初中物理专题-声现象

1.声音是由物体的振动产生的,任何发声的物体都在振动.振动停止,发声也同时停止,但声音并没有立即消失,因为原来发出的声音仍在继续传播.

2.声音的传播需要介质,固体、液体和气体都可以传播声音,真空不能传声,声音在介质中以波的形式传播.通常情况下,声音在固体中传得最快(软木除外),气体中最慢.我们听到的声音绝大多数是通过空气传播的.常温(15 ℃)下,声音在空气中的速度为340 m/s.

3.声音的特性

4.声音可以传递信息和能量,例如：利用声呐判断鱼群位置、利用B超诊断病人病情、敲铁轨听声音、倒车雷达等都是利用声音传递信息的例子；超声波碎石和超声波清洗等都是利用声音传递能量的例子.

5.减弱噪声的三条途径：①在声源处减弱(如：禁止鸣笛、消声器)；②在传播过程中减弱(如：植树造林、隔音墙、关窗户)；③在人耳处减弱(如：捂耳朵、戴耳塞).

考点1 声音的产生与传播

【例1】 (成都)如图2-1所示,将正在发出声音的音叉放入水中,能观察到音叉周围溅起许多水花.这说明( )

图2-1

A.发出声音的音叉在振动 B.超声波具有能量

C.声音从空气传入水中响度会变大 D.声音从空气传入水中速度会变小

【解析】正在发声的音叉是否振动,不容易观察,把它放到水里后,能够激起水花,看到水花飞溅,就能够说明插入水中的发声音叉是在振动的.故本题答案选A.

【答案】A

【点评】把不容易观察到的现象转换成可以明显观察到的现象,这种方法称为转换法.在物理实验中经常要用到转换法来研究物理现象.

【变式训练】

1.如图2-2所示,在“探究声音产生的原因”实验中,将正在发声的音叉紧靠悬线下的乒乓球,发现乒乓球被多次弹开.下列说法中正确的是( )

图2-2

A.说明音调越高,乒乓球被弹开的幅度越大

B.说明发声体在振动

C.便于分辨出音叉振动发声时的音色是否相同

D.便于分辨出音叉振动所发出的声是次声波还是超声波

答案：B

考点2 声音的特性

【例2】 (福州)福州许多路口安装有盲人过街提示器,盲人可以根据提示器发出声音的高低辨别方向.其中声音的高低是指声音的( )

A.音色 B.音调 C.振幅 D.响度

【解析】我们把声音的高低称为音调,提示器能发出高低不同的声音,因此这里的高低应该是指声音的音调.

【答案】B

【变式训练】

2.(德州)为迎接歌咏比赛,音乐教师将班内的学生分为“高音声部”和“低音声部”进行排练.这里“高”和“低”是指声音的( )

A．音调 B．音色 C．响度 D．振幅

答案：A

解析：音调指声音的高低,产生高低不同声音的原因是物体振动快慢不同,发出低沉的声音,是因为物体振动比较慢,所以频率低,音调也低.因此“高音声部”和“低音声部”这里“高”和“低”是指声音的音调.故本题答案选A.

考点3 噪声的控制

【例3】 (淮安)生活中经常需要控制噪声,以下措施中,属于在传播过程中减弱噪声的是( )

A．道路两旁栽行道树 B．考场周围禁鸣喇叭

C．机场员工佩戴耳罩 D．建筑工地限时工作

【解析】道路两旁栽行道树可以在传播过程中减弱噪声,故选项A符合题意；考场周围禁鸣喇叭是从声源处减弱噪声,故选项B不符合题意；戴上防噪声的耳罩可以在接收处减弱噪声,故选项C不符合题意；限制建筑工地的工作时间是从声源处减弱噪声,故选项D不符合题意.

【答案】A

【变式训练】

3.(多选)通常人们会从噪声的产生、传播及接收三个环节控制噪声.下列措施中,属于在传播环节控制噪声的是( )

A.临街的房屋安装隔音玻璃 B.学校附近禁止汽车鸣笛

C.在高噪声环境下工作的人戴耳罩 D.在城市道路旁安装隔声板

答案：AD

考点4 声的利用

【例4】 医生用听诊器为病人诊病,使用过程中,听诊器运用了声音________(选填“具有能量”或“能传递信息”)的道理,来自患者的声音通过橡皮管传送到医生的耳朵,这样就可以很好地提高声音的________(选填“音调”或“响度”),此外,医生还可以利用超声波除去体内结石,说明超声波可以传递________.

【解析】声音的响度和声源的振幅有关,还和距离发声体的远近有关,距离越远,响度越小；平时可以利用减少声音分散的方法来提高响度,如喊话时把手做成喇叭状放在嘴边.在日常生活中,利用声波来清洗钟表等精密的机械,“超声波碎石”等说明声音具有能量.医生用听诊器为病人诊病,是因为声音能传递信息,来自患者的声音通过橡皮管传送到医生的耳朵,橡皮管减少了声音的分散,提高了响度.

【答案】能传递信息 响度 能量

【变式训练】

4.(多选)声波既传递“信息”也传递“能量”.下面事例中,主要利用声波传递“信息”的是( )

A.用超声波碎石 B.用声呐探海深

C.利用B超做体检 D.用超声波清洗精密仪器

答案：BC

考点5 声的波形图像

【例5】 (多选)音乐小组的三位同学制作了各自的乐器,这几种乐器发声的波形图如图2-3所示,对此说法正确的是( )

甲 乙 丙

图2-3

A.乐器发声时都在振动 B.乐器发声的音色相同

C.乐器发声的响度相同 D.乐器发声的音调相同

【解析】因为声音是由物体振动产生的,乐器发声时都在振动,所以A选项说法正确.不同乐器、不同发声体的材料和结构不同,产生的音色不同,我们是靠音色来辨别乐器的种类,音乐小组的三位同学各自的乐器音色不同,所以B选项说法错误.振幅是指振动物体离开平衡位置的最大距离,它决定了声音的响度.观察图示可知振幅相同,故乐器发声的响度相同,所以C选项说法正确.频率表示物体振动的快慢,物体振动越快,频率越高,音调越高,观察图形,可知发声体振动的频率相同,故音调相同,所以D选项说法正确.

【答案】ACD

【变式训练】

5.当声音的音调或响度改变时,示波器上所显示的波形也会改变.如图2-4中给出了相同时间内两个不同音调或响度的发声体A和B振动的波形,其中________波形的音调高,_____波形的响度大.在图2-5中的甲、乙是两种声音的波形图,从图形可知：图________是乐音的波形.

图2-4 图2-5

答案：A A 甲

考点6 创新设计实验

【例6】 已知空气可以传播声音,请设计一个简易实验,证明固体也能够传播声音.请写出实验所需器材、实验步骤及实验结论.(要求设计的实验要有可行性,符合安全原则)

(1)实验器材：______________________________ ；

(2)实验步骤：______________________________ ；

(3)实验结论：______________________________ .

【解析】方法一：实验器材：大广口瓶、橡皮塞、小闹钟.

实验步骤：把小闹钟调至响铃状态,然后轻放于大广口瓶里,听小闹钟的声音.用橡皮塞塞住广口瓶的瓶口并塞紧,要求不漏气,然后再听小闹钟的铃声.

实验结论：瓶内空气和瓶外空气完全被大广口瓶和橡皮塞隔离,如果此时仍能听到小闹钟的铃声,则可证明听到的铃声是通过大广口瓶和橡皮塞传播出来的,即固体也能传声.

方法二：实验器材：白纸、铅笔、长条桌.

实验步骤：同学甲在长条桌的一端用铅笔在白纸上用力均匀地写“一”,同时同学乙在桌子的另一端把耳朵贴在桌面上听甲写“一”时的声音,重复几次实验,都可以清楚地听到写“一”时的声音.同学乙将耳朵离开桌面(注意调整耳朵与笔的距离,保证与上几次实验相比耳朵与笔的距离相同),同学甲在相同的条件下继续写“一”,重复几次实验,都听不到甲在白纸上写“一”的声音.

实验结论：在相同的条件下,耳朵贴在桌面上听到声音,在空气中则听不到声音,说明听到的声音是通过桌子传播的,即固体可以传声.

【答案】见解析

1.(潍坊)生活中常用“引吭高歌”“低声细语”来形容声音,这里的“高”“低”描述的是声音的( )

A.音色 B.音调 C.响度 D.频率

答案：C

解析：“引吭高歌”中的“高”说明声音的响度大,“低声细语”中的“低”是指声音的响度小.故本题答案选C.

2.(潍坊)随着社会的发展,环境污染越来越严重地影响我们的身心健康.我市为了改善市民的生活环境,创建宜居文明城市,采取了多项措施.下列措施中主要用于降低噪声污染的是( )

A.修建人工湖和湿地公园 B.倡导市民低碳生活、绿色出行

C.高楼大厦减少使用玻璃幕墙 D.市区道路设置禁止汽车鸣笛标志

答案：D

解析：修建人工湖和湿地公园是利用水的比热容大的特点来调节气温,不是为了降低噪声,故选项A不符合题意；倡导市民低碳生活、绿色出行是为了节约能源,保护环境,不是为了降低噪声,故选项B不符合题意；高楼大厦减少使用玻璃幕墙是为了减少镜面反射所形成的“光污染”,不是为了降低噪声,故选项C不符合题意；市区道路设置禁止汽车鸣笛标志是为了在声源处防止噪声的产生,故选项D符合题意.

3.(潍坊)为提高全体市民的防空安全意识,我市每年都要进行防空警报演练.为了使警报声传得更远,应该提高警报声的( )

A.音调 B.响度 C.音色 D.频率

答案：B

一、单项选择题

1.(枣庄)下列关于声现象的说法中,正确的是( )

A．声波在真空中的传播速度等于340 m/s

B．声波可以传递信息,不可以传递能量

C．“引吭高歌”中的“高”是指歌曲的音调高

D．“女高音”中的“高”是指声音的频率高

答案：D

解析：真空不能传声,声波在空气中的传播速度约为340 m/s,故选项A错误；声波既可以传递信息,也可以传递能量,故选项B错误；“引吭高歌”中的“高”是指声音的响度大,故选项C错误；“女高音”中的“高”是指声音的音调高,发声体振动的频率高,故选项D正确.

2.(菏泽)人工智能使得人们的生活越来越方便,华人青年王孟秋发明了一款功能强大的便携式家用“无人相机”,相机内装有多种高科技传感器,底部装有镜头和声呐(发射超声,同时能接收超声的装置),机身只有240克.你认为向下发射超声的“底部声呐”可能与下列相机的哪个功能有关( )

A．用手机控制相机

B．相机能自动悬浮停在合适高度拍摄

C．相机水平位置运动时遇到障碍物会自动避开

D．笑脸抓拍

答案：B

解析：用手机控制相机,属于电磁波的应用,与声呐功能无关,故选项A不符合题意；“底部声呐”向下发出超声波,该超声波被景物反射,“底部声呐”接收反射回来的超声波,自动测量出相机到景物之间的距离,以便相机悬浮停在合适的高度上进行拍摄,故选项B符合题意；“无人相机”向下发射超声的“底部声呐”与相机水平位置运动时遇到障碍物会自动避开功能无关,故选项C不符合题意；拍摄笑脸属于光现象,与声呐功能无关,故选项D不符合题意.

3.(达州)如图2-6所示是敲击音叉时示波器在相同时间内截取的二列声波图,下列说法正确的是( )

甲 乙

图2-6

A．甲的音调比乙的音调低 B．甲的音量比乙的音量小

C．甲的音调比乙的音调高 D．甲的音量比乙的音量大

答案：D

解析：由图可知,两幅图中音叉振动的快慢相同,因此音调相同；偏离原位置程度不相同,因此响度不相同,甲偏离程度大,所以甲的响度大,即音量大.故选项D说法正确.

4.(凉山)白天你的邻居装修房子十分吵闹,干扰你的学习和生活,下列措施中哪一个是合理可行的( )

A．叫邻居不装修房子 B．将家中音响声音开到最大

C．赶快将家中的门窗关闭 D．安装噪声监测装置

答案：C

解析：叫邻居不装修房子可以在声源处减弱噪声,但不合理,故选项A不可行；将家中音响声音开到最大,更加干扰你的学习和生活,故选项B不可行；关紧门窗可以在噪声的传播过程中减弱噪声,故选项C合理可行；安装噪声监测装置只能检测出声音的大小,不能减弱噪声,故选项D不可行.

5.(福州)2015年3月27日,中国城堡室内乐团在福州于山九日台音乐厅举办音乐会.台下的听众能够辨别出不同乐器发出的声音,是根据声音的( )

A.响度 B.音色 C.音调 D.振幅

答案：B

6.我们都有这样的亲身经历：大雪过后,大地披上厚厚的银装,这时你会发现周围特别宁静,这是因为雪地里的微孔能吸收声音.根据这一描述,你认为会堂、剧院的墙壁做成凸凹不平的形状,或采用蜂窝状的材料,这主要是为了( )

A.减弱声波的反射 B.增强声波的反射

C.增大声音的响度 D.装饰得美观些

答案：A

7.(绵阳)如图2-7所示,将一把钢尺紧按在桌面边缘,一端伸出约为尺长的一半,拨动钢尺,听它发出的声音,并观察它的振动情况.然后减小钢尺伸出长度约为尺长的,再次试验,得到的结论是( )

图2-7

A．声音变大 B．频率变高 C．振动变慢 D．响度变小

答案：B

解析：将一把钢尺紧按在桌面边缘,一端伸出约为尺长的一半,拨动钢尺,听它发出的声音,然后减小钢尺伸出长度约为尺长的,若仍用同样的力拨动钢尺,钢尺振动的频率会变快,钢尺振动发出声音的频率变高,音调会变高.故本题答案选B.

8.(湖北)下列事例中属于声音传递信息的是( )

A.阳光从东方射过来了 B.雷声从东方传过来了

C.云朵从东方跑过来了 D.花香从东方飘过来了

答案：B

9.在如图2-8所示的图文对应关系中正确的是( )

A.声呐探测海洋深度 B.用听诊器看病 C.男女二重唱 D.用冲击钻在墙上打孔

图2-8

A.超声波在水中传播的速度比光波、无线电波的速度大

B.减小声音分散,可增大响度

C.声音大小不同是因为音调不同

D.捂住耳朵可以减小噪声频率

答案：B

10.(成都)关于图2-9中的现象,下列分析正确的是( )

A B C D

图2-9

A.拉小提琴时,手在不同的位置按弦,是为了改变响度

B.抽出罩内空气,听到闹钟的声音变小,说明发声体在振动

C.道路两旁设置隔音墙,是为了防止道路上的汽车发出噪声

D.发声的音叉靠近乒乓球,球多次被弹开,说明发声体在振动

答案：D

解析：小提琴是琴弦振动发出声音的,当在小提琴上不同位置按弦,琴弦振动的快慢会不一样,所以声音的音调就会发生变化,故选项A错误；抽出罩内空气,听到闹钟的声音变小,说明声音传播需要介质,真空不能传声,故选项B错误；道路两旁建隔音墙是在传播过程中减弱噪声,故选项C错误；发声的音叉靠近乒乓球,球多次被弹开,说明发声体在振动,故选项D正确.

二、填空题

11.(株洲)笛子是通过从吹孔向管内灌气引起空气柱________而发声的,演奏时,通过分别开闭六个音孔,笛子就能发出________(选填“音调”“响度”或“音色”)不同的声音.

答案：振动 音调

12.(漳州)萍萍帮妈妈涮洗餐具,演奏出锅、碗、筷、勺的“交响曲”,响声是由于餐具的________产生的,根据声音的________可以判断出是锅还是碗发出的响声.

答案：振动 音色

13.(烟台)如图2-10所示,将手机置于封闭的玻璃罩内,拨打该手机号码并把罩内的空气用抽气机抽走,抽气过程中所听到的铃声逐渐减小,最后几乎听不到声音,但手机屏幕上始终有来电显示,这说明______________________________ .

图2-10

答案：声音不能在真空中传播,电磁波可以在真空中传播

解析：据题意可知,向外抽气过程中听到的铃声越来越小,我们可以推测出声音传播需要介质,真空不能传声；而手机是靠电磁波传递信息的,随着抽气,不影响手机接收信号,即说明电磁波传播不需要介质,可以在真空中传播.

14.(淄博)弹钢琴时手指按压不同的琴键是为了改变声音的________；利用超声波清洗眼镜说明声波能够传递________.利用声呐系统向海底垂直发射声波,经2 s后收到回波.已知声音在海水中的传播速度为1 531 m/s,则此处海水的深度为________m；利用此种方法不能测量地球和月球之间的距离,这是因为______________________________ .

答案：音调 能量 1 531 超声波的传播需要介质,地球到月球之间是真空,所以超声波不能传播

三、实验题

15.(上海)小明在吉他演奏中发现,琴弦发出的音调与弦线的长度、粗细和张力有关.于是他想

(1)利用弦音计做研究,如图2-11所示,其中a、b、c、d四根弦线的张力相同.

①若他选择b、d两弦线做实验,则研究的目的是探究音调与弦线________的关系.

②若他要研究音调与弦线粗细的关系,则应选择________和________两弦线做实验.

③小明研究后得出结论：在其他条件相同的情况下,弦线越长,发出的音调越低；弦线越粗,发出的音调越低.

图2-11 图2-12

(2)请你据图2-12判断,在张力相同的情况下,分别按住A点、B点、C点后拨动琴弦,发出的音调最高的是按住________点,最低的是按住________点.

答案：(1)①长度 ②a b (2)A B

解析：(1)①由图示可知,琴弦b、d的材料和粗细相同而长度不同,选择琴弦b、d进行实验可以探究音调与琴弦长度的关系；②要探究音调与琴弦粗细的关系,应控制琴弦的材料和长度相同而粗细不同,由图示可知,可以选琴弦a、b进行实验.(2)由图示可知,在琴弦材料和张力相同的情况下,琴弦越长,音调越低,琴弦越粗,音调越低,分别按住A点、B点、C点后拨动琴弦,发出的音调最高的是按住A点,最低的是按住B点.

四、计算题

16.图2-13甲为某地距离传感器发出和接收超声波信号检测汽车速度的示意图.

甲 乙 丙

图2-13

(1)已知超声波的速度为340 m/s,某次检测车速时,传感器发出至接收超声波信号用了0.4 s,求超声波信号遇到汽车时,汽车与传感器之间的距离是多少？

(2)如果将距离传感器与计算机连接,可以将物体运动的距离(s)-时间(t)图像显示在计算机的屏幕上.利用传感器测得某一汽车在平直公路上运动的距离(s)-时间(t)图像如图乙所示,请在丙图中画出汽车运动的速度(v)-时间(t)图像.

答案：(1)68 m (2)如图2-14所示

图2-14

解析：(1)根据速度公式,可得s=vt=340 m/s×0.4 s=136 m,由于声音发生了反射,所以汽车与传感器之间的距离为===68 m.(2)在乙图中,汽车运动3 s时,通过的路程为90 m.根据速度公式,可得v===30 m/s,则速度(v)-时间(t)图像如图2-14所示.

一、多项选择题

1.以下几个实验现象,能说明声音产生原因的是( )

A.发声的音叉插入水中会看到水花飞溅

B.拉小提琴时,琴弦的拉紧程度不同,发出的声音响度不相同

C.拨动吉他的琴弦发出声音时,放在琴弦上的小纸片会被琴弦弹开

D.放在玻璃罩中的电铃正在发声,把玻璃罩内的空气抽去一部分,铃声明显减弱

答案：AC

2.下列有关声现象的说法中正确的是( )

A.摩托车上安装消声器的目的是减小噪声

B.我们能区分不同同学说话的声音,是因为他们的音色不同

C.只要物体在振动,我们就一定能听到声音

D.医生利用超声波粉碎人体内的结石,说明声波能传递能量

答案：ABD

3.唐诗《枫桥夜泊》中的名句“姑苏城外寒山寺,夜半钟声到客船”中包含着声学知识,对其中声现象的解释中,正确的是( )

A.钟声是由空气的振动产生的 B.船上的人是根据音色判断是钟发出的声音

C.钟声是通过空气传播到客船的 D.停止撞击后钟还在嗡嗡作响是因为有回声

答案：BC

解析：钟声是由钟的振动产生的,不是空气振动产生的,故A选项说法错误；不同材料的物质发声结构不同,所以钟发出的声音音色与其他的物质发声的音色不同,客船上的人是根据音色知道是钟发出的声音,故B选项说法正确；钟声是通过空气传播到客船的,故C选项说法正确；停止撞击后钟还在嗡嗡作响是因为钟还在振动,故D选项说法错误.

4.为了探究音调与什么因素有关,小明设计了下面几个实验,如图2-15所示,你认为能够完成探究目的的是( )

A.硬纸板接触齿数不同的齿轮 B.改变钢尺弯折的幅度

C.改变硬纸片滑过梳子的速度 D.改变吹笔帽的力度

图2-15

答案：AC

5.“如果声音在空气中的传播速度变为0.1 m/s,则我们周围的世界会有什么变化？”关于这一问题的讨论,一名学生提出了下列四个有关的场景,正确的是( )

A.教室内学生能更清楚地听到教师的讲课声

B.汽车的喇叭不能再起到原来的作用

C.管乐队在会场内的演奏效果将更好

D.我们听到万米高空传来客机声时,却不能看到该客机

答案：BD

解析：如果声音在空气中的传播速度变为0.1 m/s,教师发出声音后,回声现象会很严重,学生听到教师的讲课声不会更清楚,故A选项说法错误；汽车的喇叭声传播得太慢,不能再起到原来的作用,故B选项说法正确；声音在空气中的传播速度变为0.1 m/s,是正常时的,乐队在会场内演奏时,回声现象严重,将变得很混乱,故C选项说法错误；由于声音传播速度太慢,当从万米高空中传来客机的声音时,飞机早已经飞过去而看不到了,故D选项说法正确.

6.控制噪声是城市环保主要项目之一,下列哪种措施能减弱噪声( )

A.市区内禁止机动车鸣笛 B.减少二氧化碳气体的排放

C.在市区内安装噪声监测装置 D.在城市街道两旁种草植树

答案：AD

7.在亚丁湾海域,我国海军护航编队使用“金嗓子”(又名“声波炮”)震慑海盗.它的声波定向发射器外观类似喇叭,能发出145 dB以上的高频声波,甚至比喷气式飞机引擎的噪声还要刺耳.根据以上信息,下列说法中正确的是( )

A.这种超声波具有能量

B.这种声波的强度是145 dB

C.声波定向发射器喇叭状外观可以减少声音的分散,从而增大响度

D.使用“金嗓子”时,护航官兵佩戴耳罩是在声源处减弱噪声

答案：BC

解析：“金嗓子”发出的声波,是人耳能够听到的,因此不是超声波,故A选项说法不正确；人们以分贝为单位来表示声音强弱的等级,声音的强弱表示声音的响度,该声波的强度是145 dB,故B选项说法正确；声波定向发射器喇叭状外观可以减少声音的分散,从而增大响度,故C选项说法正确；使用“金嗓子”时,护航官兵佩戴耳罩是在人耳处减弱噪声,故D选项说法不正确.

8.雅安地震时,解放军及时赶到灾区进行救援,废墟下的被困人员往往用砖块敲击周围坚硬物体求救,这是因为( )

A.固体传声比气体传声效果好 B.声音能够传递能量

C.声音能够传递信息 D.消除寂寞,增强自信心

答案：AC

9.如图2-16所示,8个相同的水瓶中灌入不同高度的水,敲击它们,可以发出“1、2、3、4、5、6、7、ⅰ”的声音来,则下列说法正确的是( )

图2-16

A.瓶子发出的声音是由瓶和瓶内水的振动产生的

B.瓶子发出的声音是由空气柱的振动产生的

C.瓶内水柱越高,发出声音的音调越低

D.瓶内空气柱越高,发出声音的音调越低

答案：AC

解析：敲击时,振动发声的是瓶子和水柱,瓶子中的水量的多少制约了瓶子振动的频率,水量越多,瓶子振动越慢,即振动频率越小,音调越低；相反,水量越少,瓶子振动越快,音调越高.

10.在音乐会上,男低音歌手放声歌唱,女高音歌手为其轻声伴唱,下列说法中正确的是( )

A.男低音歌手比女高音歌手的音调高 B.男低音歌手比女高音歌手的音调低

C.男低音歌手比女高音歌手的响度大 D.男低音歌手比女高音歌手的响度小

答案：BC

二、实验题

11.在学习吉他演奏的过程中,小华发现琴弦发出声音的音调高低是受各种因素影响的,他决定对此进行研究.经过和同学们讨论,提出了以下猜想：

猜想一：琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的横截面积有关；

猜想二：琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的长短有关；

猜想三：琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的材料有关.

为了验证上述猜想是否正确,他们找到了下表所列9种规格的琴弦,因为音调的高低取决于声源振动的频率,于是借来一个能够测量振动频率的仪器进行实验.

(1)为了验证猜想一,应选用编号为________、________、________的琴弦进行实验.

(2)为了验证猜想二,应选用编号为________、________、________的琴弦进行实验.

(3)表中有的材料规格还没有填全,为了验证猜想三,必须知道这些项内容,请在表中填上所缺数据.

(4)随着实验的进行,小华又觉得琴弦音调的高低,可能还与琴弦的松紧程度有关,为了验证这一猜想,必须进行的操作是：___________________________________________ .

答案：(1)1 2 3 (2)1 4 6 (3)80 1.02 (4)取任意编号的一根琴弦,调整其松紧程度,用相同的力拨动琴弦,比较音调的高低

解析：要研究音调的高低和什么因素有关,需用控制变量法.(1)要验证猜想一：琴弦发出声音的音调高低可能与琴弦的横截面积有关,需控制琴弦的长短和琴弦的材料不变,所以要选择1、2、3.(2)要验证猜想二：琴弦发出声音的音调高低可能与琴弦的长短有关,需控制琴弦的横截面积和琴弦的材料不变,所以要选择1、4、6.(3)要验证猜想三：琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的材料有关,需控制琴弦的横截面积和琴弦的长短不变,所以应选长度为80 cm、横截面积为1.02 的不同材料的琴弦.(4)探究琴弦音调的高低与琴弦的松紧程度的关系时,需要使用同一根琴弦,且控制拨弦的力相同,使弦松紧程度不同,来研究音调高低和琴弦的松紧程度的关系.

三、计算题

12.一辆汽车以36 km/h的速度行驶到距一悬崖绝壁875 m处时按了一声喇叭,声音以340 m/s向前传播,遇到绝壁后又反射回来,问：在行驶的汽车里,驾驶员要经过几秒钟才听到喇叭的回声？

解：汽车的速度＝36 km/h＝36×＝10 m/s,设驾驶员按喇叭后,喇叭声传到绝壁返回汽车用的时间为t,在时间t内,汽车行驶的距离＝,声音传播的距离＝,设按喇叭时汽车到山崖的距离为s,由题知,2s＝＋,即2×875 m＝10 m/s×t＋340 m/s×t,解得：t＝5 s.

13.声音在铁中的传播速度为5 000 m/s,在空气中的传播速度为340 m/s.一人用石块敲击长铁管的一端,另一人在铁管的另一端将耳朵贴着管口倾听,可以先后听到两次敲铁管的声音.如果这两次敲击声的时间间隔为0.2 s,求这根铁管的长度.

解：设铁管的长度是s,声音在空气中的传播时间是＝＝,

声音在铁管中的传播时间是＝＝,

因为声音在空气中传播的时间比在铁管中多0.2 s,

所以－＝0.2 s,

解得s≈73 m.

四、科普阅读题

14.阅读《从传声筒到移动通信》,回答问题

从传声筒到移动通信

电话完全进入了我们的生活,我们每天都离不开它,你知道科学家们发明电话是受什么启发吗？是传声筒.让我们去参观中国科技馆二层探索与发现主题展B厅——声音之韵展,观察、研究一下传声筒,直观地去体验传声筒传递声音的过程吧.

装置简介：两个非常粗的传输声音的金属管在空中盘成螺旋状,布置在展区的两个不同位置,相距大约十几米长,图2-17左上角就是其螺旋状的管路之一.两个传输声音的金属管分别为听筒管路和话筒管路,两个传输声音的金属管端口分别是听筒和话筒,如图2-18所示.就像人打电话一样,用话筒说话,用听筒听声音,如图2-19所示.

图2-17 图2-18 图2-19 图2-20

声音是由物体振动所产生.在振动介质(空气、液体或固体)中某一质点在平衡位置附近来回发生振动,并带动周围的质点也发生振动,逐渐向各方向扩展,这就是声波.声波前进的过程是相邻空气粒子之间的接力赛,它们把波动形式向前传递,它们自己仍旧在原地振荡,也就是说空气粒子并不跟着声波前进！如图2-20所示,连续振动的音叉,使周围的空气分子形成疏密相间的连续波形.

声波是一种振动的机械波,它的基本参数是频率f、波长λ和波速v.通过示波器可观测到可视化波形如图2-21所示.频率是声源(或某一质点)1秒内来回振动的次数(单位为赫兹Hz),而声源完成一次全振动经过的时间为一个周期T,其单位为秒.显然,f=.频率与人耳主观感觉声音的音调有关.频率越高,音调也越高.振幅与声音的强度有关.波长是声波在一个周期内传播的距离,也是波形图中相邻波峰(或波谷)的距离.这三者的关系是v=λf.

图2-21

人耳能感觉到的声波频率范围在20～20 000 Hz,称为音频波.在这个频率范围以外的振动波,就其物理特性而言与声波相似,但在人类不引起声音感觉.声速亦称音速,是声波通过介质传播的速度,它和介质的性质与状态(如温度)等因素有关.在空气中声速为334.8 m/s(22 ℃时),水中声速为1 440 m/s,在钢铁中声速为5 000 m/s.

现实世界中充斥着各种各样的声波,但因为声波的能量随扩展的距离逐渐消耗,最后声音消失,一旦声源远离接收者就无法准确获得信息.早在18世纪欧洲已有“电话”一词,用来指用线串成的话筒(以线串起杯子).电话的出现要归功于贝尔,早期电话机的原理为：说话声音为空气里的复合振动,可传输到固体上,通过电脉冲于导电金属上传递.

随着现代移动通信技术的快速发展,声音信号的传递借助电磁波传送.电磁波能够在真空中传播,不但传播速度快,而且频率范围广,但它在水中会被吸收而急剧衰减.和我们关系最密切的就是手机这种移动通信工具,它兼具发射和接收这两种功能,在同步地球卫星的协助下能使通信范围几乎覆盖地球上的每个角落.

请根据上述材料和你学过的物理知识,回答下列问题：

(1)“传声筒”的展示项目,形象地向观众展示了：当一名观众在管路一侧发声,管路中的________产生震荡,另一侧的观众能够听到传输的声音,两人可进行对话.

(2)以下应用或工具利用“传声筒”原理的是________.

A．医生给病人看病用的听诊器 B．水杯琴

C．天坛回音壁 D．超声波医学检查

(3)下列说法中正确的是________.

A．一切发声的物体都在振动

B．声音的传播速度一定是340 m/s

C．声和电磁波都能传递信息,且都可以在真空中传播

D．潜入水中的潜艇通信使用电磁波

(4)一列声波从空气中传入水中,以下说法正确的是________.

A．波速变大,频率增大 B．波速变小,频率不变

C．波速变大,波长变长 D．波速变小,波长变长

答案：(1)空气 (2)A (3)A (4)C

解析：(1)“传声筒”的管道中有空气,当一名观众在管路一侧发声,引起管路中的空气震荡,另一侧的观众能够听到空气传输的声音,两人可进行对话.(2)“传声筒”中的声音在管道中传播,减小了声音的分散,从而可以听到更清楚的声音.听诊器的工作原理就是利用声音在管内空气中集中传播,减小声音的分散,从而可以听到更清楚的声音,然后根据经验判断是否有病症,故选项A符合题意；水杯琴说明液体振动可以发出声音,故选项B不符合题意；天坛回音壁,是利用了声音的反射,即回声,故选项C不符合题意；超声波医学检查,是利用声音传递信息,故选项D不符合题意.(3)声音是由物体的振动产生的,一切发声的物体都在振动,故选项A正确；声音只有在15 ℃的空气中传播速度才是340 m/s,在其他介质中传播速度是不同的,故选项B错误；声音的传播需要介质,真空不能传声,故选项C错误；潜艇是利用超声波进行通信的,故选项D错误；声波由空气进入水中,波速变大,周期和频率不变,由波速公式v=λf得知,声波的波长变长,故选项C正确.

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