长沙中考物理培优(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．己知声音在空气中传播的速度为v1，在钢轨中的传播速度为v2，有人用锤子敲了一下钢轨的一端，另一人在另一端听到两次声音的时间间隔为t，下列说法正确的是（v2>v1）（）A．钢轨的长为B．声音沿钢轨从一端传到另一端所用时间为C．钢轨的长为D．声音沿钢轨从一端传到另一端所用时间为t【答案】AB【解析】【详解】AC．设钢轨的长度为L，由知道，在空气中传播的时间是：，在钢轨中传播的时间是：，时间间隔是：，故解得钢管的长度是：，故A正确，C错误；BD．声音沿钢轨从一端传到另一端所用时间是：，故B正确，D错误。2．往7个相同的透明玻璃瓶中灌入不同高度的水，用同样大小的力敲击时可发出“1、2、3、4、5、6、7”的音，发出声音的响度_____（填“相同”或“不同”），最右边瓶发出的是_____（填“1”“2”“3”“4”“5”“6”“7”）音。【答案】相同“1”【解析】【分析】【详解】[1]用同样大小的力敲击时，瓶子的振幅相同，响度相同。[2]最右边瓶子装水最多，瓶子和水的质量最大，最难振动，振动最慢，音调最低，所以最右边瓶发出的是“1”音。3．如图所示，在两个完全相同的高脚玻璃杯内装有相同深度的水，当用筷子敲击杯子时，要使得甲杯发出的声音的响度大于乙杯，你的做法是：_________________。要使甲杯发出的声音的音调高于乙杯，你的做法是：_______________。【答案】用更大的力敲击甲杯减少甲杯中的水【解析】【详解】[1]响度与振动幅度有关，振动幅度越大，响度越大，两个完全相同的高脚玻璃杯内装有相同深度的水，要使得甲杯发出的声音的响度大于乙杯，甲杯的振动幅度就要大于乙杯，所以就要用更大的力敲击甲杯；[2]用筷子敲击杯子时，是杯子和水发生了振动，当水量越大时，杯子和水越难振动，杯中的水量越大，音调越低，水量越小，音调越高，要使甲杯发出的声音的音调高于乙杯，应该减少甲杯中的水。4．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．5．小梦在探究声音高低与物体振动快慢的关系时，将钢尺的一端伸出桌面，用手拨动使其上下振动发出声音，如图所示．改变_____________，用同样大小的力再拨钢尺，并仔细观察____________，倾听并辨别钢尺振动时发出声音的高低有无变化．【答案】钢尺伸出桌面的长度钢尺振动的快慢【解析】【分析】【详解】探究声音的高低与振动快慢的关系时，应在控制其它的变量保持不变的前提下，只改变振动的快慢，从而研究声音高低与振动快慢的关系；因此应改变尺伸出桌面的长度，用同样大小的力拔动尺子，观察尺子振动的快慢，同时辨别所发出声音的高低.6．长沙市为了督促司机遵守限速规定，交管部门在公路上设置了固定测速仪。如图所示，汽车向放置在路中的测速仪匀速驶来，测速仪向汽车发出两次超声波信号，第一次发出信号到接收到反射回来的信号用时0.5s，第二次发出信号到接收到反射回来的信号用时0.4s。若测速仪发出两次信号的时间间隔是0.9s，超声波的速度是340m/s，求：（1）汽车接收到第一次信号时，距测速仪多少米？（2）汽车两次接收到信号时位置相距多少米？（3）在该测速区内，汽车的速度是多少？【答案】(1)85m；(2)17m；(3)20m/s【解析】【详解】(1)第一次发出信号到测速仪接收到信号用时0.5s，所以第一次信号到达汽车的时间为0.25s，由v=可得汽车接收到第一次信号时，汽车距测速仪：s1=v声t1=340m/s×0.25s=85m；(2)第二次发出信号到测速仪接收到信号用时0.4s，所以第二次信号到达汽车的时间为0.2s，汽车接收到第二次信号时，汽车距测速仪：s2=v声t2=340m/s×0.2s=68m；汽车两次接收到信号时位置相距(即汽车行驶的距离):s′=s1−s2=85m−68m=17m；(3)汽车行驶这17m共用的时间：t′=△t−t1+t2=0.9s−0.25s+0.2s=0.85s，所以汽车的车速为：v′===20m/s。答：(1)汽车接收到第一次信号时，距测速仪85米；(2)汽车两次接收到信号时位置相距17米；(3)在该测速区内，汽车的速度是20m/s。7．某中学物理活动小组同学查阅资料，得到在20℃时声音在某些物质中的传播速度（见下表）。一根足够长且裸露在地面的铁管，管中充满水。当气温为20℃时，小组中的小王同学在铁管的一端敲击一下，小李同学在管子另一端听。温度(℃)物质速度(m/s)20空气340水1450铜3750铁4800（1）小李同学能听到几次敲击声（要求说明判断理由）？（2）如果听到的第一次敲击声和听到第二次之间的时间间隔为0.67s，则这根直铁管长约为多少米？【答案】（1）见解析；（2）1392m【解析】【分析】【详解】(1)小李同学能听到3次敲击声；理由：声音在不同介质中传播速度不同。第一次听到的敲击声是通过铁管传来的；第二次听到的敲击声是通过水传来的；第三次听到的敲击声是通过空气传来的。(2)设这根直铁管长约是L，由题意可知，听到的第一次敲击声是由铁管传来的，第二次敲击声是由水传来的，水传播需要的时间等于铁管传播需要的时间加上0.67s，可得到解得。答：(1)小李同学能听到3次敲击声；理由：声音在不同介质中传播速度不同。第一次听到的敲击声是通过铁管传来的；第二次听到的敲击声是通过水传来的；第三次听到的敲击声是通过空气传来的；(2)如果听到的第一次敲击声和听到第二次之间的时间间隔为0.67s，则这根直铁管长约1392m。8．阅读下面的短文，回答问题。超声波及声呐应用人能够听到声音的频率范围有限。低于20Hz的声波叫次声波，高于20000Hz的声波叫超声波。超声波具有许多奇异特性：空化效应——超声波能在水中产生气泡,气泡爆破时释放出高能量，产生强冲击力的微小水柱。它不断冲击物件的表面，使物体表面及缝隙中的污垢迅速剥落，从而达到净化物件表面的目的。传播特性——它的波长短，在均匀介质中能够定向直线传播，根据这一特性可以进行超声探伤、测厚、测距、医学诊断等。声呐系统是超声波应用的一种，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。（1）人耳能听到的频率范围是___________。（2）超声波能够清洗物件是因为声波具有________。（3）宇航员在月球上不能利用超声波测定两山之间的距离，是由于___________。（4）假设开始停在海水中的潜艇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，且此时信号频率不变，此时潜艇B与潜艇A的距离为_____m(声波在海水中传播速度为1500m/s，且传播速度不变)。接下来停在海水中的潜艇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，说明此时潜艇B在向潜艇A______（选填“靠拢”或“远离”），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,请问声波频率变低1分钟后，潜艇B与潜艇A的距离为________m。【答案】20Hz-20000Hz能量真空不能传声7500远离8700【解析】【详解】(1)[1]由材料可知，人耳只能听到20Hz到20000Hz之间的声音，人耳能听到的频率范围是20Hz-20000Hz；(2)[2]由于超声波具有能量，所以超声波能够清洗物件；(3)[3]宇航员在月球上不能利用超声波测定两山之间的距离，是由于月球上是真空，真空不能传声；(4)[4]声波在水中传播的总距离为：s=vt=1500m/s×10s=15000m，由于声波是反射回来的信号，所以两艘潜艇之间的距离s1==7500m；[5]由材料可知，如果回声的音调变低，说明目标远离声呐，潜艇A接到潜艇B反射回来的声波频率是变低的，说明此时潜艇B远离潜艇A；[6]1分钟后，潜艇B行驶的路程sB=vBt=20m/s×60s=1200m，潜艇B与潜艇A之间的距离s2=s1+sB=7500m+1200m=8700m。9．利用超声波给金属工件探伤是利用声波传递________(选填“能量”或“信息”)；为提高全体市民的防空安全意识，某市每年都要进行防空警报演练．为了使警报声传的更远，应该提高警报声的________(选填“音调”“响度”或“音色”)．【答案】信息响度【解析】【详解】利用超声波给金属工件探伤是利用声波传递信息；进行防空警报演练时，为了使警报声传的更远，应该提高警报声的响度．【点睛】本题考查声音可以传递信息，也可以传递能量；响度与物体振幅有关，振幅越大，响度越大，距离发声体越远，声波的振幅越小，响度越小．10．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】0.02207500m8700m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的时间潜艇B与潜艇A的距离②[4]1分钟后，潜艇B行驶的路程因为声波频率变低，所以潜艇B是远离声呐，现在两艘潜艇之间的距离(3)[5][6]地球和月球之间是真空，因为真空不能传声，所以用声呐技术无法测量地球和月球之间的距离。【点睛】本题综合性很强，考查学生对声音知识的综合运用能力；在计算距离时，注意回声测距需要计算单程的长度。11．下列关于声现象的说法中错误的是（）A．声音在15℃的空气中传播速度约为340m/sB．吉他依靠琴弦的振动发声C．蝙蝠利用次声波探测飞行中的障碍物和发现昆虫D．“暮鼓晨钟”里的钟声和鼓声是人们依据音色进行分辨的【答案】C【解析】【分析】【详解】A．声音在不同介质中，以及不同温度下的传播速度是不同的，如声音在15℃的空气中传播速度约为340m/s，故A正确；B．声音由振动产生，吉他依靠琴弦的振动发声，故B正确；C．蝙蝠利用超声波探测飞行中的障碍物和发现昆虫，故C错误；D．音色是发声体特有的品质特征，可以用来区分声源，所以“暮鼓晨钟”里的钟声和鼓声是人们依据音色进行分辨的，故D正确；故选C。【点睛】注意能正确区分声音的三个特征，即音调、响度、音色，其中音色是发声体特有的特征，由声源振动的材料、方式等决定，可以用来区分声源．12．如图甲所示，乒乓球静止靠在左侧的音叉上，如果用小锤敲打右侧的音叉，我们能听到右侧音叉发出声音同时乒乓球被弹开，如图乙，如果把这个实验由宇航员带到月球上外部环境中去完成，则A．能听到声音,但乒乓球不会被弹开B．不能听到声音,乒乓球也不会被弹开C．能听到声音,乒乓球也会被弹开D．不能听到声音,但乒乓球会被弹开【答案】B【解析】【详解】甲图中，敲响右边的音叉，左边的音叉响，且悬挂在线上的紧靠在左边音叉的泡沫小球会弹起这是因为声音由空气传播到左边的音叉，使左边的音叉振动；在月球上做乙图这个实验，真空不能传声，声音不能传播，所以不能听到声音，声波无法传播，振动也就不会传到左侧音叉，所以小球也不会弹起．故选B．13．如图所示声波的波形图，下列说法正确的是A．乙、丁的响度和音色相同 B．甲、丁的音调和响度相同C．甲、乙的音调和响度相同 D．丙、丁的音色和响度相同【答案】C【解析】【分析】音调跟物体的振动频率有关，振动频率越大，音调越高；响度跟物体的振幅有关，振幅越大，响度越大；音色跟发声体的材料、品质有关。【详解】A．乙和丁的振动的频率相同，音调相同，没有指明是同一种乐器，音色不一定相同，故A错误；B．甲和丁的振动的频率相同，音调相同；振幅不同，响度不同，故B错误；C．甲和乙振动的频率相同，音调相同；振幅相同，响度相同，故C正确；D．丙和丁的振幅不相同，丙、丁响度不相同，音色也不一定相同，故D错误；故选C。14．如图所示，将悬挂的乒乓球轻轻接触正在发声的音叉，乒乓球多次被弹开，关于此实验，下列说法错误的是A．音叉发出声音的响度越大，乒乓球被弹开的越远B．音叉发出声音的音调越高，乒乓球被弹开的越远C．本实验可以研究“声音是由于物体的振动而产生的”D．乒乓球被弹开的越远，说明音叉振动幅度越大【答案】B【解析】【分析】【详解】声音是物体振动产生的，音叉振幅越大，产生声音的响度越大，乒乓球被弹得越高。说明声音的响度越大发声体的振幅越大，音叉的振动转化为轻质小球的运动，这样可以把音叉的微小振动进行放大，这是“转换法”，故AD正确，B错误；通过实验发现，用小锤敲击音叉的时候，音叉发出声音的同时，乒乓球会被弹起一定的角度，说明声音是由于物体的振动产生的，故C正确。故B符合题意为答案。15．2013年6月20日，女航天员王亚平在中国首个目标飞行器“天宫一号”上为青少年授课．下列说法正确的是（）A．王亚平讲课发出的声音是由她的声带振动产生的B．王亚平讲课的声音很大是因为她的声音频率很高C．王亚平讲课的声音是通过声波传回地球的D．在太空讲话声带不振动也能发出声音【答案】A【解析】【分析】【详解】声音是由物体振动产生的，王亚平讲课发出的声音是由她的声带振动产生的，故A正确；王亚平讲课的声音很大是因为她的声音响度很大，故B错；声波不能在真空中传播，她的声音是通过电磁波传过来的，故C错；声带不振动是不能发声的，故D错；应选A．16．以下四项措施中：①马路旁的房子的窗户采用双层玻璃；②城市禁止机动车鸣喇叭；③马路两旁植树；④高速道路两侧设置隔音板墙．对控制噪声污染有作用的是A．①②③④ B．②④C．①②④ D．②③④【答案】A【解析】【分析】【详解】①马路旁的房子的窗户采用双层玻璃，可以在传播过程中减弱噪声；②城市禁止机动车鸣喇叭，属于在声源处减弱噪声；③马路两旁植树，可以在传播过程中减弱噪声；④高速道路两侧设置隔音板墙，也是在传播过程中减弱噪声；故①②③④都对控制噪声污染有作用．故选A．17．下列有关声现象的说法，正确的是（）A．发声体的振动停止，发声也就停止B．禁鸣喇叭是在传播过程中减噪声C．声波在空气中的传播速度约为3×108m/sD．“闻其声便知其人”是根据声音的响度来判断的【答案】A【解析】【详解】A．声音是由物体振动产生的，振动停止，发声也停止，故A正确；B．禁鸣喇叭是在声源处减噪声的，故B错；C．声波在空气中的传播速度约为340m/s，故C错；D．“闻其声便知其人”是根据声音的音色来判断的，故D错。应选A。18．有一根长100米的空心钢管，甲同学在一端敲打钢管一下，乙同学在钢管的另一端可以听到（）A．一次回声 B．两次回声 C．三次回声 D．四次回声【答案】B【解析】【分析】声音的传播是需要介质的，声音在不同介质中传播速度不同，在固体中最快，其次是液体中，最后是在气体中。【详解】甲同学在一根空心钢管的一端敲一下，声音会在钢管和空气中同时传播，因为声音在固体中最快，在气体中最慢，第一次听到的声音是通过钢管传来的；第二次听到的声音是通过空气传来的，则乙同学会听到两次敲击声。故选B。19．如图所示，甲、乙、丙、丁是不同的声音先后输入到同一示波器上所显示的波形图．则下面说法中正确的是A．甲和乙声音的音调不同B．乙和丙声音的响度相同C．丙和丁声音的音色相同D．丙声音在真空中传播速度最快【答案】B【解析】【详解】A、从图中可以看出，相同时间内，甲和乙振动的频率相同，所以音调相同．故A错误；B、乙和丙声音振动时偏离中间位置的幅度相同，说明振幅相同，则二者的响度相同，故B正确；C、丙和丁声音的波形形状相差较大，故它们的音色不同，故C错误；D、声音不能在真空中传播，故D错误．故选B．20．阅读《“神秘而恐怖”的声音----次声波》回答问题“神秘而恐怖”的声音---次声波次声波的特点是来源广、传播远、能够绕过障碍物传得很远．次声的声波频率很低，在20Hz以下，波长却很长，传播距离也很远．它比一般的声波、光波和无线电波都要传得远．例如，频率低于1Hz的次声波，可以传到几千以至上万千米以外的地方．次声波具有极强的穿透力，不仅可以穿透大气、海水、土壤，而且还能穿透坚固的钢筋水泥构成的建筑物，甚至连坦克、军舰、潜艇和飞机都不在话下．次声波在空气中的传播速度也是340m/s，由于次声波频率很低，大气对其吸收甚小，当次声波传播几千千米时，其吸收还不到万分之几，所以它传播的距离较远，能传到几千米至十几万千米以外．1883年8月，南苏门答腊岛和爪哇岛之间的克拉卡托火山爆发，产生的次声波在空气中传播，绕地球三圈．1961年，前苏联在北极圈内新地岛进行核试验激起的次声波绕地球转了5圈．7000Hz的声波用一张纸即可阻挡，而7Hz的次声波可以穿透十几米厚的钢筋混凝土．4Hz-8Hz的次声能在人的胸腔和腹腔里产生共振，可使心脏出现强烈共振及肺壁受损．军事的次声波武器，就是产生的次声波与人体发生共振，使共振的器官或部位发生位移和变形，而造成人体损伤以至死亡的一种武器．只伤害人员，不会造成环境污染，其恐怖程度可见一斑．1948年初，一艘荷兰货船在通过马六甲海峡时