八年级物理声现象实验专题练习(解析版)

一、初二物理声现象实验易错压轴题（难）
1．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。

2．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。

为了验证猜想二，应选用编号为_______、_______、_______的琴弦进行实验。

(2)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_______、_______。

(3)本探究实验中研究方法是：__________________
【答案】A B C A D F80 1.02控制变量法
【解析】
【详解】
(1)[1][2][3]为了验证猜想一，即音调高低可能与横截面积有关，需要保持琴弦的长短和琴弦的材料不变，从表格的数据可以看出，编号A、B、C符合要求，它们的材料相同，都是铜，长度相同，都是60cm，只是横截面积不同；
[4][5][6]为了验证猜想二，即音调高低可能与长短有关，需要保持琴弦的材料和琴弦的横截面积不变，从表格的数据可以看出，编号A、D、F符合要求，它们的材料相同，都是铜，横截面积也相同，长短不同；
(2)[7]为了验证猜想三，即音调高低可能与琴弦的材料有关，从表格的数据可以看出，编号
G、H的长度和横截面积都相同，只是材料不同，和J作对比，只需要长度也是80cm、横截面积也是1.02mm2即可；
(3)[8]本探究实验过程中，三个变量，保持其中两个量不变，对比第三个量的变化与音调高低的关系，这是用到了控制变量法。

3．如图所示，某同学用尺子探究音调和响度分别与什么有关时，做了以下实验：
（1）该同学把钢尺紧按在桌面上，一端伸出桌边，拨动钢尺，听它振动发出的声音，同时注意钢尺振动的快慢；改变钢尺伸出桌边的长度，再次拨动，使钢尺每次振动的幅度大致相同．实验发现：尺子伸出桌面的长度越长，振动越慢，发出声音的音调越________；由此可得出结论：音调的高低与发声体振动的________有关；
（2）又把钢尺紧按在桌面上，一端伸出桌边，拨动钢尺，听它振动发出的声音，同时注意钢尺振动幅度；改变拨动钢尺的力度，再次拨动，使钢尺每次的振动快慢大致相同．实验发现拨动尺子的力度越大，尺子________越大，发出声音的________越大；
（3）在实验中会发现：当尺子伸出桌面超过一定长度时，虽然用较大的力拨动钢尺，却听不到声音，这是由于________
【答案】低频率振动的幅度响度尺子伸出桌面的长度越长时，振动频率越低，发出声音的音调越低，当尺子伸出桌面超过一定长度时，发出声音的音调低于20Hz，属于次声波，低于人类听觉的下限．
【解析】
【分析】
（1）音调指声音的高低，是由发声体振动的频率决定，物体振动越快，音调就越高，物体振动越慢，音调就越低；
（2）响度指声音的强弱，是由发声体振动的振幅决定，振幅越大，响度越大；
（3）大多数人能够听到的频率范围从20Hz到20000Hz．
【详解】
（1）当尺子伸出桌面的长度越长时，振动越慢，发出声音的音调越低；当尺子伸出桌面的长度越短时，振动越快，发出声音的音调越高；由此可得出结论：音调的高低与发声物体的振动频率有关；
（2）拨动尺子的力度越大尺子振动幅度越大，发出声音的响度越大；拨动尺子的力度越小尺子振动幅度越小，发出声音的响度越小；由此可得出结论：响度的大小与发声物体的振动幅度有关；
（3）尺子伸出桌面的长度越长时，振动频率越低，发出声音的音调越低，所以当尺子伸出桌面超过一定长度时，虽然用较大的力拨动钢尺，但发出声音的频率低于20Hz，属于次声波，人听不到声音．
4．小华和小刚用棉线连接了两个纸杯制成了一个“土电话”．以下是他们对“土电话”的探究．
()1他们用“土电话”能实现10m间的通话，这表明________．
()2两人位置不变，以相同的响度讲话，改用细金属丝连接，则听到的声音就大些．这一实验表明________．
()3小华和小刚利用以上两个纸杯和一些长短、粗细不同的琴弦，又进行了探究“音调和哪些因素有关”的活动．他们选用的琴弦长度、材料在如图中标出（其中琴弦的直径关==<），并且每根琴弦固定在“音箱”上的松紧程度一致．
系：a c d b
()4①若他们想探究“音调的高低与琴弦材料”的关系应选择琴弦_____（从“a”、“b”、“c”或“d”中选两根）．
②若选择琴弦a和b，则是为了研究音调的高低与________的关系．
【答案】固体能够传声金属的传声效果好a、c材料粗细
【解析】
【分析】
【详解】
(1他们用“土电话”能实现10m间的通话，是因为固体能够传声，即这表明固体能够传声．()2两人位置不变，以相同的响度讲话，改用细金属丝连接，则听到的声音就大些．这一实验表明金属的传声效果好．
()4①根据控制变量法的思路，若他们想探究“音调的高低与琴弦材料”的关系，应选择粗细相同，而材料不同的两根琴弦，即选择a和c；
②若选择琴弦a和b，长度和材料相同，粗细不同，所以是为了研究音调的高低与材料粗细的关系．
5．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．
6．现在大多数房屋的门窗玻璃是“双层中空(接近真空)”的，能起到“隔音保温”的作用．小明在敲玻璃时，感觉双层玻璃与单层玻璃的振动情况不一样，产生了探究“受敲击时，双层玻璃和单层玻璃的振动强弱情况”的想法．为此，进行了以下实验：
①如图所示，将单层玻璃板固定在有一定倾角的斜面底端，把玻璃球A靠在玻璃板的右侧，把橡胶球B悬挂在支架上靠在玻璃板的左侧．
②把橡胶球B向左拉开一定的高度，放手后让其撞击玻璃板，玻璃球A被弹开，在下表中记下玻璃球没斜面向上滚动的距离，共做3次．
③换成双层玻璃板重复②的实验．
⑴实验时，把橡胶球B向左拉开“一定的高度”，目的是为了保证橡胶球B与玻璃撞击时的________能保持不变；
⑵受到橡胶球B的撞击后，玻璃板振动的强弱是通过__________来反映的；
⑶分析表中的实验数据，可以得出的结论是__________；
⑷中空双层玻璃具有“隔音和保温”作用，是因为①隔音：___________；②保暖：
___________．
【答案】速度玻璃球滚动的距离大小单层玻璃比双层玻璃的振动幅度大真空不能传播声音真空传导热量的能力比玻璃差
【解析】解答：(1)根据控制变量法应保持橡胶球B与玻璃撞击时的动能相同，由于是同一个橡胶球，则应保持橡胶球B向左拉开“一定的高度”，从同一高度落下；(2)当玻璃板受到橡胶球的敲击时，玻璃板振动的强弱是通过玻璃球被弹开的距离来反映的，这是转换的研究方法；(3)同样的撞击下，单层玻璃后的玻璃球比双层玻璃后的玻璃球运动的距离远；所以结论是：受敲击时，单层玻璃比双层玻璃的振动强；(4)两层玻璃之间接近真空，中空双层玻璃具有“隔音和保温”作用，①由于声音的传播是需要介质的，而真空不能传声，
所以这种窗户能起到较好的隔音效果；②由于真空传导热量的能力比玻璃差，所以这种窗户能起到较好的保温效果。

7．小红是一个爱思考、爱观察的同学，有一次，在她欣赏了一场音乐会后，想到了如下问题，请你帮她回答一下：
⑴琴声、歌声是通过传播到小红耳朵的；
⑵小红能清楚的分辨出哪是提琴声、哪是小号声，原因是；
⑶女高音歌唱家演唱时声音的高，男低音歌唱家演唱时声音的大。

(填音调、音色或响度)
⑷小红观察到乐手在演奏提琴、吉它、二胡等弦乐器时，这些乐器的弦在振动。

并且，弦张的越紧，振动的越，发声的音调越。

小红猜测：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，她想通过实验来探究一下自己的猜想是否正确。

下表是她在实验时控制的琴弦条件。

为的琴弦。

②探究过程通常采用下列一些步骤：㈠实验研究；㈡分析归纳；㈢提出问题（或猜想）；㈣得出结论等。

你认为小红要完成本探究的全过程，所采取步骤的合理顺序应该是。

③在上述探究过程中，主要用到了的研究方法。

⑸问题探讨：小红想进一步了解有关声音的一些知识，于是她查找了如下资料：
共鸣
两个发声频率相同的物体，如果彼此相隔不远，使其中一个物体发声，另一个也有可能跟着发声，这种现象就叫“共鸣”。

有趣的是：几乎随便什么容器里的空气（叫做空气柱），也会同发声物体共鸣。

拿一个发声体靠近容器口，如果频率适当的话，那么，空气柱就会发生共鸣，使声音大大增强。

根据声学家的研究，只要波长等于空气柱长度的4倍，或4/3倍、4/5倍……的声音，传入容器后就能引起共鸣。

这就是我们把耳朵贴在热水瓶等容器口上能听见嗡嗡声的原因。

①什么条件下空气柱会发生共鸣?
②一把普通热水瓶内部高度大约是30厘米，则波长为厘米的声音传入热水瓶，会引起共鸣。

③在日常生产和生活中，哪些地方利用了此现象？请举一例。

【答案】（1）空气；
（2）它们的音色不同；
（3）音调；响度
（4）快；高①A、B；②㈢㈠㈡㈣；③控制变量
（5）
①当声音的波长等于容器中空气柱长度的4倍，或4/3倍、4/5倍……时，声音传入容器后就能引起共鸣②120或40或24
③弦乐器利用乐器下方的共鸣箱来放大声音。

【解析】
试题分析：（1）声音的传播需要介质，气体、液体和固体都能作为传播声音的媒介，琴声、歌声是通过空气传到耳朵的．
（2）不同发声体的音色不同，故我们能分辨出不同乐器的声音．
（3）女高音歌唱家的音调高，响度小；男低音的声音的音调低，但响度大．
（4）提琴、吉它、二胡等弦乐器振动的频率和弦的长短、粗细、以及松紧程度有关，弦越细、越短、张得越紧音调越高．
（5）
1、要研究在弦张紧程度相同的条件下，发声的音调还与弦的粗细、长短、及弦的材料的关系，应用控制变量法，即想探究弦发声的音调与弦的粗细的关系，应控制弦的材料和长短一定，改变弦的粗细，故题中应选序号为AB琴弦研究．
2、根据科学探究的七个环节可知该实验的研究过程是：③②①④
3、控制变量法是初中物理常用的研究方法，研究响度与振幅的关系
（6）由题干知：波长等于空气柱长度的4倍，或4/3倍、4/5倍…的声音，传入容器后就能引起共鸣．
故30厘米得4倍，或4/3倍、4/5倍分别为：120、40、24；生活中弦乐器利用乐器下方的共鸣箱，就是共鸣的利用．
考点：声现象
8．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。

171 2.93500
278 2.93146
371 5.23530
47811.73134
(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__________。

实心铝棒铝棒长度l/10-2m频率f/Hz铝棒长度倒数1
l
(m-1)
15050002
2713500 1.4
3783146 1.28
4912700 1.1
510523750.95
(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
【分析】
【详解】
(1)[1]由表格中的信息可知，当铝棒长度都为0.71m时，横截面积不同，频率为3500Hz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)[2]由图可知，频率f与长度的倒数1
l
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)[3]有同学们将发声的铝棒一端插入水中，铝棒振动，故可以看到水花四溅。

[4]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。

9．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】
(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。

10．在学习《声的世界》时，有几个相关的实验
（1）如图 1 所示，当敲响音叉后用悬吊着的乒乓球接触发声的叉股时，乒乓球会被弹起，这个实验说明一切正在发声的物体都在________；在实验中，乒乓球的作用是
_________________________，我们把不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象；这种物理方法称为___________法．（选填“转换”或“归纳”或“控制变量”法）
（2）如图 2 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，则钢尺发出声音的_______不同；改变钢尺伸出桌面的长度，保持尺的振动幅度不变，则钢尺发出声音的_______不同．（均选填“响度”、“音调”和“音色”．）
【答案】振动将微小的振动放大转换响度音调
【解析】
【分析】
（1）声音是由物体振动产生的，在探究声音的振动时，通过乒乓球来放大音叉的振动，属转换法的运用；
（2）声音的响度与发声体的振幅有关，声音的音调与发声体振动的频率有关．
【详解】
(1)图1中，当敲响音叉后用悬吊着的乒乓球接触发声的叉股时，乒乓球会被弹起，这个实验说明一切正在发声的物体都在振动；用乒乓球的振动呈现音叉的振动，可以将微小的振动放大，便于观察。

在实验中，我们把不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象，这种物理方法称为转换法；
(2)图2中，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，则钢尺振动的幅度不同，出声音的响度不同；
改变钢尺伸出桌面的长度，保持尺的振动幅度不变，则钢尺振动的频率不同，发出声音的音调不同。