中国科技大学附属中学物理声现象实验单元练习(Word版 含答案)

一、初二物理声现象实验易错压轴题（难）
1．某兴趣小组计划探究“铝棒的发声”．同学们使用一根表面光滑的实心铝棒，一只手捏住铝棒的中间部位，另一只手的拇指和食指粘少许松香粉，在铝棒表面由手捏部位向外端摩擦，可以听见铝棒发出声音，而且发现在不同情况下铝棒发声的频率是不同的，为了探究铝棒发声频率的影响因素，该兴趣小组找到不同规格的铝棒、虚拟示波器等器材进行探究．实验前同学们提出了以下猜想：
猜想A：铝棒发声的频率可能和铝棒的横截面积有关
猜想B：铝棒发声的频率可能和铝棒的长度有关
猜想C：铝棒发声的频率可能和手捏铝棒的部位有关
为了验证猜想A，同学们选择4根铝棒，每次均捏住铝棒的中间部位，由手捏部位向外端摩擦，实验所得的数据记录于下面的表格中，在2%的误差允许范围内（频率相差在70Hz 以内）的测量值可以认为是相等的．
（1）分析表格中数据，可知铝棒的发声频率与横截面积是______________的．（选填“有关”或“无关”）
（2）为了验证猜想B，同学们选择横截面积均为2.9×10﹣5m2的铝棒，实验所得的数据记录于下面的表格中，同学们从表中前两列数据很难得出频率f与长度L之间的关系，他们利用图象法处理数据，画出了频率f与长度的倒数1/L的关系如图所示，分析可知发生频率f 与铝棒的长度L的关系是成______(正/反)比．
（3）同学们又通过实验探究了铝棒发声的频率和手捏铝棒部位的关系，在实验过程中，有同学们将发声的铝棒一端插入水中，可以看到______________现象，有同学用手迅速握住正在发声的铝棒，可以听见声音很快衰减，原因是____________________________．
【答案】无关反比例水花四溅振幅减小，响度减小
【解析】（1)通过比较表格中的1和3（或者2和4）可知，,当铝棒长度都为0.71m时,横截面积不同,频率为3500hHz和3530Hz,由于这两个频率在2%的误差允许范围内(频率相差在70Hz以内)，故频率是相同的，故结论为：铝棒的发声频率与横截面积是无关的；(2)由图象可知,频率f与长度的倒数1L的关系是一条直线，即成正比，故发生频率f与铝棒的长度L的关系是成反比； (3)有同学们将发声的铝棒一端插入水中，铝棒振动，引起水的振动，故可以看到水花四溅；有同学用手迅速握住正在发声的铝棒，可以听见声音很快衰减，原因是铝棒的振幅减小，响度减小。

点睛：探究实验的难点在于对数据的分析能力，认真分析实验数据，得出实验结论，提高分析能力。

2．在观看交响乐队演奏的过程中，小华发现同属于管乐器的圆号、小号、长号、大号发出声音的高低各不相同，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：管乐器发出声音的音调高低，可能与管内空气柱的长度有关
猜想二：管乐器发出声音的音调高低，可能与管内空气柱的横截面积（粗细）有关
小明找来了两个未使用过的一次性注射器制成了一些哨子（如下图所示）．注射器的规格分别为2.5ml和5ml．他一边吹哨子一边调整注射器内空气柱的长度，同时利用专用仪器测出声音的频率和响度，详见下表（表中“ml”表示毫升，“cm”表示厘米）
（1）选用序号为A、B、C的三次实验做对比，可以得出：在空气柱的______相同时，管内空气柱越短，音调越______．
（2）选用序号为______的两次实验做对比，可以得出：在空气柱的______相同时，管内空气柱横截面积越大，音调越______．
（3）序号为C、D的两次实验中，响度大的是______（选填“C”或“D”）．
【答案】横截面积（或粗细）高 A、D（或B、E或C、F）长度低 D
【解析】
【分析】
【详解】
要研究音调的高低和什么因素有关，需用控制变量法．
（1）选用序号为A、B、C的三次实验做对比，可以得出：在空气柱的横截面积（或粗细）相同时，管内空气柱越短，单位时间内振动的次数越多，频率越快，音调越高．（2）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A、D（或B、E或C、F）．
由此可得，在空气柱的长度相同时，管内空气柱横截面积越大，音调越低；
（3）序号为C、D的两次实验中，D实验时的声音强度为75分贝，大于C实验时的声音强度．
3．在学习吉他演奏的过程中，小明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，他们找来下表的几种规格的琴弦进行实验：
（1）为了验证猜想一，应选用编号为___、___的琴弦进行实验；
（2）选用编号A、C的两根琴弦进行实验，是为了验证猜想_______；
（3）如果小明还想验证猜想三，则他可以选择编号为_______、_______的琴弦进行实验，此时表中所缺的数据应该填_______．
【答案】A B 二 C D 0.76
【解析】
（1）根据控制变量法的思路，为了验证猜想一，应选择长度和材料相同，而横截面积不同的琴弦，所以应选用编号为A和B的琴弦进行实验；
（2）选用编号A、C的两根琴弦进行实验，材料和横截面积相同，而长度不同，所以是为了验证猜想二；
（3）验证猜想三，同样根据控制变量法的思路，应保证横截面积和长度相同，而材料不同的琴弦进行实验，所以则他可以选择编号为C和D的琴弦进行实验；
则此时表中所缺的数据应该填入和C的横截面积相同，即0.76mm2．
点睛：关键是实验中控制变量法的应用，当一个结果受多个因素的影响时都使用此方法进行实验，实验时让一个因素变化，而其它因素都控制相等或相同即控制变量．
4．根据如图所示的实验情景，回答问题：
（1）如图①所示的实验现象表明：________．
（2）如图②所示，从左向右敲击瓶子时，各瓶发音的音调变化是：________．（选填“由高变低”或“由低变高”）
（3）如图③所示，用手指轻叩课桌，使正坐在对面的同学刚好听不到叩击声，再让对面的同学将耳朵紧贴在桌面上，用同样的力度轻叩课桌，这时对面的同学则能听到叩击声．这个实验表明：________
（4）如图④所示，正在发声的手机悬挂在密闭的广口瓶内，将瓶内的空气不断抽出时，手机铃声逐渐变小．由这个实验事实得到的推论是：________．
（5）如图⑤所示，我们把水倒入瓶中时，通常根据声音的________来判断瓶中水的多少．【答案】声音由物体振动产生由高变低固体传声效果比空气好真空不能传声音调变化
【解析】
【详解】
（1）小纸片的跳动是由于扬声器振动造成的，扬声器发出声音的原因正是由于里边纸盆的振动；
所以如图①所示的实验现象表明：声音由物体振动产生；
（2）敲击瓶子时，声音主要是瓶身和水柱振动发出的，瓶中盛水越多，瓶子和水的质量越大，越难振动，音调越低，因此从左向右敲打瓶子，音调由高变低；
（3）敲课桌的另一端的时候，耳朵贴在桌面上是靠固体传播声音；
耳朵离开桌子的时候靠空气传播声音，固体传声效果比气体好，所以耳朵紧贴在桌面上，用同样的力度轻叩课桌，这时对面的同学则能听到叩击声．
（4）当用抽气机不断抽气时，手机播放的音乐声逐渐减弱，经过科学推理可得：真空不能传声；
（5）往暖水瓶中灌水时，是由暖水瓶内的空气柱振动发出声音，水越来越多，空气柱越来越短，越容易振动，音调越高．所以可以通过发出声音的音调变化来判断暖水瓶中水的多少．
5．观察如图所示实验，请按要求回答：
图甲：该装置能探究声音是由___________产生的，还能探究声音的__________和
__________的关系．
图乙：敲响右边的音叉，左边完全相同的音叉也会发声，说明声音可以在________中传播；左边竖直悬挂的乒乓球跳了起来，可以说明声音能传递_______．
【答案】物体的振动响度振幅空气能量
【解析】
【详解】
图甲：装置演示的是，当音叉发声时，小球会被弹开，所以能探究声音是由振动产生的；
当音叉响度越大，即振幅越大时，小球被弹开的幅度越大，所以还能探究声音的响度和振幅的关系．
图乙：敲响右边的音叉，左边完全相同的音叉也会发声，因为两音叉并没有接触，中间隔着空气，说明声音可以在空气中传播；
左边竖直悬挂的乒乓球跳了起来，是声波传递的能量对乒乓球做了功，可以说明声音能传递能量．
6．小兰在观察提琴、吉他、二胡等弦乐器的弦振动时，猜测：既使在弦张紧程度相同的条件下，发声的音调还可能与弦的粗细、长短及弦的材料有关，于是想通过实验来探究一下自已的猜想是否正确，下表是小兰在实验时控制的琴弦条件．
（1）如果小兰想探究弦发声的音调与弦的材料关系，你认为她应该选用编号为________琴弦（只填字母代号）；
（2）探究过程通常采用下列一些步骤：A ．实验研究； B ．分析归纳； C ．提出问题（或猜想）； D ．得出结论等．你认为小兰要完成本探究的全过程所采用的合理顺序应该是：________（只填字母代号）．
【答案】D、E C、A、B、D
【解析】
(1)探究弦发声的音调与弦的材料关系，应控制长度、横截面积一定，材料不同，故应选
D、E． (2控制变量法探究的步骤：提出问题，实验研究，分析归纳，得出结论．故顺序为CABD ．
点睛：（1）弦发声的音调可能与弦的材料、长度、粗细有关．
（2）研究音调的影响因素时，一定要采取控制变量法．
7．如图所示，某同学用音叉和示波器研究声音的音调与发声体振动的频率关系。

在该实验中，他进行了两次实验，第一次敲击频率为512赫的音叉，第二次用同样的力敲击频率为256赫的音叉，结果听到第一次发出的声音音调较高。

由此可以得到的结论是：发声体振动的频率越高，音调越_________ (选填“高”或“低”)。

图 (a)、(b)为该同学观察到的示波器上波形图的疏密情况，其中______________图为第二次实验时的波形图[选填“a”或“b”]。

【答案】高(a)
【解析】
【分析】
根据“第一次敲击频率为512赫的音叉，第二次用同样的力敲击频率为256赫的音叉”可知，本题考查音调，根据音调的影响因素进行求解。

【详解】
[1]由于第一次敲击频率为512赫的音叉，第二次用同样的力敲击频率为256赫的音叉，结果听到第一次发出的声音音调较高，所以发声体振动的频率越高，音调越高；
[2]示波器波形图上相等的距离内，(a)图波形稀疏，振动频率低，(b)波形较为密集，振动频率高，第二次实验振动频率低于第一次实验，因此图为第二次实验时的波形图(a)。

8．阅读下面的短文
潜艇的“耳目”﹣﹣声呐
潜艇最大的特点是它的隐蔽性，作战时需要长时间在水下潜航，这就决定它不能浮出水面使用雷达观察，而只能依靠声呐进行探测，所以声呐在潜艇上的重要性更为突出，被称为潜艇的“耳目”。

声呐是利用水中声波对水下目标进行探测、定位和通信的电子设备，是水声学中应用广泛的一种重要装置。

声呐能够向水中发射声波，声波的频率大多在10000Hz～30000Hz之间，由于这种声波的频率较高，可以形成较强指向性．声波在水中传播时，如果遇到潜艇、水雷、鱼群等目标，就会被反射回来，反射回来的声波被声呐接收，根据声信号往返时间可以确定目标的距离。

声呐发出声波碰到的目标如果是运动的，反射回来的声波（下称“回声”）的音调就会有所变化，它的变化规律是：如果回声的音调变高，说明目标正向声呐靠拢；如果回声的音调变低，说明目标远离声呐。

请回答以下问题：
（1）人耳能够听到声呐发出的声波的频率范围_____Hz到_____Hz；
（2）①如果停在海水中的潜艇A发出的声波信号在8s内接收到经B潜艇反射回来的信号，且信号频率不变，潜艇B与潜艇A的距离s是_____；（设声波在海水中传播速度为1500m/s）
②停在海水中的潜艇A继续监控潜艇B，突然接到潜艇B反射回来的声波频率是变低的，说明潜艇B与潜艇A的距离_____；
（3）在月球上能否用声呐技术测量物体间的距离？为什么？
答：_____、_____．
【答案】10 000 20 000 6 000 m 变大不能因为真空中不能传播声音
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]人耳只能听到声音的频率范围是20Hz到20000Hz之间的声音，声呐发出的声波频率大多在声呐发出的声波频率大多在10000Hz∼30000Hz之间；因此人耳听到的声呐发出的声波频率为：10000Hz∼20000Hz；
(2)[3]①由速度公式得声波在水中传播的总距离为：
s＝vt＝1500m/s×8s＝12000m；
由于声波是反射回来的信号，所以两艘潜艇之间的距离：
s1＝1
2
＝1
2
×12000m＝6000m；
[4]②因为声波频率变低，所以潜艇B是远离声呐，即潜艇B与潜艇A的距离变大；
(3)[5][6]月球上不能用声呐技术来测量物体间的距离，因为月球上没有空气，真空不能传声。

9．（江苏省镇江市丹阳三中2017-2018学年八年级（上）第一次段考物理试题）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，他们找到了如表所列9种规格的琴弦，因为音调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）为了验证猜想二，应选用编号为_____，_____，_____的琴弦进行实验．表中有的材料规格还没填全，为了验证猜想三，必须知道该项内容．请在表中填上所缺数据．（2）这个实验的研究方法是：_____．
【答案】A D F 控制变量法
【解析】
(1)当研究琴弦发出声音的音调高低可能与琴弦的长短有关时，应控制材料和横截面积相同，故选A. D. F；如果验证猜想三：琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的材料有关,应控制长度和横截面积相同,选择不同材料的琴弦故选G、H;则应该填入与G、H相同的数据,即长度为80cm,横截面积1.02mm2. （2）在上述探究过程中，总要控制某些因素不变，来找出另外一些因素的关系，这种科学的研究方法叫做控制变量法．
10．下图为一声速测量仪器的使用说明书和实验装置图，阅读并回答问题．
(1)若把铜铃放在甲、乙的中点，则液晶显示屏的示数________ ．
(2)一同学将铜铃放到甲的左边，并与乙在一条直线上，则铜铃离甲越远，液晶显示屏的数值_____ ． (填“变大”、“变小”或“不变”).
(3)一同学想验证温度越高，声速越大，把铜铃固定放在甲的左边，然后加热甲乙之间的空气，则液晶显示屏的数值将（_______）
A．变大
B．变小
C．不变
D．无法判断
【答案】0 不变 B
【解析】
（1）如果铜铃在甲、乙中点，则铜铃与甲的距离和与乙的距离是相等的，且由于声速相同，所以声音从铜铃到达甲、乙的时间相同．故液晶屏的示数为0；
（2）因为铜铃与甲、乙在一条直线上，所以铜铃离乙的距离总是比甲正好远甲、乙间的距离，由于乙比甲远的距离是一定的，所以声音传到乙和甲的时间差是不变的；
（3）甲和乙之间的距离一定，液晶显示屏的数值变小，说明声音从甲到乙的时间减少，声速变大，所以声速随气体压力的增大而增大（变大），故选B．
故答案为 (1). 0 (2). 不变 (3). B。