2.5生活中的振动 同步提升练（Word版含解析）

2.5生活中的振动 同步提升练（含解析）
一、选择题
1．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
2．高压输电线路塔杆较高，杆距较大，当输电线受到风吹动时，会发生较强烈的振动，输电线会因周期性的弯折发生破坏，为此，需要在靠近塔杆悬点处加挂一个小锤，如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．小锤的作用是防雷电
B．小锤的作用是为了减弱输电线振动的幅度
C．小锤的振动与输电线振动是同步的
D．小锤的规格与杆距无关
3．单摆在空气中做阻尼振动，下列说法中正确的是（　　）
A．位移逐渐减小
B．速度逐渐减小
C．动能逐渐减小
D．振动的能量逐渐转化为其他形式的能
4．如图所示是一单摆做阻尼振动的图像，则此单摆的摆球在图中P与N时刻的（　　）
A．速率 B．重力势能
C．机械能 D．受到的拉力
5．如图是单摆做阻尼振动的位移—时间图像，下列说法正确的是（　　）
A．阻尼振动是一种受迫振动
B．摆球在P与N时刻的势能相等
C．摆球在P与N时刻的动能相等
D．摆球在P与N时刻的机械能相等
6．如图所示是一个单摆做受迫振动时的共振曲线，表示振幅A与驱动力的频率f的关系，下列说法正确的是（　　）
A．若增大摆长，共振曲线的“峰”将向右移动 B．若增大摆长，共振曲线的“峰”将向左移动
C．摆长约为 D．摆长约为
7．如图甲所示，曲轴上悬挂一弹簧振子。图乙为弹簧振子做受迫振动的共振曲线。下列说法正确的是（　　）
A．共振曲线的纵坐标表示物体在不同驱动力频率下的振幅
B．转动摇把时，弹簧振子的振幅与摇把转速无关
C．转动摇把时，弹簧振子的频率与摇把转速无关
D．停止转动摇把，弹簧振子做阻尼振动，其振动频率随振幅的减小而减小
8．在喜剧电影《功夫》中，包租婆的“狮子吼”可以将酒杯震碎。若我们用手指轻弹同样的酒杯，听到清脆的声音，并测得该声音的频率为500，已知空气中的声速为340，则包租婆的“狮子吼”声波的波长约为（　　）
A．0.68m B．1.32m C．1.47m D．2.94m
9．如图所示为单摆做阻尼振动的位移x随时间t变化的图像，t1、t2时刻的位移大小均为2cm，t3时刻的位移大于2cm。关于摆球在t1、t2和t3时刻的速度、重力势能、动能、机械能的分析，下列说法正确的是（　　）
A．摆球在t1时刻的机械能等于t2时刻的机械能
B．摆球在t1时刻的动能等于t2时刻的动能
C．摆球在t1时刻的重力势能等于t2时刻的重力势能
D．摆球在t3时刻的速度大于t2时刻的速度
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
11．2021年5月18日中午35.8米高的深圳赛格大厦发生晃动。排除地震、台风等因素的影响，专家推测可能发生了偶然性共振现象。为减小晃动幅度，你认为以下措施最具操作性的是（　　）
A．降低大厦高度增加稳定性
B．减小大厦质量改变固有频率
C．消除周边振源改变驱动力来源
D．安装阻尼振动装置减小振动幅度
12．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
13．下列说法正确的是（　　）
A．近期，江西赣州的朱向阳老师对着高脚玻璃酒杯一声长吼，玻璃杯应声而破的视频在网上热传。玻璃杯应声而破，产生这一现象的原因是共振
B．在单缝衍射现象中，缝越窄，照射光频率越高，则衍射现象越明显
C．肥皂泡在阳光下呈现彩色条纹，属于光的干涉现象
D．在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态、观察者的运动状态都有关
E．家里的摆钟指示的时间比标准时间慢了，可以把摆锤下面的螺丝往上旋进，使摆长变短一点即可
14．下列说法中错误的有（ ）
A．阻尼振动的振幅不断减小
B．物体做阻尼振动时，随着振幅的减小，频率也不断减小
C．阻尼振动的振幅逐渐减小，所以周期也逐渐减小
D．阻尼过大时，系统将不能发生振动
15．两个单摆的受迫振动的共振曲线如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．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Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线
B．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=25∶4
C．若摆长均为1m，则图线Ⅰ是在地面上完成的
D．若两个单摆在同一地点均发生共振，则图线Ⅱ表示的单摆的能量一定大于图线Ⅰ表示的单摆的能量
二、解答题
16．如图所示为一单摆的共振曲线，摆球的质量为0.1 kg，求：（g取9.8 m/s2）
(1)该单摆的摆长为多少？
(2)摆球运动过程中由回复力产生的最大加速度是多大？
17．如图，张紧的水平绳上吊着A、B、C三个小球。B球靠近A球，但两者的悬线长度不同；C球远离A球，但两者的悬线长度相同。
(1)让A球在垂直于水平绳的方向摆动，在起初一段时间内将会看到B、C球有什么表现？
(2)在C球摆动起来后，用手使A、B球静止，然后松手，在起初一段时间内又将看到A、B球有什么表现？
试卷第1页，共3页
参考答案
1．D
【解析】
【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。
2．B
【解析】
在靠近塔杆悬点处加挂一个小锤，是为了减弱输电线振动的幅度，减缓输电线因周期性的弯折发生破坏。
故选B。
3．D
【解析】
D．单摆在空气中做阻尼振动时，由于克服阻力做功，所以振动能量会逐渐减少，并转化为其他形式的能，选项D正确；
ABC．但是其位移、速度以及动能会交替变化，所以选项ABC错误；
故选D。
4．A
【解析】
摆球在P时刻的振幅大于N时刻的振幅，所以机械能
由于两个时刻的位移相等，所以高度相等，则重力势能相等，即
则动能
所以速率
将摆球所受重力沿绳子方向和垂直绳子方向进行分解，绳子拉力和沿绳子方向的分力这两个力的合力即是法向力，沿垂直绳子方向的分力即是切向力，重力的两个分力与摆球运动速度无关，摆球速度越大，需要的法向力越大，绳子的拉力就越大，即
故选A。
5．B
【解析】
A．阻尼振动不是一种受迫振动，故A错误；
BCD．摆球在P与N时刻位移相等即单摆所处高度相同，则重力势能相同，由于阻力影响，单摆要克服阻力做功，在运动过程中机械能一直逐渐减小，故N时刻的机械能小于P时刻的机械能，而两点重力势能相等，则N时刻的动能小于P时刻的动能，故B正确CD错误。
故选B。
6．B
【解析】
CD．由共振曲线可知：当驱动力频率f=0.5Hz时产生共振现象，则单摆的固有频率f=0.5Hz．周期T=2s，根据
得
故CD错误；
AB．当摆长增大时，周期变大，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”向左移动，故A错误B正确；
故选B。
7．A
【解析】
【详解】
A．共振曲线反映的是物体在不同驱动力作用下的振幅，故A正确；
BC．转动摇把时，弹簧振子做受迫振动，弹簧振子的频率等于驱动力的频率，当驱动力的频率越接近弹簧振子的固有频率，弹簧振子的振幅越大，故BC错误；
D．停止转动摇把，弹簧振子以固有频率做阻尼振动，频率不变，振幅越来越小，故D错误。
故选A。
8．A
【解析】
发生共振的条件是驱动力的频率等于物体的固有频率，而酒杯的固有频率为500；可知“狮子吼”的频率接近500，所以“狮子吼”的波长
故选A。
9．C
【解析】
C．摆球在t1时刻到最低点的高度等于t2时刻到最低点的高度，所以摆球在t1时刻的重力势能等于t2时刻的重力势能，C正确；
B．摆球在t1时刻的速度大于t2时刻的速度，所以摆球在t1时刻的动能大于t2时刻的动能，B错误；
A．由于阻力做功，摆球在t1时刻的机械能大于t2时刻的机械能，A错误；
D．摆球在t3时刻的速度等于零，t2时刻的速度不等于零，所以摆球在t3时刻的速度小于t2时刻的速度，D错误。
故选C。
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．C
【解析】
当两个物体的振动频率相等时，一个物体振动，另一个物体发生共振现象；故当物体的固有频率和振源接近，会以较大的振幅做振动，从而形成共振。降低大厦高度增加稳定性、减小大厦质量改变固有频率、安装阻尼振动装置减小振动幅度都可以通过改变大厦的固有频率从而防止共振现象的发生，但是不便操作；消除周边振源改变驱动力来源则比较具有操作性，故C正确，ABD错误。
故选C。
12．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。
13．ACE
【解析】
A．玻璃杯应声而破是因为发生了共振，故A正确；
B．光的频率越低，衍射现象越明显，故B错误；
C．肥皂泡的彩色条纹属于薄膜干涉，故C正确；
D．根据相对论光速不变原理，光的速度与光的频率、光源的运动状态、观察者的运动状态都无关，故D错误；
E．根据单摆周期
所以通过减小摆长l，减小周期，故E正确。
故选ACE。
14．BC
【解析】
A．阻尼振动由于阻力影响，要克服阻力做功，在运动过程中机械能一直逐渐减小，因此阻尼振动的振幅一定是不断减小的，故A正确；
BC．物体做阻尼振动时，振幅虽然不断减小，但是振动频率仍由自身的结构特点决定，不随振幅的减小而变化，阻尼振动的周期也不改变，故BC错误；
D．阻尼过大时，振动能量可能会在四分之一周期内减小为零，系统将不能发生振动，故D正确。
本题选择错误的，故选BC。
15．AB
【解析】
【详解】
A．图线中振幅最大处对应的频率应与做受迫振动的单摆的固有频率相等，从图线上可以看出，两摆的固有频率fⅠ=0.2Hz，fⅡ=0.5Hz。当两摆在月球和地球上分别做受迫振动且摆长相等时，根据公式f=可知，g越大，f越大，所以gⅡ>gⅠ，又因为g地>g月，因此可推知图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线，A项正确；
B．若在地球上同一地点进行两次受迫振动，g相同，摆长长的f小，且有
=
所以
=
B项正确；
C．fⅡ=0.5Hz，若图线Ⅱ是在地面上完成的，根据g=9.8m/s2，可计算出LⅡ约为1m，C项错误；
D．单摆的能量除与振幅有关，还与摆球质量有关，D项错误；
故选AB。
16．(1)1 m；(2)0.78 m/s2
【解析】
【详解】
(1)由图像知单摆的固有频率为0.50 Hz，即
T=2 s
根据
得
L == m≈1 m
(2)设摆线与竖直方向最大偏角为θ，因摆线与竖直方向偏角很小，所以
sin θ≈θ≈
最大加速度
a=gsin θ=g=9.8×=0.78 m/s2
17．(1)见解析；(2)见解析
【解析】
【详解】
(1)当A摆振动时，其它两摆也振动起来，BC摆做受迫振动，三个摆的振动周期都等于A摆的固有周期；C摆发生共振，振幅比B摆大；
(2)若球摆动起来后，用手使A、B球静止，然后松手，则看到A、B球做受迫振动，三个摆的振动周期都等于C摆的固有周期；A摆发生共振，振幅比B摆大。
答案第1页，共2页