专题03 声学（竞赛培优精讲）八年级物理上学期全国通用

专题03 声学 目录概览 A考点精研・竞赛考点专项攻坚 1 竞赛培优大纲 1 重点知识讲解 2 核心应用突破 3 考试难度要求 4 竞赛真题剖析 4 B实战进阶・竞赛选拔模拟特训 5 竞赛培优大纲 1.声音的产生和传播：了解声音的产生机制，包括物体的振动和声波的传播方式。 2.声音的特性：学习声音的特性，如响度、音调、音色等，以及它们与声波的频率和振幅的关系。 3.声音的计量：掌握声音的计量单位，如分贝（dB）和赫兹（Hz），以及它们在声音测量中的应用。 4.声音的反射和折射：了解声音在不同介质中的传播和反射规律，包括声波的折射和反射现象。 5.声音的干涉和衍射：学习声音的干涉和衍射现象，以及它们在声音传播中的应用。 6.声速：掌握声音在不同介质中的传播速度，以及声速与温度、密度等因素的关系。 7.声音的接收和感知：了解人耳的结构和功能，以及人耳对声音的接收和感知过程。 8.声学应用：了解声学在音乐、通信、建筑声学和医学等领域的应用。 重点知识讲解 1.声音的产生：声音是由物体的振动产生的。当物体振动时，它会压缩和稀疏周围的空气分子，从而形成声波。声波是一种机械波，它通过介质（如空气或水）传播。 2.声音的传播：声音在介质中传播的速度称为声速。声速取决于介质的密度和弹性，在不同介质中声速不同。在空气中，声速约为 340 米/秒。声音的传播遵循波的传播规律，包括反射、折射、干涉和衍射等。 3.声音的接收：人耳是接收声音的器官。当声波到达人耳时，它们会引起鼓膜的振动，然后通过中耳的听小骨传递到内耳的耳蜗。耳蜗中的毛细胞将振动转换为神经信号，然后传递到大脑，我们就能够听到声音。 4.声音的特性：声音的特性包括响度、音调和音色。响度是指声音的强弱，取决于声波的振幅。音调是指声音的高低，取决于声波的频率。音色是指声音的独特特征，取决于声波的波形。 5.声音的干涉和衍射：当两个或更多的声波相遇时，它们会相互干涉，形成干涉图案。如果声波的频率和相位相同，它们会相互增强，形成驻波。声音也可以绕过障碍物，这种现象称为衍射。衍射的程度取决于障碍物的大小和形状，以及声波的频率。 核心应用突破 1.音乐和音频技术：声音的产生、传播和接收原理在音乐和音频技术中得到广泛应用。例如，音乐家利用声音的特性来创作和演奏音乐，音频工程师利用声学原理来设计和优化音响系统。 2.建筑声学：建筑声学涉及到如何设计建筑物以提供良好的声学环境。例如，在音乐厅和剧院中，建筑师会利用声学原理来设计合适的声学反射和吸收材料，以提供最佳的音响效果。 3.通信技术：声音的传播原理在通信技术中也得到广泛应用。例如，电话和扬声器利用声音的电信号来传输语音信息。 4.医学诊断：声学原理在医学诊断中也有应用。例如，听诊器利用声音的传播原理来听取人体内部的声音，帮助医生进行诊断。 5.工业检测：声学原理也可以用于工业检测。例如，超声波检测利用声波的反射原理来检测材料的缺陷和厚度。 考试难度要求 1.基础概念和原理：例如声音的产生、传播、反射、折射、干涉和衍射等基本概念和原理。 2.简单计算和应用：例如声音的频率、波长、速度、声强、声压等物理量的计算和应用。 3.实际问题解决：例如利用声学原理解决一些实际问题，如声音的传播距离、声音的反射和吸收、声音的干涉和衍射等。 总体来说，初中物理竞赛中的声学部分难度不会太高，主要是考察学生对基础概念和原理的理解和掌握程度，以及对简单计算和应用的能力。 竞赛真题剖析 【真题剖析1】（2024九年级上·河南安阳·竞赛）某款视频加工软件，推出一个新功能，彻底将AI模仿语音平民化。你只需朗读系统提供的一段10秒的文本，系统就会迅速分析你的声音，并模仿下来，声音听起来和你的一样。我们朗读文本时，声音是由声带 产生的；软件模仿我们的声音，主要模仿的是声音的 （填声音的特性）。 【答案】 振动 音色 【知识点】区分音调、响度与音色、声音产生的原因 【详解】[1]声音由物体的振动产生，我们朗读文本时，声带振动产生声音。 [2]音色是由发声体本身决定的一个特性，与材料和结构有关，软件模仿我们的声音，主要模仿的是声音的音色。 【真题剖析2】（2023九年级下·湖南湘西·竞赛）如图所示，编钟是我国传统的乐器，常见的有陶制和铜制两种，都是由大小不同的扁圆钟组成，通过木锤和长木棒敲击可使之发声。下列说法正确的是（　　） A．编钟发出声音是因为空气振动产生的 B．人们依据音调的不同，能区分出陶制和铜制编钟的声音 C．我们能听到编钟发出的声音，是通过空气传入人耳的 D．编钟发出的音乐声一定不是噪声 【答案】C 【知识点】探究声音的产生、声音是怎么传播的、根据音色辨别发声体、辨析声音是否是噪声 【详解】A．声音是由物体的振动产生的，编钟发出声音是由编钟振动产生的，故A错误； B．不同发声体的材料、结构不同，发出声音的音色不同，人们依据音色的不同，能区分出陶制和铜制编钟的声音，故B错误； C．声音的传播需要介质，我们能听到编钟发出的声音，是通过空气传入人耳的，故C正确； D．编钟发出的音乐声只要影响到其他人正常生活，也属于噪声，故D错误。 故选C。 【真题剖析3】（2007九年级·上海·竞赛）把一条粗细均匀的长金属管截成长度不等的四段，然后把这四段金属管由长到短依次排列悬挂起来，如图所示，若有锤子分别敲击四段金属管时，它们都会发出声音，其音调（　　） A．最低的是金属管1 B．最高的是金属管1 C．都相同 D．跟敲击的位置有关 【答案】A 【知识点】辨析音调与频率的关系 【详解】由于金属管的粗细、材料均相同，但长度不同，所以我们用锤子敲击四段金属管时，长的振动的较慢，短的振动的较快，即据图能看出，1管振动的最慢，频率最小，音调最低；4管振动的最快，频率最大，音调最高。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【真题剖析4】（2024九年级下·湖南郴州·竞赛）话筒接在示波器的输入端，用5N的力敲击音叉对着话筒发出声音，示波器的波形如图所示；用10N的力敲同一音叉时发出更响亮的声音，示波器的波形合理的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【知识点】用波形图比较声音特性 【详解】由题意可知，用不同的力敲同一音叉时，声音的音调和音色是相同，即频率和波形的形状是相同的，由于力不同，响度不同，即振动幅度不同，力是两倍，振动幅度也是两倍，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 【真题剖析5】（2023八年级上·广东中山·竞赛）阅读下列材料，按要求完成后面提出的问题。 材料一：蝙蝠在黑暗中能自由地飞翔，如果用蜡封住其耳朵，虽然把它放在明亮的房间里，仍像喝醉酒一样，一次一次地碰到障碍物，后来，物理学家证实了蝙蝠能发出①___________，靠这种波的回声来确定目标和距离。 材料二：如果把八只同样玻璃杯盛不同深度的水用一根细棒依次敲打杯子，可以发现声音的___________②和盛水量有关。如果调节适当，可演奏简单的乐谱，由此我们不难知道古代“编钟”的道理。 材料三：许多年前，“马可波罗”号帆船在“火地岛”失踪，经过多年的研究，揭开了“死亡之谜”，他们都是死于亚声，这是一种人耳听不到的声音，频率低于20Hz，而人的内脏的固有频率和亚声波极为相似，当二者相同时，会形成内脏的共振，严重时，把内脏震坏而丧生。 问题： （1）请你将上面短文中①和②两处补上恰当的文字：① ② ； （2）亚声是指我们学过的 （3）从材料二中可以看出，所填的物理量②与 有关。 【答案】 超声波 音调 次声波 频率 【知识点】辨析音调与频率的关系、超声波和次声波 【详解】（1）[1]蝙蝠能发出超声波，也能听到超声波，用来确定目标和距离，所以当蝙蝠被封住耳朵，接收不到超声波传回的信息，就会一次一次地碰到障碍物。 （1）[2]声音的音调与频率有关，水杯中的水越多，敲打时振动越慢，频率越低，音调越低。 （2）[3]人耳能听到声音的范围在20Hz到20000Hz之间，低于20Hz的声音称为次声波，高于20000Hz的声音是超声波，所以亚声就是我们学过的次声波。 （3）[4]水杯中水量不同，会使得被敲打时振动的频率不同，所以音调与频率有关，声源振动的频率越高，音调就越高。 1．如图所示，在B处有一观察者，他和山崖CD间的A处有一爆破点A。当A处发生爆炸，观察者看到爆炸闪光后经过3s听到了第一次爆炸声，又过了4s后听到了第二次爆炸声，已知声音在空气中传播速度是340m/s，则（　　） A．BD间距离为850m B．AB间距离为255m C．BD间距离为1700m D．AD间距离为700m 【答案】C 【详解】观察者距爆破点A的距离即AB之间的距离就是声音3s传播的距离，AB距离为 声从发生到我们听到第二次爆炸声，声音传播的路程是AD加上DB，声音传播的时间是 则BD之间的距离为 AD之间的距离为 故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 2．下面是三段声音的波形图，根据波形图可知它们的（　　） A．音调和响度相同，音色不同 B．音色和响度相同，音调不同 C．音色和音调相同，响度不同 D．音调、响度和音色均不相同 【答案】A 【详解】振幅相同，说明它们响度相同。相同时间内振动的次数相同，说明声音的音调相同。具体波形不同，说明它们音色不同。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 3．学校为举办文化艺术节，为了将校园舞台装扮的很漂亮，小花同学负责吹气球，在吹气球时，小花由于用力过猛吹破了气球，发出了“嘭”的声音。“嘭”的声音是由于(　　) A．吹气时球内气体振动发出的响声 B．气球吹大时振动发出的响声 C．气球破裂时引起周围的空气振动发出的响声 D．破裂时气球球皮振动发出的响声 【答案】C 【详解】气球破裂时，气球内的气体冲出来，与外界空气激烈碰撞，空气振动产生声音，发出巨大的响声。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 4．下列关于声音的特性，说法错误的有（    ） ①课堂上老师用扩音器讲话，是为了提高音调 ②每秒振动次数多的音叉，发出声音的响度更大 ③唱歌时声带振动幅度越大，音调越高 ④“引吭高歌”中的“高”是指音调高 ⑤演员演奏小提琴时调整手指在琴弦上的按压位置来改变声音的响度 ⑥能分辨琴声和笛声的主要依据是音色 A．2个 B．3个 C．4个 D．5个 【答案】D 【详解】①老师用扩音器讲话，是增大声音的响度，即声音的强弱，而非音调（声音的高低），①说法错误。 ②每秒振动次数多（频率高），影响的是音调，而响度与振幅有关，②说法错误。 ③声带振动幅度大，影响的是响度，而非音调，③说法错误。 ④“引吭高歌”的“高”指响度大，而非音调高，④说法错误。 ⑤小提琴调整手指按压位置，改变的是琴弦振动的频率，频率影响音调，而非响度，⑤说法错误。 ⑥分辨琴声和笛声依据的是音色，音色指不同发声体的品质和特色，⑥说法正确。 综上，①②③④⑤共5个说法错误，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 5．为了监测车辆是否超速，在公路上安装了测速仪。一辆从开江开往达州的小车经过岔路监测点时，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 0.6s。测速仪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 0.4s。若发出两次信号的时间间隔是 1.8s，设超声波的速度为 340m/s 保持不变。则下列说法正确的是（    ） A．第一次超声波与车相遇时，车与测速仪相距 204m B．第二次超声波与车相遇时，车与测速仪相距 102m C．超声波前后两次与车相遇时，车运动的时间是 1.7s D．此路段限速 80km/h，则车超速了 【答案】C 【详解】A．超声波信号和小车相遇的时间 由知道，第一次超声波与车相遇时，测速仪到小车的距离 故A错误； B．超声波信号和小车相遇的时间 由知道，第二次超声波与车相遇时，测速仪到小车的距离 故B错误； CD．汽车从接收到第一次信号到接受到第二次信号过程中，行驶的距离 由题知，发出两次信号的时间间隔，汽车从接收到第一次信号到接受到第二次信号过程中，行驶的时间 汽车的速度为 因为72km/h<80km/h，所以汽车在此路段没有超速。 故C正确，D错误。 故选C。 6．某课外小组的同学为了体验声音在不同介质中传播速度不同的物理现象，小红同学在输送水的直铁管道（充满水）上敲击一下，小明沿铁管某一位置耳朵贴近铁管听声。A同学说自己只听到一次响声；B同学说自己听到两次响声；C同学说自己听到三次响声。(已知声音在空气中的传播速度是v气=340m/s，在水中的传播速度是v水=1700m/s，在钢铁中的传播速度是v铁=5100m/s）。若实验中小明只听到一次响声，则小明的位置距离敲击点的距离范围是（　　） A．s<42.5m B．s<36.43m C．s≤255m D．255m>s≥36.4m 【答案】A 【详解】声音到达人耳的先后顺序（传声物质）依次是：铁、水、空气。要分辨（相邻的）空气和水传来的声音，应有 解得s1≥42.5m；要分辨（相邻的）水和铁传来的声音，应有 解得s2≥255m；要分辨（相邻的）空气和铁传来的声音，应有 解得s3≥36.4m；当s<42.5m时，由空气和水传来的声音混在一起，水和铁传来的声音也会混在一起，则只能听到一次响声，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 7．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，f与f0的关系正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】波的示意图如下： 由图分析可知，当动车以速度v向人行驶时，波长λ变为，为声波的周期，且，因为声速在空气中不变，所以 所以 故ACD错误，B正确。 故选B。 8．一列长200m的火车，以72km/h的速度匀速进入长为2km的隧洞，火车完全在洞中的时间是 s。汽车向放置在路边的测速仪匀速驶来，测速仪向汽车发出两次短促的（超声波）信号如图所示，第一次发出信号到测速仪接收到信号用时0.5s，第二次发出信号到接收到信号用时0.4s，若发出两次信号的时间间隔是0.9s，汽车的速度是 （超声波的速度是340m/s）。 【答案】 90 20m/s 【详解】[1]隧洞长s隧洞=2km=2000m，火车的速度v=72km/h=20m/s 火车完全在洞中通过的路程为s=s隧道-s车=2000m-200m=1800m 火车完全在洞中的时间为 [2]测速仪第一次发出的信号从汽车处返回到测速仪时，汽车与测速仪之间的距离为 第二次发出的信号从汽车处返回到测速仪时，汽车与测速仪之间的距离为 因此汽车在两次与信号相遇的过程中，行驶的路程为 汽车所用的时间 所以汽车的车速为 9．现有四个编钟，如图（a）中甲、乙、丙、丁所示， 它们按从大到小的顺序由左至右排列，其中有一个编钟上有一道隐形的裂痕，为了找出这个编钟，用锤子分别敲击它们，将所产生的声波输入示波器中，图（b）中的四幅图为示波器中显示的波形图（编钟与波形图无上下对应关系），则： (1)敲甲编钟时，其声波图像应是图（b）中图 （A/B/C/D） (2)敲 （甲/乙/丙/丁）编钟时用力最大，其响度最 （大/小）； (3)根据波形图，可判断 （甲/乙/丙/丁）编钟有裂痕。 【答案】(1)A (2) 乙 大 (3)丙 【详解】（1）甲是最大的编钟，频率最低，波形应该最稀疏（波长最长），即为图（b）中的（A）。 （2）[1][2]由图（b）可知，（B）的振幅最大，即敲乙编钟时用力最大，其响度最大。 （3）编钟有裂痕会导致其波形不规则，有杂波，不是光滑正弦波，如图（b）所示，（C）的波形与其他三个波形相比，要杂乱得多，故可判断是丙编钟有裂痕。 10．编钟是我国出土的春秋战国时代的乐器，声音悦耳动听。现有四个编钟，其大小如图a所示，其中有一编钟上有一隐形的裂痕，为了查找出这口编钟，用锤子分别敲击它们，依次将所产生的声波输入示波器中，图b四幅图为示波器中显示的波形图，则 编钟有裂痕。人们利用软件对正常录制的编钟音频处理后，再以3倍的速度快速播放，此时声波的频率也为正常声音的3倍，则处理后声音的 改变，传播速度 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 丁 音调 不变 【详解】[1]编钟的材料、结构相同，音色应相同；当编钟上有一隐形的裂痕时，其音色会与其他编钟不同，其波形图也会有所不同，结合上面的波形图可知，丁编钟的波形图在形状上不同于其他编钟，因此丁编钟有裂痕。 [2]利用软件使对正常录制的编钟音频播放速度变为原来的3倍时，播出声波的频率变为原来的3倍，声音的频率越大，音调越高，所以处理后声音的音调比正常声音的音调高。 [3]声音的传播速度与介质的种类和温度有关，与声音的频率无关，处理后的声音仍在空气中传播，声音的传播速度不变。 11．一根空钢管足够长，在钢管一端敲一下，在另一端能听到 次声音。钢管至少 米才能听到两次声音？（已知人耳分辨两次声音的最小时间间隔为t＝0.1s，声音在空气中传播速度v1＝340m/s，在钢中传播速度为v2＝5100m/s）（结果保留整数）。 【答案】 两 37 【详解】[1]在一根较长的空钢管一端敲击一下，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，所以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，即会听到两次敲击声。 [2]由题意可知，人耳分辨两次声音的最小时间间隔为t＝0.1s，则满足 人能听到两次声音，设钢管的最短长度为L，可得 即 解得L≥36.43m，所以钢管至少37米才能听到两次声音。 12．(1)图甲是频率512Hz的音叉的振动波形图，请在图乙中画出响度不变的频率256Hz的音叉的波形图。 (2)如图示，记录的是甲、乙两辆车在平直的公路上的运动情况，请以路程s为纵坐标，时间t为横坐标，在如图示的坐标上分别画出甲、乙两辆车的s﹣t图像。 (3)如图甲所示是一物体运动的v-t图像，请在图乙坐标系中画出对应的s-t图像。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）512Hz音叉发出的声音频率是256Hz音叉发出声音频率的2倍，乙图形频率是512Hz的二分之一，响度不变则振幅不变，如图所示： （2）从图中可知，甲车在相同时间内运动的路程相同，为匀速直线运动，乙车在相同时间内通过的路程越来越大，为加速运动，根据图中数据可知，甲车在0、10s、20s、30s、40s的路程分别为0、300m、600m、900m、1200m，乙车在0、10s、20s、30s、40s的路程分别为0、200m、450m、750m、1200m，根据以上数据描点、连线，分别画出甲、乙两辆车的s-t图像，如图所示： （3）在图甲中，我们可以由图中获得相关的信息：物体在0~2秒做的是速度为1m/s的匀速直线运动，2~6秒物体静止，6~9秒物体做的是速度为2m/s的匀速直线运动；由公式s=vt可知，0~2秒物体运动的路程为 2~6秒物体静止，运动的路程为0；6~9秒物体运动的路程为 在图乙坐标系中画出对应的s-t图像，如图所示： 四、实验题 13．初二（1）班的同学分成若干个小组制作了隔音房模型，完成后甲、乙、丙三个小组想对比谁的模型隔音效果更好。他们把发出稳定声音（音调、响度与音色均保持不变）的同一部手机先后放入三组隔音房内；然后在距隔音房不同距离处放置声音接收器，并将收到的声音信号输入示波器。具体操作如图所示。 (1)往隔音房模型内部填充隔音材料，这是在 ___________控制噪声；（填字母） A．声源处 B．传播过程中 C．人耳处 (2)小江通过以上三个实验得出，丙小组的隔音房隔音效果更好，他的判断是否正确？ ，理由是： ； (3)请写出两种能使接收器上接收到的声音信号响度变小的方法： ① 、② ； (4)甲小组完成实验后将声音频率调高，响度和音色保持不变，则示波器上显示的波形可能是 。（填图中字母） 【答案】(1)B (2) 不正确 没有控制隔音房与声音接收器的距离不变 (3) 减小手机发出声音的响度 增大隔音房与声音接收器的距离 (4)C 【详解】（1）在隔音小屋模型内部装填隔音材料，这是在传播过程中阻碍声音传播，故AC不符合题意，B符合题意。 故选B。 （2）[1][2]因为声音接收器距离隔音房的距离不同，丙中距离隔音房最远，此时测量的声音响度最小，不能证明丙中隔音房隔音性能好。只能当声音接收器距离三个小屋距离相等，且声音接收器接收到声音响度最小时，才能说明此小屋隔音性能好。 （3）[1]减小手机所发声音的响度，则声音接收器接收到场间接响度会减小。 [2]增大声音接收器与小屋距离，声音接收器接收到声音响度也会变小。 （4）A．将声音频率升高，即声音振动频率增大，相同时间内振动次数增多，A为频率不变，但振幅变小即响度变小。故A不符合题意； B．与甲中波形图相比，振幅变大，即响度变大。同时频率变小，故B不符合题意； C．与甲中波形图相比，频率变大，故C符合题意； D． 与甲波形图相比，振动频率变大，同时振动幅度发生变化即响度发生变化，波形发生变化即音色发生变化。故D不符合题意。 故选C。 14．如图甲所示，一辆汽车停在距离竖直墙壁时，向墙壁发出传播速度不变的超声波。在经过时间t后，汽车接收到回声。保持汽车距离竖直墙壁不变，当汽车以速度开始匀速直线运动时，汽车接收到回声的时间t随之改变。由此得到图乙中不同的对应不同的接收回声时间t的关系图像。 (1)请你根据图像判断汽车运动的方向（“向左”或“向右”） (2)求汽车发出的超声波的速度的大小v； (3)当时，求汽车的速度。 【答案】(1)汽车向左运动 (2) (3) 【详解】（1）根据图像可知：当汽车开始运动后，回声所用总时间 t 比静止时增大，说明汽车与墙的间距在变大，故其运动方向为“向左”，即远离墙壁。 （2）汽车静止时的回声传播的总路程2L，汽车发出的超声波的速度 （3）当汽车以速度向左做匀速运动时，接收到超声波信号时，超声波传播的距离 这段时间内汽车行驶的距离 汽车的速度 15．学习科学要学会利用书籍的信息进行反思，并从中获取新的信息。 (1)关于声音的速度，课本上是这样描述的：“时空气中的传播速度是”。从描述中我们可以得到：声音的传播速度与介质种类和 有关。 (2)声呐能够向水中发射声波，声波的频率大多在之间，由于这种声波的频率较高，有较好的指向性，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，根据声信号的往返时间就可以确定目标的距离。声呐发出的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近；如果回声的音调变低，说明目标正在远离声呐。 ①人耳能够听到声呐发出的声波的频率范围是 到；狗 （选填“能”或“不能”）听到次声波。 ②停在海水中的潜艇A继续监视潜艇B，突然接收到经潜艇B反射回来的声波频率是变高的，说明潜艇B正在 （选填“远离”或“靠近”）潜艇A。 ③科考船对某海域的海底形状利用声呐系统进行了测绘。具体方法是：在经过该海域水平面等间距的五个位置时，向海底定向发射超声波，测得回收信号的时间分别为。根据时间，求出海底与海平面的距离，就可以绘出海底的大致形状，则该海域海底的大致形状如图中的 （选填字母）。 A．        B．        C．        D． ④如图甲、乙、丙所示曲线为科考船声呐系统收录三种动物叫声声波形图，其中音调最高的是图 ；蓝鲸的质量是已知海洋动物质量最大的，海洋动物质量越大，其叫声越是响亮而低沉，图 （选填“甲”、“乙”或“丙”）最有可能是蓝鲸发出的。 (3)雪花落入水中也会发出声波， 声波频率在到之间，高于人们能听见的声波频率。但是，海里的鲸鱼就能听到雪花落水所产生的声响，并且这些声响令鲸鱼异常烦躁。站在鲸鱼的角度看雪花落水发出的声响 （选填“是”或“不是”）噪声。 【答案】(1)介质的温度 (2) 0.02 能 靠近 A 丙 乙 (3)是 【详解】（1）声音在空气中的传播速度是，体现了温度和介质种类对声速的影响，声音传播的速度与介质的温度和介质的种类有关。一般情况下，声音在固体中传播的最快，其次是液体，在气体中传播的最慢。 （2）[1]由图可知，人耳的听声频率范围是20Hz~20000Hz，即0.02kHz~20kHz，而声呐向水中发射声波的频率大多在10～30kHz之间，所以人耳能够听到声呐发出的声波的频率范围是10kHz到20kHz。 [2]由图可知，狗的听觉范围是15Hz~50000Hz，所以狗能听到次声波。 [3]声呐发出的声波碰到的目标如果是运动的，反射回来的声波的频率就会有所变化，它的变化规律是：如果回声的频率变高，说明目标正向声呐靠近；如果回声的频率变低，说明目标正在远离声呐。由题意可知，潜艇A接收到经潜艇 B 反射回来的声波频率变高了，说明潜艇B正在靠近潜艇A。 [4]根据回声测距公式可知，声速一定时，时间越长，该位置海水越深，所以根据实验数据可知，A、C、E三个位置深度相同，且比B、D两个位置深，D位置海水最浅，B位置比D深，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 [5]声音的响度与声源振动的幅度有关，振动幅度越大，响度越大；音调的高低与发声体振动快慢有关，物体振动越快，音调就越高。由图可知，丙图中的频率最大，音调最高。 [6]蓝鲸的质量是已知海洋动物质量最大的，海洋动物质量越大，其叫声越是响亮而低沉，故响度大，音调低；由图象知：乙的振幅大，响度大，频率低，音调低，故图乙最有可能是蓝鲸的叫声的波形图。 （3）海里的鲸鱼就能听到雪花落水所产生的声响，雪花落水产生的声波令鲸鱼异常烦躁不安，影响了鲸鱼的正常生活，说明这种声音对鲸鱼来说属于噪声。 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 声学 目录概览 A考点精研・竞赛考点专项攻坚 1 竞赛培优大纲 1 重点知识讲解 2 核心应用突破 3 考试难度要求 4 竞赛真题剖析 4 B实战进阶・竞赛选拔模拟特训 5 竞赛培优大纲 1.声音的产生和传播：了解声音的产生机制，包括物体的振动和声波的传播方式。 2.声音的特性：学习声音的特性，如响度、音调、音色等，以及它们与声波的频率和振幅的关系。 3.声音的计量：掌握声音的计量单位，如分贝（dB）和赫兹（Hz），以及它们在声音测量中的应用。 4.声音的反射和折射：了解声音在不同介质中的传播和反射规律，包括声波的折射和反射现象。 5.声音的干涉和衍射：学习声音的干涉和衍射现象，以及它们在声音传播中的应用。 6.声速：掌握声音在不同介质中的传播速度，以及声速与温度、密度等因素的关系。 7.声音的接收和感知：了解人耳的结构和功能，以及人耳对声音的接收和感知过程。 8.声学应用：了解声学在音乐、通信、建筑声学和医学等领域的应用。 重点知识讲解 1.声音的产生：声音是由物体的振动产生的。当物体振动时，它会压缩和稀疏周围的空气分子，从而形成声波。声波是一种机械波，它通过介质（如空气或水）传播。 2.声音的传播：声音在介质中传播的速度称为声速。声速取决于介质的密度和弹性，在不同介质中声速不同。在空气中，声速约为 340 米/秒。声音的传播遵循波的传播规律，包括反射、折射、干涉和衍射等。 3.声音的接收：人耳是接收声音的器官。当声波到达人耳时，它们会引起鼓膜的振动，然后通过中耳的听小骨传递到内耳的耳蜗。耳蜗中的毛细胞将振动转换为神经信号，然后传递到大脑，我们就能够听到声音。 4.声音的特性：声音的特性包括响度、音调和音色。响度是指声音的强弱，取决于声波的振幅。音调是指声音的高低，取决于声波的频率。音色是指声音的独特特征，取决于声波的波形。 5.声音的干涉和衍射：当两个或更多的声波相遇时，它们会相互干涉，形成干涉图案。如果声波的频率和相位相同，它们会相互增强，形成驻波。声音也可以绕过障碍物，这种现象称为衍射。衍射的程度取决于障碍物的大小和形状，以及声波的频率。 核心应用突破 1.音乐和音频技术：声音的产生、传播和接收原理在音乐和音频技术中得到广泛应用。例如，音乐家利用声音的特性来创作和演奏音乐，音频工程师利用声学原理来设计和优化音响系统。 2.建筑声学：建筑声学涉及到如何设计建筑物以提供良好的声学环境。例如，在音乐厅和剧院中，建筑师会利用声学原理来设计合适的声学反射和吸收材料，以提供最佳的音响效果。 3.通信技术：声音的传播原理在通信技术中也得到广泛应用。例如，电话和扬声器利用声音的电信号来传输语音信息。 4.医学诊断：声学原理在医学诊断中也有应用。例如，听诊器利用声音的传播原理来听取人体内部的声音，帮助医生进行诊断。 5.工业检测：声学原理也可以用于工业检测。例如，超声波检测利用声波的反射原理来检测材料的缺陷和厚度。 考试难度要求 1.基础概念和原理：例如声音的产生、传播、反射、折射、干涉和衍射等基本概念和原理。 2.简单计算和应用：例如声音的频率、波长、速度、声强、声压等物理量的计算和应用。 3.实际问题解决：例如利用声学原理解决一些实际问题，如声音的传播距离、声音的反射和吸收、声音的干涉和衍射等。 总体来说，初中物理竞赛中的声学部分难度不会太高，主要是考察学生对基础概念和原理的理解和掌握程度，以及对简单计算和应用的能力。 竞赛真题剖析 【真题剖析1】（2024九年级上·河南安阳·竞赛）某款视频加工软件，推出一个新功能，彻底将AI模仿语音平民化。你只需朗读系统提供的一段10秒的文本，系统就会迅速分析你的声音，并模仿下来，声音听起来和你的一样。我们朗读文本时，声音是由声带 产生的；软件模仿我们的声音，主要模仿的是声音的 （填声音的特性）。 【真题剖析2】（2023九年级下·湖南湘西·竞赛）如图所示，编钟是我国传统的乐器，常见的有陶制和铜制两种，都是由大小不同的扁圆钟组成，通过木锤和长木棒敲击可使之发声。下列说法正确的是（　　） A．编钟发出声音是因为空气振动产生的 B．人们依据音调的不同，能区分出陶制和铜制编钟的声音 C．我们能听到编钟发出的声音，是通过空气传入人耳的 D．编钟发出的音乐声一定不是噪声 【真题剖析3】（2007九年级·上海·竞赛）把一条粗细均匀的长金属管截成长度不等的四段，然后把这四段金属管由长到短依次排列悬挂起来，如图所示，若有锤子分别敲击四段金属管时，它们都会发出声音，其音调（　　） A．最低的是金属管1 B．最高的是金属管1 C．都相同 D．跟敲击的位置有关 【真题剖析4】（2024九年级下·湖南郴州·竞赛）话筒接在示波器的输入端，用5N的力敲击音叉对着话筒发出声音，示波器的波形如图所示；用10N的力敲同一音叉时发出更响亮的声音，示波器的波形合理的是（　　） A． B． C． D． 【真题剖析5】（2023八年级上·广东中山·竞赛）阅读下列材料，按要求完成后面提出的问题。 材料一：蝙蝠在黑暗中能自由地飞翔，如果用蜡封住其耳朵，虽然把它放在明亮的房间里，仍像喝醉酒一样，一次一次地碰到障碍物，后来，物理学家证实了蝙蝠能发出①___________，靠这种波的回声来确定目标和距离。 材料二：如果把八只同样玻璃杯盛不同深度的水用一根细棒依次敲打杯子，可以发现声音的___________②和盛水量有关。如果调节适当，可演奏简单的乐谱，由此我们不难知道古代“编钟”的道理。 材料三：许多年前，“马可波罗”号帆船在“火地岛”失踪，经过多年的研究，揭开了“死亡之谜”，他们都是死于亚声，这是一种人耳听不到的声音，频率低于20Hz，而人的内脏的固有频率和亚声波极为相似，当二者相同时，会形成内脏的共振，严重时，把内脏震坏而丧生。 问题： （1）请你将上面短文中①和②两处补上恰当的文字：① ② ； （2）亚声是指我们学过的 （3）从材料二中可以看出，所填的物理量②与 有关。 1．如图所示，在B处有一观察者，他和山崖CD间的A处有一爆破点A。当A处发生爆炸，观察者看到爆炸闪光后经过3s听到了第一次爆炸声，又过了4s后听到了第二次爆炸声，已知声音在空气中传播速度是340m/s，则（　　） A．BD间距离为850m B．AB间距离为255m C．BD间距离为1700m D．AD间距离为700m 2．下面是三段声音的波形图，根据波形图可知它们的（　　） A．音调和响度相同，音色不同 B．音色和响度相同，音调不同 C．音色和音调相同，响度不同 D．音调、响度和音色均不相同 3．学校为举办文化艺术节，为了将校园舞台装扮的很漂亮，小花同学负责吹气球，在吹气球时，小花由于用力过猛吹破了气球，发出了“嘭”的声音。“嘭”的声音是由于(　　) A．吹气时球内气体振动发出的响声 B．气球吹大时振动发出的响声 C．气球破裂时引起周围的空气振动发出的响声 D．破裂时气球球皮振动发出的响声 4．下列关于声音的特性，说法错误的有（    ） ①课堂上老师用扩音器讲话，是为了提高音调 ②每秒振动次数多的音叉，发出声音的响度更大 ③唱歌时声带振动幅度越大，音调越高 ④“引吭高歌”中的“高”是指音调高 ⑤演员演奏小提琴时调整手指在琴弦上的按压位置来改变声音的响度 ⑥能分辨琴声和笛声的主要依据是音色 A．2个 B．3个 C．4个 D．5个 5．为了监测车辆是否超速，在公路上安装了测速仪。一辆从开江开往达州的小车经过岔路监测点时，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 0.6s。测速仪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 0.4s。若发出两次信号的时间间隔是 1.8s，设超声波的速度为 340m/s 保持不变。则下列说法正确的是（    ） A．第一次超声波与车相遇时，车与测速仪相距 204m B．第二次超声波与车相遇时，车与测速仪相距 102m C．超声波前后两次与车相遇时，车运动的时间是 1.7s D．此路段限速 80km/h，则车超速了 6．某课外小组的同学为了体验声音在不同介质中传播速度不同的物理现象，小红同学在输送水的直铁管道（充满水）上敲击一下，小明沿铁管某一位置耳朵贴近铁管听声。A同学说自己只听到一次响声；B同学说自己听到两次响声；C同学说自己听到三次响声。(已知声音在空气中的传播速度是v气=340m/s，在水中的传播速度是v水=1700m/s，在钢铁中的传播速度是v铁=5100m/s）。若实验中小明只听到一次响声，则小明的位置距离敲击点的距离范围是（　　） A．s<42.5m B．s<36.43m C．s≤255m D．255m>s≥36.4m 7．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，f与f0的关系正确的是（　　） A． B． C． D． 8．一列长200m的火车，以72km/h的速度匀速进入长为2km的隧洞，火车完全在洞中的时间是 s。汽车向放置在路边的测速仪匀速驶来，测速仪向汽车发出两次短促的（超声波）信号如图所示，第一次发出信号到测速仪接收到信号用时0.5s，第二次发出信号到接收到信号用时0.4s，若发出两次信号的时间间隔是0.9s，汽车的速度是 （超声波的速度是340m/s）。 9．现有四个编钟，如图（a）中甲、乙、丙、丁所示， 它们按从大到小的顺序由左至右排列，其中有一个编钟上有一道隐形的裂痕，为了找出这个编钟，用锤子分别敲击它们，将所产生的声波输入示波器中，图（b）中的四幅图为示波器中显示的波形图（编钟与波形图无上下对应关系），则： (1)敲甲编钟时，其声波图像应是图（b）中图 （A/B/C/D） (2)敲 （甲/乙/丙/丁）编钟时用力最大，其响度最 （大/小）； (3)根据波形图，可判断 （甲/乙/丙/丁）编钟有裂痕。 10．编钟是我国出土的春秋战国时代的乐器，声音悦耳动听。现有四个编钟，其大小如图a所示，其中有一编钟上有一隐形的裂痕，为了查找出这口编钟，用锤子分别敲击它们，依次将所产生的声波输入示波器中，图b四幅图为示波器中显示的波形图，则 编钟有裂痕。人们利用软件对正常录制的编钟音频处理后，再以3倍的速度快速播放，此时声波的频率也为正常声音的3倍，则处理后声音的 改变，传播速度 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 11．一根空钢管足够长，在钢管一端敲一下，在另一端能听到 次声音。钢管至少 米才能听到两次声音？（已知人耳分辨两次声音的最小时间间隔为t＝0.1s，声音在空气中传播速度v1＝340m/s，在钢中传播速度为v2＝5100m/s）（结果保留整数）。 12．(1)图甲是频率512Hz的音叉的振动波形图，请在图乙中画出响度不变的频率256Hz的音叉的波形图。 (2)如图示，记录的是甲、乙两辆车在平直的公路上的运动情况，请以路程s为纵坐标，时间t为横坐标，在如图示的坐标上分别画出甲、乙两辆车的s﹣t图像。 (3)如图甲所示是一物体运动的v-t图像，请在图乙坐标系中画出对应的s-t图像。 四、实验题 13．初二（1）班的同学分成若干个小组制作了隔音房模型，完成后甲、乙、丙三个小组想对比谁的模型隔音效果更好。他们把发出稳定声音（音调、响度与音色均保持不变）的同一部手机先后放入三组隔音房内；然后在距隔音房不同距离处放置声音接收器，并将收到的声音信号输入示波器。具体操作如图所示。 (1)往隔音房模型内部填充隔音材料，这是在 ___________控制噪声；（填字母） A．声源处 B．传播过程中 C．人耳处 (2)小江通过以上三个实验得出，丙小组的隔音房隔音效果更好，他的判断是否正确？ ，理由是： ； (3)请写出两种能使接收器上接收到的声音信号响度变小的方法： ① 、② ； (4)甲小组完成实验后将声音频率调高，响度和音色保持不变，则示波器上显示的波形可能是 。（填图中字母） 14．如图甲所示，一辆汽车停在距离竖直墙壁时，向墙壁发出传播速度不变的超声波。在经过时间t后，汽车接收到回声。保持汽车距离竖直墙壁不变，当汽车以速度开始匀速直线运动时，汽车接收到回声的时间t随之改变。由此得到图乙中不同的对应不同的接收回声时间t的关系图像。 (1)请你根据图像判断汽车运动的方向（“向左”或“向右”） (2)求汽车发出的超声波的速度的大小v； (3)当时，求汽车的速度。 15．学习科学要学会利用书籍的信息进行反思，并从中获取新的信息。 (1)关于声音的速度，课本上是这样描述的：“时空气中的传播速度是”。从描述中我们可以得到：声音的传播速度与介质种类和 有关。 (2)声呐能够向水中发射声波，声波的频率大多在之间，由于这种声波的频率较高，有较好的指向性，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，根据声信号的往返时间就可以确定目标的距离。声呐发出的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近；如果回声的音调变低，说明目标正在远离声呐。 ①人耳能够听到声呐发出的声波的频率范围是 到；狗 （选填“能”或“不能”）听到次声波。 ②停在海水中的潜艇A继续监视潜艇B，突然接收到经潜艇B反射回来的声波频率是变高的，说明潜艇B正在 （选填“远离”或“靠近”）潜艇A。 ③科考船对某海域的海底形状利用声呐系统进行了测绘。具体方法是：在经过该海域水平面等间距的五个位置时，向海底定向发射超声波，测得回收信号的时间分别为。根据时间，求出海底与海平面的距离，就可以绘出海底的大致形状，则该海域海底的大致形状如图中的 （选填字母）。 A．        B．        C．        D． ④如图甲、乙、丙所示曲线为科考船声呐系统收录三种动物叫声声波形图，其中音调最高的是图 ；蓝鲸的质量是已知海洋动物质量最大的，海洋动物质量越大，其叫声越是响亮而低沉，图 （选填“甲”、“乙”或“丙”）最有可能是蓝鲸发出的。 (3)雪花落入水中也会发出声波， 声波频率在到之间，高于人们能听见的声波频率。但是，海里的鲸鱼就能听到雪花落水所产生的声响，并且这些声响令鲸鱼异常烦躁。站在鲸鱼的角度看雪花落水发出的声响 （选填“是”或“不是”）噪声。 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $