东平高级中学2019-2020学年鲁科版选修3-4：1.4生活中的振动 巩固练习（含解析）

1.4生活中的振动
1．关于做简谐运动的单摆，下列说法正确的是（
）
A．单摆做稳定的受迫振动时，单摆振动的频率等于周期性驱动力的频率
B．秒摆的摆长和振幅均减为原来的四分之一，周期变为0.5s
C．已知摆球初始时刻的位置及其周期，就可知摆球在任意时刻运动速度的方向
D．单摆经过平衡位置时摆球所受的合外力为零
2．如图所示，在一条张紧的绳子上挂几个摆，其中AB的摆长相等．当A摆振动的时候，通过张紧的绳子给B、C、D摆施加驱动力，使其余各摆做受迫振动．观察B、C、D摆的振动发现(
)
A．C摆的频率最小
B．D摆的周期最大
C．B摆的摆角最大
D．B、C、D的摆角相同
3．如图所示演示装置，一根张紧的水平绳上挂着四个单摆，让c摆摆动，其余各摆也摆动起来，可以发现（
）
A．各摆摆动的周期均与c摆相同
B．a
摆摆动周期最短
C．b摆摆动周期最长
D．b摆振幅最大
4．下列说法与振动有关，其中正确的是（　　）
A．周期是1秒的单摆叫秒摆
B．摆钟走得快了必须调短摆长，才可能使其走时准确
C．挑水时为了防止水从桶中荡出，可以加快或减慢走路的频率
D．在连续均匀的海浪冲击下，停在海面的小船上下振动，是共振现象
5．关于机械振动相关的描述，下列说法正确的是（　　）
A．单摆的周期随摆球质量的增大而减小
B．只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力的频率
C．单摆运动到平衡位置时，速度最大，回复力为零，合力也为零
D．水平放置的弹簧振子做简谐振动时的能量等于在平衡位置时振子的动能
6．如图所示是一个单摆的振动曲线（），则（
）
A．此单摆的摆长约为
B．此单摆周期约为
C．若摆长增大，共振曲线的峰将向上移动
D．若摆长增大，共振曲线的峰将向左移动
7．一个摆长约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．
8．一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，近似取π2=10，则（　　）
A．此单摆的固有周期为0.5s
B．此单摆的摆长为1m
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
9．如图所示的装置中，在曲轴AB上悬挂一个弹簧振子，
若不转动把手C，让其上下振动，周期为，若使把手以周期()匀速转动，当运动都稳定后，则(　　)
A．弹簧振子的振动周期为
B．弹簧振子的振动周期为
C．要使弹簧振子的振幅增大，可让把手转速减小
D．要使弹簧振子的振幅增大，可让把手转速增大
10．如图所示，A球振动后，通过水平细绳迫使B、C振动，下列说法中正确的是(　
　)
A．只有A球、C球振动周期相等
B．A球、B球、C球的振动周期相等
C．C球的振幅比B球大
D．C球的振幅比B球小
11．在火车的车厢里用细线吊着一个小球，由于在铁轨接合处火车通过受到震动使球摆动，如果每根铁轨长12.5
m，细线长0.4
m，则当火车速度达_______m/s时，球摆动的振幅最大.(g=10m/s2,结果保留2位有效数字)
12．在接近收费口的道路上安装了若干条突起于路面且与行驶方向垂直的减速带，相邻减速带间距为10m，当车辆经过减速带时会产生振动。若某汽车的固有频率为1.25Hz，则当该车以_________m/s的速度行驶在此减速区时颠簸得最厉害，我们把这种现象称为_________。
13．如图所示，一个偏心轮的圆心为O，重心为C，它们所组成的系统在竖直方向上发生自由振动的频率为f，当偏心轮以角速度ω绕O轴匀速转动时，则当ω＝__________时振动最为剧烈，这个现象称为____________.
14．铁路上每根钢轨的长度为12m，两根钢轨之间的间隙为0.8cm，若支持车厢的弹簧的固有频率为2Hz，则车厢的弹簧的固有周期是____．列车的速度v=_____
m/s时车振动的最厉害．
参考答案
1．A
【解析】
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，与固有频率无关，故A正确；
B．根据单摆的周期公式
知摆长缩短为原来的四分之一，则周期变为原来的二分之一，即为1s，故B错误；
C．摆球在同一位置振动方向有两种，所以已知初始时刻的位置和振动周期，不知道初始时刻摆球的振动方向，不能知道振子在任意时刻运动速度的方向，故C错误；
D．单摆运动中，摆球在最低点做圆周运动，所以摆球经过平衡位置时所受的合外力提供向心力，故D错误。
故选A。
2．C
【解析】
AB．由A摆摆动从而带动其它3个单摆做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率，故其它各摆振动周期跟A摆相同，频率也相等．故AB错误；
CD．受迫振动中，当固有频率等于驱动力频率时，出现共振现象，振幅达到最大，由于B摆的固有频率与A摆的相同，故B摆发生共振，振幅最大，故C正确，D错误；
3．A
【解析】
ABC．
c摆摆动起来后，通过水平绳子对a、b、d三个摆施加周期性的驱动力，使a、b、d三摆做受迫振动，故a、b、d三摆周期相同，故A正确，BC错误；
D．
因为a摆的摆长等于c摆的摆长，所以a摆的固有频率等于受迫振动的频率，所以a摆发生共振，振幅最大，故D错误。
故选：A。
4．C
【解析】
A．周期是2秒的单摆叫秒摆，故A错误；
B．根据单摆周期公式知摆钟走得快了说明周期变小，必须调长摆长，才可能使其走时准确，故B错误；
C．挑水的人由于行走，使扁担和水桶上下振动，当扁担与水桶振动的固有频率等于人迈步的频率时，发生共振，结果水桶中的水溢出。为了防止水从水桶中荡出，可以加快或减慢走路的步频。故C正确；
D．小船受到海浪的冲击上下振动，是受迫振动。故D错误。
故选C。
5．D
【解析】
A．根据单摆周期公式知单摆的周期和摆球质量无关。故A错误；
B．受迫振动的频率一定等于驱动力的频率。故B错误；
C．单摆运动到平衡位置时，速度最大，回复力为零，由于单摆做圆周运动，所以合力不为零。故C错误；
D．在平衡位置，弹性势能为零，所以振动能量等于振子的动能。弹簧振子做简谐振动时机械能守恒，所以水平放置的弹簧振子做简谐振动时的能量等于在平衡位置时振子的动能。故D正确。
故选D。
6．D
【解析】
AB．由单摆的振动曲线可知则单摆的频率
此单摆周期为
由单摆的周期公式可得摆长
故A、B错误；
CD．由单摆的频率公式得知，当摆长增大时，单摆的固有频率减小，产生共振的驱动力频率也减小，共振曲线的峰将向左移动，故C错误，D正确；
故选D。
7．C
【解析】
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。
8．BD
【解析】
A．当驱动力频率和单摆的固有频率相等时，发生共振，振幅最大，则此单摆的固有周期为
故A错误；
B．根据单摆周期公式知此单摆的摆长为1m。故B正确；
C．根据单摆周期公式知若摆长增大，单摆的固有周期增大，固有频率减小。故C错误；
D．若摆长增大，单摆的固有频率减小，共振曲线的峰将向左移动。故D正确。
故选BD。
9．BD
【解析】
AB．弹簧振子在把手作用下做受迫振动，因此振动周期等于驱动力的周期，等于T2，故A错误，B正确；
CD．驱动力的周期与弹簧振子的固有周期越接近，振幅越大．由于，欲使振幅增大，应使T2减小，即转速应增大，
故C错误，D正确．
故选：BD．
【点睛】
若不转动把手C，弹簧振子做自由振动，周期为T1等于固有周期．把手匀速转动时，通过曲轴AB上对弹簧振子施加驱动力，使弹簧振子做受迫振动，其振动周期等于驱动力的周期．由题，弹簧振子振动的周期大于固有周期，要使弹簧振子的振幅增大，可让把手转速增大．
10．BC
【解析】
AB．由题意，A做自由振动，其振动周期就等于其固有周期，而B、C在A产生的驱动力作用下做受迫振动，受迫振动的周期等于驱动力的周期，即等于A的固有周期，所以三个单摆的振动周期相等，则B正确，A错误；
CD．由于C、A的摆长相等，则C的固有周期与驱动力周期相等，产生共振，其振幅比B摆大。所以C正确，D错误。
11．10
【解析】摆球的周期
当列车在长12.5m的钢轨上运行时当车厢振动的周期与单摆的周期相同时发生共振，此时摆球的振幅最大，所以
12．12.5；共振
【解析】
可知，汽车的固有周期为，则汽车的速度，即当速度为12.5m/s时，汽车达到共振颠簸的最厉害；
13．2πf
共振
【解析】
[1][2]单摆做阻尼振动，振幅越来越小，周期不变，振动过程中，机械能不守恒，物体的振动频率与受迫振动频率相等．实际的自由振动必然是阻尼振动，阻尼振动的振幅越来越小，所以当振动最为剧烈，这个现象称为共振。
14．0.5s；
24m/s
【解析】
列车的固有周期，当列车在长12m的钢轨上运行的时间为0.5s时，车厢发生共振，振幅最大，所以．