资源简介

2021届高三物理二轮综合强化复习训练
机械振动和机械波
1.图为同一单摆在两次受迫振动中的共振曲线，下列说法中错误的是（
）
A.若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相同，则图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线
B．若两次受迫振动是在地球上同一地点进行，则两次单摆的摆长之比
C.图线Ⅱ若是在地球上完成的，则该摆摆长约为1m
D.若摆长均为1m，则图线Ⅰ是在地球上完成的
2.在飞机的发展史中有一个阶段,飞机上天后不久,飞机的机翼(翅膀)很快就抖动起来,而且越抖越厉害.后来经过人们的探索,利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法,解决了这一问题.在飞机机翼前装置配重杆的目的主要是(
)
A.加大飞机的惯性
B.使机体更加平衡
C.使机翼更加牢固
D.改变机翼的固有频率
3.如图所示的装置，弹簧振子的固有频率是。现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为，则把手转动的频率为（
）
A.
B.
C.
D.
4.一个摆长约1
m的单摆，在下列的四个随时间变化的驱动力作用下振动，要使单摆振动的振幅尽可能增大，应选用的驱动力是(
)
A.
B.
C.
D.
5.下表记录了某振动系统的振幅随驱动力频率变化的关系，若该振动系统的固有频率为，则(
)
驱动力频率/Hz
30
40
50
60
70
80
振动系统振幅/cm
10.2
16.8
27.2
28.1
16.5
8.3
A.
B.
C.
D.
6.在如图所示的振动图像中，在1~3
s的时间范围内，下列时刻中振动物体的动能和势能之和最大的是(
)
A.1.2
s
B.2.0
s
C.2.5
s
D.3.0
s
7.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8Hz,乙弹簧振子的固有频率为72Hz,当支架受到竖直方向且频率为9Hz的驱动力作用而做受迫振动时,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8Hz
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
8.如图所示,在一条张紧的绳子上挂几个摆,其中A、B的摆长相等。当A摆振动的时候,通过张紧的绳子给B、C、D摆施加驱动力,使其余各摆做受迫振动观察B、C、D摆的振动发现(???)
A.C摆的频率最小??????????????????B.D摆的周期最大
C.B摆的摆角最大??????????????????D.B、C、D的摆角相同
9.如图甲所示,一个有固定转动轴的竖直圆盘转动时,固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动,T形支架的下面系着一个由弹簧和小球组成的振动系统.圆盘静止时,让小球做简谐运动,其振动图像如图乙所示.圆盘匀速转动时,小球做受迫振动.小球振动稳定时.下列说法正确的是(??
)
A.小球振动的固有频率是4Hz
B.小球做受迫振动时周期一定是4s
C.圆盘转动周期在4s附近时,小球振幅显著增大
D.圆盘转动周期在4s附近时,小球振幅显著减小
10.如图所示的单摆，不计空气阻力，摆球在运动过程中，最大摆角为4°，关于摆球受力情况的说法，正确的是(
)
A.摆球受重力、弹力、回复力的作用
B.摆球所受合力充当回复力
C.摆球通过最高点时，合力等于零
D.摆球通过最低点时，合力不为零
11.如图所示是某单摆做阻尼振动的振动图线，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
12.如图所示为单摆在两次受迫振动中的共振曲线，下列说法正确的是(
)
A.若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相同，则图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线
B.若两次受迫振动是在地球上同一地点进行，则两次摆长之比
C.图线Ⅱ若是在地球上完成的，则该单摆摆长约为1
m
D.若摆长约为1
m，则图线Ⅰ是在地球上完成的
13.如图表示一弹簧振子做受迫振动时的振幅与驱动力频率的关系,由图可知(
)
A.驱动力频率为时,振子处于共振状态
B.驱动力频率为时,振子振动频率为
C.假如让振子自由振动,它的频率为
D.振子做自由振动时,频率可以为
14.某简谐振子,自由振动时的振动图像如甲图中实线所示,而在某驱动力作用下作受迫振动时,稳定后的振动图像如甲图中虚线所示,那么,此受迫振动对应的状态可能是图乙中的(??
?)
A.a点????????B.b点????????C.c点????????D.一定不是c点
15.如图所示为单摆在两次受迫振动中的共振曲线,下列说法正确的是(?
)
A.若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行,且摆长相同,则图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线
B.若两次受迫振动是在地球上同一地点进行,则两次摆长之比
C.图线Ⅱ若是在地球上完成的,则该摆摆长约为1
D.若摆长均为1,则图线Ⅰ是在地球上完成的
16.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运动,下列结论正确的是(??
)
A.其他各摆的振动周期与A摆的相同
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
17.如图所示是一个单摆做受迫振动时的共振曲线,表示振幅与驱动力的频率f的关系,下列说法正确的是(?
?)
A.摆长约为10
B.摆长约为1
C.若增大摆长,共振曲线的“峰”将向右移动
D.若增大摆长,共振曲线的“峰”将向左移动
18.图中O点为单摆的固定悬点，现将摆球（可视为质点）拉至A点（摆角为），此时细线处于张紧状态，释放摆球，摆球将在竖直平面内的之间来回摆动，B点为运动中的最低位置，则在摆动过程中(
)
A.摆球在A点和C点处，速度为零，合力也为零
B.摆球在A点和C点处，速度为零，回复力最大
C.摆球在B点处，速度最大，回复力也最大
D.摆球在B点处，速度最大，细线拉力也最大
19.一振子沿x轴做简谐运动，平衡位置在坐标原点。时振子的位移为时位移为0.1
m，则(
)
A.若振幅为0.1
m，振子的周期可能为
B.若振幅为0.1m，振子的周期可能为
C.若振幅为0.2
m，振子的周期可能为4
s
D.若振幅为0.2
m，振子的周期可能为6
s
20.如图所示，图乙记录了图甲所示单摆摆球的动能、势能和机械能随摆球位置变化的关系，下列关于图像的说法正确的是(
)
A.a图线表示势能随位置的变化关系
B.b图线表示动能随位置的变化关系
C.c图线表示机械能随位置的变化关系
D.图像表明摆球在势能和动能的相互转化过程中机械能不变
21.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，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？
22.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。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，g取）。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？
23.如图所示是探究单摆共振条件时得到的图象,它表示振幅跟驱动力频率之间的关系,()请回答:
(1)这个单摆的摆长是多少?
(2)如果摆长变长一些,画出来的图象的高峰将向哪个方向移动?
24.如图所示为一单摆的共振曲线,该单摆的摆长约为多少?共振时单摆的振幅多大?共振时摆球的最大速度和最大加速度各为多少?(g取)
25.有一单摆，在地球表面的周期为2
s，已知月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的1/6。（取，结果均保留2位有效数字）
（1）将该单摆置于月球表面，其周期为多大？
（2）若将摆长缩短为原来的1/2，在月球表面时此摆的周期为多大？
（3）该单摆的摆长为多少？
参考答案
1.答案：D
2.答案：D
解析：飞机的机翼(翅膀)很快就抖动起来,是因为驱动力的频率接近机翼的固有频率发生共振,在飞机机翼前装置配重杆,是为了改变机翼的固有频率,使驱动力的频率远离固有频率.故A、B、C错误,D正确.故选D.
3.答案：A
解析：转动把手后,弹簧振子开始做受迫振动,受迫振动是按照外界驱动力的频率振动的,既然弹簧振子稳定后的振动频率为1Hz,则把手转动的频率为1Hz,A正确:
4.答案：C
解析：根据单摆的周期公式求出此摆的周期，当驱动力的周期接近该单摆的固有周期时，振幅最大，C图的周期为2
s，最接近单摆的固有周期，故选C。
5.答案：C
解析：如图所示的共振曲线，可判断出与相差越大，受迫振动的振幅越小，与越接近，受迫振动的振幅越大，并从中看出越接近，振幅的变化越慢，比较各组数据知在50~60
Hz范围内时振幅变化最小，因此，C正确。
6.答案：A
解析：随着阻力的作用，机械能损失越来越多，故时刻最早，能量最大，A正确。
7.答案：B
解析：支架受到竖直方向且频率为9Hz的驱动力作用而做受迫振动时,甲、乙两个弹簧振子都做受迫振动,它们振动的频率都等于驱动力的频率9Hz,由于甲的固有频率接近驱动力的频率,所以甲的振幅较大。故B项正确。
8.答案：C
解析：A的振动驱动B、C、D振动B、C、D做的是受迫振动,振动的周期和频率与A的振动周期和频率相等,所以A、B错误。B摆的摆长与A摆的摆长相等.所以B摆发生共振.振幅最大,故D错误、C正确
9.答案：C
10.答案：D
解析：摆球受重力、摆线的拉力作用，选项A错误；摆球重力沿切线方向的分力充当回复力，选项B错误；摆球通过最高点时，合力不等于零，选项C错误；摆球通过最低点时，合力为，不为零，选项D正确。
11.答案：BC
解析：阻尼振动中，单摆的振幅逐渐减小，由于周期与振幅无关，故振动过程中周期不变，A错误，B正确；因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，C正确；由于摆球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，D错误。
12.答案：ABC
解析：题图图线中振幅最大处对应频率应与做受迫振动的单摆的固有频率相等。从题图可以看出，两单摆的固有频率。根据周期公式可得，当两单摆分别在月球上和地球上做受迫振动且摆长相等时，g越大，f越大，所以，由于月球上的重力加速度比地球上的小，所以图线I表示月球上单摆的共振曲线，选项A正确。若两次受迫振动是在地球上同一地点进行，则g相同，两次摆长之比，所以B正确。图线Ⅱ若是在地球上完成的，将和代入频率的计算公式可解得，所以C正确，D错误。
13.答案：ABC
解析：由共振曲线知,弹簧振子的固有频率为，故当驱动力的频率等于时，振子发生共振，A正确;当振子自由振动时，其频率为固有频率，C正确、D错误，当驱动力的频率为时，振子做受迫振动，频率等于驱动力的频率,B正确。
14.答案：AD
解析：
某简谐振子,自由振动时的振动图象如图甲中的实线所示,设周期为T1;而在某驱动力作用下做受迫振动时,稳定后的振动图象如图甲中的虚线所示,设周期为T2;显然T1f2;图乙中c点是发生共振,驱动力频率等于固有频率f1;当受迫振动时,驱动力频率为f215.答案：ABC
解析：受迫振动的频率与固有频率无关,但当驱动力的频率与物体固有频率相等时,受迫振动的振幅最大,所以,可以根据物体做受迫振动的共振曲线判断出物体的间有频率。根据单摆振动周期公式,可以得到单摆固有频率为根据图象中,的信息可以推断摆长或重力加速度的变化情况。
???????
图象中振幅最大处对应频率应与做受迫摆动单摆的固有频率相等,从图象上可以看出,固有频率，当单摆在月球和地球上分别做受迫振动且摆长相等时,根据公式可知,
越大,
也越大,所以,又因为可以推知图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线,所以A正确;若两次受迫振动在地球上同一地点进行,
相同,摆长长的小,且有.所以，B正确;由地面上的受迫振动共振图线,可知，，可以计算出,所以C正确,D错误。
16.答案：AC
解析：
受迫振动的周期都等于驱动力的周期(A摆的周期),A、E两摆为双线摆,其等效摆长相等.则E摆的固有周期与驱动力的周期相
所以E摆的振幅最大,B、C、D三个摆的故有周期都偏离驱动力的周期.所以它们振动的振幅各不相同。
17.答案：BD
解析：当物体受到的驱动力频率与物体的固有频率相等,振动物体产生共振现象.由共振曲线可知:当驱动力频率时产生共振现象,则单摆的固有频率,由单摆的频率公式得:摆长,故A错误,B正确。
由单摆的频率公式得知,当摆长增大时,单摆的固有频率减小,产生共振的驱动力频率也减小,共振曲线的“峰”向左移动,故C错误,D正确。所以选BD。
18.答案：BD
解析：摆球在摆动过程中，在最高点处速度为零，回复力最大，合力不为零，故A错误，B正确；在最低点B处，速度最大，回复力为零，向心力最大，细线的拉力最大，故C错误，D正确。
19.答案：AD
解析：若振幅为0.1
m，由题意知，，解得，A项正确，B项错误；若振幅为0.2
m，时，由质点简谐运动表达式可知，，解得或；将及分别代入时的简谐运动表达式可得，满足题意，不满足题意，故C项错误，D项正确。
20.答案：CD
解析：摆球在A点时势能最大，动能为零，在B点时动能最大，势能最小，故图线a表示动能随位置的变化关系，图线b表示势能随位置的变化关系，AB错误，由于单摆摆球在运动过程中机械能守恒，故图线c表示机械能随位置的变化关系，CD正确。
21.答案：解：（1）由题中图像知，单摆的固有频率
由得
（2）由知，将单摆移到高山上，重力加速度g减小，其固有频率减小，故共振曲线的峰将向左移动
22.答案：5
解析：解：人体的固有频率，当汽车的振动频率与其相等时，人体与之发生共振，人感到最难受，即，得，
代入数据得，由胡克定律得
则
23.答案：(1)2.76m
(2)向原点方向移动
解析：(1)从共振曲线知,单摆的固有周期,因为,
所以。
(2)若摆长变长一些,则由周期公式可知,单摆固有周期增大,则固有频率变小,因此图象的高峰将向原点方向移动。
24.答案：1m;8cm;0.25m/s;
解析：从共振曲线可知,单摆的固有频率,因为,,所以,代入数据解得,从共振曲线可知:单摆发生共振时,振幅。
设单摆的最大偏角为θ,摆球所能达到的最大高度为h,由机械能守恒定律得
,又,当θ很小时
解得
摆球在最大位移处加速度最大,有,
即
代入数据解得。
25.答案：（1）4.9
s
（2）3.5
s
（3）0.99
m
解析：解：（1）由单摆的周期公式知，，所以
则
（2）根据周期公式知，，所以
则
（3）根据周期公式知

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