2.5生活中的振动 质量检测卷（Word版含解析）

2.5生活中的振动 质量检测卷（含解析）
一、选择题
1．如图所示，水平张紧的绳子上用细线挂有5个相同的小球，细线质量可忽略，细线长远大于球半径，A、D两球的细线长度相等，使小球A小角度垂直于纸面摆动，其余各球随之开始摆动，稳定后（　　）
A．小球C振动的周期最长 B．5个小球的振动周期均相同
C．小球C的振幅最大 D．小球E的振幅最大
2．如图所示为一个单摆在地面上做受迫振动的共振曲线（振幅A与驱动力频率f的关系），则（　　）
A．此单摆的固有周期约为2s 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，共振曲线的峰将右移
3．工厂测机器转速可用一种振动式转速计，它是由十几个安装在同一支架上的钢片做成，每个钢片的固有频率都不相同。使用时，将振动式转速计固定在机器的某个位置，受机器转动的影响，钢片会跟着振动，通过比较钢片的振动情况可知机器的转速。下列说法正确的是（　　）
A．机器工作时钢片的振动频率都不相同
B．机器工作时所有钢片的振动幅度都相同
C．若机器的转速为，则稳定时固有频率为的那一个钢片振动幅度最大
D．若机器转速增加则所有钢片的振动幅度都会增加
4．如图所示为单摆做阻尼振动的位移随时间变化的图像，、时刻的位移大小均为2cm，时刻的位移大于2cm。关于摆球在、和时刻的速度、重力势能、动能、机械能的分析，下列说法正确的是（　　）
A．摆球在时刻的机械能等于时刻的机械能
B．摆球在时刻的动能等于时刻的动能
C．摆球在时刻的重力势能等于时刻的重力势能
D．摆球在时刻的速度大于时刻的速度
5．关于固有频率，下列说法正确的是（　　）
A．振幅越大，固有频率越小 B．所有物体的固有频率都相同
C．物体不振动时固有频率为0 D．固有频率是由振动系统本身决定的
6．如图所示为路面共振破碎机，用于旧水泥路面破碎。破碎机工作锤头上装有专用传感器，感应路面的振动反馈，由电脑自动调节振动频率，激发锤头下水泥路面局部范围产生共振，使路面内部颗粒间的摩擦阻力迅速减小而崩溃，从而将水泥路面击碎。结合你所学的知识判断以下说法正确的是（　　）
A．锤头周期性击打路面过程中，传感器接收到的频率就是水泥路面振动的固有频率
B．锤头周期性击打水泥路面停止工作后，水泥路面振动的固有频率随着振幅减小而减小
C．调节振动锤头的振动频率等于水泥路面的固有频率时，水泥路面发生共振
D．水泥路面发生共振时，水泥的内部颗粒所作的运动一定是简谐振动
7．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
8．有A、B两个弹簧振子，A的固有频率为f，B的固有频率为4f ，如果它们都在频率为2f的驱动力作用下做受迫振动，那么下列结论中正确的是（　　）
A．振子A的振幅较大，振动频率为2f B．振子A的振幅较大，振动频率为f
C．振子B的振幅较大，振动频率为2f D．振子B的振幅较大，振动频率为4f
9．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
10．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。如图所示，为某同学设计的“减震器”原理示意图，他用弹簧连接一金属球组成“弹簧振子”悬挂在车厢内，金属球下方固定一块强磁铁（不考虑磁铁对金属球振动周期的影响）。当列车上下剧烈振动时，该“减震器”会使列车振幅减小。下列说法正确的是（　　）
A．“弹簧振子”的金属球振动幅度与车速无关
B．“弹簧振子”的振动频率与列车的振动频率相同
C．“弹簧振子”固有频率越大，对列车的减振效果越好
D．若将金属球换成大小和质量均相同的绝缘球，能起到相同的减振效果
11．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
12．2021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
13．有一根张紧的水平绳上挂有5个双线摆，其中b摆摆球质量最大，另4个摆球质量相等，摆长关系为Lc>Lb＝Ld>La>Le，如图所示，现将b摆垂直纸面向里拉开一微小角度，放手后让其振动，经过一段时间，其余各摆均振动起来，达到稳定时（　　）
A．周期关系为Tc＝Td＝Ta＝Te
B．频率关系为fc＝fd＝fa＝fe
C．振幅关系为Ac＝Ad＝Aa＝Ae
D．a、c、d、e四个摆中，d的振幅最大，且Ae14．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
15．一单摆在地球表面做受迫振动，其共振曲线（振幅A与驱动力的频率f的关系）如图所示，则（　　）
A．此单摆的固有频率为0.5Hz
B．当驱动力频率为0.5Hz时，振幅最大
C．若摆长增大，则单摆的固有频率增大
D．若摆长减小，则共振曲线的峰值将向左移动
二、解答题
16．上海中心大厦高632m，上面安装有重达1000t的风阻尼器。请查阅相关资料，了解它的作用及工作原理。
17．如图1所示，小球（可视为质点）在光滑圆弧槽上的A、A′之间往复运动，小球的运动视为简谐运动，使用周期性外力驱动小球，得出驱动力频率与振幅之间的关系如图2所示，当驱动力频率为时小球振幅最大。撤去驱动力，小球自由振动，A、A′点为左右端点，D为最低点，A、A′点与圆心O的连线与竖直方向之间的夹角相等且均为，（<5°），已知重力加速度g，求：
（1）光滑圆弧槽的半径；
（2）小球运动过程中在最低点D和端点A处对光滑圆弧槽的压力之比。
试卷第1页，共3页
参考答案
1．B
【解析】
【详解】
AB．使小球A小角度垂直于纸面摆动，其它四个单摆都做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率，所以5个单摆的频率相等，则周期一定相同，故A错误，B正确；
CD．当驱动力的频率接近物体的固有频率时，振幅最大，即共振。根据
可知，D摆的摆长与A摆摆长相等，驱动力的周期等于D摆的固有周期，所以D摆发生共振，振幅最大，故CD错误。
故选B。
2．A
【解析】
A．由图可知，此单摆的振动频率与固有频率相等0.5Hz，由频率和周期的关系式
则周期为2s，故A正确；
B．由图可知，此单摆的振动频率与固有频率相等，则周期为2s，由公式
可得
故B错误；
C．若摆长增大，单摆的固有周期增大，则固有频率减小，故C错误；
D．若摆长增大，则固有频率减小，所以共振曲线的峰将向左移动，故D错误。
故选A。
3．C
【解析】
A．机器工作时钢片均做受迫振动，振动频率等于机器振动的频率，故相同，A错误；
B．机器工作时钢片的振动幅度不同，机器振动的频率接近其固有频率的钢片振动幅度最大，B错误；
C．若机器的转速为，即60r/s，则稳定时固有频率为的那一个钢片发生共振，振动幅度最大，C正确；
D．驱动力的频率接近固有频率时会使振幅增大，远离固有频率时会使振幅减小，故机器转速增加，则有的钢片振动幅度增加，有的钢片振动幅度减小，D错误。
故选C。
4．C
【解析】
【详解】
A．摆球做阻尼振动，机械能随时间不断减小，所以摆球在时刻的机械能大于时刻的机械能，故A错误；
BC．根据对称性可知摆球在时刻的重力势能等于时刻的重力势能，而摆球的机械能等于动能与重力势能之和，根据A项分析可知摆球在时刻的动能大于时刻的动能，故B错误，C正确；
D．摆球在时刻的速度等于零，摆球在时刻的速度大于零，所以摆球在时刻的速度小于时刻的速度，故D错误。
故选C。
5．D
【解析】
【详解】
系统不受外力作用时振动的频率称为固有频率，固有频率由系统本身的性质（如质量、形状、材质等）决定，与系统的振幅以及系统是否振动无关，并且所有物体的固有频率不可能都相同，故ABC错误，D正确。
故选D。
6．C
【解析】
【详解】
A．不管系统的固有频率如何，它做受迫振动的频率总等于周期性驱动力的频率，所以传感器接收到的频率是锤头击打路面的频率，故A错误；
B．系统的固有频率与是否受到外力作用无关，锤头周期性击打水泥路面停止工作后，水泥路面振动的固有频率不变，故B错误；
C．根据共振发生的条件可知当振动锤头的振动频率等于水泥路面的固有频率时，水泥路面发生共振，故C正确；
D．做简谐运动的物体受到的回复力是振动系统内部的相互作用力，水泥路面发生共振时，其受到外力作用，所以此时水泥的内部颗粒所作的运动不是简谐振动，故D错误。
故选C。
7．A
【解析】
【详解】
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。
8．A
【解析】
受迫振动的振动频率等于驱动力的频率，故都为2f；在驱动力相同的情况下，受迫振动的振动幅度取决于振子的固有频率和驱动力平衡的接进程度，两者越接进，振动的幅度越大，故振子A的振动幅度较大。
故选A。
9．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。
10．B
【解析】
【详解】
A. “弹簧振子”的金属球振动幅度与驱动力的频率有关，而列车受到周期性的冲击做受迫振动的频率与车速有关，故A错误；
B. 根据受迫振动稳定时的频率和驱动力的频率一致，可知“弹簧振子”的振动频率与列车的振动频率相同，B正确；
C. 当“弹簧振子”的固有频率等于受迫振动的频率时，金属球振动幅度最大，这样更好的把能量传递给“弹簧振子”， 对列车起到更好的减振效果，所以并不是“弹簧振子”固有频率越大，对列车的减振效果越好，C错误；
D. 若将金属球换成大小和质量均相同的绝缘球，那么绝缘球在振动时就不会产生电磁阻尼，达不到相同的减震效果，D错误；
故选B。
11．B
【解析】
【详解】
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。
12．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。
13．ABD
【解析】
【详解】
AB．b摆的振动，作为一种驱动力迫使其他四个摆做受迫振动，受迫振动的周期（或频率）等于驱动力的周期（或频率），而和自身的固有周期（固有频率）无关，故A、B正确；
CD．四个摆做受迫振动的振幅与驱动力的频率跟自身的固有频率之差有关，这个差越小，做受迫振动的振幅越大。在a、c、d、e四个摆中，d的摆长跟b的摆长相等，因此d的固有频率和驱动力的频率相等，d摆做受迫振动的振幅最大；a摆与e摆相比，a摆的摆长更接近于b的摆长，即固有频率和驱动力的频率相差较小，所以a摆做受迫振动的振幅大于e摆，故D正确，C错误。
故选ABD。
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】
AB．单摆做受迫振动，振动频率与驱动力频率相等，当驱动力频率等于单摆的固有频率时，发生共振，且振幅最大，则单摆的固有频率为0.5 Hz，故AB正确；
C．若摆长增大，单摆的固有周期增大，则固有频率减小，故C错误；
D．若摆长减小，则固有频率增大，所以共振曲线的峰值将向右移动，故D错误；
故选AB。
16．见解析
【解析】
高层建筑在大风中摇晃这是比较正常的现象，建筑物越高，迎风面积越大，那么其在大风中摇晃的程度就会越高。总高达632m的上海中心也不能避免，但它在多方面的设计都考虑了地震和大风导致的摆动，做了相应的抗震与抗风设计，将这个晃动效应减到了最低；
这个主阻尼器的总质量达到了1000吨。安装位置是在距离地面584米，位于126层的大楼顶部，上千吨的物体在大楼顶部会头重脚轻吗？其实这样理解就错了，第一跟大楼的质量相比，这1000吨并不是什么严重问题，因为设计时就已经考虑，另一层面，减轻晃动，放在大楼底部，左侧无重物阻尼时晃动是难以控制的，而右侧有重物阻尼晃动明显减轻，并且还是主动阻尼。
17．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）当驱动力频率为时小球振幅最大，说明小球做简谐运动的固有频率为，根据单摆周期公式可得
解得
（2）设小球在最低点时的速度大小为v，所受轨道支持力大小为N1，根据牛顿第二定律有
对小球从端点A到最低点D的过程，根据动能定理有
联立解得
根据牛顿第三定律可知小球在最低点D对光滑圆弧槽的压力大小为
小球在端点A处速度为零，向心加速度为零，根据力的分解可得此时小球对光滑圆弧槽的压力大小为
小球运动过程中在最低点D和端点A处对光滑圆弧槽的压力之比为
答案第1页，共2页