2.5生活中的振动综合训练（Word版含答案）

2.5生活中的振动
一、选择题（共15题）
1．两单摆在不同的驱动力作用下其振幅随驱动力频率变化的图象如图中甲、乙所示，则下列说法正确的是（ ）
A．单摆振动时的频率与固有频率有关，振幅与固有频率无关
B．若两单摆放在同一地点，则甲、乙两单摆的摆长之比为
C．若两单摆摆长相同放在不同的地点，则甲、乙两单摆所处两地的重力加速度之比为
D．周期为的单摆叫做秒摆，在地面附近，秒摆的摆长约为
2．如图所示是一物体做受迫振动时的振幅与驱动力频率的关系，由图可知（　　）
A．驱动力频率为f2时，振子处于共振状态
B．振子做自由振动时，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大于f3
3．如图所示，在一根绷紧的水平绳上挂着五个单摆，其中B和D的摆长相等。原来各摆都静止，当B摆振动的时候，其余各摆也随之振动起来。关于各摆的振动情况，下列说法中正确的是（　　）
A．各摆的振幅不相同，A摆振幅最大
B．各摆的振动周期不相同，C摆的振动周期最大，A摆的振动周期最小
C．各摆的振动频率都跟B摆相同
D．各摆的振幅相同
4．如图所示为演示“受迫振动与驱动力频率之间关系”的实验装置，若驱动力的频率由小逐渐变大，直至超过弹簧振子的固有频率，则在此过程中可以看到的现象是（ ）
A．弹簧振子的振幅逐渐增大
B．弹簧振子的振幅先增大后减小
C．弹簧振子的振动频率先增大后减小
D．弹簧振子的振动频率始终不变
5．铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙，匀速运行的列车经过钢轨接缝处时，车轮就会受到一次冲击。由于每一根钢轨长度相等，所以这个冲击力是周期性的，列车受到周期性的冲击做受迫振动。每根普通钢轨长为L，列车固有振动周期为T。下列说法正确的是（　　）
A．列车的最佳行驶速率为
B．列车以速率v匀速行驶时，做受迫振动的频率为Lv
C．列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的
D．增加钢轨的长度有利于列车高速运行
6．一个摆长约1 m的单摆，在下列的四个随时间变化的驱动力作用下振动，要使单摆振动的振幅尽可能增大，应选用的驱动力是（　　）
A． B．
C． D．
7．下列说法正确的是（　　）
A．洗衣机工作时机壳的振动频率等于其固有频率
B．鼓手随音乐敲击鼓面时鼓面的振动是自由振动
C．为了防止桥梁发生共振而坍塌,部队要齐步通过桥梁
D．声音可振碎玻璃杯，是因为玻璃杯发生了共振
8．如图所示，在一根张紧的水平绳上挂几个单摆，其中B、D的摆长相等，当单摆B振动起来后，其余各摆也振动起来，达到稳定后，下列说法正确的是( )
A．单摆E的摆长最长，故周期最大
B．每个单摆按各自的固有频率振动
C．各单摆振动周期均与单摆B的周期相等，其中单摆D的振幅最大
D．每个单摆按各自的固有频率振动，其中单摆D的振幅最大
9．以下说法中错误的是（ ）
A．在电磁波接收过程中，使声音信号或图象信号从高频电流中还原出来的过程叫调制
B．火车过桥要慢行，目的是使驱动力频率远小于桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥梁
C．通过测量星球上某些元素发出光波的频率，然后与地球上这些元素静止时发光的频率对照，就可以算出星球靠近或远离我们的速度
D．光导纤维有很多的用途，它由内芯和外套两层组成，外套的折射率比内芯要小
10．一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．此单摆的固有周期约为0.5s
B．此单摆的摆长约为2m
C．若摆长增大，单摆的固有频率增大
D．若摆长增大，共振曲线的峰将向左移动
11．下表记录了某受追振动的振幅随驱动力频率变化的关系，若该振动系统的固有频率为f固，则（ ）
A．f固=60 Hz B．50 Hz C．60 Hz 12．为了交通安全，常在公路上设置如图所示的减速带，减速带使路面稍微拱起以达到使车辆减速的目的。一排等间距设置的减速带，可有效降低车速。如果某路面上的减速带的间距为，一辆固有频率为的汽车匀速驶过这排减速带，下列说法正确的是（　　）
A．当汽车以的速度行驶时，其振动频率为 B．当汽车以的速度行驶时最不颠簸
C．当汽车以的速度行驶时颠簸最厉害 D．汽车速度越大，颠簸就越厉害
13．下列说法正确的是
A．声波从空气进入水中时，其波速增大，波长变长
B．物体做受迫振动时，驱动力频率越高，受迫振动的物体振幅越大
C．当波源与观察者相向运动时，波源自身的频率不变，观察者接收到的频率变大
D．麦克斯韦电磁场理论的主要论点是变化的磁场激发电场，变化的电场激发磁场
E．相对论认为：一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度大
14．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
15．关于振动和波动，下列说法正确的是（ ）
A．单摆做简谐运动的周期与摆球的质量有关
B．部队过桥不能齐步走而要便步走，是为了避免桥梁发生共振现象
C．可见光只是电磁波中的一小部分，可见光的频率低于X射线的频率
D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度
E．我们在地球上接收到来自遥远星球的光波的波长变长，可以判断该星球正在离我们远去
二、填空题
16．2003年10月15日杨利伟搭乘神五载人飞船成功出征太空，在火箭上升到三四十公里的高度时，火箭和飞船以8低频振动，与人体内脏产生了共振，杨利伟经历了生死26秒，平时的高强度训练，造就了身体的应激反应，使他渡过了生死考验。根据上述信息可判断人体内脏振动的频率_________8。（填“远大于”“基本等于”或“远小于”），为解决上述问题，某同学认为可以通过改变火箭参数，使火箭振动的频率尽可能_________8（填“远离”或“等于”）。
17．如图甲所示，在一条张紧的绳子上挂几个摆，当a摆振动的时候，通过张紧的绳子给其他各摆施加驱动力，使其余各摆也振动起来，达到稳定时_____摆的振幅最大，图乙是a摆稳定以后的振动图像，重力加速度为g，不计空气阻力，则a摆的摆长为__________
18．如图所示为某物体做受迫振动时的共振曲线，从图可知该物体振动的固有频率为________Hz，在驱动力的频率由150Hz增加到250Hz的过程中，物体振动的振幅变化情况是________________。
19．如图所示是单摆做阻尼振动的振动图线。
则摆球A时刻的动能________B时刻的动能，摆球A时刻的势能________B时刻的势能。
三、综合题
20．如图所示是用来测量各种电动机转速的转速计的原理图。在同一铁支架MN上焊有固有频率依次为80Hz、60Hz、40Hz、20Hz的四个钢片a、b、c、d。将M端与正在转动的电动机接触，发现b钢片振幅最大。
（1）电动机的转速为多大？
（2）四个钢片a、b、c、d的振动频率分别是多少？
21．如图所示是一个单摆的共振曲线。
（1）试估计此单摆的摆长；（g取）
（2）若摆长增大，共振曲线的峰将怎样移动？
22．我国古代有不少巧妙利用共振现象的记录。例如，在《墨子》中记载：“令陶者为罂，容四十斗以上，固顺之以薄革，置井中，使聪耳者伏罂而听之，审知穴之所在，凿穴迎之。”请查询相关内容，谈谈你对此段话的理解。
23．汽车的重力一般支撑在固定于轴承上若干弹簧上，弹簧的等效劲度系数．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，已知汽车的质量为，每个人的质量为，则这辆车乘坐几个人时，人感到最难受？（）
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
A．做受迫振动的物体的频率等于驱动力的频率，由驱动力的频率决定，与物体固有频率无关，当驱动力频率等于物体的固有频率时，物体的振幅最大，发生共振，选项A错误；
BC．由图像可知，甲乙两个单摆的固有频率之比为1:2，则由可知，，则若两单摆放在同一地点，则甲、乙两单摆的摆长之比为；若两单摆摆长相同放在不同的地点，则甲、乙两单摆所处两地的重力加速度之比为，选项B正确，C错误；
D．周期为2s的单摆叫做秒摆，在地面附近，秒摆的摆长约为选项D错误；
故选B。
2．A
【详解】
A．由题图可知驱动力频率为f2时，振子振幅最大，处于共振状态，选项A正确；
B．当驱动力的频率等于物体的固有频率时，物体振幅最大，由题图可知该振子的固有频率为f2，振子做自由振动时，频率为固有频率f2，选项B错误；
CD．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。
故选A。
3．C
【详解】
受迫振动的频率等于驱动率的频率，当驱动力的频率接近物体的固有频率时，振幅最大。由题设知，B摆振动起来后，使得A、C、D、E做受迫振动，振动的频率都等于B振动的频率。所以各摆振动的周期都相等，D摆的摆长与B摆相等，则固有周期相等，即固有频率相等。所以，受迫振动的频率和B摆振动的频率相等，发生共振，振幅最大。
故选C。
4．B
【详解】
当驱动力的频率f等于物体的固有频率f0时，系统达到共振，振幅最大，故f＜f0时，随f的增大，振幅增大，当f＞f0时，随f的增大，驱动力的频率远离固有频率，故该振动系统的振幅减小，故当驱动力的频率逐渐增大过程物体的振幅先增大后减小，故A错误，B正确；受迫振动的频率等于驱动力的频率，若驱动力的频率由小逐渐变大则弹簧振动的频率由小逐渐变大，故CD错误；故选B．
5．D
【详解】
A．当列车以速率行驶时，其做受迫运动的频率等于列车的固有频率，将发生共振，不利于列车行驶安全，故A错误；
B．列车以速率v匀速行驶时，做受迫振动的频率为
故B错误；
C．列车运行的振动频率等于驱动力的频率，即受到周期性冲击的频率，故C错误；
D．增加钢轨的长度可以使列车发生共振时的临界速率值增大，有利于列车高速运行，故D正确。
故选D。
6．C
【详解】
据单摆的周期公式可得
当驱动力的周期接近该单摆的固有周期时，振幅最大，所以C图的周期为2s，故ABD错误，C正确。
故选C。
7．D
【详解】
A．正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率大，所以洗衣机工作时机壳的振动频率大于其固有频率，故A错误；
B．鼓手随音乐敲击鼓面时鼓面的振动是受迫振动，故B错误；
C．部队经过桥梁时，规定不许齐步走，主要原因是避免使桥发生共振，故C错误；
D．较弱声音可振碎玻璃杯，是因为玻璃杯发生了共振，故D正确；
8．C
【详解】
B摆振动起来后，使得A、C、D、E做受迫振动，振动的频率都等于B振动的频率．所以各摆振动的周期都相等，D摆的摆长与B摆相等则固有周期相等，即固有频率相等。可见，受迫振动的频率和D摆振动的频率相等，发生共振，振幅最大
故选C。
9．A
【详解】
在电磁波接收过程中，使声音信号或图象信号从高频电流中还原出来的过程叫解调，选项A错误；火车过桥要慢行，目的是使驱动力频率远小于桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥梁，选项B正确；通过测量星球上某些元素发出光波的频率，然后与地球上这些元素静止时发光的频率对照，根据多普勒效应就可以算出星球靠近或远离我们的速度，选项C正确；光导纤维有很多的用途，它由内芯和外套两层组成，外套的折射率比内芯要小，使得光能在光线内部全反射，选项D正确；故选A.
10．D
【详解】
A．由图可知该单摆的固有频率为0.5Hz，固有周期为
故A错误；
B．由单摆周期公式，代入数据可知摆长约为1m，故B错误；
C．由单摆周期公式可知摆长增大，则单摆周期增加，故固有频率减小，故C错误；
D．若摆长增大，单摆周期增加，固有频率减小，所以共振曲线的峰将向左移动，故D正确
故选D。
11．B
【详解】
固有频率等于驱动力的频率时，振幅最大，固有频率越接近驱动力频率，振幅越大；表格中当驱动力频率为50Hz和60Hz时，振幅最大，说明固有频率在50Hz-60Hz之间；故选B．
12．C
【详解】
A．当汽车以的速度行驶时，驱动力的周期为
所以频率等于
A错误；
BCD．当汽车以的速度行驶时，汽车的频率为
此时和固有频率相同，所以颠簸最厉害， BD错误C正确。
故选C。
13．ACD
【详解】
A．声波从空气进入水中时，其波速增大，频率不变，故由公式
可判断波长变长，故A正确；
B．物体做受迫振动，当驱动力的频率等于物体的固有频率时，振幅最大；如果驱动力频率大于物体的固有频率，则驱动力频率越高，受迫振动的物体振幅越小，故B错误；
C．当波源与观察者相向运动时，波源自身的频率不变，观察者接收到的频率要变大，故C正确；
D．麦克斯韦电磁场理论的主要论点是变化的磁场激发电场，变化的电场激发磁场，故D正确；
E．根据狭义相对论原理：一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小，故E错误；
故选ACD。
14．ABD
【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。
15．BCE
【详解】
A．单摆做简谐运动的周期公式：
T=2π
其周期与摆长及重力加速度有关，与摆球的质量无关，故A错误；
B．部队过桥不能齐步走而要便步走，防止驱动力的频率与桥的固有频率相同，出现共振现象，故B正确；
C．根据电磁波谱可知：可见光只是电磁波中的一小部分，可见光的频率低于X射线的频率，故C正确；
D．由于玻璃的反射光是偏振光，在拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光的强度，故D错误；
E．在地球上接收到来自遥远星球的光波的波长变长，根据：
光速不变，则频率变小，由多普勒效应可知，当频率变小时，则两者间距增大，因此该星球正在距离我们远去，故E正确。
故选BCE．
16． 基本等于 远离
【详解】
根据共振产生的条件：当物体的固有频率等于驱动力的频率时，振幅达最大，此时发生共振。依题意可知人体内脏振动的频率基本等于8Hz；
为了避免发生共振，应当使火箭振动的频率尽可能远离8Hz。
17． c
【详解】
当a摆振动的时候，使其余各摆也振动起来，a摆提供驱动力，当驱动力的频率等于物体的固有频率时，物体的振幅最大，则达到稳定时c摆的振幅最大。
由图乙得，根据单摆的周期公式可得
解得
18． 200 先变大后变小
【详解】
由物体受迫振动的共振曲线可知，当驱动力频率为200Hz时物体产生了共振现象，则物体的固有频率即为200Hz；
当驱动力频率为200Hz时振动最大，故驱动力的频率由150Hz增大到250Hz的过程中，振幅先变大后变小。
19． 大于 等于
【详解】
在单摆振动过程中，因不断克服空气阻力做功使机械能逐渐转化为内能；虽然单摆总的机械能在逐渐减小，但在振动过程中动能和势能仍不断地相互转化。由于A，B两时刻，单摆的位移相等，所以势能相等，但动能不相等，摆球A时刻的动能大于B时刻的动能。
20．（1）60r/s；（2）60Hz，60Hz，60Hz，60Hz
【详解】
（1）b钢片的振幅最大，此时可认为b钢片发生了共振，由共振发生的条件可知
因此电动机的转动频率为60Hz，即转速为60r/s；
（2）四个钢片a、b、c、d都是做受迫振动，其振动频率与固有频率无关，都等于驱动力的频率，即都等于电动机的转动频率60Hz。
21．（1）1.58m；（2）左移
【详解】
（1）由图可知，当驱动力的频率等于0.4Hz时，单摆达到共振，此时该摆的周期为T=2.5s；
则根据周期公式可知
代入数据解得
l=1.58m
（2）若摆长变大，则周期变大，固有频率减小，则共振曲线的峰值将左移。
22．见解析
【详解】
趴在地上把耳朵贴在陶器上(用来听敌人是否在挖地道) 运用的科学道理是：挖掘声通过土壤和岩石这些固体向四面八方传播，传到坛子后引起坛壁的振动，又引起坛内空气的振动，空气的振动把声音传到了人的耳朵。
23．5人
【详解】
人体的固有频率为：
，
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：
，
得：
，
代入数据得：
，
由胡克定律得：
，
答案第1页，共2页