05回声、音调与频率-初中物理自主招生精品讲义练习

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【知识点的认识】（1）当声投射到距离声源有一段距离的大面积上时，声能的一部分被吸收，而另一部分声能要反射回来，如果听者听到由声源直接发来的声和由反射回来的声的时间间隔超过十分之一秒，它就能分辨出两个声音这种反射回来的声叫“回声”．
（2）当回声比原声晚0.1s以上，能分辨出回声；
当回声比原声晚不到0.1s，分辨不出回声，此时回声对原声起加强作用．
（3）回声应用：根据s＝vt，可以测距离或测深度．
【命题方向】利用回声解释一些生活中的现象和回声测距，例如：如果声速已知，当测得声音从发出到反射回来的时间间隔，就能计算出反射面到声源之间的距离．
【解题方法点拨】
声音在传播过程中遇到障碍物要发生反射，形成回声现象．根据这一事实，我们可以根据s＝vt测量高大障碍物的远近、海底的深度、远处冰山的距离等．
一．回声（共2小题）
1．在雷雨来临之前，电光一闪即逝，但雷声却隆隆不断，这是因为（ ）
A．雷一个接一个打个不停
B．雷声经过地面、山峦、云层的多次反射
C．双耳效应
D．电光的传播速度比声音的传播速度大得多
2．在雷雨来临之前，电光一闪即逝，但雷声却隆隆不断，这是由于（ ）
A．雷一个接一个打个不停
B．电光的速度比雷声的速度快
C．雷声经过地面、山岳和云层多次反射造成的
D．双耳效应
2．回声测距离的应用
【知识点的认识】声音在传播过程中遇到障碍物要发生反射，形成回声现象．根据这一事实，我们可以根据s＝vt测量高大障碍物的远近、海底的深度、远处冰山的距离等．
【命题方向】对回声测距考查多以计算题和实验题的形式，例如生活中汽车对着山崖鸣笛，求汽车到山崖的距离；探测海底某处的深度，向海底垂直发射超声波，需要知道的物理量和需要测出的物理量．
【解题方法点拨】回声测距需要知道的物理量是声音在这种介质中的传播速度v，需要测出的物理量收到回声的时间t．
例如：探测海底某处的深度，向海底垂直发射超声波，需要知道的物理量是声音在海水的传播速度v，需要测出的物理量收到回声的时间t．然后根据s＝vt计算发声体到障碍物的距离（时间t用时间间隔的一半）．
二．回声测距离的应用（共14小题）
3．如图所示为一固定于地面的超声波测速仪，当被测车辆沿直线匀速行驶至测速仪正前方720m时，测速仪发出一超声波信号，该信号被汽车反射后又被测速仪接收，若已知信号从发出到接收历时4s，超声波的传播速度为340m/s，则该车的速度为（ ）
A．17m/sB．20m/sC．27.5m/sD．36m/s
4．回声是声音遇到较大的障碍物反射回来而形成的。小明站在两侧都是峭壁的峡谷中大喊一声，0.3s后听到第一个回声，又经过0.2s听到第二个回声，若声速是340m/s，则峡谷两侧峭壁的距离是（ ）
A．42.5mB．85mC．136mD．170m
5．为了监督司机遵守限速规定，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短促的（超声波）信号，第一次发出信号到测速仪接收到信号用时0.5s，第二次发出信号到测速仪接收到信号用时0.3s，若发出两次信号的时间间隔是0.9s，超声波的速度是340m/s．则（ ）
A．汽车接收到第一次信号时，距测速仪170m
B．汽车接收到第二次信号时，距测速仪102m
C．汽车的速度是26.2m/s
D．汽车的速度是42.5m/s
6．为了监督司机是否遵守限速规定，交管部门在公路上安装了固定测速仪。如图所示，汽车向放置在道路中间的测速仪匀速驶来，测速仪向汽车发出两次短促的超声波信号。第一次发出信号到测速仪接收到经汽车反射回来的信号用时0.5s，第二次发出信号到测速仪接收到经汽车反射回来的信号用时0.3s，若发出两次信号的时间间隔是1.1s，超声波的速度是340m/s，则（ ）
A．汽车接收到第一次信号时，距测速仪170m
B．汽车接收到第二次信号时，距测速仪102m
C．汽车的速度是34m/s
D．汽车的速度是30.9m/s
7．运用声呐系统可以探测海洋深度。在与海平面垂直的方向上，声呐向海底发射超声波，它的频率高于 Hz，如果经4s接收到来自海底的回波信号。则该处的海深为 m（海水中声速是1500m/s）。
8．火车在进入隧道前必须鸣笛。若火车速度为80千米/时，声音在空气中的速度是340米/秒，司机在鸣笛后2秒时听到自隧道口处的山崖反射的回声，则鸣笛时火车到隧道口的距离是 米。
9．汽车沿平直的公路匀速驶向一座高山，汽车的速度为20m/s，声音的速度为340m/s，当汽车与高山相距180m时鸣一次笛，从鸣笛开始到听到回声的时间为 ，司机听到回声时汽车与山脚的距离是 。
10．一只船在海上行驶，船上发出一鸣笛声，旅客在4s后听到前方悬崖反射回来的声音，问：
（1）如果船鸣笛后马上停止行驶，求悬崖与船的距离。
（2）若鸣笛的同时，船以20m/s的速度继续向前行驶，求悬崖与旅客听到回声处的距离？（气温为15℃）
11．图甲是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差，测出被测物体的速度。图乙中p1是测速仪在t1＝0时刻发出的超声波信号，n1是测速仪在t2＝0.4s时刻接收到的由汽车反射回来的信号。P2是在t3＝1.0s时刻由测速仪再次发出的超声波信号，n2是测速仪在t4＝1.2s时刻接收到的由汽车反射回来的信号。已知超声波在空气中传播的速度是v＝340m/s，若汽车是匀速行驶的，
求：（1）汽车接收到超声波信号P1时离测速仪的距离；
（2）汽车在接收到P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离：
（3）汽车匀速运动的速度。
12．图甲是公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发射超声波脉冲信号并接收被汽车反射回来的信号，根据发射和接收到信号间的时间差，可测出被测物体的速度。图乙中，P1、P2是测速仪发射的超声波信号，n1、n2分别是P1、P2被汽车反射回来的信号。P1、P2之间的时间间隔2s，超声波在空气中的传播速度v＝340m/s，假设汽车始终在平直公路上匀速运动，根据图乙，求：
（1）汽车在遇到两个脉冲信号P1、P2的时间内前进的距离s；
（2）汽车行驶的速度v车。
13．已知声音在空气中的传播速度与空气的温度有关，在一定的范围内，其关系如下表格所示：
（1）如果测得今天声音在空气的速度为338.2m/s，则今天的气温是 ℃。
（2）有甲、乙两辆汽车，甲车在后，乙车在前，沿平直的公路上分别以20m/s和10m/s同向行驶，当相距660m时，甲车鸣笛，经过多长时间乙车司机听到甲车的鸣笛声？乙车司机听到甲车的鸣笛声立即鸣笛，当甲车司机听到乙车的鸣笛声时，两车相距多远？（当时气温为15℃。）
14．火车在进入隧道前必须鸣笛。若火车速度为72千米/小时，声音在空气中的速度是340米/秒，司机在鸣笛后2秒时听到自隧道口处的山崖反射的回声，则鸣笛时火车到隧道口的距离是 米。
15．某人在一山谷间高喊一声，经过6s后听到了第一次回声，又经过2s后听到了第二次回声，已知声音在空气中的传播速度为340m/s，求山谷间的距离是多少？
16．某人站在一个较大的山谷里，想估测山谷的宽度。他大喊一声后经过0.3秒钟听到右面山崖反射回来的声音，经过0.5秒钟才听到左面山崖反射回来的声音。请你帮他估算这个山谷的宽度。（声音在空气中的传播速度为340米/秒）
3．音调
【知识点的认识】声音频率的高低叫做音调． 声音的三个主要的主观属性 即音量（也称响度）、音调、音色（也称音品） 之一．表示人的听觉分辨一个声音的调子高低的程度．音调主要由声音的频率决定，同时也与声音强度有关．对一定强度的纯音，音调随频率的升降而升降；对一定频率的纯音、低频纯音的音调随声强增加而下降，高频纯音的音调却随强度增加而上升． 物理学中，振动快慢用每秒振动的次数来表示，称为频率．
【命题方向】
对于声音这部分知识强调应用：例如：吹笛子音调的变化、向水壶中灌热水音调的变化．中考中常以填空、选择和问答的题型出现．
【解题方法点拨】音调是指声音的高低，由发声体的振动频率决定，频率是指每秒振动的次数；注重结合实际，例如：女高音，男低音，“高”和“低”指的就是音调．向水壶中灌热水音调的变化，硬纸片接触发声齿轮等．
三．音调（共2小题）
17．“五音不全”的五音是指中国古乐“宫、商、角、徵、羽”，相当于现代个音阶中的d、re、mi、sl、la，五音实际上是指声音的（ ）
A．音色不同B．音调不同C．响度不同D．振幅不同
18．科学家根据星球光谱的红移现象推断宇宙正在膨胀，星球正在离我们越来越远。其实在日常生活中声音也有类似的现象，在火车从我们身边疾驶而过的瞬间，尽管火车发出的汽笛声频率是不变的，但我们听起来声音的音调却是 （选填“由高变低”或“由低变高”）。
4．音调与频率的关系
【知识点的认识】
音调：声音的高低，由发声体的振动频率决定，物理学中，振动快慢用每秒振动的次数来表示，称为频率。频率越高，音调越高。频率越低，音调越低。
【命题方向】
主要是判断一些物体的声音是指音调、响度还是音色来命题。对于声音这部分知识强调应用：例如：吹笛子音调的变化、向水壶中灌热水音调的变化。中考中常以填空、选择和问答的题型出现。
【解题方法点拨】
音调是指声音的高低，由发声体的振动频率决定，频率是指每秒振动的次数；注重结合实际，例如：女高音，男低音，“高”和“低”指的就是音调。向水壶中灌热水音调的变化，随着水的增多，水壶上方的空气柱变小，引起频率的变化，引起音调的变化。
四．音调与频率的关系（共17小题）
19．我们能听到蚊子飞行时发出的“嗡﹣﹣嗡”声，但听不到蝴蝶飞行时发出的声音，其原因是（ ）
A．蝴蝶飞行时声音响度小B．蝴蝶飞行时振动频率小于20Hz
C．蝴蝶飞行时音色与蚊子不同D．蝴蝶飞行时振动的幅度小
20．在一次班级的才艺秀表演中，小芳演奏了一曲《赛马》博得了大家的热烈掌声，细心的小明发现在小芳的演奏过程中，她的左手在不停地上下移动。当小芳的左手手指向下移动时，我们听到的声音发生了怎样的变化（ ）
A．响度变大B．响度变小C．音调变高D．音调变低
21．如图所示，将一把钢尺紧按在桌面边缘，一端伸出约为尺长的一半，拨动钢尺，听它发出的声音，并观察它的振动情况。 然后减小钢尺伸出长度约为尺长的，再次试验，得到的结论是（ ）
A．声音变大B．频率变高C．振动变慢D．响度变小
22．小明游览一座古寺时发现里面有一个变音钟，随着钟下燃烧的香火越旺，敲出的声音越高亢，原因的可能是（ ）
A．香火使钟周围的空气温度升高，传声效果越来越好
B．任何物体温度升高时，振动发出的声音音调都会变高
C．香火使振动的振幅加大，使声音响度变大
D．香火使钟的温度升高。材料的微观结构发生变化，钟振动频率改变
23．往保温瓶里灌开水的过程中，听声音就能判断壶里水位的高低，因为（ ）
A．随着水位升高，音调逐渐降低
B．随着水位升高，音调逐渐升高
C．灌水过程中音调保持不变，音响越来越大
D．灌水过程中音调保持不变，音响越来越小
24．磁带录放机可高速播放正常录制的声音，在高速播放时最有可能听不到的声音是正常录音时（ ）
A．音调较低的声音B．音调较高的声音
C．响度较小的声音D．响度较大的声音
25．在往保温瓶里灌开水的过程中，听声音就能判断瓶里水位的高低，这是因为（ ）
A．水位升高，音调不变，响度变大B．水位升高，音调不变，响度变小
C．随着水位升高，音调逐渐升高D．随着水位升高，音调逐渐降低
26．小明在家往保温瓶里灌开水过程中，听声音就能判断壶里水位的高低，他是根据什么来判断水是否满的？（ ）
A．随着水位升高，音调逐渐升高B．随着水位升高，音调逐渐降低
C．水位升高音调不变，响度越来越大D．水位升高音调不变，响度越来越小
27．如图所示，三个相同材料制成的长度不同的音叉，当用音锤敲击它们时，以下关于它们发出的声音的说法中正确的是（ ）
A．a音叉发出的声音频率最高
B．音叉发出的声音频率与锤子敲击的力度有关
C．c音叉发出的声音频率最高
D．音叉发出的声音频率与是否使用音箱有关
28．下列有关声音的说法中正确的是（ ）
A．声音在真空中传播速度为3×108m/s
B．声源振动的频率越高，响度越大
C．噪声不是由物体振动产生的
D．男同学在变声期说话的声音会变粗，指的是音调变低
29．冬天，寒风吹到野外的电线上，发出呜呜的声音，但夏天却听不到，其原因是（ ）
A．冬天气温低，电线受冷收缩而绷紧，风吹时电线振动频率高；夏天电线松，风吹时电线振动频率低
B．冬天风大，电线振幅大，响度大；夏天风小，电线振幅小，响度小
C．冬天风吹电线引起振动发声；夏天电线不振动，不发声
D．冬天风吹电线振动发声；夏天是由于人们的错觉，如果仔细听也能听到
30．某研究小组利用一些长度、粗细和材料不同的琴弦探究“音调与哪些因素有关”，他们选用的琴弦长度、材料在图中已标出（其中琴弦的直径关系：a＝c＝d＜b），并且每根琴弦固定在“音箱”上的松紧程度一致。
（1）若他们想研究“音调的高低与琴弦长度”的关系，应该控制 、 相同，改变 ，应选择琴弦 （a/b/c/d）。
（2）若选择琴弦a和b，则是为了研究“音调的高低与琴弦 的关系”。
（3）两位同学还可以选择琴弦 （a/b/c/d），研究“琴弦音调高低与材料的关系”。
31．如图某歌手能用注射器都能吹出美妙的音乐，该“乐器”的发声原理为试管内的空气由于振动发声，若他将注射器的活塞往上运动，则吹出的声音的 （选填响度、音色和音调）将改变。
32．如图所示，将一把钢尺紧紧按在桌面上，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，钢尺振动发出声音的音调会逐渐变 。当钢尺伸出桌面超过一定长度时，虽然用同样的力拨动钢尺，却听不到声音，这是由于 。
33．弦乐器小提琴是由两端固定的琴弦产生振动而发音的，如图所示。为了研究同一根琴弦振动频率与哪些因素有关，可利用如图所示的实验装置。一块厚木板上有AB两个楔支撑着琴弦，其中A楔固定，B楔可沿木板移动来改变琴弦振动部分的长度L．将琴弦的末端固定在木板O点，另一端通过滑轮接上砝码以提供一定拉力F，轻轻拨动琴弦，在AB间产生振动。
（1）先保持拉力F为150N不变，改变AB的距离L（即改变琴弦长度），测出不同长度时琴弦振动的频率，记录结果如表1所示。从表1数据可判断在拉力F不变时，琴弦振动的频率f与弦长L的关系式为 。
表1
（2）保持琴弦长度为0.80m不变，改变拉力F，测出不同拉力F时琴弦振动的频率，记录结果如表2所示。从表2数据可判断在琴弦长度不变时，琴弦振动频率f与拉力F的关系式为 。
表2
（3）如果在相同的环境中研究不同种类的小提琴琴弦，除了长度L和拉力F以外，你认为还有哪些因素会影响琴弦振动的频率？试列举可能的两个因素：① 。
② 。
34．如图所示，将一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。当钢尺伸出桌边的长度不同时，越短，其发出的声音 。
35．声源振动时发出声音的频率即为每秒钟发出声波的数目，声源每秒钟发出的波数不同，发出声音的频率就不同。对观察者而言，人耳听到的声音频率即为每秒钟接收到的声波数目，例如我们听到频率为50Hz的声音，每秒钟接收到的声波数即为50．当声源靠近或远离观察者时，人耳听到的频率不再等于声源发出的频率，这种现象叫多普勒效应。
（1）我们在生活中经常有这样的经验：高速驶来的火车“呼啸而来，扬长而去”。试定性分析当火车靠近我们时，我们听到的鸣笛声与火车发出的声音频率相比有何不同？
（2）观察者静止在路旁，一列动车以速度v向观察者驶来，动车发出的鸣笛声频率为f0，观察者听到的声音频率为f，声音的速度为u，试推导f与f0的关系。
（3）利用多普勒效应可以测定动车的速度。观察者坐在速度为80km/h的普通列车上，从对面开来一列动车，迎面时听到动车鸣笛声的频率为f1，动车向后奔驰而去时听到的频率为f2，若f1：f2＝2：1，声音的速度为1200km/h，求动车的速度大小。
空气温度t℃/
0
5
10
15
20
25
…
声音速度v/m•s﹣1
331
334
337
340
343
346
…
琴弦长度L（m）
1.50
1.00
0.75
0.50
0.40
振动频率f（Hz）
100
150
200
300
375
拉力大小F（N）
360
300
240
180
120
振动频率f（Hz）
290
265
237
205
168
振动频率的平方f2（Hz2）
84100
70225
56169
42025
28224