2020-2021温州备战中考物理培优(含解析)之声现象问题求解

一、初中物理声现象问题求解方法
1．阅读《从传声筒到移动通信》，回答问题。

从传声筒到移动通信
我们每天都离不开电话，你知道科学家们发明它是受什么启发吗？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，如图1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所示。

就像人打电话一样，用话筒说话，用听筒听声音，如图3所示。

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4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5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＝1
T。

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。

人耳能感觉到的声波频率范围在20～20000Hz，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，但对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。

当温度为22℃时，空气中声速为334.8m/s，水中声速为1440m/s，钢铁中声速为5000m/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，一旦声源远离接受者就无法准确获得信息。

早在十八世纪欧洲已有“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__________振荡，另一侧的观众能够听到传输的声音，两人可进行对话。

（2）以下的应用或工具利用“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340m/s
C．声波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．频率增大，波速变大 B．频率不变，波速变小
C．频率不变，波长变长 D．波速变小，波长变长
【答案】空气 A AD C
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]声音的传播需要介质，空气可以传播声音，当一名观众在管路一侧发声，管路中的空气振荡，另一侧的观众能够听到传输的声音，两人可进行对话；
(2)[2]A．医生给病人看病用的听诊器，其工作原理是利用声音在管内空气中集中传播，减小声音的分散，提高声音的响度，然后能听到更清晰的声音，这与“传声筒”原理是相同的，选项A符合题意；
B．水杯琴表明液体振动可以发出声音，与“传声筒”原理是不同的，B项不合题意；C．天坛回音壁，是指回声，利用了声音的反射，与“传声筒”原理是不同的，C项不合题意；
D．超声波医学检查，是利用声波传递信息，与“传声筒”原理是不同的，D项不合题意；
(3)[3]A．声音是由物体的振动产生的，所以说一切发声的物体都在振动，A正确；
B．从材料中可以看到，当温度为22℃时，空气中声速为334.8m/s，水中声速为
1440m/s，钢铁中声速为5000m/s，所以说声音的传播速度不一定是340m/s，B错误；C．声波和电磁波都能传递信息，但声波不可以在真空中传播，C错误；
D．潜入水中的潜艇通信是用无线电进行的，即是使用电磁波来完成的，D正确；
=可知，波长是变(4)[4]声波从空气进入水中，声速变大，但是频率是不变的，根据v fλ
大的，故选C。

2．考场内翻阅试卷的声音是由纸张的_______产生的；“不敢高声语，恐惊天上人”中的“高”是指声音的_______（响度/音调/音色）；中考期间考场周围常常设有禁止鸣笛的标志，这是从_______减弱噪声的。

【答案】振动响度声源处
【解析】
【分析】
【详解】
[1]声音是由物体的振动产生的，所以考场内翻阅试卷的声音是由纸张的振动产生的。

[2]“不敢高声语，恐惊天上人”中的“高”是指声音的大小，即指声音的响度。

[3]中考期间考场周围常常设有禁止鸣笛的标志，这是指车辆禁止鸣笛，这是从声源处减弱噪声的。

3．下面是一组有关声的实验，请正确作答．
（1）如图甲，用发声的音叉接触水面时，水花四溅，此实验是用来探究_______(选填字母代号)；
A．声音产生的原因 B．决定音调的因素
C．声音能否在空气中传播 D．声音传播是否需要时间
（2）如图乙，将正在发声的手机悬挂在广口瓶内，再把瓶内的空气逐渐的抽出，声音逐_____，若瓶内已抽成真空，将听不到声音，说明：__________________________．
（3）如图丙，小明有节奏地敲击鼓面，鼓面发出低沉的咚咚声．用更大的力敲击鼓面，听到的声音变大，同时看到小纸片跳动的幅度_____（选填“变大”、“变小”或“不变”），表明鼓面振动的_____越大，声音的响度越大．
（4）如图丁，将一把钢尺紧按在桌面上，一端伸出桌面适当的长度，拨动钢尺，就可听到钢尺振动发出的声音．逐渐增加钢尺伸出桌面的长度，用同样的力拨动钢尺，发现钢尺振动的频率逐渐变_____（选填“大”或“小”），发出声音的音调逐渐变低，这表明声音的音调与发声体振动的_____有关．
【答案】A 减小真空不能传声变大幅度小频率
【解析】
【详解】
(1)[1]声音是由物体的振动产生的，用发声的音叉接触水面时，水花四溅，说明了发声体在振动，故选A；
(2)[2][3]声音的传播需要介质，把瓶内的空气逐渐的抽出，声音逐减小，若瓶内抽成真空，将听不到声音，说明真空不能传声；
(3)[4][5]用大小不同的力敲击鼓面，鼓面振幅不同，响度不同，用更大的力敲击鼓面，振幅大，小纸片跳动的幅度大，声音的响度大；
(4)[6][7]钢尺伸出越长，振动越慢，频率越低，音调越低，说明声音的音调与发声体振动的频率有关．
4．如图所示的是探究声现象的三个实验情景，请回答下列问题：
（1）如图甲所示，用竖直悬挂的乒乓球接触发声的音叉时，乒乓球被弹起，这个现象说明_____；乒乓球在实验中的作用是_____；如果加大力度敲击音叉，发现乒乓球被弹得越远，听到的声音的响度也越大，这个现象说明_____．
（2）如图乙所示，敲击右边的音叉，左边完全相同的音叉把乒乓球弹起，这个现象说明_____；若把甲、乙两个实验移到月球上去做，不能看到泡沫塑料球被弹起的图是_____（选填“甲”或“乙”）．
（3）如图丙所示，将一把钢尺紧按在桌面上，先让一端伸出桌边短一些，拨动钢尺，听它振动发出的声音，然后一端伸出桌边长一些，再拨动钢尺，听它振动发出的声音，使钢尺两次振动幅度大致相同．比较两种情况下，第_____次钢尺振动得快，它的音调_____（填“高”或“低”），这说明音调与_____有关．
【答案】发声体在振动把音叉的振动放大振幅越大，响度越大空气能传声乙一高频率
【解析】
【分析】
【详解】
（1）声音由振动产生，为了表示发声体的振动，采用放大法，所以如图甲所示，用竖直悬挂的乒乓球接触发声的音叉时，乒乓球被弹起，这个现象就说明发声体在振动；
音叉的振动是不容易直接看到的，而乒乓球的跳动很容易看到，所以乒乓球在实验中的作用就是将音叉的振动放大；
如果加大力度敲击音叉，发现乒乓球被弹得越远，听到的声音的响度也越大，这个现象说
明振幅越大，响度越大．
（2）如图乙所示，敲击右边的音叉，左边完全相同的音叉把乒乓球弹起，这个现象说明右边音叉的振动能通过空气传递到左边的音叉，即空气能传声；
因为声音的传播需要介质，真空不能传声，所以把甲、乙两个实验移到月球上去做，不能看到泡沫塑料球被弹起的是乙图，因为声波不能从右边传递到左边，而敲击甲图的音叉是仍然能够振动的，泡沫塑料球会被弹起．
（3）使钢尺两次振动幅度大致相同，即保证振幅相同，而两次伸出桌面的长度不同，振动的频率不同，可以比较音调与频率的关系．
比较两种情况，第一次钢尺伸出短，振动得快，它的音调高，这说明音调与频率有关．
5．如图所示，将一把钢尺压在桌面上，一部分伸出桌面，用手拨动其伸出桌外的一端，轻拨与重拨钢尺，使钢尺振动的_______不同，则钢尺发出声音的_________就不同；若改变钢尺伸出桌面的长度，用相同的力拨尺，钢尺振动的___________不同，则钢尺发出声音的__________就不同。

【答案】幅度响度频率音调
【解析】
【分析】
声音的响度与声源振动的幅度有关，振动幅度越大，响度越大；而音调的高低与发声物体振动快慢有关，物体振动越快，音调越高。

【详解】
[1][2]轻拨与重拨钢尺，会导致钢尺振动幅度不同，响度就不同。

[3][4]改变钢尺伸出桌面的长度，用同样大小的力拨动其伸出桌面的一端，这样会导致钢尺振动的频率不同，即发声音调不同。

6．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．
（2）请你据如图判断，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】长度 a b A B
【解析】
【分析】
【详解】
(1)弦乐器的音调与弦的长短粗细和张力有关，在研究弦乐器的音调与哪些因素有关时，用到的实验方法为控制变量法，若他选择b、d两弦线做实验，两者的粗细和张力相同，所以研究的目的是探究音调与弦线长度的关系．若他要研究音调与弦线粗细的关系，应该控制他们的长度和张力相同，满足该条件的是a和b两弦线．
(2)按住AC两点比较，按住A点时弦较短，所以发出的音调较高的是按住A，发出的音调较低的是按住C按住BC两点比较，按住B点时弦较粗，所以发出的音调较高的是按住C，发出的音调较低的是按住B，所以分别按住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．
7．在探究声音的产生与传播时，小明和小华一起做了下面的实验：
（1）如图①所示，用悬挂着的乒乓球接触正在发声的音叉，可观察到________，它说明了________．此探究中悬挂着的乒乓球的作用是________．
（2）如图②所示，为了验证（1）中的探究结论，小华同学用手使劲敲桌子，桌子发出了很大的声响，但他几乎没有看到桌子的振动，为了明显地看到实验现象，你的改进方法是：________．
（3）如图③所示，敲响右边的音叉，左边完全相同的音叉也会发声，并且把泡沫塑料球弹起．该实验能说明________可以传声．
（4）如图④所示，把正在响铃的闹钟放在玻璃罩内，逐渐抽出其中的空气，将听到
________，并由此推理可知：________．
【答案】乒乓球弹跳起来发声的物体在振动将音叉的振动放大在桌面上撒一些纸屑空气铃声越来越小真空不能传声
【解析】
【分析】
【详解】
（1）用悬挂着的乒乓球接触正在发声的音叉，可观察到乒乓球弹跳起来；它说明发声体在振动；音叉的振动不能直接观察，乒乓球起的作用是将音叉的振动放大，更容易直观观
察；
（2）桌子是较大的物体，发声振动不易观察，可转换成桌面上小纸屑的振动，所以可在桌子上放一些小纸屑；
（3）敲击右面的音叉，左面的小球跳起来了，说明空气可以传声；
（4）瓶内空气越来越少，声音就越来越小，是声音传播的物质（空气）逐渐减少造成的，由此可以推出：真空不能传声．
8．某同学为了探究物体发声时振动的频率高低与哪些因素有关，他选择了四根钢丝进行实验，如图所示。

具体数据如下表：
编号材料长度粗细松紧
甲钢丝10cm0.2mm2紧
乙钢丝10cm0.1mm2紧
丙钢丝5cm0.1mm2紧
丁钢丝5cm0.1mm2松
（1）用同样的力拨动钢丝甲和乙，发现拨动______钢丝时的音调高。

由此可以得出的结论是：在弦的长度、松紧程度相同时，振动的频率高低与弦的_________有关。

（2）为了探究发声体振动的频率高低与弦的长度的关系时，他应用同样大小的力先后拨动_______和________钢丝。

（3）先后用同样大小的力拨动钢丝丙和丁，可以得出的结论是： _____________
【答案】乙粗细乙丙在钢丝的长度，粗细相同时，钢丝越紧，音调越高。

【解析】
【分析】
本题考查实验探究能力。

【详解】
(1)[1][2]因为甲、乙两根钢丝的长度、松紧度一样，甲比乙粗，乙振动的频率大音调高，该过程是利用控制变量法来研究发声体的音调与其粗细的关系；
(2)[3] [4]如果探究发声体音调高低与弦的长度的关系，必须控制两根钢丝的粗细、松紧度一样符合条件的是乙和丙两根钢丝；
(3)[5]由图可以知道钢丝丙和丁长度、粗细相同，钢丝的松紧不同先后用同样大小的力拔动丙和丁两根钢丝，丙钢丝发出的音调高丁钢丝发出音调低，由此可以得出的结论是：在钢
丝的长度、粗细相同时钢丝越紧音调越。

9．在音乐会上，女高音轻声伴唱，男低音放声高歌，其中音调高的是________歌者，响度大的是________歌者（选填男、女）.
【答案】女男
【解析】
【详解】
[1]我们所说的“男低音、女高音”，都是指声音的高低，即指的是音调的高低；音调高的是女高音；
[2]我们所说的“放声高歌、轻声伴唱”，都是指声音的大小，即指发出声音的响度，故响度大的是男低音。

10．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1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所示。

就像人打电话一样，用话筒说话，用听筒听声音，如图3所示。

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4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5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,1f T
=。

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 f λ=。

人耳能感觉到的声波频率范围在20~20000Hz ，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. 8m/s （22°C 时）， 水中声速为1440m/s ，在钢铁中声速为5000m/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，一旦声源远离接受者就无法准确获得信息。

早在十八世纪欧洲已有“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_________产生振荡，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 ．超声波医学检查
B ．水瓶琴
C ．天坛回音壁
D ．医生给病人看病用的听诊器
（3）下列说法中正确的是（_____________）
A ．声音的传播速度一定是340 m/s
B ．空气粒子并不跟着声波前进
C ．声和电磁波都能在真空中传播
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，波长变长
B ．波速变小，频率不变
C ．波速变大，频率增大
D ．波速变小，波长变长
【答案】空气 D B A
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]声音是由物体的振动产生的，声音的传播需要介质，空气可以传声，当一名观众在管路一侧发声，管路中的空气产生振荡，把声音往另一侧的观众传播；
(2)[2]“传声筒”的声音在管道内传播，使声音更加集中，声音的响度会更高，这样能够收到
更清晰的声音信息；
A．超声波医学检查，只要是利用声音传递信息，A项不合题意；
B．水瓶琴强调液体振动可以发出声音，B项不合题意；
C．天坛回音壁只要是利用声音的反射，出现回声现象，C项不合题意；
D．医生给病人看病用的听诊器只要是利用声音在听诊器管道内传播，使声音更加集中，声音的响度会更高，这样能够收到更清晰的声音信息，这与“传声筒”原理一样，选项D符合题意；
(3)[3]A．从材料中可以看到，在空气中声速为334. 8m/s（22°C时），水中声速为
1440m/s，在钢铁中声速为5000m/s，声音的传播速度在不同介质中是不同的，所以说声音的传播速度不一定是340 m/s，A错误；
B．从材料中可以看到，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，B正确；C．声音不能在真空中传播，但电磁波可以在真空中传播，C错误；
D．潜入水中的潜艇通信不是使用电磁波，因为电磁波在水中会被吸收而急剧衰减，D错误；
=可知，波(4)[4]一列声波从空气中传入水中，声速会变大，但是其频率不变，根据v fλ
长会变长，故选A。

11．下列关于声音的说法中不正确的是
A．“隔墙有耳”说明固体也能传声
B．“闻其声而知其人”主要根据音色来判断的
C．“震耳欲聋”说明声音的音调高
D．引吭高歌说明声音的响度大
【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查声音的有关知识。

【详解】
A．声音可以在固体、液体和气体中传播，“隔墙有耳说”明固体可以传播声音，故A正确，不符合题意；
B．不同的人发出声音的音色不同，“闻其声而知其人”主要根据音色来判断的，故B正确，不符合题意；
C．“震耳欲聋”说明声音的响度大，而不是音调高，故C错误，符合题意；
D．“引吭高歌”中的“高”是指声音的响度大，故D正确，不符合题意。

12．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10kHz~30kHz之间，由于这种声波的频率较高，可以形成较指向性。

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是______kHz到______kHz。

(2)①如果停在海水中的潜艇A发出的声波信号在10s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1s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，且测出潜艇B的速度是20m/s，方向始终在潜艇A、B的连线上，经一分钟后潜艇B与潜艇A的距离2s为__________。

(3)在月球上能否用声呐技术来测量物体间的距离？_____为什么？_____
【答案】0.02 20 7500m 8700m 不能月球表面是真空的，而真空不能传声
【解析】
【分析】
(1)超声是指高于20000Hz的声音，次声是指低于20Hz的声音，人耳无法听到超声和次声。

(2)先算出超声波从潜艇A传到潜艇B的时间，再根据速度公式求两者的距离；首先算出1分钟内潜艇B通过的距离，根据声波频率的变化分析出潜艇AB之间的距离变化，从而计算出二者之间的距离。

(3)真空不能传声，所以无法使用声呐。

【详解】
(1)[1][2]人耳只能听到20Hz到20000Hz，即0.02kHz到20kHz之间的声音。

(2)①[3]超声波从潜艇A传到潜艇B的时间
11
10s5s 2
t=⨯=。