高中物理人教版 (2019)必修 第一册2 摩擦力达标测试

2020-2021学年度人教版（2019）选择性必修第一册

2.6受迫振动共振同步训练2（含解析）

1．蜘蛛会根据丝网的振动情况感知是否有昆虫“落网”，若丝网的固有频率为200Hz，下列说法正确的是（　　）

A．“落网”昆虫翅膀振动的频率越大，丝网的振幅越大

B．当“落网”昆虫翅膀振动的频率低于200Hz时，丝网不振动

C．当“落网”昆虫翅膀振动的周期为0.005s时，丝网的振幅最大

D．昆虫“落网”时，丝网振动的频率由丝网自身的结构所决定，与昆虫翅膀振动频率无关

2．如图所示，A球振动后，通过水平细绳迫使B、C振动，振动达到稳定时，下列说法中正确的是（　　）

A．只有A、C的振动周期相等

B．C的振幅比B的振幅小

C．C的振幅比B的振幅大

D．B球的固有周期等于A球的固有周期

3．把一个筛子用四根弹簧支起来，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，如图所示。不开电动机让这个筛子自由振动时，完成20次全振动用15 s，在某电压下，电动偏心轮的转速是50 r/min。已知增大电动偏心轮电压可使其转速提高，而增加筛子的总质量可以增大筛子的固有周期。为使共振筛的振幅增大，以下做法可行的是（　　）

①降低输入电压  ②提高输入电压  ③增加筛子质量  ④减小筛子质量

A．①③ B．①④ C．②③ D．②④

4．下列说法正确的是（    ）

A．当驱动力的频率等于固有频率时，物体会发生共振现象

B．弹簧振子的振动周期只与弹簧的劲度系数有关，与振子的质量无关

C．受迫振动的振幅由驱动力的大小决定，与系统的固有频率无关

D．阻尼振动可能是简谐运动

5．A、B两个单摆，A摆的固有频率为f，B摆的固有频率为4f，若让它们在频率为5f的驱动力作用下做受迫振动，那么A、B两个单摆比较（　　）

A．A摆的振幅较大，振动频率为f

B．B摆的振幅较大，振动频率为5f

C．A摆的振幅较大，振动频率为5f

D．B摆的振幅较大，振动频率为4f

6．如图所示，把两个弹簧振子悬挂在同一支架上，已知甲弹簧振子的固有频率为9Hz，乙弹簧振子的固有频率为72Hz，当支架在受到竖直方向且频率为9Hz的驱动力作用做受迫振动时，则两个弹簧振子的振动情况是（　　）

A．甲的振幅较大，且振动频率为18Hz

B．甲的振幅较大，且振动频率为9Hz

C．乙的振幅较大，且振动频率为9Hz

D．乙的振幅较大，且振动频率为72Hz

7．下列说法中正确的是（　　）

A．用弹簧连接一物体沿水平方向做简谐运动，该物体做的是匀变速直线运动

B．做简谐振动的单摆通过平衡位置时，小球受到的回复力为零，合外力不为零

C．做简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，速度一定相同

D．单摆在周期性外力作用下做受迫运动，外力的频率越大，单摆的振幅就越大

8．轿车的悬挂系统是由车身与轮胎间的弹簧及避震器组成的支持系统。某型号轿车的“车身—悬挂系统”的固有周期是0.5s，这辆汽车匀速通过某路口的条状减速带，如图，已知相邻两条减速带间的距离为1.0m，该车经过该减速带过程中，下列说法正确的是（　　）

A．当轿车以30km/h的速度通过减速带时，车身上下振动的频率为2Hz

B．轿车通过减速带的速度大小不同，车身上下振动的幅度大小也必然不同

C．轿车通过减速带的速度越大，车身上下颠簸得越剧烈

D．当轿车以7.2km/h的速度通过减速带时，车身上下颠簸得最剧烈

9．一洗衣机从起动到正常工作，发现洗衣机先是振动越来越厉害，然后振动再逐渐减弱直到平稳。则（　　）

A．当洗衣机振动最剧烈时，洗衣机波轮运转频率大于洗衣机的固有频率

B．当洗衣机振动最剧烈时，洗衣机波轮运转频率恰好等于洗衣机的固有频率

C．当洗衣机振动最剧烈时，洗衣机的波轮运转频率小于洗衣机的固有频率

D．正常工作时，洗衣机的波轮运转频率等于洗衣机的固有频率

10．为了交通安全，常在公路上设置如图所示的减速带，减速带使路面稍微拱起以达到车辆减速的目的。一排等间距设置的减速带，可有效降低车速，称为洗衣板效应。如果某路面上的减速带的间距为1.5m，一辆固有频率为2 Hz的汽车匀速驶过这排减速带，下列说法正确的是（　　）

A．当汽车以5m/s的速度行驶时，其振动频率为2Hz

B．当汽车以3m/s的速度行驶时颠簸的最厉害

C．当汽车以3m/s的速度行驶时最不颠簸

D．汽车速度越大，颠簸的就越厉害

11．在火车车厢里用悬线吊着一个小球，由于铁轨接合处的震动使球摆动，如果铁轨长12.5 m，线长40 cm，则下列说法正确的是（　　）

A．该单摆的固有周期约2.25 s

B．不论车速多大，该单摆不可能产生共振

C．火车速度约10 m/s时，单摆振幅最大

D．增加单摆的摆长后，火车速度越大，单摆振幅越大

12．“洗”是古代盥洗用的脸盆，多用青铜铸成，现代亦有许多仿制的工艺品。倒些清水在其中，用手掌摩擦盆耳，盆就会发出嗡嗡声，还会溅起层层水花。现某同学用双手摩擦盆耳，起初频率非常低，逐渐提高摩擦频率，则关于溅起水花强弱的描述正确的是（　　）

A．溅起水花越来越弱

B．溅起水花越来越强

C．溅起水花先变弱后变强

D．溅起水花先变强后变弱

13．脱水机把衣服脱水完后切断电源，电动机还要转动一会儿才能停下来，在这一过程中，发现脱水机在某一时刻振动得很剧烈，然后又慢慢振动直至停止运转，其中振动很剧烈的原因是（　　）

A．脱水机没有放平稳

B．电动机在这一时刻转快了

C．电动机在这一时刻的转动频率跟脱水机的固有频率相近或相等

D．是脱水机出现了故障

14．汽车的车身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．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（L为弹簧的压缩度）．若人体可以看成一个弹性体，其固有频率约为，已知汽车的质量为，每个人的质量为，则这辆车乘坐几个人时，人感到最难受？（　　）

A．8人 B．10人 C．5人 D．不确定

15．洗衣机脱水缸正常工作时，转速为，脱水后从切断电源到电动机停止转动的时间为.发现在切断电源后的左右时，洗衣机振动最为剧烈，若切断电源后，脱水缸转速是随时间均匀减小的，则洗衣机振动的固有频率大约是（　　）

A． B． C． D．

16．如图所示，一根绷紧的水平绳上挂五个摆，摆球质量均相同，其中A、E摆长均为l，先让A摆振动起来，其他各摆随后也跟着振动起来，则稳定后（　　）

A．其他各摆振动周期跟A摆相同

B．其他各摆振动的振幅大小相等

C．其他各摆振动的振幅大小不同，E摆的振幅最大

D．B、C、D三摆振动的振幅大小不同，B摆的振幅最小

17．如图所示，五个摆悬挂于同一根绷紧的水平绳上，A是摆球质量较大的摆，让它摆动后带动其他摆振动，下列结论正确的是（　　）

A．其他各摆的振动周期与A摆的周期相同

B．其他各摆的振幅都相等

C．其他各摆的振幅不同，E摆的振幅最大

D．其他各摆的振动周期不同，D摆周期最大

18．大地震，导致很多房屋坍塌，场景惨不忍睹，就此事件，下列说法正确的是（　　）

A．所有建筑物振动周期相同

B．所有建筑物振幅相同

C．建筑物的振动周期由其固有周期决定

D．所有建筑物均做受迫振动

19．一单摆在空气中振动，振幅逐渐减小，下列说法正确的是（　　）

A．振动的机械能逐渐转化为其他形式的能

B．后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能

C．后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能

D．后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能

20．弹簧振子在振动过程中振幅逐渐减小，这是由于（　　）

A．振子开始振动时振幅太小

B．在振动过程中要不断克服外界阻力做功，消耗能量

C．动能和势能相互转化

D．振子的机械能逐渐转化为内能

21．一单摆做阻尼振动，则在振动过程中（　　）

A．振幅越来越小，周期也越来越小

B．振幅越来越小，周期不变

C．在振动过程中，通过某一位置时，机械能始终不变

D．在振动过程中，机械能不守恒

22．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9.8m/s2，试求此单摆的摆长；

(2)若将此单摆移到高山上，共振曲线的“峰”将怎样移动。

23．减振器，英文shockabsorber，是为加速车架与车身振动的衰减，以改善汽车的行驶舒适性的汽配原件，在大多数汽车的悬架系统内部都装有减震器。汽车的重力一般支撑在固定于轴承上的若干弹簧上，弹簧套在减震器上，两者同时起到改善作用。为了研究方便，我们把两者简化成一个等效劲度系数为的“弹簧”。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（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2Hz，已知汽车的质量为600kg，每个人的质量为70kg。求：

（1）汽车的振动频率与人体固有频率相等时l的大小；

（2）这辆车乘坐几个人时，人感觉到最难受。

参考答案

1．C

【分析】

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。

【详解】

AB．根据共振的条件可知，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。故AB错误；

C．当“落网”昆虫翅膀振动的周期为0.005s时，其频率

与丝网的固有频率相等，所以丝网的振幅最大。故C正确；

D．受迫振动的频率等于驱动力的频率，所以昆虫“落网”时，丝网振动的频率由“落网”昆虫翅膀振动的频率决定。故D错误；

故选C。

2．C

【详解】

ABC．由题意，A的质量最大，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，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，故AB错误，C正确；

D．由单摆周期公式可知，B球的固有周期不等于A球的固有周期，故D错误。

故选C。

3．C

【详解】

根据题意，得筛子的故有频率为

电动机某电压下，电动偏心轮的转速是50 r/min，此时频率为

此时频率小于筛子的故有频率，要使振幅增大，可以提高输入电压或增加筛子质量。

故选C。

4．A

【详解】

A．物体受到驱动力的频率与物体的固有频率相等时，振动的物体就会产生共振现象，选项A正确；

B．弹簧振子的周期公式为

所以弹簧振子的振动周期与弹簧的劲度系数和振子的质量均有关，选项B错误；

C．做受迫振动的物体的频率等于驱动力的频率，当物体的驱动力频率等于物体的固有频率时，物体的振幅最大，所以受迫振动的振幅与系统的固有频率有关，选项C错误；

D．简谐运动的位移随时间按正弦规律变化，且振幅保持不变，阻尼振动位移随时间不是按正弦规律变化，且振幅逐渐减小，所以阻尼振动一定不是简谐运动，选项D错误。

故选A。

5．B

【详解】

A、B两摆均做受迫振动，其振动频率应等于驱动力的频率，即5f，因B摆的固有频率接近驱动力的频率，故B摆的振幅较大。

故选B。

6．B

【详解】

因为甲的固有频率等于驱动力的频率，根据受迫振动发生共振的条件可知甲的振幅较大；做受迫振动的物体的频率等于驱动力的频率，可知乙振动频率为9Hz；

故选B。

7．B

【详解】

A．做简谐运动的物体，是变加速直线运动，故A错误；

B．摆球受到的回复力是重力沿圆弧切线方向上的分力，经过平衡位置时，回复力为零。由于单摆做圆周运动在平衡位置，合力不为零，合力提供向心力，方向指向悬点，故B正确；

C．做简谐运动的物体，物体每次通过同一位置时其速度大小相等，方向不一定相同，故速度不一定相同，故C错误；

D．在周期性的外力作用下做受迫运动，则外力的频率越大，单摆的振幅可能变大，也可能变小，故D错误。

故选B。

8．D

【详解】

A．当轿车以30km/h的速度通过减速带时，车身上下振动的周期为

则车身上下振动的频率为

A错误；

BC．车身上下振动的频率与车身系统的固有频率越接近，车身上下振动的幅度越大，所以当轿车通过减速带的速度大小不同时，车身上下振动的幅度大小可能相同，BC错误；

D．当轿车以7.2km/h的速度通过减速带时，车身上下振动的频率为

车身系统的固有频率为

此时

所以车身发生共振，颠簸得最剧烈，D正确。

故选D。

9．B

【详解】

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。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。

故选B。

10．B

【详解】

A．当汽车以5m/s的速度行驶时，其振动频率为

故A错误；

BCD．由可知，汽车的固有周期为T=0.5s，则汽车的速度

即当速度为3m/s时，汽车达到共振颠簸的最厉害；故CD错误，B正确；

故选B。

11．C

【详解】

A．单摆的固有周期

A错误；

BC．当列车的振动频率与小球的固有频率相同时，此时小球达共振，振幅最大，即当列车在长12.5m的钢轨上运行的时间为1.26s时，车厢发生共振，则有

B错误C正确；

D．增加单摆的摆长，根据

单摆的固有周期增大，火车速度增大时，则列车在长12.5m的钢轨上运行的时间减小，即列车的振动周期与小球的固有周期相差增大，单摆振幅减小，D错误；

故选C。

12．D

【详解】

当现某同学用双手摩擦盆耳的频率等于“洗”（包括水）的固有频率，会共振，起水花最强。所以用双手摩擦盆耳，起初频率非常低，逐渐提高摩擦频率，低于固有频率，溅起水花先变强，当超过固有频率后，溅起水花变弱，故D正确，ABC错误。

故选D。

13．C

【详解】

洗衣机脱水桶转动的越来越慢时，做受迫振动的频率在减小，当减小到跟洗衣机的固有频率相等时，发生共振，振动最强烈，然后受迫振动的频率继续减小，远离固有频率，振动又减弱，故选C。

14．C

【详解】

人体的固有频率，当汽车的振动频率与其相等时，人体与汽车发生共振，人感觉最难受，则

得

代入数据得

由胡克定律得

代入数据得

即乘坐5人时，人感觉最难受．

故选C。

15．C

【详解】

切断电源后，洗衣机脱水缸转速随时间均匀减小，到时的转速

故洗衣机的固有频率约为。

应选C。

16．ACD

【详解】

A．A摆振动后迫使水平绳摆动，水平绳又迫使B、C、D、E四摆做受迫振动，由于物体做受迫振动的周期总是等于驱动力的周期，因此，B、C、D、E四摆的周期跟A摆相同，故A正确；

BCD．驱动力的频率等于A摆的固有频率

其余四摆的固有频率与驱动力的频率关系是

可见只有E摆的固有频率与驱动力的频率相等，它发生共振现象，其振幅最大；B、C、D三个摆均不发生共振，振幅各异；C摆的固有频率与驱动力的频率相差比D摆的固有频率与驱动力的频率相差小，C的振幅比D大；而D摆的固有频率与驱动力的频率相差比B摆的固有频率与驱动力的频率相差小，D的振幅比B大,故B错误，CD正确。

故选ACD。

17．AC

【详解】

A．受迫振动的周期都应等于驱动力的周期即都等于A摆的周期，故A正确；

BCD．A、E两摆为双线摆，其等效摆长相等，故 E摆的固有周期与A摆的周期相同，频率一致，故E摆的振幅最大，B、C、D三个摆的固有周期与A摆的周期不相同，所以它们振动的振幅各不相同，故C正确，B、D错误；

故选AC。

18．AD

【详解】

由于物体作受迫振动达到稳定后的振动周期是由驱动力的周期来决定的，而跟振动物体本身的固有周期无关，所有建筑物振动周期相同；而发生共振的条件是驱动力的频率等于物体本身固有的频率，所有建筑物振幅不相同。故AD正确，BC错误。
故选AD。

19．AD

【详解】

AD．单摆振动过程中，会不断克服空气阻力做功使机械能逐渐转化为内能，故AD正确；

BC．虽然单摆总的机械能在逐渐减少，但在振动过程中动能和势能仍不断地相互转化。动能转化为势能时，动能逐渐减少，势能逐渐增加，而势能转化为动能时，势能逐渐减少，动能逐渐增加，所以不能断言后一时刻的动能（或势能）一定小于前一时刻的动能（或势能），故BC错误。

故选AD。

20．BD

【详解】

AC．振子开始振动时振幅太小或动能和势能相互转化，都不会让弹簧振子在振动过程中振幅逐渐减小，故AC错误；

BD．由于阻力作用，在振动过程中要不断克服外界阻力做功，消耗能量，振子的机械能逐渐转化为内能，所以弹簧振子在振动过程中振幅逐渐减小，故BD正确；

故选BD。

21．BD

【详解】

因单摆做阻尼振动，阻力做功，机械能越来越小，振幅越来越小，但摆长与重力加速度不变，根据单摆的周期公式可知，单摆的振动周期不变，故BD正确，AC错误；

故选BD。

22．(1)2.76m；(2) 向左移

【详解】

(1)由题图可知，单摆的固有频率f＝0.3Hz，由周期公式

得

 (2)由

知，单摆移到高山上，重力加速度g减小，其固有频率减小，故共振曲线的“峰”向左移。

23．（1） ；（2）5

【详解】

（1）当汽车的频率等于人的固有频率时

解得

（2）设乘车人数为n个时，人感觉到最难受，则

联立以上两式解得