2.5 生活中的振动（重难点专练）物理鲁科版选择性必修第一册

**基本信息** 该专项通过对比表格系统梳理三种振动类型差异，结合能量损失机制分析，形成“概念辨析-原理应用”逻辑链条，突出物理观念与科学思维培养。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |简谐运动、阻尼振动和受迫振动的比较|4题（含松果采摘机等实例）|对比表格归纳产生条件、频率、振幅等核心差异|从振动类型概念区分到生活实例应用，强化运动和相互作用观念| |振动中的能量损失|4题（含单摆阻尼振动等）|总结能量衰减的摩擦转化与辐射传播两种方式|基于能量观念分析阻尼振动机械能变化规律，培养科学推理能力|

第5节 生活中的振动（题型突破） 题型01 简谐运动、阻尼振动和受迫振动的比较 题型02 振动中的能量损失 ▌题型01 简谐运动、阻尼振动和受迫振动的比较 简谐运动、阻尼振动和受迫振动的比较 振动类型比较 项目 简谐运动 阻尼振动 受迫振动 产生条件 不受阻 力作用 受阻力作用 受阻力和 驱动力作用 频率 固有频率 固有频率 驱动力 频率　 振幅 不变 减小 大小变化 不确定 振动图像 形状不 确定　 振动能量 振动物体的机械能不变 机械能逐渐减小 驱动力对振动系统做功，补偿系统的能量损耗 实例 弹簧振子振动;单摆做小角度摆动 敲锣打鼓发出的声音越来越弱，是因为振幅越来越小 扬声器纸盆振动发声;钟摆的摆动 1.如图所示，松果采摘机利用了机械臂抱紧树干，通过采摘振动头振动而摇动树干，使得松果脱落，则(　　) A.工作中，树干的振动频率可能大于采摘振动头的振动频率 B.采摘振动头停止振动，则树干的振动频率逐渐减小 C.采摘振动头振动频率越大，落果效果越好 D.对于粗细不同的树干可以调整采摘振动头的频率以达到最佳采摘效果 答案　D 解析　树干在采摘振动头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采摘振动头的振动频率相同，故A错误；采摘振动头停止振动，则树干的振动频率不变，振幅减小，故B错误；当采摘振动头的振动频率等于树干的固有频率时产生共振，此时树干的振幅最大，落果效果最好，因此采摘振动头振动频率越大，落果效果不一定越好，故C错误；对于粗细不同的树干，其固有频率一般不同，可以调整采摘振动头的频率等于树干的固有频率达到共振，使采摘效果最佳，故D正确。 2.某种减噪装置结构如图所示，通过装置的共振可吸收声波。已知其固有频率为f0＝(SI制)，其中σ为薄板单位面积的质量，L为空气层的厚度。经测试发现它对频率为200 Hz的声音减噪效果最强，若外界声波频率由200 Hz变为300 Hz，则(　　) A.系统振动频率为200 Hz B.系统振动频率为300 Hz C.为获得更好减噪效果，可仅增大L的大小 D.为获得更好减噪效果，可仅换用σ更大的薄板 答案　B 解析　系统做受迫振动，振动时的频率等于驱动力的频率，即为300 Hz，故A错误，B正确;由于驱动力的频率大于系统的固有频率，在驱动力的频率一定时，为获得更好的减噪效果，应使系统的固有频率增大，由f0＝(SI制)可知，应减小σ或L，故C、D错误。 3.如图所示是一物体做受迫振动时的振幅与驱动力频率的关系图像，由图可知(　　) A.驱动力频率为f2时，物体处于共振状态 B.物体做自由振动时，频率可以为f1、f2或f3 C.要减小共振的危害，必须使物体的振动频率接近f2 D.要利用共振的效果，必须使物体的振动频率远大于f3 答案　A 解析　由题图可知驱动力频率为f2时，物体振幅最大，处于共振状态，选项A正确;当驱动力的频率等于物体的固有频率时，物体振幅最大，由题图可知该物体的固有频率为f2，物体做自由振动时，频率为固有频率f2，选项B错误;物体的振动频率越接近固有频率，振幅越大，故要减小共振的危害，必须使物体的振动频率远离f2;要利用共振的效果，必须使物体的振动频率接近f2，选项C、D错误。 4.汽车的重力一般支撑在固定于轴承上的若干弹簧上,弹簧的等效劲度系数k=1.5×105 N/m。汽车开始运动时,在振幅较小的情况下,其上下自由振动的频率满足f=(l为弹簧的压缩长度)。若人体可以看成一个弹性体,其固有频率约为2 Hz,已知汽车的质量为600 kg,每个人的质量为70 kg,则这辆车乘坐几个人时,人感到最难受? 答案:5人 解析:人体的固有频率f固=2 Hz,当汽车的振动频率与其相等时,人体与之发生共振,人感觉最难受。由此可知,f==f固,得l=,代入数据得l=0.0625 m,由胡克定律得kl=(m1+nm2)g,n=≈5。 ▌题型02 振动中的能量损失 振动系统能量衰减的两种方式 1.由于振动系统受到摩擦阻力的作用，使振动系统的机械能逐渐转化为内能。 2.由于振动系统引起邻近介质中各质点的振动，使能量向四周辐射出去，从而自身机械能减少。 1.自由摆动的秋千，摆动的振幅越来越小，下列说法正确的是(　　) A.机械能守恒 B.能量正在消失 C.总能量守恒，机械能减小 D.只有动能和势能的相互转化 答案　C 解析　自由摆动的秋千，振幅越来越小，则振动系统中的能量转化不只是系统内部动能和势能的相互转化，振动系统是一个开放系统，与外界时刻进行着能量交换，但总能量守恒，系统由于受到阻力，消耗系统机械能，从而使振动的机械能不断减小，故C正确。 2. (多选)一单摆在空气中振动，振幅逐渐减小，下列说法正确的是(　　) A.单摆的机械能逐渐转化为其他形式的能 B.单摆后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能 C.单摆振幅减小，频率也随着减小 D.单摆振幅虽然减小，但其频率不变 答案　AD 解析　单摆做阻尼振动，因不断克服空气阻力做功使机械能转化为其他形式的能，但是在振动过程中，动能和势能仍不断相互转化，单摆在从最大位移处向平衡位置运动的过程中，后一时刻的动能大于前一时刻的动能，故选项A正确，B错误;做阻尼振动的物体，频率由系统的自身的性质决定，与振幅无关，所以其频率不变，故选项C错误，D正确。 3.(多选)如图是摆球做阻尼振动的振动图像，下列说法正确的是(　　) A.振动过程中周期变小 B.振动过程中周期不变 C.摆球A时刻的势能等于B时刻的势能 D.摆球A时刻的动能等于B时刻的动能 答案　BC 解析　阻尼振动中，振幅逐渐减小，由于周期与振幅无关，故振动过程中周期不变，选项A错误，B正确;因A、B两时刻摆球的位移相同，故摆球A时刻的势能等于B时刻的势能，选项C正确;由于振动的能量逐渐减小，故摆球A时刻的动能大于B时刻的动能，选项D错误。 4.(多选)下图是单摆做阻尼振动的振动图线,下列说法正确的是 A.摆球在A时刻的动能等于B时刻的动能 B.摆球在A时刻的势能等于B时刻的势能 C.摆球在A时刻的机械能等于B时刻的机械能 D.摆球在A时刻的机械能大于B时刻的机械能 答案　BD 解析:单摆做阻尼振动,其机械能不断减小,选项D正确,C错误。由图可看出A、B两时刻单摆的位移相同,即在同一位置,故势能相同,选项B正确。因机械能越来越小,所以B时刻的动能比A时刻的小,选项A错误。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第5节 生活中的振动（题型突破） 题型01 简谐运动、阻尼振动和受迫振动的比较 题型02 振动中的能量损失 ▌题型01 简谐运动、阻尼振动和受迫振动的比较 简谐运动、阻尼振动和受迫振动的比较 振动类型比较 项目 简谐运动 阻尼振动 受迫振动 产生条件 不受阻 力作用 受阻力作用 受阻力和 驱动力作用 频率 固有频率 固有频率 驱动力 频率　 振幅 不变 减小 大小变化 不确定 振动图像 形状不 确定　 振动能量 振动物体的机械能不变 机械能逐渐减小 驱动力对振动系统做功，补偿系统的能量损耗 实例 弹簧振子振动;单摆做小角度摆动 敲锣打鼓发出的声音越来越弱，是因为振幅越来越小 扬声器纸盆振动发声;钟摆的摆动 1.如图所示，松果采摘机利用了机械臂抱紧树干，通过采摘振动头振动而摇动树干，使得松果脱落，则(　　) A.工作中，树干的振动频率可能大于采摘振动头的振动频率 B.采摘振动头停止振动，则树干的振动频率逐渐减小 C.采摘振动头振动频率越大，落果效果越好 D.对于粗细不同的树干可以调整采摘振动头的频率以达到最佳采摘效果 2.某种减噪装置结构如图所示，通过装置的共振可吸收声波。已知其固有频率为f0＝(SI制)，其中σ为薄板单位面积的质量，L为空气层的厚度。经测试发现它对频率为200 Hz的声音减噪效果最强，若外界声波频率由200 Hz变为300 Hz，则(　　) A.系统振动频率为200 Hz B.系统振动频率为300 Hz C.为获得更好减噪效果，可仅增大L的大小 D.为获得更好减噪效果，可仅换用σ更大的薄板 3.如图所示是一物体做受迫振动时的振幅与驱动力频率的关系图像，由图可知(　　) A.驱动力频率为f2时，物体处于共振状态 B.物体做自由振动时，频率可以为f1、f2或f3 C.要减小共振的危害，必须使物体的振动频率接近f2 D.要利用共振的效果，必须使物体的振动频率远大于f3 4.汽车的重力一般支撑在固定于轴承上的若干弹簧上,弹簧的等效劲度系数k=1.5×105 N/m。汽车开始运动时,在振幅较小的情况下,其上下自由振动的频率满足f=(l为弹簧的压缩长度)。若人体可以看成一个弹性体,其固有频率约为2 Hz,已知汽车的质量为600 kg,每个人的质量为70 kg,则这辆车乘坐几个人时,人感到最难受? ▌题型02 振动中的能量损失 振动系统能量衰减的两种方式 1.由于振动系统受到摩擦阻力的作用，使振动系统的机械能逐渐转化为内能。 2.由于振动系统引起邻近介质中各质点的振动，使能量向四周辐射出去，从而自身机械能减少。 1.自由摆动的秋千，摆动的振幅越来越小，下列说法正确的是(　　) A.机械能守恒 B.能量正在消失 C.总能量守恒，机械能减小 D.只有动能和势能的相互转化 2. (多选)一单摆在空气中振动，振幅逐渐减小，下列说法正确的是(　　) A.单摆的机械能逐渐转化为其他形式的能 B.单摆后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能 C.单摆振幅减小，频率也随着减小 D.单摆振幅虽然减小，但其频率不变 3.(多选)如图是摆球做阻尼振动的振动图像，下列说法正确的是(　　) A.振动过程中周期变小 B.振动过程中周期不变 C.摆球A时刻的势能等于B时刻的势能 D.摆球A时刻的动能等于B时刻的动能 4.(多选)下图是单摆做阻尼振动的振动图线,下列说法正确的是 A.摆球在A时刻的动能等于B时刻的动能 B.摆球在A时刻的势能等于B时刻的势能 C.摆球在A时刻的机械能等于B时刻的机械能 D.摆球在A时刻的机械能大于B时刻的机械能 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $