快慢没有关系。盆中的嗡嗡声是“洗”振动时产生的声音。故ABD错误；C正确。
故选C。
13．ABD
【解析】
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F＝－kx可得，加速度
故加速度一定相同，A正确。
B．如果驱动摆的摆长为L，根据单摆的周期公式有
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，B正确。
CD．同一地区，单摆的固有频率只取决于单摆的摆长，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，受迫振动不仅传播运动形式，还传播能量和信息，故C错误，D正确。
故选ABD。
14．BCD
【解析】
B．由题意可知，当驱动力的频率变化时，做受迫振动的弹簧振子的振幅在变化，当驱动力频率为时，弹簧振子发生共振，受迫振动的振幅最大，故B正确；
C．弹簧振子做受迫振动的频率等于驱动力的频率，故C正确；
AD．假如让振子自由振动，其频率为固有频率，由系统本身决定，应为，故A错误，D正确。
故选BCD。
15．AC
【解析】
A．弹簧振子做简谐振动时，只有动能和势能参与转化，根据机械能守恒条件可知，振动系统的势能与动能之和保持不变，故A正确；
B．根据单摆周期公式
T＝2π
可知，单摆的周期与质量无关，故B错误；
C．当系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率，故C正确；
D．已知弹簧振子初始时刻的位置和振动方向及其振动周期，才能知道振子在任意时刻运动速度的方向，故D错误。
故选AC。
16．(1)A；(2)1m；(3)右
【解析】
(1)由甲图可知，E与A是摆长是相等的，根据共振的条件可知，所以让A摆摆动起来，E单摆的振动最为剧烈。
(2)由乙图可知，当策动力的频率等于0.5Hz时，E的振幅最大，所以E摆的固有频率为0.5Hz，固有周期；根据单摆的周期公式，代入数据得。
(3)若将E摆从本地移至北京某高中的实验室中，因重力加速度变大，故固有周期减小，频率变大，故共振曲线的“峰”将向右移动。
17．(1)6.25m；(2)向左移动
【解析】
(1)由图可知，当驱动力的频率等于0.2Hz时，单摆的振幅最大，所以摆的固有频率为0.2Hz，固有周期T=5s；根据单摆的周期公式，此摆的摆长
(2)若将此摆移到高山，因重力加速度变小，故固有周期变大，固有频率变小，故共振曲线的峰将向左移动。
试卷第页，共页