2.5、阻尼振动 受迫振动 一、选择题（共 16 题） 1．某振动系统的共振曲线如图所示，下列说法正确的是（ ） A．该振动系统的固有周期为 0.3s B．该振动系统的固有频率为 0.3Hz C．该振动系统做受迫振动时频率一定为 0.3Hz D．该振动系统做受迫振动发生共振时，驱动力周期一定为 0.3s 2．如图所示，在一根张紧的水平绳上挂几个摆，其中 A、E 摆长相等。先让 A 摆振动起来，其他各摆随后 也跟着振动起来，则在振动稳定后（　　） A．其它各摆摆动频率跟 A 摆相同 B．其它各摆振动周期大小不同，D 摆周期最大 C．其它各摆振动振幅大小不相同，E 摆振幅最小 D．其它各摆振动振幅大小相同 3．如图，薄金属条上挂有 5 个相同的小球，细线质量可忽略线长远大于球半径，A，D 两球的线长相等， 使 A 小角度垂直于纸面摆动，其余各球随之开始摆动，稳定后（　　） A．D 振动的周期最长 B．B 振动的周期最短 C．E 和 A 振动频率相同 D．C 的振幅最大 4．下列说法不正确的是（　　） A．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 B．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 C．部队要便步通过桥梁，是为了防止桥梁发生共振而坍塌 D．较弱声音可振碎玻璃杯，是因为玻璃杯发生了共振 5．一洗衣机正常工作时非常平稳，当切断电源后，发现洗衣机先是振动越来越强烈，然后振动再逐渐减 弱，对这一现象，下列说法正确的是 A．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 B．正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率小 C．正常工作时，洗衣机波轮的运转频率等于洗衣机的固有频率 D．只有当洗衣机振动最剧烈时，洗衣机做受迫振动 6．飞力士棒（Flexi-bar）是德国物理治疗师发明的一种物理康复器材，也是一种有效加强躯干肌肉功能的 训练器材。标准型飞力士棒整体结构由中间的握柄，两端负重头，用一根 PVC 软杆连接，质量为 508g ， 长度为 1.525m ，棒的固有频率为 4.5Hz ，如图所示，可以使用双手进行驱动，则下列关于飞力士棒的认识 正确的是（　　） A．使用者用力越大飞力士棒振动越快 B．随着手振动的频率增大，飞力士棒振动的幅度一定越来越大 C．双手驱动该飞力士棒每分钟振动 270 次全振动，会产生共振 D．负重头质量相同，同样材料的 PVC 杆缩短，飞力士棒的固有频率不变 7．下列关于机械振动的有关说法不正确的是（　　） 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 8．下列说法错误的是（　　） A．单摆振动具有等时性 B．振子受迫振动时，其振动的频率等于驱动力的频率 C．驱动力频率接近或等于固有频率时，振子会产生共振现象 D．阻尼振动时，振子振动的频率不断减小 9．如图所示，一根水平细钢丝两边固定，它下面悬挂三个摆长为 lA=1.00m，lB=0.50m，lC=0.25m 的单摆， 三个摆球相同，现用周期变化的外力作用于细钢丝上，已知 确的是（ ） g � .( g 为当地的重力加速度)．下述判断正 A．外力的频率为 0.5Hz 时，B 球振幅最大 B．外力的频率为 1Hz 时，A 球振幅最大 C．外力的频率为 1Hz 时，C 球振幅最大 D．外力的频率为 2Hz 时，A 球振幅最大 10．如图所示,在张紧的绳上挂了 A、B、C、D 四个单摆，A 摆与 C 摆的摆长相等，D 摆的摆长最长，B 摆 最短．先将 A 摆拉离平衡位置后释放(摆角不超过 5°)，则下列说法中正确的是（ ） A．只有 A 摆发生振动，其余摆均不动 B．所有摆均以相同摆角振动 C．所有摆均以相同频率振动 D．B、C、D 摆分别以各自固有频率振动 11．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 2Hz，现匀速转动摇把，转速为 240r/min，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，它的振动周期是 0.25s C．当转速为 240r/min 时，弹簧振子的振幅最大 D．转速越大，弹簧振子的振幅就越大 12．如图所示为单摆做阻尼振动的位移 x 随时间 t 变化的图像，t1、t2 时刻的位移大小均为 2cm，t3 时刻的位 移大于 2cm。关于摆球在 t1、t2 和 t3 时刻的速度、重力势能、动能、机械能的分析，下列说法正确的是（　 ） A．摆球在 t1 时刻的机械能等于 t2 时刻的机械能 B．摆球在 t1 时刻的动能等于 t2 时刻的动能 C．摆球在 t1 时刻的重力势能等于 t2 时刻的重力势能 D．摆球在 t3 时刻的速度大于 t2 时刻的速度 13．某同学在研究单摆的受迫振动时，得到如图所示的共振曲线。横轴表示驱动力的频率，纵轴表示稳定 时单摆振动的振幅。已知重力加速度为 g，下列说法中正确的是（ ） A．由图中数据可以估算出摆球的摆长 B．由图中数据可以估算出摆球的质量 C．由图中数据可以估算出摆球的最大动能 D．如果增大该单摆的摆长，则曲线的峰值将向右移动 14．如图所示，质量相同的四个摆球悬于同一根横线上，四个摆的摆长分别为 l1=2m、l2=1.5m、l3=1m、l4=0.5m。现以摆 3 为驱动摆，让摆 3 振动，使其余三个摆也振动起来，则摆球振 动稳定后（ ） A．摆 1 的振幅一定最大 B．四摆球都做单摆时，摆 4 的固有频率最大 C．四个摆的振幅相同 D．四个摆的周期相同 15．在喜剧电影《功夫》中，包租婆的“狮子吼”可以将酒杯震碎。若我们用手指轻弹同样的酒杯，听到清 脆的声音，并测得该声音的频率为 f 。下列说法正确的是（ ） A．包租婆震碎酒杯是声波的共振现象 B．包租婆震碎酒杯是声波的干涉现象 C．包租婆发出的震碎酒杯的“狮子吼”的频率一定接近 f D．包租婆发出的震碎酒杯的“狮子吼”的频率一定远大于 f 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。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 二、填空题 17．2003 年 10 月 15 日杨利伟搭乘神五载人飞船成功出征太空，在火箭上升到三四十公里的高度时，火箭 和飞船以 8 Hz 低频振动，与人体内脏产生了共振，杨利伟经历了生死 26 秒，平时的高强度训练，造就了 身体的应激反应，使他渡过了生死考验。根据上述信息可判断人体内脏振动的频率_________8 Hz 。（填 “远大于”“基本等于”或“远小于”），为解决上述问题，某同学认为可以通过改变火箭参数，使火箭振动的频 率尽可能_________8 Hz （填“远离”或“等于”）。 18．判断下列说法的正误。 （1）受迫振动的频率与振动系统的固有频率无关。( ) （2）驱动力频率越大，振幅越大。( （3）共振只有害处没有好处。( ) ) （4）做受迫振动的物体一定会发生共振。( ) （5）阻尼振动的频率随振幅的减小而不断减小。( ) 19．如图所示是一个单摆做受迫振动时的共振曲线，表示振幅 A 与驱动力的频率 f 的关系，则该单摆的摆 长约为_____，若增大摆长，共振曲线的“峰”将_____ （填“向右移动”、“向左移动”或“不移动”）（g＝ 9.8m/s2，π2≈9.86） 三、综合题 20．如图为一单摆的共振曲线，则（g＝9.8m/s2）： （1）该单摆的摆长约为多少？ （2）共振时单摆的振幅多大？ （3）共振时摆球的最大加速度的大小为多少？ （4）若单摆的摆长变短，共振曲线的峰将怎样移动． 21．表记录了某物体受迫振动的振幅随驱动力频率变化的关系，你认为物体的固有频率接近哪个值？为什 么？如图表 驱动力频率/Hz 30 40 50 60 70 80 受迫振动的振 10. 16. 27. 28. 16. 8. 幅/cm 2 8 2 1 5 3 22．火车车厢是装在减震弹簧上的，它们的固有周期是1.5s 。假如铁轨每经过 12.5m 便有一个小的空隙， 车轮通过空隙便受到一次冲击而使车厢振动。那么，火车匀速运动的速度多大时，车厢振动得最厉害？参 考答案： 1．B 【详解】 根据共振原理，当驱动力的频率等于固有频率时，出现共振现象，振幅最大，则由图像可知该振动系统的 固有频率为 0.3Hz，固有周期为 10/3s，选项 A 错误，B 正确；该振动系统做受迫振动时频率等于驱动力的 频率，不一定为 0.3Hz，选项 C 错误；由图像可知，当 f=0.3Hz 时振幅最大，发生共振，可知该振动系统做 受迫振动发生共振时，驱动力频率为 0.3Hz，周期一定为 10/3s，选项 D 错误；故选 B. 2．A 【详解】 AB．其它各摆在 A 摆的带动下做受迫振动，则摆动频率和周期跟 A 摆相同，选项 A 正确，B 错误； CD．因 A、E 摆长相等，则固有周期相等，则 E 摆与 A 摆会发生共振，则 E 摆振幅最大，而其它各摆振动 振幅大小不相同，选项 CD 错误； 故选 A。 3．C 【详解】 ABC．使 A 小角度垂直于纸面摆动，其余各球随之做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率，所以 其余 4 个小球振动的频率相等，则周期相同，所以 AB 错误，C 正确； D．当驱动力的频率接近或等于物体固有频率时，物体的振幅最大，即产生共振，由单摆的周期公式 T  2 l g 可知，D 摆的摆长与 A 摆的摆长相等，则驱动力的周期与 D 摆的固有周期相等，D 摆产生共 振，振幅最大，D 错误。 故选 C。 4．B 【详解】 A．挑水的人由于行走，使扁担和水桶上下振动，当扁担与水桶振动的固有频率等于人迈步的频率时，发 生共振，结果水桶中的水溢出．为了防止水从水桶中荡出，可以加快或减慢走路的步频，A 不符合题意； B．停在海面的小船受到海浪的冲击上下振动，是受迫振动，B 符合题意； C．部队过桥时为避免脚步的频率等于桥梁的固有频率而发生共振，部队要便步通过桥梁，C 不符合题 意； D．较弱声音可振碎玻璃杯，是因为声音的频率等于玻