《2025年创新设计高考总复习物理人教版》

2.(多选)(2024·海南海口模拟)如图5所示是两个理想单摆在同一地点的振动图像，纵轴表示摆球偏离平衡位置的位移。下列说法中正确的是 （ ）

A.$t = 2\ s$时，甲单摆的摆线拉力为0，乙的速度为0
B.增大乙的摆球质量，乙的周期有可能与甲相等
C.甲摆球和乙摆球永远不可能同时均处于动能最小的状态
D.乙摆球位移随时间变化的关系式为$x=\sin(\frac{\pi}{4}t)\ cm$

答案： 跟踪训练
2. CD [t = 2 s时，甲单摆运动到最低点，摆球速度最大，细线拉力和小球重力的合力提供向心力，摆线拉力不为0，故A错误；由周期公式T = 2π√(l/g)可知，周期与摆球质量没有关系，故B错误；由题图可知，乙的周期是甲的2倍，甲、乙同时从平衡位置向正方向运动，则永远不可能同时均处于动能最小的状态，故C正确；由题图可知，乙单摆的振幅为1 cm，圆频率为ω = 2π/T = π/4 rad/s，又有t = 0时，x = 0，且开始向正方向运动，则乙摆球位移随时间变化的关系式为x = sin(π/4t) cm，故D正确。]

例5 科技馆内有共振秋千，参观者坐上秋千，双脚离地，前后摆动，会发现对面的球摆也在跟着大幅度摆动。关于这个现象，以下说法不正确的是 （ ）

A.如果改变对面球的质量，会使球摆动幅度变小
B.秋千系统的重心高度与对面球摆的重心高度大致相同
C.如果对秋千施加一个周期性的驱动力，球摆的振动周期与该驱动力周期相同
D.若把共振秋千移到太空舱中则无法实现共振现象

答案： 例5 A [球发生摆动是因为参观者晃动秋千使球做受迫振动，受迫振动的周期和频率等于驱动力的周期和频率，故球摆的振动周期与对该秋千施加的周期性的驱动力的周期相同，C正确；球的摆动幅度和参观者晃动秋千的频率与球摆的固有频率有关，根据T = 2π√(L/g)，可知球摆的固有频率只与摆长和重力加速度有关，与质量没有关系，A错误；发现对面的球摆也在跟着大幅度摆动，说明发生了共振，周期相同，则摆长相同，说明重心高度大致相同，B正确；球摆的重力沿切线方向的分力提供回复力，共振秋千移到太空舱中处于完全失重状态，则不能形成单摆，所以无法实现共振现象，D正确。]

3.(2024·山东枣庄高三期中)某种减噪装置结构如图7所示，通过装置的共振可吸收声波。已知其固有频率为$f_0=\frac{60}{\sqrt{\sigma L}}$(SI制)，其中$\sigma$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$\sigma$更大的薄板

答案： 跟踪训练
3. B [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，为获得更好降噪效果，应使系统的固有频率增大，由f0 = 60/√(σL)（SI制）可知，应减小σ或L，故C、D错误。]