第二章 声现象
第二节 声音的特性
基础过关全练
知识点1 声音的高低——音调
1.【教材P44T1变式】小刚制作了一个哨子:先在筷子上捆一些棉花,做成一个活塞;然后用水蘸湿棉花后插入两端开口的塑料管中,如图所示,当小刚用嘴吹塑料管的上端时,可以发出悦耳的哨声。关于该哨子的发声,下列说法正确的是( )
A.哨声是塑料管振动而发出的声音
B.当活塞向下拉时,哨声的音调将变高
C.当活塞向上推时,哨声的音调将变高
D.吹哨时,上下推拉活塞的目的是改变哨声的传播速度
2.(2023山东东营实验中学期中)自己来制作“水瓶琴”。如图所示,在8个相同的水瓶中,灌入质量不同的水,水面的高度不等。可以用两种方法使它发声:(1)拿小棒用相同的力敲击它们,可以发出不同音调的声音;(2)用嘴依次吹瓶口,也可以发出不同音调的声音。关于这两种声音的声源,下列说法中正确的是( )
A.方法(1)中发出声音的声源是小棒
B.方法(1)中发出声音的声源是瓶中的水
C.方法(2)中发出声音的声源是嘴
D.方法(2)中发出声音的声源是瓶中的空气柱
3.【物理跨生物】(2023山东广饶期中)某种昆虫翅膀每分钟振动大约2 400次,则这种昆虫翅膀振动的频率为 ,人耳 (填“能”或“不能”)听到它所发出的声音。
知识点2 声音的强弱——响度
4.(2023山东龙口期中)医用听诊器的作用是( )
A.改变发声体振动的频率,使发出声音的音调变高
B.增大发声体振动的幅度,使发出声音的响度增大
C.减少声音的分散来增大听到声音的响度
D.缩短听者距发声体的距离
5.如图所示的漫画描述的是医生用听诊器检查病人心脏跳动情况,医生使用听诊器主要是为了( )
A.增大和病人之间的距离,增大心跳声的响度
B.适当改变心脏跳动频率,使心跳声音调变高
C.增大心脏跳动幅度,使心跳声响度增大
D.减少声音的分散,增大所听到的声音的响度
6.【学科素养·科学探究】探究声音的特性时,进行如下实验:
实验①:先拨动张紧的细橡皮筋,再拨动张紧的粗橡皮筋,观察两次发声时橡皮筋振动的快慢及声音的特点,记录如表:
序号 橡皮筋粗细 振动快慢 声音
甲 细 快 尖锐
乙 粗 慢 低沉
实验②:把音叉放入水中,留音叉柄在水面之外,两次敲打音叉观察溅起的水花,第一次轻敲音叉,发现溅起的水花较小;第二次重敲音叉,发现溅起的水花较大,而且音叉两次发出的声音前者小些,后者大些。
分析上述实验,回答下列问题:
(1)实验①说明声音的 与发声物体振动的 有关;
(2)实验②说明声音的 与发声物体振动的 有关。
知识点3 声音的品质——音色
7.【新独家原创】当有煤矿工人不慎被困井下时,可以通过敲击管道(或墙壁)的方式求救。下面说法正确的是( )
A.用大力敲击管道(或墙壁)能提高敲击声的音调
B.敲击管道(或墙壁)是因为固体可以传声
C.空气的传声效果比管道(或墙壁)好
D.凌晨和白天敲击管道(或墙壁)发出声音的音色不同
8.(2021山东泰安岱岳模拟)物理上常用示波器显示声波的波形特点。甲、乙两个音叉振动时发出声音的波形图如图所示,下列判断正确的是( )
A.甲音叉比乙音叉发声的音调低
B.甲音叉比乙音叉发声的响度大
C.甲、乙两音叉发声的音色不同
D.发声时甲音叉比乙音叉振动得快
能力提升全练
9.(2022山东威海中考,1改编,★☆☆)当听到老师用扩音器在课堂上讲课时,我们能够分辨出是某位老师的声音,这主要利用了声音的( )
A.速度 B.响度
C.音调 D.音色
10.【中华优秀传统文化】(2022山东济南中考,3,★☆☆)如图所示为我国古代的一种打击乐器——磬。早在公元前5世纪,《考工记·磬氏》中就有“已上则磨其旁,已下则磨其端”的制磬技术的记述,这里的“上”“下”指的是声音的高低。利用这种技术改变的是磬发出声音的( )
A.响度 B.音调
C.音色 D.速度
11.【中华优秀传统文化】(2022山东招远期中,4,)中华古诗词、俗语等蕴含着丰富的声学知识,下列有关理解正确的是( )
A.“响鼓还要重捶”,说明声音的响度与频率有关
B.“谁家玉笛暗飞声”,笛声由笛管的振动产生
C.“闻其声而知其人”,依据是不同人声音的音色不同
D.“不敢高声语,恐惊天上人”,“高”指的是声音的音调高
12.【学科素养·科学探究】(2023山东威海文登期中,5,★☆☆)如图所示,有关声现象的实验中,下列说法错误的是( )
A.甲图通过观察纸屑是否跳动可以探究“声音产生的条件”
B.乙图通过观察乒乓球被弹起的幅度可以探究“响度与振幅的关系”
C.丙图通过逐渐抽取玻璃罩中的空气可以探究“声音的传播是否需要介质”
D.丁图通过用相同大小的力拨动伸出长度不同的钢尺探究“音调与振幅的关系”
13.【物理跨音乐】(2019山东威海中考,1,)“宫、商、角、徵、羽”起源于春秋时期,是中国古乐的五个基本音阶,亦称五音,相当于现代7个音阶中的Do、Re、Mi、Sol、La。五音实际上是指声音的( )
A.音色 B.音调 C.响度 D.速度
14.【中华优秀传统文化】(2023山东济宁任城期中,9,★☆☆)编钟是我国瑰宝,如图,敲M处发出的声音音调比敲N处时高,比敲P处时低,则( )
A.编钟发出的声音频率只与其质量有关
B.敲P处发出的声音频率高于敲N处时
C.敲P处时,钟的振幅一定比敲M处时大
D.敲N处时,发出的声音响度一定比敲M处时大
15.【学科素养·物理观念】(2021山东烟台中考,16,)如图所示,小明在筷子的一端捆上棉花蘸水后充当活塞,插入两端开口的塑料管中,做成“哨子”。用嘴吹管的上端,可以发出悦耳的哨声,这哨声是由 的振动产生的,上下推拉活塞,改变了声音的 ,当筷子不动,用不同的力吹管时,改变了声音的 。
16.(2020山东济南莱芜中考,17,)如图所示的“苍峡雷鸣”,是莱芜八大景之一。每逢雨季,大雨倾盆,瀑流直泻。那飞泻的瀑布声,若龙声虎啸,似惊雷远震,可闻数里。这里的“若龙声虎啸”形容瀑布飞泻发出声音的 (选填“音调”“响度”或“音色”),“似惊雷远震,可闻数里”形容瀑布飞泻发出声音的 (选填“音调”“响度”或“音色”)。
17.(2023山东济宁任城期中,18,★☆☆)自然界中,火山爆发、地震、海啸、风暴等都能产生 (选填“超声波”或“次声波”)。根据表中数据,地震来临时 可以听到这种声波。
人 猫 蝙蝠 大象
听觉频率 范围/Hz 20~ 20 000 60~ 65 000 1 000~ 120 000 1~20 000
18.【学科素养·科学思维】(2023山东临淄期中,26,★★☆)如图四幅图片是有关声现象的四个实验。
(1)如图甲所示,用一张硬塑料片先后快拨和慢拨木梳的齿(两次用的力一样大),听到两种不同的声音,请你据此现象提出一个物理问题:
(2)如图乙所示,在探究声音的响度与发声体振幅的关系时,我们可以在鼓面上放置一些纸屑,通过纸屑跳起的高度来反映鼓面振幅的大小,这种物理方法叫 。
(3)如图丙所示,用抽气机抽气,听到的铃声越来越弱,最后几乎听不到铃声,由此现象可推理出: 。这种物理方法叫 。
(4)如图丁所示,将一把长钢尺(足够长)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。若增加钢尺伸出桌面的长度,然后用一样大的力拨动钢尺,细心的同学会发现声音的音调变 了(选填“高”或“低”)。当钢尺伸出桌面超过一定长度时,我们再也听不到钢尺振动的声音了,这是因为 。
素养探究全练
19.【科学探究】某研究小组利用一些长短、粗细、材料不同的琴弦,进行探究“音调和哪些因素有关”的活动,他们选用的琴弦长度、材料在图1中已标出\[其中琴弦的直径(即粗细)关系:da=dc=dd
(2)若选择琴弦a和b,则是为了研究 。
(3)某同学选择琴弦b和c研究“音调的高低与琴弦材料的关系”是否可行 答: ;原因是 。
(4)如图2,甲、乙、丙、丁是声音输入到示波器上时显示的振幅与时间关系的波形图,其中声音音调相同的图是 ,响度相同的图是 。
答案全解全析
基础过关全练
1.C 哨声是由哨子内空气柱的振动产生的,故A错误;当活塞向下拉时,空气柱变长,振动频率变小,哨声的音调将变低,故B错误;当活塞向上推时,空气柱变短,振动频率变大,哨声的音调将变高,故C正确;上下推拉活塞的目的是改变空气柱的长度,从而改变声音的音调,故D错误。
2.D 拿小棒敲击瓶子时,振动的是瓶子与瓶中的水,瓶中盛水越多,瓶子和水的质量越大,越难振动,振动的频率越低,音调越低,声源是瓶子和水,故A、B错误;用嘴依次吹瓶口,是空气柱振动,瓶中盛水越多,空气柱越短,越容易振动,振动的频率越高,音调越高,声源是瓶中的空气柱,故C错误,D正确。
易错辨析 声音是由物体振动产生的。敲瓶子时振动物体是瓶子和水,吹瓶口时振动物体是空气柱,两者要注意区分。
3.答案 40 Hz 能
解析 某种昆虫翅膀每分钟振动大约2 400次,一分钟等于60 s,可知这种昆虫翅膀振动的频率为2 400次÷60 s=40次/s,即40 Hz;一般人能够听到的声音频率范围是20~20 000 Hz,40 Hz在这个频率范围内,所以人耳能够听到它发出的声音。
4.C 听诊器不能改变发声体的振动快慢,不能改变发声体的振动频率,不能改变发声体的音调,A不符合题意;听诊器不能改变发声体的振动幅度,B不符合题意;听诊器可以减少声音的分散,增大听到声音的响度,C符合题意;同种条件下,听到声音的响度相同时,听诊器能增大医生和发声体之间的距离,D不符合题意。
5.D 听诊器可以减少声音的分散,从而增大所听到的声音的响度。故选D。
6.答案 (1)音调 频率 (2)响度 幅度
解析 (1)先拨动张紧的细橡皮筋,再拨动张紧的粗橡皮筋,可以观察到橡皮筋振动的快慢不同,振动快的橡皮筋发出声音的音调高,振动慢的橡皮筋发出声音的音调低,这个实验说明声音音调的高低与发声物体振动的频率有关。(2)用大小不同的力敲音叉,听到声音的大小不同,轻敲音叉,发现音叉振动的幅度小,溅起的水花较小,听到的声音小;重敲音叉,发现音叉振动的幅度大,溅起的水花较大,听到的声音大,这个实验说明声音响度的大小与发声物体振动的幅度有关。
7.B 管道(或墙壁)属于固体,固体可以传声,管道(或墙壁)的传声能力比空气强,用大力敲击管道(或墙壁)能提高敲击声的响度,故A、C错误,B正确;音色与物质的结构和材料有关,管道(或墙壁)材料和结构没变,凌晨和白天敲击管道(或墙壁)发出声音的音色相同,故D错误。
8.D 发声体振动越快,发出声音的音调就越高,甲音叉振动快,甲音叉发声的音调高,故A错误;响度是由发声体的振幅决定的,两个音叉振动幅度相同,所以发声的响度相同,故B错误;由题图可知,甲、乙发声的音色相同,故C错误;由波形图可知,相同的时间内甲音叉振动的次数多,甲音叉振动得快,故D正确。
能力提升全练
9.D 音色是由发声体本身决定的,不同的发声体,其音调和响度可能相同,但音色一般不同;分辨出是某位老师的声音,主要是根据声音的音色不同。故选D。
归纳总结 声音的特征有音调、响度、音色;三个特征是从三个不同角度描述声音的,且影响三个特征的因素各不相同;判断此类问题时,还要将声音的知识与生活有机地结合起来。
10.B 根据题意可知,“上”“下”指的是声音的高低,即这种技术改变的是磬发出声音的音调,故B正确。
11.C “响鼓还要重捶”说明声音的响度与物体振动的幅度有关,故A错误; “谁家玉笛暗飞声”中的笛声由空气柱的振动产生,故B错误;“闻其声而知其人”是根据声音的音色来辨别的,故C正确; “不敢高声语,恐惊天上人”中的“高”指的是声音的响度大,故D错误。
12.D 声音由物体的振动产生;甲图通过观察纸屑是否跳动可以探究“声音产生的条件”,运用了转换法,故A正确。响度指声音的强弱或大小,与振幅和到发声体的距离有关;乙图通过观察乒乓球被弹起的幅度可以探究“响度与振幅的关系”,故B正确。声音的传播需要介质;固体、液体、气体都可作为传播声音的介质;丙图通过逐渐抽取玻璃罩中的空气可以探究“声音的传播是否需要介质”,故C正确。丁图用相同大小的力拨动伸出长度不同的钢尺,力的大小相同,则振幅相同,即发出声音的响度相同;伸出钢尺的长度不同,则振动的频率不同;故可以探究“音调与频率的关系”,故D错误。
关键点拨 声音的三个特征分别是音调、响度、音色,是从不同角度描述声音的。音调指声音的高低,由发声体振动的频率决定;响度指声音的强弱或大小,与发声体振动的幅度和距离发声体的远近有关;音色是由发声体本身决定的。
13.B 每个音阶对应的发声体振动频率是不同的,频率越高,发出声音的音调越高,由此可知五音实际上是指声音的音调。
14.B 编钟发出的声音频率与敲击编钟的位置等因素有关,故A错误。敲P处比敲N处时编钟振动的体积小,振动的频率大,发出声音的音调高,故B正确。响度的大小与振幅有关,振幅的大小与敲击的力度有关,所以敲P处时,编钟的振幅不一定比敲M处时大;敲N处时,发出的声音响度不一定比敲M处时大,故C、D错误。
15.答案 空气柱 音调 响度
解析 哨声是由空气柱振动产生的;上下推拉活塞改变了空气柱的长度,振动频率也会发生变化,从而改变了哨声的音调;活塞不动,用不同的力吹哨子,空气柱的振幅发生改变,所以改变了哨声的响度。
16.答案 音色 响度
解析 “若龙声虎啸”指的是声音的音色;“似惊雷远震,可闻数里”形容瀑布飞泻发出的声音较大,即声音的响度大。
17. 答案 次声波 大象
解析 火山爆发、地震、海啸、风暴等都能产生次声波;地震来临时产生次声波,频率低于20 Hz,根据表中数据可知,大象的听觉频率范围是1~20 000 Hz,所以大象可以听到这种声波。
归纳总结 人耳能听到的声音的频率范围是20~20 000 Hz,低于20 Hz的叫次声波,高于20 000 Hz的叫超声波。
18.答案 (1)音调与发声体振动的频率有什么关系 (2)转换法 (3)真空不能传声 科学推理法 (4)低 钢尺发声的频率低于20 Hz,属于次声波,人耳无法听到
解析 (1)用硬塑料片先后快拨和慢拨木梳的齿(两次用的力一样大),听到两种不同的声音,根据这一现象可以提出的物理问题是音调与发声体振动的频率有什么关系 (2)在鼓面放置一些纸屑,敲击鼓面,通过纸屑跳起的高度来反映鼓面振幅的大小,这种物理方法叫转换法。(3)由实验现象可知,用抽气机抽气,听到的铃声越来越弱,最后几乎听不到铃声,由此现象可推理出:真空不能传声。这种研究方法称为理想实验法或科学推理法。(4)增加钢尺伸出桌面的长度,用一样大的力拨动钢尺,此时钢尺振动变慢,频率变低,所以声音的音调变低。当钢尺伸出桌面超过一定长度时,我们再也听不到钢尺振动的声音了,这是因为钢尺发声的频率低于20 Hz,属于次声波,人耳无法听到。
素养探究全练
19.答案 (1)a、d (2)音调的高低与琴弦粗细的关系 (3)不可行 没有控制琴弦的粗细相同 (4)甲、乙 乙、丁
解析 (1)研究音调高低和琴弦长度的关系,要保持琴弦的材料和粗细相同,长度不同,由图和题意可知,应选择琴弦a和d。(2)选择琴弦a和b,材料和长度均相同,而粗细不同,是为了研究音调的高低与琴弦粗细的关系。(3)选择琴弦b和c,长度相同,但材料和粗细均不同,没有控制琴弦的粗细相同,故不能研究音调的高低与琴弦材料的关系。(4)对比甲、乙可知,振动快慢(频率)相同,故甲、乙声音的音调相同。对比乙、丁可知,振动幅度相同,故乙、丁声音的响度相同。
