人教版 (2019)选择性必修 第一册受迫振动共振综合训练题

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第一册受迫振动共振综合训练题，共9页。试卷主要包含了单选题，多选题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题（考查核心概念理解）
1.由于存在空气阻力，严格来讲，任何物体的机械振动都不是简谐运动，在振动过程中（ ）
A. 振幅减小，机械能不变
B. 振幅减小，机械能减小
C. 振幅不变，机械能减小
D. 振幅不变，机械能不变
2.下列说法正确的是（ ）
A. 受迫振动稳定后，其振动的周期总等于系统的固有周期
B. 阻尼振动振幅逐渐减小，同时周期也逐渐减小
C. 当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大
D. 为避免共振现象发生时，应使驱动力频率接近或等于振动系统的固有频率
3.如图所示为受迫振动的演示装置，当单摆A振动起来后，通过水平悬绳迫使单摆B、C振动，则下列说法正确的是（ ）
A. 只有A、C摆振动周期相等
B. A摆的振幅比B摆的小
C. B摆的振幅比C摆的大
D. A、B、C三摆的振动周期相等
4.2024年4月3日，中国台湾省花莲县海域发生7.3级地震。高度约为30m的“天王星大楼”发生严重倾斜，是受地震影响最大的建筑物之一。若钢混结构建筑物的固有频率与其高度的平方成正比，其比例系数为0.1 Hz/m2，则地震波到达地面的频率最可能是（ ）
A. 10 Hz
B. 30 Hz
C. 40 Hz
D. 90 Hz
5.如图甲所示，曲轴上悬挂一弹簧振子。图乙为弹簧振子做受迫振动的共振曲线。下列说法中正确的是（ ）
A. 共振曲线的纵坐标表示物体在不同驱动力频率下的振幅
B. 转动摇把时，弹簧振子的振幅与摇把转速无关
C. 转动摇把时，弹簧振子的频率与摇把转速无关
D. 停止转动摇把，弹簧振子做阻尼振动，其振动频率随振幅的减小而减小
6.飞力士棒是一种轻巧的运动训练器材，是一根弹性杆两端带有负重的器械。如图a，某型号的飞力士棒质量为600g，长度为1.5m，固有频率为5.5Hz。如图b，某人用手振动该飞力士棒进行锻炼，则下列说法正确的是（ ）
A. 使用者用力越大，飞力士棒振动越快
B. 手每分钟振动330次时，飞力士棒产生共振
C. 手振动的频率增大，飞力士棒振动的幅度一定变大
D. 手振动的频率增大，飞力士棒振动的频率不变
7.松子以其独特的香味、丰富的植物脂肪含量，成为坚果界的宠儿。在我国东北地区，为了提高采摘效率，工程技术人员发明了振动器，将振动器固定在树干上，车辆带动振动器振动，使松果落下，则（ ）
A. 针对不同树干，落果效果最好时的振动频率相同
B. 随着振动器频率的增加，树干振动的幅度一定增大
C. 振动器正常工作时，不同树干的振动频率始终与振动器的振动频率相同
D. 振动器对不同树干作用结束后，树干的自由振动频率相同
8.某大楼减振系统如图所示，楼内设有以多条钢缆悬挂质量为660吨的球形质量块，并以阻尼器与楼板连接，原理为：可将减振系统视为有效摆长约为12.1m的单摆，并且其振动频率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到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。g取10 m/s2，估算大楼主结构的固有周期为（ ）
A. 1.9s
B. 6.9s
C. 9.8s
D. 12.1s
9.如图所示为一自制的偏心轮振动筛的简易图，振动筛安装在两弹簧上，偏心轮不转动时，让振动筛自由振动，测得其频率为2Hz；启动电动机，偏心轮转动，改变偏心轮的转速，让偏心轮的转速从零缓慢增加到4r/s，在此过程中（ ）
A. 振动筛振动频率始终为2Hz
B. 振动筛振动的振幅一直减小
C. 振动筛振动的振幅先增大后减小
D. 振动筛振动的振幅先减小后增大
10.2020年伊始，出现了罕见的新型冠状病毒。感染患者在医院进行治疗时，需要打吊瓶。如图所示，该病人正在输b吊瓶中的液体，输了一半时他的左手动了一下，这个动作拉扯到了输液管，使b吊瓶晃动了起来，紧接着待输的a、c吊瓶（液体均满瓶）也跟着晃动起来。假设悬挂三个吊瓶的细绳长度相同，b、c两吊瓶大小相同，则（ ）
A. b、c两吊瓶发生共振
B. a、b、c三个吊瓶均做自由振动
C. 只有b、c两吊瓶的振动周期相同
D. a、b、c三个吊瓶的振动周期相同
二、多选题
11.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。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影响
12.如图所示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
三、非选择题
13.如图所示是一个单摆的共振曲线。
（1）若单摆所处环境的重力加速度g取9.8 m/s2，试求此单摆的摆长（结果保留3位有效数字）。
（2）若将此单摆移到高山上，共振曲线的“峰”将怎样移动？
14.某中学录播室内的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=60σL（SI单位），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300Hz的声音减噪效果最强，若外界声波频率由300Hz变为200Hz，完成以下分析：
（1）判断系统此时的振动频率；
（2）说明为获得更好的减噪效果，可采取的调整措施及原理。
15.如图所示的实验装置为一挂在曲轴上的弹簧振子，匀速摇动手柄，下面的弹簧振子就会振动起来。实际动手做一下，然后回答以下几个问题：
(1)如果手柄不动而用手拉动一下振子，弹簧振子的振动从振幅角度看属于什么振动？从没有系统外力作用角度看属于什么振动？
(2)在匀速摇动手柄的过程中，观察振幅是否变化？为什么？
(3)用不同的转速匀速转动手柄，弹簧振子的振动快慢有何不同？这能说明什么问题？
一、单选题
1.B
2.C
3.D
4.D
5.A
6.B
7.C
8.B
9.C
10.D
二、多选题
11.AC
12.BD
三、非选择题）
13.解：
（1）由共振曲线可知，单摆的固有频率f=0.4 Hz（共振曲线峰值对应固有频率）。
根据单摆固有频率公式f=12πgl，变形得摆长公式：
l=g4π2f2
代入数据g=9.8 m/s2、f=0.4 Hz：
l=9.84×3.142×0.42≈9.84×9.8696×0.16≈≈1.56 m
（2）高山上重力加速度g变小，由f=12πgl可知，单摆固有频率会减小。共振曲线的峰值对应固有频率，因此“峰”会向频率减小的方向（左侧）移动。
14.解：
（1）系统做受迫振动，受迫振动稳定后的频率等于驱动力频率（外界声波频率）。外界声波频率变为200 Hz，因此系统振动频率为200 Hz。
（2）措施1：减小薄板单位面积的质量σ；
措施2：减小空气层厚度L。
原理：由固有频率公式f0=60σL可知，减小σ或L，可增大系统固有频率，使固有频率接近200 Hz。当驱动力频率（200 Hz）等于固有频率时，系统发生共振，吸收声波的效果最强，减噪效果更好。
15.解：（1）手柄不动时，拉动振子后，振子在运动中受到阻力作用，振幅逐渐减小，属于阻尼振动；此时无持续外力驱动，仅在回复力作用下振动，属于自由振动。
（2）匀速摇动手柄时，振子做受迫振动，驱动力持续给振子补充能量，弥补阻力消耗的能量，使振动稳定，振幅保持不变。
（3）变化：手柄转速越大，弹簧振子振动越快（频率越大）；转速越小，振动越慢（频率越小）。
结论：受迫振动的频率等于驱动力的频率，与振子固有频率无关，驱动力频率由手柄转速决定，转速改变时，驱动力频率改变，受迫振动频率随之改变。