2.5生活中的振动--2024-2025学年高中物理鲁科版选择性必修一（含答案）

2.5生活中的振动
一、单选题
1．图甲为共振筛基本结构图，由四根弹簧和一个电动偏心轮组成，当偏心轮每转一周，就给筛子一个周期性变化的驱动力。若增大电压，可使偏心轮转速提高；增加筛子质量，可增大筛子固有周期。图乙是该共振筛的共振曲线。现在某电压下偏心轮的转速是54 r/min，下列说法正确的是( )
A.质量不变时，增大电压，图中振幅的峰值会往右移
B.电压不变，适当增加共振筛的质量，可以增大其振幅
C.质量不变时，适当减小电压，可以增大共振筛的振幅
D.突然断电，共振筛不会立即停下来，频率立即变为0.8 Hz
2．如图所示，是博物馆珍藏的古代青铜“鱼洗”的复制品，注入适量水后，有节奏地摩擦鱼洗双耳，会发出嗡嗡声，盆内水花四溅。传说，众多“鱼洗”声能汇集成千军万马之势，曾吓退数十里外的敌军。“鱼洗”反映了我国古代高超的科学制器技术下列解题思路正确的是( )
A.水波能传播振动，水波上的各点可以随波迁移
B.“鱼洗”声在空气中传播的过程中频率会逐渐减小
C.手掌摩擦得越快则溅起的水花越高
D.当用手以一定频率摩擦“鱼洗”的盆耳时发出的嗡嗡声特别响，这是共振现象的一个体现
3．《梦溪笔谈》记载：“予友人家有一琵琶，置之虚室，以管色（一种管状乐器）奏双调，琵琶弦辄有声应之，奏他调则不应，宝之以为异物。殊不知此乃常理。二十八调但有声同者即应……”。此“常理”主要是指( )
A.波的反射现象 B.共振现象 C.波的衍射现象 D.多普勒效应
4．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.为了防止桥梁发生共振而坍塌，部队要齐步通过桥梁
C.在某节目中歌手利用歌声震碎玻璃杯，属于声音的共振现象
D.路面共振破碎机停止工作后，水泥路面振动的频率随着振幅减小而减小
5．提水桶跑步是一种提物障碍跑，运动员提着装满水的水桶越过障碍到达终点，运动员奔跑过程中，下列说法正确的是( )
A.水的晃动频率与人的跑步频率相同
B.水的晃动频率小于人的跑步频率
C.人的跑步频率越小，水的晃动幅度越大
D.桶里水量越多，水晃动幅度越大
6．2024年9月16日7点30分前后，“贝碧嘉”的中心登陆上海浦东临港新城，成为1949年以来登陆上海的最强台风，安装在上海中心大厦第125层的千吨“慧眼”阻尼器（如图甲所示，简化模型如图乙所示）明显晃动，“吸收”了大厦振动的部分能量，使大厦晃动逐渐减弱。下列说法正确的是( )
A.阻尼器的摆动频率始终不变
B.阻尼器的悬索越长，减震效果越好
C.阻尼器只能在大风天气下发挥作用，对地震不能发挥作用
D.大厦晃动频率与阻尼器的固有频率相同时，阻尼器摆幅最大
7．在古代典籍中有大量关于共振现象的记录，比如《庄子》中记载了中国古代的乐器瑟的各弦间发生的共振现象.关于受迫振动与共振现象，下列说法正确的是( )
A.仿古盥洗用的脸盆，用手摩擦盆耳，到一定节奏时会溅起水花，这是共振现象
B.喇叭常放在音箱内是利用共振现象，受迫振动是共振的一种特殊情况
C.为消除共振现象，应使驱动力的频率与物体的固有频率相差越小越好
D.耳朵凑近空热水瓶口能听到嗡嗡的声音不属于共振现象
8．如图是单摆做阻尼振动的位移—时间图像，摆球在P与N时刻具有相同的( )
A.速度 B.加速度 C.重力势能 D.机械能
9．一物体做受迫振动，驱动力的频率小于该物体的固有频率。当驱动力的频率逐渐增大的过程中，该物体的振幅( )
A.一定逐渐增大 B.一定逐渐减小
C.可能先增大，后减小 D.可能先减小，后增大
10．关于某物体受迫振动的共振曲线，下列判断正确的是( )
A.物体的固有频率等于
B.物体做受迫振动时的频率等于
C.物体做受迫振动时振幅相同则频率必相同
D.为避免共振发生应该让驱动力的频率靠近
二、多选题
11．如图所示，在一根张紧的水平绳上悬挂五个摆，其中A、E的摆长为l，B的摆长为0.5l，C的摆长为1.5l，D的摆长为2l，先使A振动起来，其他各摆随后也振动起来，则摆球振动稳定后( )
A.D的振幅一定最大 B.E的振幅一定最大
C.B的周期一定最短 D.其余四个摆的周期相同
12．如图甲所示，将一个筛子用四根弹簧支撑起来（后排的两根弹簧未画出），筛子上装一个电动偏心轮，这就做成了一个共振筛。工作时偏心轮被电动机带动匀速转动，从而给筛子施加与偏心轮转动周期相同的周期性驱动力，使它做受迫振动，其共振曲线如图乙所示。现在在某电压下电动偏心轮转速是。为了使筛子的振幅增大，某同学查阅资料发现：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。他们提出了四个备选方案，能实现增大振幅目的可能是( )
A.提高输入电压 B.降低输入电压 C.减少筛子质量 D.增加筛子质量
三、计算题
13．某单摆做阻尼振动的振动图像如图所示。请根据图像比较对应时刻，摆球具有的动能、重力势能和机械能的大小，并说明理由。
14．上海中心大厦高632 m，上面安装有重达1 000 t的风阻尼器。请查阅相关资料，了解它的作用及工作原理。
参考答案
1．答案：C
解析：D.现在某电压下偏心轮的转速是54 r/min，偏心轮振动的频率为
突然断电，共振筛不会立即停下来，频率不会立即变为0.8 Hz，仍为0.9 Hz，故D错误；
A.由共振曲线可知，共振筛的固有频率为0.8 Hz，质量不变时，增大电压，共振筛的固有频率不变，则图中振幅的峰值不会移动，故A错误；
B.电压不变，适当增加共振筛的质量，则共振筛的固有周期增大，固有频率减小，使得固有频率与驱动力频率的差值变大，共振筛的振幅减小，故B错误；
C.质量不变时，适当减小电压，会减小偏心轮转速，驱动力频率减小，使得固有频率与驱动力频率的差值变小，共振筛的振幅增大，故C正确。
故选C。
2．答案：D
解析：A.机械波传播的是振动形式和能量，质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波向外迁移，故A错误；B.机械波的频率是由波源的频率决定的，“鱼洗”声在空气中传播过程中频率不发生变化，故B错误；C.当摩擦力引起的振动频率和鱼洗的固有频率相等或者相近时，鱼洗产生共振，振动幅度越大，盆内的水花就越高，所以并不是手掌摩擦得越快溅起的水花越高，故C错误；D.当用手摩擦达到“鱼洗”的固有频率时，发出的嗡嗡声特别响，这是共振现象的一个体现，故D正确。故选D。
3．答案：B
解析：当驱动力的频率等于物体的固有频率时，物体将会发生共振现象。文中提到的“常理”主要是指共振现象。
故选B。
4．答案：C
解析：A.洗衣机工作时，为使其保持稳定，不发生共振，机壳的振动频率不能等于其固有频率，故A错误；
B.部队要便步通过桥梁，防止出现一致的策动力，避免桥梁发生共振，故B错误；
C.在某节目中歌手利用歌声震碎玻璃杯，属于声音的共振现象，故C正确；
D.路面共振破碎机停止工作后，水泥路面振动的振幅减小，但频率是不变的，故D错误。
故选C。
5．答案：A
解析：AB.由于运动员运动时，对水桶有力的作用，使水受到驱动力作用发生受迫振动，而受迫振动的频率等于外界驱动力的频率，即水晃动的频率等于运动员的跑步频率，故A正确B错误；
CD.结合上述，水桶里的水做受迫振动，当运动员的跑步频率接近水桶里的水的固有频率时，水晃动的幅度增大，当运动员的跑步频率等于水桶里的水的固有频率时，发生共振，水晃动的幅度达到最大，故CD错误。
故选A。
6．答案：D
解析：阻尼器是受迫振动，摆动频率与大厦晃动频率相同，A错误。大厦晃动频率与阻尼器的固有频率相同时，阻尼器发生共振现象，摆幅达到最大值，此时阻尼器吸收能量最多，减震效果最好，D对B错。阻尼器还能对地震的横波成分有一定的减震效果，C错误。
7．答案：A
解析：仿古盥洗用的脸盆，用手摩擦盆耳，到一定节奏时会溅起水花，这是共振现象，A正确；喇叭常放在音箱内是利用共振现象，做受迫振动的物体，当驱动力的频率与固有频率相等时，振幅最大的现象叫共振，所以共振是受迫振动的一种特殊情况，B错误；根据共振条件可知，为消除共振现象，应使驱动力的频率与物体的固有频率相差越大越好，C错误；热水瓶的空气柱有一定长度，对应一定的振动频率，符合此频率的声波信号因共振而绵延不绝，故总能听到嗡嗡的声音，空热水瓶口能听到嗡嗡的声音，属于共振现象，D错误.
8．答案：C
解析：ACD.由于单摆在运动过程中要克服阻力做功，振幅逐渐减小，摆球的机械能逐渐减少，所以摆球在P点所对应时刻的机械能大于在N点所对应的机械能，摆球的势能是由摆球相对于零势能点的高度h和摆球的质量m共同决定的（）。单摆摆球的质量是定值，由于P、N两时刻摆球的位移大小相同，故在这两个时刻摆球相对零势能点的高度相同，重力势能也相同，但由于P点的机械能大于N点的机械能，所以P点对应时刻的动能大于在N点对应时刻的动能，根据动能的公式
可得速率
故摆球在P与N时刻的速度不同，故AD错误，C正确；
B.根据牛顿第二定律得
由于位移大小相等，方向相反，解得加速度大小相等，方向相反，加速度不相等，故B错误。
故选C。
9．答案：C
解析：一物体做受迫振动，当驱动力的频率等于该物体的固有频率时，该物体的振幅最大；由于一开始驱动力的频率小于该物体的固有频率，当驱动力的频率逐渐增大的过程中，如果驱动力的频率仍然小于该物体的固有频率，则该物体的振幅增大，如果驱动力的频率已经大于该物体的固有频率，则该物体的振幅减小，所以该物体的振幅可能先增大，后减小。故选C。
10．答案：A
解析：A.由题图可知，当驱动力的频率为时，受迫振动物体的振幅达到最大，此时物体的固有频率等于驱动力的频率，故A正确；
B.物体做受迫振动时，只有当发生共振时频率才是，即物体做受迫振动的频率不一定等于，故B错误；
C.物体做受迫振动时振幅相同，频率不一定相同，故C错误；
D.根据产生共振的条件可知，为避免共振发生应该让驱动力的频率远离，故D错误。
故选A。
11．答案：BD
解析：AB.由于D与A的摆长相差最大，E与A的摆长相等，所以D的振幅最小，E发生共振，振幅最大，故A错误，B正确；
CD.A振动起来后，使得B、C、D、E做受迫振动，振动的频率都等于A振动的频率，即各摆振动的周期都相等，故C错误，D正确。
故选BD。
12．答案：BC
解析：根据题意可知，筛子的驱动力频率为
由图乙可知，筛子的固有频率为
则要想增大振幅，可以降低驱动力频率或增大筛子的固有频率
AB.由题意可知，增大电压可使偏心轮转速提高，筛子的驱动力频率增大，降低电压可以减小驱动力频率，故A错误B正确；
CD.由题意可知，增加筛子质量可增大筛子的固有周期，即减小筛子的固有频率，减小筛子质量可以减小固有周期，增大固有频率，故D错误C正确。
故选BC。
13．答案：对应的时刻，摆球的势能相同，但机械能与动能，A大B小
解析：由于振幅逐渐减小，故摆球的机械能逐渐减小，所以A时刻的机械能大于B时刻的机械能。由于两时刻摆球的位移相同，所以在这两个时刻摆球相对零势能点高度相同，因此势能相同，所以A时刻的动能大于B时刻的动能。
14．答案：风阻尼器可以抑制建筑物由于强风引起的摇晃，吸收楼体的振动。
解析：