一、初二物理 声现象实验易错压轴题(难)
1.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 A B C D E 铜 铜 铜 铜 铜 长度(cm) 60 60 60 80 80 横截面积(mm2) 0.76 0.89 1.02 0.76 0.76 编号 材料 F G H I J 铜 铜 尼龙 尼龙 钢 长度(cm) 100 80 80 100 横截面积(mm2) 0.76 1.02 1.02 1.02
【答案】A B C A D F 80 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。
2.噪声是一种严重的环境污染,小明想比较几种材料(毛衣、报纸、棉花、泡沫塑料)的隔音性能,来选择一种隔音性能好的材料做耳罩的填充物,实验器材除了待检测的材料外,还有:音叉、机械闹钟、鞋盒,完成下面各题: (1)本实验中适合做声源的是________ .
(2)小明将声源放入鞋盒内,在其四周塞满待测材料,再盖上盒盖,他设想了两种实验比较方案,你认为最佳的是________ .
A.让人站在距鞋盒一定距离外,比较所听见声音的响度
B.让人一边听声音,一边向后退,直至听不见声音为止,比较此处距鞋盒的距离 (3)下面的表格是为了上述两种实验方案而设计的,其中与方案B对应的是________ .
(4)待测材料隔声性能由好到差的排列顺序为________ . 【答案】机械闹钟 B 表二 棉花 泡沫 毛衣 报纸 【解析】 【分析】 【详解】
(1)发声体需要持续发声,所以音叉不合适,应该选择机械闹钟;
(2)比较响度依靠感觉,不够准确;听不见声音的距离比较准确而且容易进行比较,隔音性能好,响度越小,听不见声音的距离就越小;隔音性能差,响度越大,听不见声音的距离就越大,因此选B.
(3)表二比较的是距离,所以其中与方案B对应的是表二.
(4)隔音性能好,响度越小,听不见声音的距离就越小;隔音性能差,响度越大,听不见声音的距离就越大.距离由短到长依次是棉花 泡沫 毛衣 报纸,因此隔声性能由好到差应该是棉花 泡沫 毛衣 报纸.
3.观察表,试写出三个与声音传播速度有关的结论. 在空气中 温度 (℃) 0 声速(米/秒) 330 在气、固、液体中 介质 氧气 声速(米/秒) 316 在 空气中 频率(赫兹) 2000 声速 (米/秒) 340
15 30 100 340 349 386 水 冰 铁 1450 3160 4900﹣5000 1000 500 256 340 340 340 可初步得出的结论有:
(1)由第一第二列可得:_____. (2)由第三第四列可得:_____. (3)由第五第六列可得:_____.
【答案】同种介质中,声音传播的速度与介质温度有关 不同介质中,声音传播的速度不同,一般固体中最快,液体中次之,空气中最慢 声音传播的速度与频率无关 【解析】 【详解】
(1)由表中第一第二列可以看出,同样是在空气中,温度不同,声速也会不同,故可得出:同种介质中,声音传播的速度与介质温度有关;
(2)由表中第三第四列可以看出,不同介质中,声速不同,且固体中最快,液体中次之,空气中最慢;
(3)由表中第五第六列可以看出,频率不同,但声速相同,说明,声音传播的速度与频率无关.
4.小兰在观察提琴、吉他、二胡等弦乐器的弦振动时,猜测:既使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,于是想通过实验来探究一下自已的猜想是否正确,下表是小兰在实验时控制的琴弦条件.
(1)如果小兰想探究弦发声的音调与弦的材料关系,你认为她应该选用编号为________琴弦(只填字母代号);
(2)探究过程通常采用下列一些步骤:A .实验研究; B .分析归纳; C .提出问题(或猜想); D .得出结论等.你认为小兰要完成本探究的全过程所采用的合理顺序应该是:________(只填字母代号). 【答案】D、E C、A、B、D 【解析】
(1)探究弦发声的音调与弦的材料关系,应控制长度、横截面积一定,材料不同,故应选D、E. (2控制变量法探究的步骤:提出问题,实验研究,分析归纳,得出结论.故顺序为CABD .
点睛:(1)弦发声的音调可能与弦的材料、长度、粗细有关. (2)研究音调的影响因素时,一定要采取控制变量法.
5.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。
6.如图甲所示,小芳和小刚用细棉线连接了两个可乐饮料的纸杯制成了一个“土电话”.
(1)他们用“土电话”能实现10m间的通话,这表明________________.
(2)相距同样远,讲话者以相同的响度讲话,如果改用细金属丝连接“土电话”,则听到的声音就大些.这一实验表明:________________________.
(3)如果用“土电话”时,另一个同学捏住棉线的某一部分,则听的一方就听不到声音了,这是由于____________________________.
(4)某研究小组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、材料在如图乙中已标出(其中琴弦的的直径关系: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”的关系应选择琴弦________(选填符号a、b、c 或d).
②若选择琴弦a和b,则是为了研究____________________.
③若有同学选择c和d进行研究,并推理得出:琴弦长度越长,振动越慢,音调就越低的结论.该同学探究过程中存在什么问题?_______________________.
【答案】固体能够传声 金属丝比棉线的传声效果好 手阻止了琴弦振动传声 a d 音调的高低与琴弦粗细的关系 实验中没有控制材料相同 【解析】
分析:解决此题的关键是熟练掌握控制变量法.
解答:声音的传播需要介质,声音可以在固体、液体、气体中传播;土电话”能实现10m间的通话,说明固体可以传声;以相同的响度讲话,改用细金属丝连接“土电话”,则听到的声音就大些,说明金属丝传声效果比棉线好;用“土电话”时,另一个同学捏住棉线的某一部分,则听的一方就听不到声音了,这是由于手指阻断了声音的传播,研究“音调的高低与琴弦长度”的关系必须控制材料和横截面积相同,故选 . a d; 因为a和b材料、长度都相同 选择琴弦a和b,则是为了研究音调的高低与琴弦粗细的关系;若有同学选择c和d进行研究,并推理得出:琴弦长度越长,振动越慢,音调就越低的结论.该同学探究过程中存在的问题是若有同学选择c和d进行研究,并推理得出:琴弦长度越长,振动越慢,音调就越低的结论.该同学探究过程中存在什么问题
故答案为(1)固体能传播声音;(2)金属丝的传声效果好;(3);手阻止了琴弦振动传声; (4)①ad;②音调的高低与琴弦粗细的关系;③选择c和d进行研究,并推理得出:琴弦长度越长,振动越慢,音调就越低的结论.该同学探究过程中存在的问题是没有控制两根导线的材料相同.
7.