2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第一册 2.5生活中的振动 课时练（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第一册
2.5生活中的振动 课时练（解析版）
1．如图所示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．此单摆的摆长约为2m
B．此单摆的固有周期为0.5s
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
2．如图所示，在一条张紧的绳子上挂几个摆，其中A、B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．A摆的周期最大
C．D摆的摆角最大 D．B、C、D的周期相同
3．如图所示，曲轴上挂一个弹簧振子，转动摇把，曲轴可带动弹簧振子上下振动。开始时不转动摇把，让振子自由振动，测得其频率为。现匀速转动摇把，转速为。则（　　）
A．当振子稳定振动时，它的振动周期是0.5s
B．当振子稳定振动时，它的振动频率是
C．当转速增大时，弹簧振子的振幅增大
D．当转速增大时，弹簧振子的振幅不变
4．下列说法中正确的有（　　）
A．摆钟偏快时可增加摆长进行校准
B．单摆的振动周期与振幅有关
C．做简谐运动的物体，其振动能量与振动的频率有关
D．由于人体内脏的固有频率接近某些次声波频率，因此这此次声波对人体无危害
5．关于受迫振动，下列说法正确的是（　　）
A．队伍过桥要慢行是为了不产生周期性的驱动力，从而避免产生共振
B．鼓手随音乐敲击鼓面时鼓面的振动是自由振动
C．火车过桥慢行是为了使驱动力的频率远小于桥的固有频率，从而避免产生共振
D．洗衣机工作时机壳的振动频率等于其固有频率
6．在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天后不久，飞机的机翼很快就会抖动起来，而且越抖越厉害。后来人们经过了艰苦的探索，发现在飞机机翼前缘处安装一个配重杆，就可以解决这一问题。在飞机机翼前缘处安装配重杆的目的主要是（　　）
A．加大飞机的惯性 B．改变机翼的固有频率
C．使机翼更加牢固 D．使机体更加平衡
7．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
8．如图所示是某单摆做阻尼振动的振动图线，下列说法正确的是（　　）
A．振动过程中周期变小
B．摆球P时刻的机械能等于N时刻的机械能
C．摆球P时刻的动能大于N时刻的动能
D．小球在P时刻和N时刻，受到绳子拉力的大小相等
9．A、B两个弹簧振子，A的固有频率为2f，B的固有频率为6f，若它们都在频率为5f的驱动力作用下做受迫振动，则稳定后（　　）
A．振子A的振幅较大，振动频率为2f
B．振子B的振幅较大，振动频率为6f
C．振子A的振幅较大，振动频率为5f
D．振子B的振幅较大，振动频率为5f
10．下列关于机械振动的有关说法正确的是（　　）
A．简谐运动的回复力是按效果命名的力
B．振动图像描述的是振动质点的轨迹
C．受迫振动的频率等于驱动力的频率
D．当驱动力的频率等于受迫振动系统的固有频率时，振幅最大
11．下列说法正确的是（ ）
A．摆钟走时快了必须调短摆长，才可能使其走时准确
B．挑水时为了防止水从桶中荡出，可以加快或减慢走路的步频
C．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
D．部队要便步通过桥梁，是为了防止桥梁发生共振而坍塌
E.较弱声音可振碎玻璃杯，是因为玻璃杯发生了共振
12．电梯质量为，振子质量为，单摆质量为，三者质量关系为。初始电梯静止，当单摆、振子均摆至最低点时，让电梯自由下落，则（与不会相碰）（　　）
A．变下运动 B．振幅不变
C．变下运动 D．电梯在保留阶时机械能守恒
13．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
14．如图所示为两个单摆的受迫振动的共振曲线，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．图线Ⅱ若是在地球地面上完成的，则该单摆摆长约为2 m
D．若两个单摆摆长均为1 m，则图线Ⅰ是在地球地面上完成的
15．2021年04月18日22时11分在台湾花莲县（北纬23.92度，东经121.53度）发生6.1级地震，震源深度7千米，绣湖小区几幢高楼里的居民反映“震感明显”，而义乌中学的高三学生却普遍反映“没有感觉”。针对这一事件，下列同学的认识中科学合理的是（　　）
A．地震波到达义乌时，我市地面建筑发生了受迫振动。
B．绣湖小区那几幢高楼的固有频率与当时地震波的频率更加接近。
C．地震波在义乌发了叠加，绣湖小区处在振动加强带上，义乌中学恰好处在振动减弱带上。
D．应对绣湖小区那几幢高楼采取物理措施改变它们的固有频率以防止地震危害。
16．某振动系统的固有频率为，在周期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率为f。下列说法正确的是（　　）
A．当时，该振动系统的振幅随f增大而减小
B．当时，该振动系统的振幅随f减小而增大
C．当时，该振动系统的振幅最大
D．该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f
E.只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力的频率
17．洗衣机在衣服脱水完毕关闭电源后，脱水桶还要转动一会才能停下来．在关闭电源后，发现洗衣机先振动得比较弱，有一阵子振动得很剧烈，然后振动慢慢减弱直至停下来。
（1）开始时，洗衣机为什么振动比较弱？
（2）期间剧烈振动的原因是什么？
18．如图所示为一单摆的共振曲线，求：
（1）单摆的周期和摆长；
（2）共振时，摆球运动过程中由回复力产生的最大加速度是多少。（假设单摆摆动角度很小）（g取10m/s2，；很小时，）
19．某单摆做阻尼振动的振动图像如图所示。请根据图像比较A、B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。
20．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。为了使筛子的振幅增大，请提出两种方案。
参考答案
1．D
【详解】
B．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B错误；
A．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A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正确；
故选D。
2．B
【详解】
ABD．B、C、D摆均做受迫振动，振动周期（频率）与驱动力的周期（频率）一致，AB错误，D正确；
C．B摆的摆长与A摆的摆长相等，即固有周期与驱动力周期相等，B摆发生共振，振幅最大，摆角最大，C错误。
故选B。
3．B
【详解】
AB．摇把的转速为
它的周期
转动摇把时，弹簧振子做受迫振动；振子做受迫振动，振动周期等于驱动力的周期，当振子稳定振动时，它的振动周期是0.25s，频率为4Hz，故A错误，B正确；
CD．当驱动力的周期等于弹簧振作的固有周期时，弹簧振子发生共振，振幅最大；振子的固有频率为2Hz，当转速增大时，驱动力频率增大，与弹簧振子固有频率相差越大，振子的振幅越小；当转速减小时，驱动力频率减小，与弹簧振子固有频率相差越小，振子的振幅越大，故CD错误。
故选B。
4．A
【详解】
A．摆钟偏快，即单摆的周期变小，由单摆周期公式
可知，要使周期变大，可增加摆长进行校准，故A正确；
B．由单摆的振动周期
可知T与振幅无关，故B错误；
C．做简谐运动的物体，其振动能量与振动的振幅有关，与振动的频率无关，故C错误；
D．由于人体内脏的固有频率接近某些次声波频率，从而发生共振现象，会对器官造成损伤，因此这此次声波对人体是有危害的，故D错误。
故选A。
5．C
【详解】
A．队伍过桥时要减速是为了防止桥发生共振，A错误；
B．鼓手随音乐敲击鼓面时鼓面的振动是受迫振动，B错误；
C．火车过桥慢行是为了使驱动力的频率远小于桥的固有频率，从而避免产生共振，C正确；
D．洗衣机切断电源，波轮的转动逐渐慢下来，在某一小段时间内洗衣机发生了强烈的振动，说明此时波轮的频率与洗衣机固有频率相同，发生了共振。所以正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率大；此后波轮转速减慢，则驱动力频率小于固有频率，所以共振现象消失，洗衣机的振动随之减弱，D错误。
故选C。
6．B
【详解】
飞机的机翼(翅膀)很快就抖动起来，是因为驱动力的频率接近机翼的固有频率发生共振，在飞机机翼前装置配重杆，是为了改变机翼的固有频率，使驱动力的频率远离固有频率。故B正确。
故选B。
7．C
【详解】
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。
8．C
【详解】
A．阻尼振动的周期不变，振幅减小，故A错误；
B．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，摆球P时刻的机械能大于N时刻的机械能，故B错误；
C．摆球P时刻的机械能大于N时刻的机械能，两位置势能相同，则摆球P时刻的动能大于N时刻的动能，故C正确；
D．小球在P时刻和N时刻，相对平衡位置位移相同，重力沿绳方向分力大小相等，但速度大小不等，需要向心力不等，重力沿绳方向分力与绳拉力合力提供向心力，则受到绳子拉力的大小不相等，故D错误。
故选C。
9．D
【详解】
受迫振动的频率等于驱动力的频率，当系统的固有频率等于驱动力的频率时，系统达到共振，振幅达最大，因此固有频率接近驱动频率的振幅较大。故A、B两个单摆都做受迫振动，频率为5f，B摆的振幅较大。
故选D。
10．ACD
【详解】
A．简谐运动的回复力是按效果命名的力，故A正确；
B．振动图像描述的是振动质点在不同时刻的位移，而不是其实际的运动轨迹，故B错误；
C．物体在周期性驱动力作用下做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率，与固有频率无关故C正确；
D．当驱动力的频率等于受迫振动系统的固有频率时，发生共振，振幅达到最大，故D正确。
故选ACD。
11．BDE
【详解】
A．摆钟走时快了，说明摆钟的周期变小了，根据T = 2π可知增大摆长L可以增大摆钟的周期，A错误；
B．挑水时为了防止水从桶中荡出，可以改变走路的步频，B正确；
C．在连续均匀的海浪冲击下，停在海面的小船上下振动，是受迫振动，C错误；
D．部队便步通过桥梁，不能产生较强的驱动力，就避免桥梁发生共振现象，D正确；
E．当声音频率等于玻璃杯频率时，杯子发生共振而破碎，E正确。
故选BDE。
12．AC
【详解】
ABC．当电梯自由落体时，整个系统处于完全失重状态，摆球完全失重下会开始做匀速圆周运动。弹簧振子的平衡位置为弹簧原长，小球偏离平衡位置更远，所以振幅更大。AC正确，B错误；
D．考虑摆球在上下运动的过程中，摆球和电梯构成的系统整体质心在自由落体运动，与此同时，两者分别绕质心做匀速圆周运动。在整个过程中，我们可以发现电梯与质心之间的距离
显然对电梯重力势能的影响为量级的。所以随着小摆球和电梯同时绕质心转动，并不能在该量级下保证机械能守恒。D错误。
故选AC。
13．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。
14．AB
【详解】
A．若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行，因为图线Ⅰ单摆的固有频率较小，则固有周期较大，根据
知，周期大的重力加速度小，则图线Ⅰ是月球上单摆的共振曲线。故A正确；
B．若两次受迫振动均在地球上同一地点进行的，则重力加速度相等，因为固有频率比为
2：5，则固有周期比为5：2，根据
知摆长比为25：4，故B正确；
CD．图线Ⅱ若是在地球表面上完成的，则固有频率为0.5Hz，则
解得
故CD错误。
故选AB。
15．AB
【详解】
A．地震波到达义乌时，地面受到了外力作用，所以我市地面建筑发生了受迫振动，A正确；
B．因为绣湖小区几幢高楼里的居民反映“震感明显”，所以绣湖小区那几幢高楼的固有频率与当时地震波的频率更加接近，共振现象明显，B正确；
C．地震波在义乌没有发生叠加，C错误；
D．固有频率是物质的固有属性，不易改变，D错误。
故选AB。
16．BCD
【详解】
C．当时，系统达到共振，振幅最大，选项C正确；
A．当时，随f的增大，振幅振大，选项A错误；
B．当时，随f的减小，驱动力的频率接近固有频率，故该振动系统的振幅增大，选项B正确；
DE．该振动系统的振动稳定后，受迫振动的频率总等于驱动力的频率f，选项D正确，E错误。
故选BCD。
17．（1）见解析；（2）见解析
【详解】
（1）开始时，脱水桶转动的频率远高于洗衣机的固有频率，振幅较小，振动比较弱；
（2）当洗衣机脱水桶转动的频率等于洗衣机的固有频率时发生共振，振动剧烈。
18．（1）2s，1m；（2）0.8
【详解】
(1)由图象知单摆的固有频率为0.50Hz，即
根据
得
(2)由图象可知，共振时，振幅为A=8cm，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
最大加速度
19．见解析
【详解】
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A点所对应时刻的机械能大于在B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（Ep=mgh）。单摆摆球的质量是定值，由于A、B两时刻摆球的位移相同，故在这两个时刻摆球相对零势能点的高度相同，势能也相同，但由于A点的机械能大于B点的机械能，所以A点对应时刻的动能大于在B点对应时刻的动能。
20．见解析
【详解】
在某电压下偏心轮的转速是，即周期为
所以驱动力的频率
由乙图可知筛子的固有频率
由于驱动力的频率大于固有频率，要使振幅变大，应减小驱动力的频率或增大筛子的固有频率，即可以降低偏心轮电压或减小筛子的质量。