备战中考物理二轮-声现象问题求解-专项培优附答案解析

一、初中物理声现象问题求解方法1．在平直的路面上，一辆轿车正匀速驶向一座高山，司机鸣笛6s后听到回声，若汽车行驶时的速度是20m/s，则汽车司机听到回声时距离高山有多远？（15℃，声音在空气中的速度是340m/s）【答案】960m【解析】【分析】司机鸣笛后，声音传到高山返回汽车时，汽车以20m/s的速度已经前行了6s，根据速度公式可求汽车行驶的距离；在这段时间内，声音和汽车行驶的路程之差是司机听到回声时汽车与高山距离的2倍，根据速度公式求司机听到回声时汽车与高山距离。【详解】由可得，在的时间内，汽车行驶的距离：，声音传播的距离：，则汽车司机听到回声时距离高山为；答：汽车司机听到回声时距离高山960m。【点睛】本题主要考查回声测距。2．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．3．下图中的实验是我们在学习声现象知识，做过的一些探究性实验：（）其中可用来探究声音产生条件的实验有：________（填序号）（）图①实验中在抽气的过程中出现的现象是：________；实验结论是：________；（）图④实验中将鼓面上放一些纸屑，其研究方法是：________；（）图⑤实验探究的是：________的关系．（）图⑧实验说明：________．【答案】②⑥闹钟铃声的响度逐渐变小声音的传播需要介质，真空不能传声转化放大法音调的高低与频率声音具有能量【解析】【分析】【详解】①钟罩实验探究的内容为声音传播的条件；②发声的音叉插入水中探究的是声音产生的条件；③水中敲击石块能听到声音，探究的是水能否传声；④探究的是响度与振幅的关系；⑥探究声音产生的条件；⑦探究的是管乐器的音调与空气柱长短的关系；⑧探究的是声音与能量的关系；故其中可用来探究声音产生条件的实验有②⑥；在图①中向外抽气，闹钟铃声的响度逐渐变小，说明声音的传播需要介质，真空不能传声；在图④中用大小不同的力敲鼓，发现纸屑跳动幅度不同，因鼓面的振动幅度较小不易观察，放上纸屑将其振动放大，故称为转化放大法；在图⑤中用不同的速度划过木梳，由于运动快慢不变，即振动的频率不同，所以音调不同，故探究的是音调的高低和物体的振动快慢关系；在图⑧实验中，烛焰摆动，说明声音能传递能量；4．为了探究声音的反射与吸收特点，章杰同学进行了实验研究：(1)在玻璃筒内垫上一层棉花，棉花上放一个小闹钟，耳朵靠近玻璃筒口正上方l0cm处，能清晰地听见闹钟声，闹钟声是通过________传播的。(2)当耳朵水平移动离开玻璃筒口一段距离后，如图甲所示位置，恰好听不见闹钟声。(3)在玻璃筒口正上方10cm处安放一块平面镜，调整平面镜的角度直到眼睛能从镜面里看到小闹钟，如图乙所示，此时耳朵又能清晰地听见闹钟声了，说明声音________(选填“能”或“不能”)像光一样反射。(4)用海绵板代替平面镜，听见的声音明显减弱，说明海绵板吸收声音的能力________(选填“强”或“弱”)于玻璃板。【答案】空气能强【解析】【详解】(1)[1]耳朵在玻璃圆筒口上方清晰地听到的声音是通过空气传播的；(3)[2]人看见闹钟，是闹钟的光经平面镜反射后进入眼睛形成的，参照光的反射规律可知声音也可以发生反射；(4)[3]因为海绵板代替平面镜后，听见的声音明显减弱，所以海绵板吸收声音的能力强于玻璃板。5．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：__________________编号材料长度（cm）横截面积（mm2）编号材料长度（cm）横截面积（mm2）A铜600.76F铜1000.76B铜600.89G铜801.02C铜601.02H尼龙801.02D铜800.76I尼龙1001.02E铜800.76J钢【答案】ABCADF801.02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。6．在探究声音的产生和传播的条件时，同学们做了以下实验．(1)小华同学将一只通电的小电铃放在连通了抽气机的玻璃罩内，如图1所示，用抽气机把玻璃罩内的空气逐渐抽出，会发现声音的响度逐渐减小。如果把空气又逐渐通入玻璃罩内，将会发现_________，此实验说明_______。(2)小丽等同学利用如图2所示的实验装置进行探究，将系在细线上的乒乓球靠近音叉。①当小丽同学用小锤敲击音叉的时候，既能听到音叉发出的声音，又能观察到________，通过实验现象得到的结论是__________。②乒乓球在实验中起到什么作用？_________。③在实验操作过程中，小丽同学采用：先将音叉离开乒乓球一定距离后敲击音叉，然后再靠近乒乓球，观察现象；小刚同学采用：先将音叉贴紧乒乓球，然后再敲击音叉，观察现象。你认为哪位同学的操作合理？________。理由是______。【答案】声音的响度逐渐增大声音的传播需要介质乒乓球被弹起跳动发声的音叉在振动将不易观察到的音叉的振动转化为乒乓球的弹起小丽小刚的做法分不清是音叉振动让乒乓球跳动起来，还是敲击音叉的人的动作让乒乓球跳动起来【解析】【分析】【详解】(1)[1][2]随着玻璃罩内空气的逐渐减少，声音响度逐渐减小，如果把空气逐渐通入玻璃罩，声音响度会逐渐增大。说明声音的传播需要介质；(2)[3][4]用小锤敲击音叉时，既能听到声音又能观察到乒乓球被弹起跳动，说明发声的音叉在振动；[5]实验中利用乒乓球把音叉不易观察的微小振动转化为乒乓球的明显振动；[6][7]小丽同学先敲击音叉，然后将音叉再靠近乒乓球，若乒乓球振动，则能证明发声的音叉在振动；小刚先将音叉贴紧乒乓球，然后敲击音叉，若乒乓球振动，则分不清是因为人敲击使球振动，还是音叉引起球的振动。所以小刚的操作不合理。7．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。8．为了监测车辆是否超过了规定值，公路上都安装了测速仪。一辆从新洲开往武汉的小车经过刘集监测点时，测速仪从第一次发出超声波信号，到经汽车反射后收到反射信号用了0.4s；测速仪第一次发出信号1s后，第二次发出超声波信号。测速仪从第二次发出超声波信号，到经汽车反射后收到反射信号用了0.2s；设超声波的速度为340m/s保持不变；求：（1）测速仪第一次发出的超声波信号和小车相遇时，测速仪到小车的距离；（2）测速仪第二次发出的超声波信号和小车相遇时，测速仪到小车的距离；（3）小车的速度。【答案】(1)68m；(2)34m；(3)37.78m/s。【解析】【分析】【详解】(1)第一次发出的超声波信号和小车相遇的时间t因为v=ss测速仪到小车的距离68m。(2)第二次发出的超声波信号和小车相遇的时间t因为v=ss第二次测速仪到小车的距离34m。(3)汽车在两次与信号相遇过程中的路程s汽车的行驶时间t=Δt-汽车的速度v小车的速度是37.78m/s。答：(1)测速仪第一次发出的超声波信号和小车相遇时，测速仪到小车的距离为68m。(2)测速仪第二次发出的超声波号和小车相遇时，测速仪到小车的距离34m。(3)小车的速度为37.78m/s。9．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.10．一列动车长200m，以一定的速度沿直线匀速行驶，在进入七扇岩隧道前800m处鸣笛，司机在鸣笛4s后听到隧道口处山崖反射的回声已知声音在空气中的传播速度为340m/s．求：（1）当司机听到反射的回声时，动车行驶了多少米？（2）该动车行驶的速度是多少m/s？（3）若该列动车以这个速度匀速通过一个长820m的隧道，则动车完全穿过隧道的时间为多少？【答案】(1)240；(2)60(3)17s．【解析】【分析】【详解】(1)根据v=得声音传播的距离：s声=v声t=340m/s×4s=1360m；动车和声音的运动示意图如下：由图知，司机听到反射的回声时，他离隧道口的距离：s=s声−s0=1360m−800m=560m；由题意知，动车行驶的距离为：s车=s0−s=800m−560m=240m；(2)动车的速度：v车===60m/s．(3)动车完全通过隧道的时间是：t'===17s．答：(1)当司机听到反射的回声时，他离隧道口的距离是240m；(2)动车行驶的速度是216km/h．(3)动车完全穿过隧道的时间为17s．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．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。13．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＝。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/sC．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AADC【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；(4)[4]声波从空气进入水中，声速变大，但是频率是不变的，根据可知，波长是变大的，故选C。14．下列关于声现象的说法中，不正确的是A．我们听到的上课铃声是由铃的振动产生的B．太空行走的宇航员之间可以直接对话C．噪声监测装置可以防止噪声的产生D．工人师傅们通过听机器产生的次声波来判断其工作状况【答案】BCD【解析】【分析】【详解】A．铃的振动发出声音，所以我们听到的上课铃声是由铃的振动产生的，故A正确；A不符合题意；B．太空行走的宇航员之间不可以直接对话，因为声音传播需要介质，太空中没有空气，声音不能传播，故B错误；B符合题意；C．噪声监测装置不可以防止噪声的产生，只能测量出噪声的等级，故C错误；C符合题意；D．工人师傅们通过听机器产生的声波来判断其工作状况，不是次声波，次声波是听不到的，故D错误；D符合题意。故选BCD。15．在演示声音是由物体的振动发生的实验中，将正在发声的音叉紧靠悬线下的泡沫塑料球，球被多次弹开。在此实验中，泡沫塑料球的作用是（）A．使音叉的振动尽快停下来B．使音叉的振动时间延长C．将音叉的微小振动放大，便于观察D．使声波多次反射，形成回声【答案】C【解析】【分析】声音是由物体振动产生的，但这种振动往往不易观察，需要将实验效果进行“放大”；“转换法”是中学物理中一种重要的研究方法，可以借助某些物体的特性来研究看不到或不易观察到物质，形象直观，据此判断。【详解】正在发声的音叉与不发声的音叉的区别在于：正在发声的音叉在振动，而不发声的音叉没有振动；由于音叉振动的幅度过小，人眼无法直接观察和区分，所以用“转换法”将这个实验效果进行放大；当把悬挂的泡沫塑料球紧靠在正在发声的音叉上时，音叉的振动将泡沫塑料球弹开，即把音叉的微小振动放大成泡沫塑料球的振动，以便于观察和进一步的研究；故选C。16．关于下列四个情景的说法错误的（）A．发声扬声器旁的烛焰晃动，说明声波能传递能量B．不能听到真空罩中闹钟的闹铃声，说明声波的传播需要介质C．发声的音叉将乒乓球弹开，说明发声的物体在振动D．8个相同玻璃瓶装不同高度的水，敲击它们时发出声音的音色不