2.5生活中的振动 同步练习 -2025--2026学年高二上学期物理鲁科版选择性必修第一册

2.5生活中的振动 1．“洗”是中国古代盥洗用的脸盆，用青铜铸成。倒些清水在其中，用手掌慢慢摩擦盆耳，逐渐增大摩擦的频率，到一定节奏时，盆就会发出嗡嗡声，盆中水面还会溅起层层水花。这种现象主要是( ) A.多普勒效应 B.共振 C.波的折射 D.波的衍射 2．一个共振筛如图甲所示，该共振筛的共振曲线如图乙所示。已知增大电动偏心轮的电压，可使偏心轮转速提高，增加筛子的质量，筛子的固有周期随之增大。某段时间内偏心轮的转速是60 r/min，下列说法正确的是( ) A.共振筛此时的频率是0.8 Hz B.增大偏心轮的转速，可以使筛子的振幅增大 C.适当减小筛子的质量，可以使筛子的振幅增大 D.适当增大偏心轮的电压，可以使筛子的振幅增大 3．振动送料机是工业中常用的物料输送设备，其简化模型如图所示：水平料槽通过两根轻弹簧与固定支架连接，料槽下方安装有电动偏心轮，偏心轮转动时给料槽提供水平周期性驱动力。已知料槽的固有频率与总质量m成反比（质量越大，固有频率越小）。某次调试中，料槽空载时固有频率Hz，偏心轮转速调至时料槽振幅较小。忽略弹簧质量及摩擦阻力，则下列说法正确的是( ) A.当前驱动力频率为1.0Hz B.仅向料槽内添加物料（增大总质量），料槽振幅增大 C.仅降低偏心轮转速至60r/min，料槽振幅增大 D.关闭电源后，料槽振动的周期随振幅减小而增大 4．如图甲所示，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，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。下列说法正确的是( ) A.共振筛现在的振动频率为0.8Hz B.仅增加筛子质量，可以使筛子的振幅增大 C.仅减小电压，可以使筛子的振幅增大 D.现在关闭电源直到共振筛静止前，共振筛振动的周期逐渐减小 5．图甲为研究单摆共振现象的装置，其中A、B、C小球摆长相同，D、E小球摆长如图甲所示，五个小球均可视为质点。图乙为A小球做受迫振动时振幅随驱动力频率变化的图像，所有小球静止后，将A小球拉开一个小角度释放（可视为单摆运动），则下列关于其余小球的说法正确的是( ) A.D小球将发生共振现象 B.B、C小球将发生共振现象 C.几个小球摆动周期将逐渐减小 D.E小球的图像的峰值与图乙中峰值相比应向左移 6．我国每根铁轨的标准长度有12.5 m和25 m两种。铺设铁轨时，每两根铁轨接缝处都必须留有一定的间隙，匀速运行的列车经过铁轨接缝处时，车轮就会受到一次冲击。每一根铁轨长度相等，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。某辆行驶在标准长度为25 m的铁轨上的列车的固有频率为8 Hz，下列说法正确的是( ) A.该列车行驶时受到铁轨的冲击力做受迫振动的周期一定为0.125 s B.该列车行驶的速度为时列车做受迫振动的振幅最大 C.该列车受到铁轨的冲击力做受迫振动的振幅与列车行驶的速度有关 D.该列车的固有频率与列车行驶的速度有关 7．2024年4月3日花莲发生震级7.2级的地震，台北101大楼仅有轻微晃动，这是由于87层到92层间设有由多条悬挂钢缆、重量660吨的球形质量块及与楼板和质量块连接的阻尼器所构成的减震系统。可将前述减震系统视为有效摆长约为12.1 m的单摆式减震系统（示意图如图1），并设计其振动频率为接近大楼主结构的固有频率。当风力或地震使大楼以主结构的固有频率振动时，振动能量便能有效地转移给朝相反方向移动的球形质量块，使得阻尼器伸缩以吸收大楼的振动能量，如图2所示。估算101大楼主结构以固有频率振动的周期约为（可将减震系统视为理想单摆，且取重力加速度来估算）( ) A.1.1 s B.5.6 s C.6.9 s D.9.8 s 8．如图所示，振动桩锤是桩基础施工的重要设备之一。桩锤工作时引起桩身周围土体振动，使桩身和土体间的粘合度降低，从而减小沉桩阻力。下列说法正确的是( ) A.针对不同土体，最有利于沉桩的桩锤振动频率都相同 B.针对同种土体，桩锤的振动频率越大，桩身周围土体的振动幅度越大 C.桩锤稳定工作后，桩身周围无论哪种土体，其振动频率都与桩锤的振动频率相同 D.为保障打桩机机身稳定，桩锤的振动频率应尽量接近机身的固有频率 9．《太平广记》中记载“魏时，殿前钟忽大鸣，震骇省署”，查其原因后得知“此蜀铜山崩，故钟鸣应之也”。下列四幅图对应的情境中涉及的物理原理与“山崩钟应”原理完全相同的是( ) A.图甲：飞行中的蝙蝠利用回声来判断障碍物的方位 B.图乙：汽车底部的减震器随汽车行驶而振动 C.图丙：扬声器表面的碎屑随播放而跳动 D.图丁：玻璃杯在声波的作用下碎裂 10．如图所示是单摆做阻尼振动的振动图像，下列说法正确的是( ) A.摆球在A时刻的动能等于在B时刻的动能 B.摆球在A时刻的势能等于在B时刻的势能 C.振动过程中摆球的动能不断减小 D.振动过程中摆球的势能不断减小 11．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 12．为防止意外发生，游乐场等大型设施都配备有电磁阻尼装置.如图所示为某款阻尼缓冲装置的原理示意图，带有光滑轨道的机械主体能产生垂直缓冲轨道平面的匀强磁场，边缘绕有闭合矩形线圈abcd的高强度缓冲滑块撞到竖直墙时，被瞬间强制制动，机械主体以及磁场由于惯性继续缓冲减速.对缓冲过程，下列说法正确的是( ) A.线圈bc段受到向右的安培力作用 B.同一匝线圈中b端的电势高于c端的电势 C.线圈ab段中电流方向为由b到a D.若磁场反向，则装置仍然能起到缓冲作用 13．如图所示是一个共振演示器，1、4和7号摆的摆长相同，4号摆的摆球质量大于其他摆球.使4号摆偏离平衡位置后释放，4号摆在振动中通过顶端横跨的绳子对其他几个摆施加周期性的驱动力.在振动稳定后，下列说法中正确的是( ) A.在摆动过程中，3号摆的频率与4号摆相等 B.5号摆的频率比1号摆大 C.除4号摆之外的其他摆，1、7号摆振幅最大 D.3号摆的振幅最大，5号摆的振幅最小 14．为了提高松树上松果的采摘率和工作效率，工程技术人员利用松果的惯性发明了用打击杆、振动器使松果落下的两种装置，如图甲、乙所示。则( ) A.针对不同树木，落果效果最好的振动频率可能不同 B.随着振动器频率的增加，树干振动的幅度一定增大 C.打击杆对不同粗细的树干打击结束后，树干的振动频率相同 D.稳定后，不同粗细树干的振动频率始终与振动器的振动频率相同 15．如图，我国古代有一种利用共振原理的古琴调弦技术，将一小纸人放在需要调整音准的弦上，然后拨动另一个音调准确的古琴上对应的琴弦，小纸人跳动越明显代表音调越准确，调准音调后，下列说法正确的是( ) A.拨动其他音调的琴弦，小纸人跳动不明显 B.敲击对应音调的音叉，也可以让小纸人跳动明显 C.拨动对应音调的琴弦力量越大，小纸人跳动幅度越大 D.调弦过程中琴弦的机械能全部转化为小纸人的机械能 16．很多高层建筑都会安装减震耗能阻尼器，用来控制强风或地震导致的振动。中国台北101大楼使用的阻尼器是重达660吨的调谐质量阻尼器，阻尼器相当于一个巨型质量块。简单来说就是将阻尼器悬挂在大楼上方，它的摆动会产生一个反作用力，在建筑物摇晃时往反方向摆动，会使大楼摆动的幅度减小。关于调谐质量阻尼器下列说法正确的是( ) A.阻尼器做受迫振动，振动频率与大楼的振动频率相同 B.阻尼器与大楼摆动幅度相同 C.阻尼器摆动后，摆动方向始终与大楼的振动方向相反 D.阻尼器摆动幅度不受风力大小的影响 17．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”）驱动另外几个单摆做受迫振动。下列说法正确的是( ) A.驱动摆在摆动过程中多次通过同一位置时，动能和势能都越来越小 B.当所有单摆做受迫振动达到稳定后，B摆振动的周期比其余摆振动周期都长 C.如果驱动摆的摆长为L，则其他单摆的振动周期都等于 D.如果某个单摆的摆长等于驱动摆的摆长，则这个单摆发生共振 18．某汽车在平直路面上行驶，当发动机以30Hz的频率工作时，会引起车体共振而剧烈振动。关于车体，下列说法正确的是( ) A.固有频率等于30Hz B.固有频率小于30Hz C.在该状态下的振动频率等于30Hz D.在该状态下的振动频率小于30Hz 19．某校物理小组尝试利用智能手机对竖直面内的圆周运动进行拓展探究。实验装置如图甲所示，轻绳一端连接拉力传感器，另一端连接智能手机，把手机拉开一定角度，由静止释放，手机在竖直面内摆动的过程中，手机中的陀螺仪传感器可以采集角速度实时变化的数据并输出图像，同时拉力传感器可以采集轻绳拉力实时变化的数据并输出图像。查阅资料可知，面向手机屏幕，手机逆时针摆动时陀螺仪传感器记录的角速度为正值，反之为负值。 （1）某次实验，手机输出的角速度随时间变化的图像如图乙所示，由此可知在时间段内______。 A.手机20次通过最低点 B.手机10次通过最低点 C.手机做阻尼振动 D.手机振动的周期越来越小 （2）为进一步拓展研究，分别从力传感器输出图像和手机角速度—时间图像中读取几对手机运动到最低点时的拉力和角速度的数据，并在坐标图中以F为纵坐标、为横坐标进行描点，请在图丙中作出的图像。 （3）根据图像求得实验所用手机的质量为______kg，手机重心做圆周运动的半径为______m。（结果均保留2位有效数字，重力加速度g取） 20．如图所示，在倾角为的固定光滑斜面上，有两个用轻质弹簧相连的物体A和B，他们的质量均为，弹簧的劲度系数为为一固定挡板，现让一质量也为的物体D在A上方某处由静止释放，D和A相碰后立即粘为一体，此后做简谐运动，运动过程中，物体B对C的最小弹力为，重力加速度g取。求： （1）B、C间弹力最小时，弹簧的形变量； （2）简谐运动的振幅； （3）弹簧振子的周期公式为为振子质量，k为弹簧劲度系数。若以平衡位置为原点，沿斜面向下为正方向，振子在最低点作为0时刻，请写出振子的振动方程。 参考答案 1．答案：B 解析：用双手摩擦盆耳，起初频率非常低，逐渐提高摩擦频率，当摩擦频率等于盆的固有频率时，会发生共振现象，则嗡嗡声是因为共振现象，此时溅起的水花振幅最大，选项B正确。 2．答案：C 解析：A.偏心轮的转速是60 r/min，其周期，故频率 共振筛的频率与偏心轮的频率相同，故A错误； BD.若增加偏心轮的转速，则共振筛的频率增大，根据题图乙可知，其振幅将减小，增大电动偏心轮的电压，共振筛的振幅将减小，故BD错误； C.减小筛子质量，可减小筛子的固有周期，则筛子的固有频率增大，大于0.8 Hz，则更靠近1 Hz，可以使筛子振幅增大，故C正确。 故选C。 3．答案：C 解析：A.偏心轮转速调至时，驱动力频率为，故A错误； B.仅向料槽内添加物料（增大总质量），固有频率变小，驱动力频率和固有频率相差更大，料糟振幅减小，故B错误； C.仅降低偏心轮转速至，驱动力频率为，等于固有频率，此时达到共振，料槽振幅增大，故C正确； D.关闭电源后，驱动力消失，料槽做阻尼振动。对于一个振动系统（如弹簧振子），其振动周期（即固有周期）由系统本身的性质（质量和劲度系数）决定，与振幅无关。因此，料槽振动的周期不随振幅的减小而改变，故D错误。 故选C。 4．答案：C 解析:AB.筛子做受迫振动，则筛子现在振动的频率等于偏心轮的频率为2Hz，提高偏心轮的转速，偏心轮的频率增大，则筛子的振动频率增大，故AB错误； C.由图乙可知，筛子固有频率为0.8Hz，仅增大偏心轮的电压，提高偏心轮的转速，偏心轮的频率增大，则固有频率和驱动力频率的差值变大，筛子振幅减小，故C正确； D.仅增大筛子的质量，筛子固有频率减小，则固有频率和驱动力频率的差值变大，筛子振幅减小，故D错误。故选C。 5．答案：B 解析：A、B、C小球摆长相同，所以B、C小球将发生共振现象，故A错误，B正确；由知A小球摆动周期不变，其他小球做受迫振动达到稳定后，振动频率等于驱动力频率，摆动周期也不变，故C错误；由可知E小球摆动时的固有周期比A小球的固有周期小，故E小球摆动时的固有频率比A小球的大，则E小球的图像的峰值与题图乙中峰值相比应向右移，故D错误。 6．答案：C 解析：列车以速率v匀速行驶时，做受迫振动的周期为，选项A错误；做受迫振动的频率等于列车的固有频率8 Hz时，列车做受迫振动的振幅最大，此时，解得，选项B错误；列车做受迫振动的频率越接近列车的固有频率，做受迫振动的振幅越大，因为列车做受迫振动的频率，所以该列车受到铁轨的冲击力做受迫振动的振幅与列车行驶的速度有关，选项C正确；该列车的固有频率与列车行驶的速度无关，与列车自身的性质有关，选项D错误。 7．答案：C 解析：由题可知101大楼主结构以固有频率振动的周期和有效摆长约为12.1 m的单摆式减震系统的周期相等，则有，故选C。 8．答案：C 解析：针对不同土体，由于土体的固有频率可能不同，所以最有利于沉桩的桩锤振动频率可能不同，故A错误；根据共振条件可知，当驱动力频率等于固有频率时，受迫振动的振幅最大，则针对同种土体，桩锤的振动频率越大，桩身周围土体的振幅不一定越大，故B错误；受迫振动的频率等于驱动力的频率，可知桩锤稳定工作后，桩身周围无论哪种土体，其振动频率都与桩锤的振动频率相同，故C正确；为保障打桩机机身的稳定，桩锤的振动频率应尽量远离机身的固有频率，故D错误。 9．答案：D 解析：“山崩钟应”原理属于声音的共振现象。飞行中的蝙蝠利用回声来判断障碍物的方位，是机械波的反射现象，故A错误；汽车底部的减震器随汽车行驶而振动，是在驱动力作用下的受迫振动，故B错误；扬声器表面的碎屑随播放而跳动，是在驱动力作用下的受迫振动，故C错误；玻璃杯在声波的作用下碎裂是由声波的共振造成的，故D正确。 10．答案：B 解析：摆球在A时刻的机械能大于在B时刻的机械能，但是在A、B两时刻的势能是相等的，所以摆球在A时刻的动能大于在B时刻的动能，故A错误，B正确；振动过程中摆球的动能随着位移的增大而减小，随着位移的减小而增大，故C错误；振动过程中摆球的势能随着位移的增大而增大，随着位移的减小而减小，故D错误。 11．答案：B 解析：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，选项AC错误，B正确。工作头停止振动，牙结石的固有频率不变，选项D错误。 12．答案：BCD 解析：缓冲过程中，线圈bc段切割磁感线，根据右手定则，感应电流方向为c到b，故同一匝线圈中b端的电势高于c端的电势，由左手定则可知，线圈bc段受到向左的安培力作用，A错误，B正确；感应电流方向为c到b，则线圈ab段中电流方向为由b到a，C正确；磁场反向时，感应电流方向反向，线圈bc段受到的安培力方向仍然向左，仍能起到缓冲作用，D正确. 13．答案：AC 解析：受迫振动的频率与驱动力的频率相同，则所有摆的频率都相同，故A正确，B错误；因摆长相同的摆的固有频率相同，故1、7号摆的频率等于驱动力的频率，能够产生共振，振幅最大，故C正确，D错误. 14．答案：AD 解析：根据共振的条件，当振动器的频率等于树木的固有频率时产生共振，此时落果效果最好，而不同树木的固有频率不同，针对不同树木，落果效果最好的振动频率可能不同，选项A正确；当振动器的振动频率等于树木的固有频率时产生共振，此时树干的振幅最大，随着振动器频率的增加，树干振动的幅度不一定增大，选项B错误；打击结束后，树干做阻尼振动，阻尼振动的频率为树干的固有频率，所以粗细不同的树干的振动频率不同，选项C错误；树干在振动器的振动下做受迫振动，则稳定后，不同粗细树干的振动频率始终与振动器的振动频率相同，选项D正确。 15．答案：ABC 解析：小纸人跳动明显，表明小纸人所在弦发生了共振，振幅最大，古琴上对应的琴弦与小纸人所在弦的固有频率相等，而拨动其他音调的琴弦，由于频率与小纸人所在弦的固有频率不相等，不发生共振，小纸人跳动不明显，选项A正确；敲击对应音调的音叉，其振动频率等于小纸人所在弦的固有频率，小纸人所在弦发生共振，小纸人跳动明显，选项B正确；拨动对应音调的琴弦力量越大，对应的能量越大，小纸人跳动幅度越大，选项C正确；调弦过程中琴弦的振动导致其他弦也发生受迫振动，因此调弦过程中琴弦的机械能只有部分转化为纸人的机械能，选项D错误。 16．答案：AC 解析：由题意可知阻尼器做受迫振动，振动频率与大楼的振动频率相同，故A正确；阻尼器与大楼摆动幅度不相同，故B错误；由题意可知，大楼对阻尼器的力与阻尼器对大楼的力为一对相互作用力，再根据回复力可知阻尼器摆动后，摆动方向始终与大楼的振动方向相反，故C正确；阻尼器的摆动幅度会受到风力大小的影响，故D错误。 17．答案：CD 解析：驱动摆在摆动过程中多次通过同一位置时，摆球在同一位置，高度不变，其势能不变，故A错误；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，故B错误，C正确；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，该单摆发生共振，故D正确。 18．答案：AC 解析:AB.当系统发生共振时，驱动力的频率 等于系统的固有频率，故A正确，B错误； CD.受迫振动的频率由驱动力频率决定，与是否共振无关，因此振动频率为 30 Hz ，故C正确，D错吴。故选AC。 19．答案：（1）AC （2）图见解析 （3）0.21；0.28 解析：（1）分析可知，当手机通过最低点时角速度达到最大值，由题图乙可知，时间内手机20次通过最低点，故A正确，B错误。由题图乙可知，手机角速度的最大值随着时间在减小，则手机在做阻尼振动，故C正确。阻尼振动的周期不变，其周期由系统本身决定，故D错误。 （2）作图时应用直线将各点迹连接起来，不能落在直线上的点迹应使其均匀地分布在直线的两侧，有明显偏差的点迹直接舍去，作出的图像如图所示。 （3）在最低点，对手机由牛顿第二定律有，可得，式中L为悬点到手机重心的距离，根据图像结合该函数关系可得，联立解得，。 20．答案：（1）5 cm （2）25 cm （3） 解析：（1）当A、D粘为一体后又重新运动到最高点时，挡板弹力最小，此时弹簧处于伸长状态，设伸长量为，对物体B，则有 代入数据得 （2）A、D粘在一起后，运动到平衡位置时弹簧处于压缩状态，设形变量为，则有 代入数据得 故简谐运动的振幅为 （3）设振动方程为 A、D整体做简谐运动的周期为 故圆频率为 当时，，代入方程得 故振动方程为 学科网（北京）股份有限公司 $