2.2 声音的特性 同步分层练习 2026-2027学年沪科版物理八年级全一册

**基本信息** 聚焦“声音的特性”核心知识点，通过基础辨析、实验探究到综合应用的三阶分层设计，强化物理观念建构与科学思维培养，适配新授课知识巩固与能力提升需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|音调、响度、音色的概念辨析|选择题1-7结合生活情境（如鼓面振动、乐器发声），直接考查单一特性的影响因素，强化物理观念| |提升层|实验数据与现象分析|填空题9-11、实验题12-14通过波形图、频率表格、隔音实验设计，培养科学探究与科学推理能力| |拓展层|跨知识点综合应用|综合题15-16结合速度计算与声现象（如音乐公路凹槽间距），提升问题解决与质疑创新能力|

2.2《声音的特性》》 学科素养同步分层练习设计（培优版） 初中物理八年级全一册（沪科版新教材） 一、选择题 1．如图，鼓和分贝仪的位置不变，用大小不同的力敲击鼓面的同一位置，第一次分贝仪的示数为70dB，第二次为50dB，则第一次 A．鼓面的振动频率更高 B．响度更小 C．鼓面的振幅更大 D．敲击鼓面的力更小 2．如图，是中国古代的一些古典乐器。下列关于声现象的说法正确的是（　　） A．拨动琵琶粗细不同的琴弦，发出声音的音调不同 B．用大小不同的力敲击同一个编钟，发出声音的响度相同 C．吹箫时按压不同位置的气孔，可以改变声音的速度 D．用三种乐器在演奏同一乐曲时，发出声音的音色是相同的 3．在成都地铁3号线磨子桥站出口，行人走上“琴键”台阶（如图），台阶亮灯并响起音乐。关于上述情景，下列说法正确的是（　　）。 A．该音乐声由行人振动产生 B．该音乐声不能在真空中传播 C．乐曲的音色与行人的心情有关 D．乐曲的音调越高响度一定越大 4．小明和小华读出a、o、e三个拼音字母，利用软件采集到的数据如表，分析可知（　　） 字母 小明 小华 a 109.2 Hz 261.2 Hz o 115.4 Hz 279.0 Hz e 120.5 Hz 282.8 Hz A．小明喉咙声带每秒振动次数少 B．小明声音响度大 C．小华声音音调低 D．小华喉咙声带振动的幅度大 5．如图所示是甲、乙、丙物体发出的声音在示波器上显示的波形图（纵轴数值的单位相同，横轴中1ms=10-3s），以下说法正确的是（　　） A．甲1s内振动的次数是2次 B．甲发出的声音的响度比乙的小 C．甲、丙发出的声音的音调相同 D．乙发出的声音在真空中的传播速度为3×108m/s 6．“石磬（qìng）”是一种中国古代石制打击乐器和礼器，被称为“古乐之祖”，演奏时用木槌敲击，发出古朴典雅的乐曲声，可谓“余音绕梁，三日不绝”。对于如图所示的一组“石编磬”，下列分析正确的是（　　） A．演奏时用木槌敲击石磬是为了让木槌振动发声 B．“余音绕梁”是指石磬停止振动也能发出声音 C．敲击大小不同的石磬主要是改变了声音的响度 D．人们主要依据音色不同来辨别石磬与其他乐器 7．赛龙舟不仅是一项体育娱乐活动，更体现我国悠久历史文化传承。如图为龙舟比赛的场景，下列说法正确的是（　　） A．鼓手敲击鼓面越快，鼓声在空气中传播速度也越快 B．鼓手敲击鼓面力度越大，鼓声的音调越高 C．鼓声震耳欲聋，说明此时鼓声的响度大 D．选手能从现场嘈杂声中分辨出鼓声，是通过响度来辨别的 二、多选题 8．如图是探究声现象的四个情境，下列说法正确的是（　　） A．甲图：逐渐抽出玻璃罩内的空气，听到闹钟发出的声音变小，说明声音的音调变低 B．乙图：保持直尺伸出桌面的长度不变，用不同的力度拨动直尺，发出声音的响度改变 C．丙图：实验中乒乓球的作用是将音叉的微小振动放大，更易观察 D．丁图：用大小相同的力敲击装有不同高度水的瓶子，最右侧的瓶子发出的音调最高 三、填空题 9．学校艺术节上，小明用吉他演奏了一首优美的乐曲，乐曲的声音是由琴弦的　 　产生，通过　 　传播到观众的耳中，在演奏过程中他不停地变换手指按压琴弦的不同位置，是为了改变琴弦发出声音的　 　（选填“音调”、“响度”或“音色”）。 10．请根据图回答下列问题。 （1）用如图甲所示的装置测量小车运动的平均速度，让小车从斜面上A 点由静止开始下滑并计时，运动到B点的时间如图乙所示，则 　 　　 　 （2）如图丙所示，将齿数不同的齿轮固定在同一轴上，当齿轮转动时，用硬纸板接触齿数下同的齿轮，上面齿轮的齿数较少，使硬纸板振动得较慢，发出声音的音调较　 　。 （3）把音叉、长笛发出的C调1(do)的声音分别输入到一个设置不变的示波器中，得到图丁所示的波形图，两者发出声音的响度　 　(选填“相同”或“不同”，下同)、音色　 　。 11．如下图所示的风铃有七根长短不同的小棍，物理王兴趣的同学在敲打小棍时，发现它们发出的声音不同，经研究可得：如表一所示是同一铁棍在不同长度L时敲击的振动频率f0。 实验序号 ① ② ③ ④ ⑤ L（cm） 5 10 15 20 25 F0（Hz） 700 500 400 300 200 （1）判断同一铁棍长度L与音调的关系，并说明理由　 　。 （2）要用这种材料做一个乐器，发出do re mi fa so laxi的音时，re的音小于500Hz，请你判断该乐器的长度　 　10cm（选填“大于”或“等于”或“小于”）。 四、实验探究题 12．教科书中对于声音有这样一段描述：不同的障碍物表面对声波的反射和吸收能力不同。坚硬光滑的表面反射声波的能力强，松软多孔的表面吸收声波的能力强。小华学了该知识后，对于材料的隔音性能很感兴趣，于是他设计了如下实验进行探究，实验步骤如下： ①先搜集各种材料，如衣服、报纸、平装书、塑料袋、袜子； ②把闹钟放到盒子里，将衣服盖在钟上方，逐渐远离盒子直到听不到嘀嗒声，记下此时人离盒子的距离； ③依次将各种材料盖在闹钟上方重复以上实验，得到如下表的数据。 材料 衣服 报纸 平装书 塑料袋 袜子 听不见钟声的距离/m 2.1 2.8 3.7 5.2 1.2 请你回答问题： （1）小华设计的实验利用了离声源越远，听到的声音响度越　 　（填“大”或“小”）的原理； （2）根据实验数据，待测材料隔音性能由好到差的顺序为　 　； （3）根据小华的实验结果，你能够得到的结论是　 　。 13．某同学发现：用力拨动伸出桌面长度不同的直尺时，直尺振动快慢不同，听到声音的高低也不同。于是，该同学利用直尺进行如下探究： （1）他拨动直尺，观察到直尺伸出桌面的部分在振动，同时听到直尺拍打桌面发出的声音，这是由于他采用图　 　（填“a”或“b”）所示的实验操作方法。 （2）规范实验操作后，他改变直尺伸出桌边的长度，用力拨动直尺，发现直尺伸出桌边的长度越长，振动越　 　，声音的音调越　 　。 （3）为了探究响度与发声体振幅的关系。他应保持直尺伸出桌边的长度一定，用大小　 　的力拨动直尺。 （4）他在直尺的右端开一个小孔，控制其他因素保持不变，开孔前后两次发声的波形图如图（c）所示。可见发声体　 　（填“材料”或“结构”）不同，会导致发出声音的　 　（填声音的特性）改变。 14．在观看交响乐队演奏的过程中，小莉发现同属于管乐器的圆号、小号、长号、大号发出声音的高低各不相同，她对此进行研究。提出了以下猜想： 猜想一：管乐器发出声音的音调高低，可能与管内空气柱的长度有关。 猜想二：管乐器发出声音的音调高低，可能与管内空气柱的横截面积有关。 小莉找来了两个未使用过的一次性注射器制成了哨子（如图所示）。注射器的规格分别为2.5mL和5mL。她一边吹哨子一边调整注射器内空气柱的长度，同时利用专用仪器测出声音的频率，详见下表： 序号 A B C D E F 注射器规格（mL） 2.5 2.5 2.5 5 5 5 空气柱长度（cm） 2 1.5 1 2 1.5 1 频率（Hz） 337 488 562 300 337 488 （1）选用序号为D、E、F的三次实验作对比，可以得出：当空气柱的　 　相同时，管内空气柱越长，音调越　 　； （2）选用序号为A、D或B、E或C、F的两次实验作对比，可以得出的结论是：当空气柱的　 　相同时，管内空气柱横截面积越　 　，音调越低； （3）在此实验中，小莉采用的研究方法是　 　法。 五、综合题 15．我国有些地方修筑了“音乐公路”。当汽车以一定速度匀速行驶在该“音乐公路”上，就会奏出一段悦耳的乐曲。观察发现，音乐公路的路面上分布着许多横向凹槽，汽车车轮每经过一个凹槽，就会上下振动一次从而发声。 （1）凹槽的疏密可以改变乐曲的　 　（选填“响度”、“音调”或“音色”），假设某音乐公路规定的行驶速度是54km/h，设定乐曲为《歌唱祖国》，第一个音符“sol”的频率为392Hz，表示物体　 　s内振动392次。 （2）汽车行驶速度是54km/h表示每秒通过的路程是　 　m，汽车车轮每经过一个凹槽，就会上下振动一次，因此汽车发出“sol”这个音时，所对应的凹槽之间的距离是　 　m。（结果保留3位小数） （3）某段音乐公路长度为600m，汽车先以8m/s的速度行驶240m，通过剩余的路程用时30s，求汽车通过这段音乐公路的平均速度是多少m/s。 16．小星和家人周末自驾出游到某个景点游玩，先后经过一段平直的公路和一段音乐公路。 （1）如图甲是平直的公路上的区间测速提示牌。 ①其中“100”的含义是　 　； ②在遵守交通规则的前提下汽车通过该区间的时间不能少于多少小时　 　？ （2）在平直的公路上，小星观察到汽车在0.5h内匀速行驶了36km。接着他用电子表测出汽车从第1根路灯杆到第6根路灯杆的时间为12s。若路灯杆之间是等距的。求： ①汽车的速度； ②相邻两根路灯杆之间的距离。 （3）经过一段音乐公路时，音乐公路的路面上刻有不同间距的凹槽，汽车行驶时轮胎与凹槽碰撞产生振动，进而发出不同音调的声音，组合成乐曲。请结合声现象知识回答：若汽车匀速行驶驶过的速度变快，听到的乐曲音调会如何变化？请说明原因。 答案解析部分 1．【答案】C 【知识点】音调及音调与频率的关系；响度及响度与振幅的关系；音调、响度与音色的区分 【解析】【解答】 解：结合分贝仪的示数可知第一次的响度较大，鼓面的振幅更大，敲击鼓面的力更大。 故选：C。 【分析】 响度和发声体的振幅有关，振幅越大，响度越大，要增大鼓声的响度可以通过增大振幅的方法。 2．【答案】A 【知识点】音调及音调与频率的关系；响度及响度与振幅的关系；音调、响度与音色的区分 【解析】【解答】A：拨动琵琶粗细不同的琴弦，琴弦的振动频率不同，发出声音的音调不同，故A正确； B：用大小不同的力敲击同一个编钟，编钟的振幅不同，发出声音的响度不同，故B错误； C：吹箫时按压不同位置的气孔，改变了空气柱的长度，从而改变声音的音调，声音的传播速度由介质和温度决定，不会改变，故C错误； D：不同乐器的发声材料、结构不同，发出声音的音色不同，故D错误； 故答案为：A。 【分析】A：考查音调与频率的关系，琴弦粗细不同，振动频率不同，音调不同； B：考查响度与振幅的关系，敲击力度不同，振幅不同，响度不同； C：考查音调和声速的影响因素，按压气孔改变空气柱长度，改变音调，声速由介质和温度决定； D：考查音色的决定因素，不同乐器的音色不同。 3．【答案】B 【知识点】声音的产生；声音的传播条件；响度及响度与振幅的关系；音调、响度与音色的区分 【解析】【解答】 A．声音是由物体的振动产生，该音乐声由扬声器的喇叭振动产生，故A错误； B．声音不能在真空中传播，该音乐声不能在真空中传播，故B正确； C．乐曲的音色有发声体的材料与结构有关，与行人的心情无关，故C错误； D．乐曲的音调越高，振动越快，与响度无关，故D错误。 故选：B。 【分析】 （1）声音是由物体的振动产生，声音不能在真空中传播； （2）三个特征：音调、响度和音色。音调指声音的高低，与振动频率有关；响度指声音的大小，与声源的振幅有关，音色指声音的音质好坏，与声源的材料与结构有关。 4．【答案】A 【知识点】音调及音调与频率的关系；音调、响度与音色的区分 【解析】【解答】A、读同一个拼音时，小华的振动频率更高，而音调由振动频率决定，频率越高音调越高，因此小华的音调更高，故 A 符合题意； B、响度由振幅决定，表格数据中未提供振幅信息，无法判断谁的振幅更大，故 B 不符合题意； C、由 A 选项分析可知，小华的音调更高，故 C 不符合题意； D、响度由振幅决定，表格数据中未提供振幅信息，无法判断谁的振幅更大，故 D 不符合题意。 故答案为：A。 【分析】本题考查声音的特性（音调与响度）。音调由振动频率决定，频率越高音调越高；响度由振幅决定，振幅越大响度越大。表格中只给出了振动频率相关数据，因此只能判断音调高低，无法判断响度大小。 5．【答案】C 【知识点】声音的传播条件；音调及音调与频率的关系；响度及响度与振幅的关系；音调、响度与音色的区分 【解析】【解答】A．根据图示波形分析，甲声波在0.2毫秒时间间隔内完成了2个完整振动周期，故A错误。 B．声学中定义响度为声音的强弱程度，其决定因素包含振幅和声源距离。在声波图示中，振幅表现为波峰或波谷的垂直高度。对比甲、乙两图的波形特征，可见两者的振幅相同，故响度相同。故B错误。 C．音调作为声音高低特性的表征，与振动频率直接相关。波形图中，频率表现为波形的密集程度。通过比较甲、丙两图可见，在相同0.2毫秒时间内均呈现2次振动，说明频率相同，因此音调相同。故C正确。 D．声波传播依赖介质存在，真空环境下声速为零。因此乙声源在真空中传播速度确实为0，故D错误。 故选C。 【分析】1、声音产生是由物体振动产生，通过介质（固体、液体、气体）中传播，不能在真空中传播； 2、声音的特点：不同材料决定音色不同；振幅决定响度；振动频率决定音频；振动频率决定音频，频率越高，音调越高，频率越低，音调越低；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． 6．【答案】D 【知识点】声音的产生；声音的传播条件；音色；音调、响度与音色的区分 【解析】【解答】A、演奏时用木槌敲击石磬，是为了让石磬振动发声，而不是木槌振动发声。因此A错误。 B、声音是由物体振动产生的，振动停止，发声也停止。“余音绕梁”是声音在空气中的反射（回声）现象，并非石磬停止振动后仍在发声。因此B错误。 C、敲击大小不同的石磬，石磬的振动频率不同，主要改变的是声音的音调，而非响度。因此C错误。 D、不同发声体的材料、结构不同，发出声音的音色不同。人们正是依据音色来辨别石磬与其他乐器。因此D正确。 故答案为：D。 【分析】1、声音的产生：声音是由物体振动产生的，振动停止，发声停止。 2、声音的传播与回声：声音可以在空气中传播，并会发生反射形成回声，“余音绕梁”是回声现象。 3、声音的三要素：音调：由振动频率决定，频率越高，音调越高（如大小不同的石磬振动频率不同，音调不同）。 响度：由振动幅度和距离决定，幅度越大、距离越近，响度越大。 音色：由发声体的材料、结构等决定，用于区分不同的发声体。 4、声音的特性应用：辨别不同乐器依靠音色，调节声音高低依靠音调，调节声音大小依靠响度。 7．【答案】C 【知识点】声速；响度及响度与振幅的关系；音调、响度与音色的区分 【解析】【解答】A、声音在空气中的传播速度由介质（空气）的温度、密度等因素决定，与声源振动快慢（频率）无关。鼓手敲击鼓面越快，只会提高鼓声的音调，不会改变传播速度。因此A错误。 B、敲击鼓面的力度决定鼓面的振幅，振幅越大，声音的响度越大；而音调由振动频率决定，与力度无关。因此B错误。 C、“震耳欲聋”形容声音非常响亮，这是响度大的典型表现，响度由振幅和距离声源的远近决定。因此C正确。 D、不同发声体的材料、结构不同，发出声音的音色不同。选手能从嘈杂声中分辨出鼓声，是依靠鼓声独特的音色，而非响度。因此D错误。 故答案为：C。 【分析】1、声音的传播速度：声音在同种介质中的传播速度只与温度有关，与音调、响度、音色无关。15℃时空气中声速约为340m/s。 2、声音的三要素：音调：由频率决定，频率越高，音调越高（如敲击鼓面越快，频率越高，音调越高）。 响度：由振幅和距离决定，振幅越大、距离越近，响度越大（如“震耳欲聋”描述响度大）。 音色：由发声体的材料、结构等决定，用于区分不同发声体（如分辨鼓声、人声依靠音色）。 8．【答案】B,C,D 【知识点】音调及音调与频率的关系；响度及响度与振幅的关系 【解析】【解答】 解：A．逐渐抽出罩内空气，铃声逐渐减小到几乎听不到，推理可知在玻璃罩内没有空气时，就不能听到铃声，说明真空不能传声，故A错误； B．乙图：保持直尺伸出桌面的长度不变，用不同的力度拨动直尺，直尺振动幅度不同，发出声音的响度改变，故B正确； C．音叉振动时发声，音叉振动微小，通过乒乓球来放大音叉微小的振动，这种方法是转换法，故C正确； D．瓶内的水越少，瓶子和水越容易振动，频率高，音调高，故最右边的音调最高，故D正确。 故选：BCD。 【分析】 （1）声音的传播需要介质，真空不能传播声音； （2）响度与振幅和距发声体的远近有关；音调高低与振动频率有关，振动频率越大，音调越高；（3）将不易观察的振动放大，属于转换法； （4）振动物体越长振动越慢，音调越低。 9．【答案】振动；空气；音调 【知识点】声音的产生；声音的传播条件；音调及音调与频率的关系 【解析】【解答】（1）根据声音产生的知识可知，乐曲的声音是由吉他弦的振动产生的。 （2）根据声音传播的知识可知，声音通过空气传播到观众的耳中。 （3） 在演奏过程中变换手指按压弦的位置，则能改变弦的长短，从而改变发声频率，进而影响声音的音调。 【分析】（1）一切声音都是由物体振动产生的； （2）声音的传播需要介质； （3）声音的高低叫音调，与发声体的振动频率有关。 10．【答案】（1）45.0；0.3 （2）低 （3）相同；不同 【知识点】测量物体运动的平均速度；音调及音调与频率的关系；响度及响度与振幅的关系；音色；音调、响度与音色的区分 【解析】【解答】（1）由图甲可知，刻度尺的分度值为1cm，小车从A点运动到B点的路程为： SAB=90.0cm-45.0cm=45.0cm 油图乙可知，小车从A点运动到B点所用的时间 t=1.5s，平均速度为： （2）当齿轮转动时，用硬纸板接触齿数下同的齿轮，上面齿轮的齿数较少，使硬纸板振动得较慢，振动频率较低，发出声音的音调较低。 （3）由图丁可知，音叉和长笛发出声音的高度和疏密程度相同，波形的形状不同，可知两者发出声音的响度和音调相同，音色不同。 【分析】（1）由图可知小车运动的路程和时间，根据求出小车的平均速度； （2）音调与振动频率有关，振动频率越低，音调越低； （3）波形图的疏密程度表示振动的频率，波形图越密集，振动频率越快，音调越高； 波形图的纵向高度表示振动的幅度，高度越高，振幅越大，响度越大； 波形的的形状不同，表示声音的音色不同。 11．【答案】（1）L越长音调越低 （2）大于 【知识点】音调及音调与频率的关系 【解析】【解答】 （1）由表格数据可知，当铁棍的长度越长时，振动的频率越低，音调越低；当铁棍的长度越短时，振动的频率越高，音调越高。 （2）由表格数据可知，当铁棍的长度为10cm时，振动的频率为500Hz，当铁棍的长度小于10cm时，振动的频率大于500Hz，音调高于re；当铁棍的长度大于10cm时，振动的频率小于500Hz，音调低于re；所以，要用这种材料做一个乐器，发出do re mi fa so la xi的音时，re的音小于500Hz，该乐器的长度应大于10cm。 故答案为：（1）L越长音调越低； （2）大于。 【分析】 （1）根据表格数据可知，随着铁棍长度的增加，音调逐渐降低； （2）根据（1）中结论得出答案。 12．【答案】（1）小 （2）袜子、衣服、报纸、平装书、塑料袋 （3）表面粗糙多孔的材料隔音性能好。 【知识点】声音的传播条件；响度及响度与振幅的关系 【解析】【解答】 （1）声音的响度与距离发声体的远近有关，离声源越远，听到声音的响度越小； （2）实验中，听不见钟声的实际距离越短，材料的隔音性能越好，反之隔音性能越差，由小华记录的数据可见，材料隔音性能最好的是袜子，隔音性能最差的是塑料袋； （3）根据小华的实验结果可知，表面粗糙多孔的材料隔音性能好些。 故答案为：（1）小；（2）袜子、衣服、报纸、平装书、塑料袋；（3）表面粗糙多孔的材料隔音性能好些。 【分析】 （1）声音是由物体的振动产生的，声音的传播需要介质，不同介质传播声音的快慢不一样； （2）声音的响度指声音的大小，它与物体振动的幅度和距离发声体的远近有关，振幅越大，距离发声体越近，听到的声音的响度越大； （3）小华从听不见钟声的实际距离来分析物体的隔音性能，这里采用了转换法的思想，听不见钟声的实际距离越小，物体的隔音性能越好。 13．【答案】（1）a （2）慢；低 （3）不同 （4）结构；音色 【知识点】音调及音调与频率的关系；响度及响度与振幅的关系；音调、响度与音色的区分 【解析】【解答】（1）实验时，拨动直尺，直尺伸出桌面的部分在振动，直尺的振动发出声音；直尺还拍打桌面发声，是直尺没有紧贴桌面，采用的是a图实验操作。 （2）实验时，直尺伸出桌边的长度越长，振动部分的质量越大，振动频率越慢，音调越低。 （3）探究响度与振幅的关系时，需控制直尺伸出长度不变，改变拨动的力度，振幅改变，听声音响度来，分析响度和振幅的关系。 （4）根据开孔前后两次发声的波形图，波形不同，声音的音色不同；则发声体结构不同时，则声音的音色不同。 【分析】（1）钢尺没有紧贴桌面，拍打桌面发出声音； （2）音调由频率决定，频率越低，音调越低； （3）改变发声体的振幅，听响度大小，探究响度和振幅的关系； （4）改变发声体的结构，声音的音色不同。 （1）拨动直尺，观察到直尺伸出桌面的部分在振动，直尺的振动发出声音；同时听到直尺拍打桌面发出的声音，说明直尺没有紧贴桌面，手没有按在桌子的边缘处，故他采用a图实验操作方法。 （2）[1][2]音调由频率决定，频率越低，音调越低。直尺伸出桌边的长度越长，振动部分的质量越大，振动频率越慢，音调越低。 （3）探究响度与振幅的关系时，需控制直尺伸出长度不变，改变拨动的力度，即改变振幅，通过观察振动幅度、听声音响度来分析关系。 （4）[1][2]比较开孔前后两次发声的波形图可知，波形不同，说明声音的音色不同；可见发声体结构不同时，会导致发出声音的音色不同。 14．【答案】（1）横截面积；低 （2）长度；大 （3）控制变量 【知识点】音调及音调与频率的关系 【解析】【解答】（1）实验时，选用D、E、F的三次实验，注射器规格相同，管内空气柱的横截面积相同，空气柱长度变短时，声音的频率升高，音调升高，可得：当空气柱的横截面积相同时，管内空气柱越长，音调越低。 （2）根据实验数据，选用A、D或B、E或C、F实验，空气柱长度相同，注射器内空气柱的横截面积较大的，频率较低，音调较低，可得：当空气柱的长度相同时，管内空气柱横截面积越大，音调越低。 （3）管乐器发出声音的音调高低与空气柱的长度和横截面积有关，探究与某一因素的关系时，要控制其余因素不变，运用了控制变量法。 【分析】（1）当发声体的横截面积相同时，长度越长，频率越低，音调越低； （2）发声体的长度相同时，横截面积越大，频率越低，音调越低； （3）探究物理量的影响因素时，利用了控制变量法。 （1）[1][2]选用序号为D、E、F的三次实验作对比，注射器规格相同，则管内空气柱的横截面积相同，空气柱长度变短时，声音的频率升高，音调升高，可得：当空气柱的横截面积相同时，管内空气柱越长，音调越低。 （2）[1][2]选用序号为A、D或B、E或C、F的两次实验作对比，空气柱长度相同，注射器规格大即管内空气柱的横截面积较大的，对应声音的频率较低，音调较低，可得：当空气柱的长度相同时，管内空气柱横截面积越大，音调越低。 （3）管乐器发出声音的音调高低与空气柱的长度和横截面积可能都有关系，探究与某一因素的关系时，要控制其余因素不变，主要运用了控制变量法。 15．【答案】（1）音调；1 （2）15；0.038 （3）解：行驶240m所以时间，行驶600m总时间， 全程的平均速度：。 【知识点】速度与物体运动；速度公式及其应用；音调及音调与频率的关系；音调、响度与音色的区分 【解析】【解答】（1）音调是声音的高低，与频率的关系：物体振动越快，音调就越高。凹槽的疏密不同，汽车车轮经过时，振动的频率不同，可改变乐曲的音调。 频率是指物体在1s内振动的次数，频率为392Hz，表示物体1s内振动392次。 （2）根据速度单位换算，，即汽车行驶速度是54km/h表示每秒通过的路程是15m。凹槽间距计算：已知音符“sol”的频率为392Hz，汽车速度，根据，，对应的凹槽之间的距离； 【分析】（1）音调的高低与发声体振动快慢有关，频率表示单位时间振动的次数； （2）根据速度单位换算，判断单位时间通过的路程；根据速度和振动1次的时间，计算距离； （3）根据，计算时间，利用，计算速度大小。 （1）[1]音调与频率的关系：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。凹槽的疏密不同，汽车车轮经过时振动的频率不同，所以凹槽的疏密可以改变乐曲的音调。 [2]频率的含义：频率是指物体在1s内振动的次数，第一个音符“sol”的频率为392Hz，表示物体1s内振动392次。 （2）[1][2]因为1km = 1000m，1h = 3600s，所以 即汽车行驶速度是54km/h表示每秒通过的路程是15m。 凹槽间距计算：已知音符“sol”的频率为392Hz，即1s内振动392次，汽车速度，根据，，则所对应的凹槽之间的距离 （3）行驶240m所以时间 行驶600m所以总时间 全程的平均速度：m/s 16．【答案】（1）此路段汽车的最大行驶速度为100km/h；0.08h （2）解：①根据题意可知， 汽车在0.5h内匀速行驶了36km ， 则汽车的速度； ②根据题意可知，从第1根到第6根路灯杆，中间的间隔数； 第1根路灯杆到第6根路灯杆汽车匀速行驶的时间为12s， 则相邻灯杆之间运动时间为； 相邻两根路灯杆之间的距离。 （3）变高，理由是：汽车速度变快，单位时间内轮胎撞击凹槽的次数变多，频率变大。 【知识点】速度公式及其应用；音调及音调与频率的关系 【解析】【解答】（1）①根据甲图可知，一个圆圈中的数字为“100”，则“100”的含义是：此路段汽车的最大行驶速度为100km/h。 ②根据甲图可知，最高车速为100km/h，该区间测速区域的距离，那么汽车通过该区间的最短时间为。 （3）因为汽车速度变快，单位时间内轮胎撞击凹槽的次数变多，频率变大，因此听到的乐曲音调会变高。 【分析】（1）交通标志中圆形限速标志的数字表示此路段允许的最大行驶速度； （2）①根据计算汽车的速度； ②首先用总时间除以中间的间隔数得到两个路灯杆之间行驶时间，然后根据计算连根路灯杆之间的距离。 （3）音调由发声体振动的频率决定，频率越高，音调越高。 （1）[1]交通标志中圆形限速标志的数字表示此路段允许的最大行驶速度，因此“100”的含义是：此路段汽车的最大行驶速度为100km/h。 [2]由图甲可知，该区间的距离，汽车通过该区间的最短时间为 （2）①汽车的速度 ②从第1根到第6根路灯杆，间隔数 第1根路灯杆到第6根路灯杆汽车匀速行驶的时间为12s，则相邻灯杆之间运动时间为 相邻两根路灯杆之间的距离 （3）音调由发声体振动的频率决定，频率越高，音调越高。因为汽车速度变快，单位时间内轮胎撞击凹槽的次数变多，频率变大，因此听到的乐曲音调会变高。 学科网（北京）股份有限公司 $ 2.2《声音的特性》》 学科素养同步分层练习设计（培优版） 初中物理八年级全一册（沪科版新教材） 一、选择题 1．如图，鼓和分贝仪的位置不变，用大小不同的力敲击鼓面的同一位置，第一次分贝仪的示数为70dB，第二次为50dB，则第一次 A．鼓面的振动频率更高 B．响度更小 C．鼓面的振幅更大 D．敲击鼓面的力更小 【答案】C 【知识点】音调及音调与频率的关系；响度及响度与振幅的关系；音调、响度与音色的区分 【解析】【解答】 解：结合分贝仪的示数可知第一次的响度较大，鼓面的振幅更大，敲击鼓面的力更大。 故选：C。 【分析】 响度和发声体的振幅有关，振幅越大，响度越大，要增大鼓声的响度可以通过增大振幅的方法。 2．如图，是中国古代的一些古典乐器。下列关于声现象的说法正确的是（　　） A．拨动琵琶粗细不同的琴弦，发出声音的音调不同 B．用大小不同的力敲击同一个编钟，发出声音的响度相同 C．吹箫时按压不同位置的气孔，可以改变声音的速度 D．用三种乐器在演奏同一乐曲时，发出声音的音色是相同的 【答案】A 【知识点】音调及音调与频率的关系；响度及响度与振幅的关系；音调、响度与音色的区分 【解析】【解答】A：拨动琵琶粗细不同的琴弦，琴弦的振动频率不同，发出声音的音调不同，故A正确； B：用大小不同的力敲击同一个编钟，编钟的振幅不同，发出声音的响度不同，故B错误； C：吹箫时按压不同位置的气孔，改变了空气柱的长度，从而改变声音的音调，声音的传播速度由介质和温度决定，不会改变，故C错误； D：不同乐器的发声材料、结构不同，发出声音的音色不同，故D错误； 故答案为：A。 【分析】A：考查音调与频率的关系，琴弦粗细不同，振动频率不同，音调不同； B：考查响度与振幅的关系，敲击力度不同，振幅不同，响度不同； C：考查音调和声速的影响因素，按压气孔改变空气柱长度，改变音调，声速由介质和温度决定； D：考查音色的决定因素，不同乐器的音色不同。 3．在成都地铁3号线磨子桥站出口，行人走上“琴键”台阶（如图），台阶亮灯并响起音乐。关于上述情景，下列说法正确的是（　　）。 A．该音乐声由行人振动产生 B．该音乐声不能在真空中传播 C．乐曲的音色与行人的心情有关 D．乐曲的音调越高响度一定越大 【答案】B 【知识点】声音的产生；声音的传播条件；响度及响度与振幅的关系；音调、响度与音色的区分 【解析】【解答】 A．声音是由物体的振动产生，该音乐声由扬声器的喇叭振动产生，故A错误； B．声音不能在真空中传播，该音乐声不能在真空中传播，故B正确； C．乐曲的音色有发声体的材料与结构有关，与行人的心情无关，故C错误； D．乐曲的音调越高，振动越快，与响度无关，故D错误。 故选：B。 【分析】 （1）声音是由物体的振动产生，声音不能在真空中传播； （2）三个特征：音调、响度和音色。音调指声音的高低，与振动频率有关；响度指声音的大小，与声源的振幅有关，音色指声音的音质好坏，与声源的材料与结构有关。 4．小明和小华读出a、o、e三个拼音字母，利用软件采集到的数据如表，分析可知（　　） 字母 小明 小华 a 109.2 Hz 261.2 Hz o 115.4 Hz 279.0 Hz e 120.5 Hz 282.8 Hz A．小明喉咙声带每秒振动次数少 B．小明声音响度大 C．小华声音音调低 D．小华喉咙声带振动的幅度大 【答案】A 【知识点】音调及音调与频率的关系；音调、响度与音色的区分 【解析】【解答】A、读同一个拼音时，小华的振动频率更高，而音调由振动频率决定，频率越高音调越高，因此小华的音调更高，故 A 符合题意； B、响度由振幅决定，表格数据中未提供振幅信息，无法判断谁的振幅更大，故 B 不符合题意； C、由 A 选项分析可知，小华的音调更高，故 C 不符合题意； D、响度由振幅决定，表格数据中未提供振幅信息，无法判断谁的振幅更大，故 D 不符合题意。 故答案为：A。 【分析】本题考查声音的特性（音调与响度）。音调由振动频率决定，频率越高音调越高；响度由振幅决定，振幅越大响度越大。表格中只给出了振动频率相关数据，因此只能判断音调高低，无法判断响度大小。 5．如图所示是甲、乙、丙物体发出的声音在示波器上显示的波形图（纵轴数值的单位相同，横轴中1ms=10-3s），以下说法正确的是（　　） A．甲1s内振动的次数是2次 B．甲发出的声音的响度比乙的小 C．甲、丙发出的声音的音调相同 D．乙发出的声音在真空中的传播速度为3×108m/s 【答案】C 【知识点】声音的传播条件；音调及音调与频率的关系；响度及响度与振幅的关系；音调、响度与音色的区分 【解析】【解答】A．根据图示波形分析，甲声波在0.2毫秒时间间隔内完成了2个完整振动周期，故A错误。 B．声学中定义响度为声音的强弱程度，其决定因素包含振幅和声源距离。在声波图示中，振幅表现为波峰或波谷的垂直高度。对比甲、乙两图的波形特征，可见两者的振幅相同，故响度相同。故B错误。 C．音调作为声音高低特性的表征，与振动频率直接相关。波形图中，频率表现为波形的密集程度。通过比较甲、丙两图可见，在相同0.2毫秒时间内均呈现2次振动，说明频率相同，因此音调相同。故C正确。 D．声波传播依赖介质存在，真空环境下声速为零。因此乙声源在真空中传播速度确实为0，故D错误。 故选C。 【分析】1、声音产生是由物体振动产生，通过介质（固体、液体、气体）中传播，不能在真空中传播； 2、声音的特点：不同材料决定音色不同；振幅决定响度；振动频率决定音频；振动频率决定音频，频率越高，音调越高，频率越低，音调越低；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． 6．“石磬（qìng）”是一种中国古代石制打击乐器和礼器，被称为“古乐之祖”，演奏时用木槌敲击，发出古朴典雅的乐曲声，可谓“余音绕梁，三日不绝”。对于如图所示的一组“石编磬”，下列分析正确的是（　　） A．演奏时用木槌敲击石磬是为了让木槌振动发声 B．“余音绕梁”是指石磬停止振动也能发出声音 C．敲击大小不同的石磬主要是改变了声音的响度 D．人们主要依据音色不同来辨别石磬与其他乐器 【答案】D 【知识点】声音的产生；声音的传播条件；音色；音调、响度与音色的区分 【解析】【解答】A、演奏时用木槌敲击石磬，是为了让石磬振动发声，而不是木槌振动发声。因此A错误。 B、声音是由物体振动产生的，振动停止，发声也停止。“余音绕梁”是声音在空气中的反射（回声）现象，并非石磬停止振动后仍在发声。因此B错误。 C、敲击大小不同的石磬，石磬的振动频率不同，主要改变的是声音的音调，而非响度。因此C错误。 D、不同发声体的材料、结构不同，发出声音的音色不同。人们正是依据音色来辨别石磬与其他乐器。因此D正确。 故答案为：D。 【分析】1、声音的产生：声音是由物体振动产生的，振动停止，发声停止。 2、声音的传播与回声：声音可以在空气中传播，并会发生反射形成回声，“余音绕梁”是回声现象。 3、声音的三要素：音调：由振动频率决定，频率越高，音调越高（如大小不同的石磬振动频率不同，音调不同）。 响度：由振动幅度和距离决定，幅度越大、距离越近，响度越大。 音色：由发声体的材料、结构等决定，用于区分不同的发声体。 4、声音的特性应用：辨别不同乐器依靠音色，调节声音高低依靠音调，调节声音大小依靠响度。 7．赛龙舟不仅是一项体育娱乐活动，更体现我国悠久历史文化传承。如图为龙舟比赛的场景，下列说法正确的是（　　） A．鼓手敲击鼓面越快，鼓声在空气中传播速度也越快 B．鼓手敲击鼓面力度越大，鼓声的音调越高 C．鼓声震耳欲聋，说明此时鼓声的响度大 D．选手能从现场嘈杂声中分辨出鼓声，是通过响度来辨别的 【答案】C 【知识点】声速；响度及响度与振幅的关系；音调、响度与音色的区分 【解析】【解答】A、声音在空气中的传播速度由介质（空气）的温度、密度等因素决定，与声源振动快慢（频率）无关。鼓手敲击鼓面越快，只会提高鼓声的音调，不会改变传播速度。因此A错误。 B、敲击鼓面的力度决定鼓面的振幅，振幅越大，声音的响度越大；而音调由振动频率决定，与力度无关。因此B错误。 C、“震耳欲聋”形容声音非常响亮，这是响度大的典型表现，响度由振幅和距离声源的远近决定。因此C正确。 D、不同发声体的材料、结构不同，发出声音的音色不同。选手能从嘈杂声中分辨出鼓声，是依靠鼓声独特的音色，而非响度。因此D错误。 故答案为：C。 【分析】1、声音的传播速度：声音在同种介质中的传播速度只与温度有关，与音调、响度、音色无关。15℃时空气中声速约为340m/s。 2、声音的三要素：音调：由频率决定，频率越高，音调越高（如敲击鼓面越快，频率越高，音调越高）。 响度：由振幅和距离决定，振幅越大、距离越近，响度越大（如“震耳欲聋”描述响度大）。 音色：由发声体的材料、结构等决定，用于区分不同发声体（如分辨鼓声、人声依靠音色）。 二、多选题 8．如图是探究声现象的四个情境，下列说法正确的是（　　） A．甲图：逐渐抽出玻璃罩内的空气，听到闹钟发出的声音变小，说明声音的音调变低 B．乙图：保持直尺伸出桌面的长度不变，用不同的力度拨动直尺，发出声音的响度改变 C．丙图：实验中乒乓球的作用是将音叉的微小振动放大，更易观察 D．丁图：用大小相同的力敲击装有不同高度水的瓶子，最右侧的瓶子发出的音调最高 【答案】B,C,D 【知识点】音调及音调与频率的关系；响度及响度与振幅的关系 【解析】【解答】 解：A．逐渐抽出罩内空气，铃声逐渐减小到几乎听不到，推理可知在玻璃罩内没有空气时，就不能听到铃声，说明真空不能传声，故A错误； B．乙图：保持直尺伸出桌面的长度不变，用不同的力度拨动直尺，直尺振动幅度不同，发出声音的响度改变，故B正确； C．音叉振动时发声，音叉振动微小，通过乒乓球来放大音叉微小的振动，这种方法是转换法，故C正确； D．瓶内的水越少，瓶子和水越容易振动，频率高，音调高，故最右边的音调最高，故D正确。 故选：BCD。 【分析】 （1）声音的传播需要介质，真空不能传播声音； （2）响度与振幅和距发声体的远近有关；音调高低与振动频率有关，振动频率越大，音调越高；（3）将不易观察的振动放大，属于转换法； （4）振动物体越长振动越慢，音调越低。 三、填空题 9．学校艺术节上，小明用吉他演奏了一首优美的乐曲，乐曲的声音是由琴弦的　 　产生，通过　 　传播到观众的耳中，在演奏过程中他不停地变换手指按压琴弦的不同位置，是为了改变琴弦发出声音的　 　（选填“音调”、“响度”或“音色”）。 【答案】振动；空气；音调 【知识点】声音的产生；声音的传播条件；音调及音调与频率的关系 【解析】【解答】（1）根据声音产生的知识可知，乐曲的声音是由吉他弦的振动产生的。 （2）根据声音传播的知识可知，声音通过空气传播到观众的耳中。 （3） 在演奏过程中变换手指按压弦的位置，则能改变弦的长短，从而改变发声频率，进而影响声音的音调。 【分析】（1）一切声音都是由物体振动产生的； （2）声音的传播需要介质； （3）声音的高低叫音调，与发声体的振动频率有关。 10．请根据图回答下列问题。 （1）用如图甲所示的装置测量小车运动的平均速度，让小车从斜面上A 点由静止开始下滑并计时，运动到B点的时间如图乙所示，则 　 　　 　 （2）如图丙所示，将齿数不同的齿轮固定在同一轴上，当齿轮转动时，用硬纸板接触齿数下同的齿轮，上面齿轮的齿数较少，使硬纸板振动得较慢，发出声音的音调较　 　。 （3）把音叉、长笛发出的C调1(do)的声音分别输入到一个设置不变的示波器中，得到图丁所示的波形图，两者发出声音的响度　 　(选填“相同”或“不同”，下同)、音色　 　。 【答案】（1）45.0；0.3 （2）低 （3）相同；不同 【知识点】测量物体运动的平均速度；音调及音调与频率的关系；响度及响度与振幅的关系；音色；音调、响度与音色的区分 【解析】【解答】（1）由图甲可知，刻度尺的分度值为1cm，小车从A点运动到B点的路程为： SAB=90.0cm-45.0cm=45.0cm 油图乙可知，小车从A点运动到B点所用的时间 t=1.5s，平均速度为： （2）当齿轮转动时，用硬纸板接触齿数下同的齿轮，上面齿轮的齿数较少，使硬纸板振动得较慢，振动频率较低，发出声音的音调较低。 （3）由图丁可知，音叉和长笛发出声音的高度和疏密程度相同，波形的形状不同，可知两者发出声音的响度和音调相同，音色不同。 【分析】（1）由图可知小车运动的路程和时间，根据求出小车的平均速度； （2）音调与振动频率有关，振动频率越低，音调越低； （3）波形图的疏密程度表示振动的频率，波形图越密集，振动频率越快，音调越高； 波形图的纵向高度表示振动的幅度，高度越高，振幅越大，响度越大； 波形的的形状不同，表示声音的音色不同。 11．如下图所示的风铃有七根长短不同的小棍，物理王兴趣的同学在敲打小棍时，发现它们发出的声音不同，经研究可得：如表一所示是同一铁棍在不同长度L时敲击的振动频率f0。 实验序号 ① ② ③ ④ ⑤ L（cm） 5 10 15 20 25 F0（Hz） 700 500 400 300 200 （1）判断同一铁棍长度L与音调的关系，并说明理由　 　。 （2）要用这种材料做一个乐器，发出do re mi fa so laxi的音时，re的音小于500Hz，请你判断该乐器的长度　 　10cm（选填“大于”或“等于”或“小于”）。 【答案】（1）L越长音调越低 （2）大于 【知识点】音调及音调与频率的关系 【解析】【解答】 （1）由表格数据可知，当铁棍的长度越长时，振动的频率越低，音调越低；当铁棍的长度越短时，振动的频率越高，音调越高。 （2）由表格数据可知，当铁棍的长度为10cm时，振动的频率为500Hz，当铁棍的长度小于10cm时，振动的频率大于500Hz，音调高于re；当铁棍的长度大于10cm时，振动的频率小于500Hz，音调低于re；所以，要用这种材料做一个乐器，发出do re mi fa so la xi的音时，re的音小于500Hz，该乐器的长度应大于10cm。 故答案为：（1）L越长音调越低； （2）大于。 【分析】 （1）根据表格数据可知，随着铁棍长度的增加，音调逐渐降低； （2）根据（1）中结论得出答案。 四、实验探究题 12．教科书中对于声音有这样一段描述：不同的障碍物表面对声波的反射和吸收能力不同。坚硬光滑的表面反射声波的能力强，松软多孔的表面吸收声波的能力强。小华学了该知识后，对于材料的隔音性能很感兴趣，于是他设计了如下实验进行探究，实验步骤如下： ①先搜集各种材料，如衣服、报纸、平装书、塑料袋、袜子； ②把闹钟放到盒子里，将衣服盖在钟上方，逐渐远离盒子直到听不到嘀嗒声，记下此时人离盒子的距离； ③依次将各种材料盖在闹钟上方重复以上实验，得到如下表的数据。 材料 衣服 报纸 平装书 塑料袋 袜子 听不见钟声的距离/m 2.1 2.8 3.7 5.2 1.2 请你回答问题： （1）小华设计的实验利用了离声源越远，听到的声音响度越　 　（填“大”或“小”）的原理； （2）根据实验数据，待测材料隔音性能由好到差的顺序为　 　； （3）根据小华的实验结果，你能够得到的结论是　 　。 【答案】（1）小 （2）袜子、衣服、报纸、平装书、塑料袋 （3）表面粗糙多孔的材料隔音性能好。 【知识点】声音的传播条件；响度及响度与振幅的关系 【解析】【解答】 （1）声音的响度与距离发声体的远近有关，离声源越远，听到声音的响度越小； （2）实验中，听不见钟声的实际距离越短，材料的隔音性能越好，反之隔音性能越差，由小华记录的数据可见，材料隔音性能最好的是袜子，隔音性能最差的是塑料袋； （3）根据小华的实验结果可知，表面粗糙多孔的材料隔音性能好些。 故答案为：（1）小；（2）袜子、衣服、报纸、平装书、塑料袋；（3）表面粗糙多孔的材料隔音性能好些。 【分析】 （1）声音是由物体的振动产生的，声音的传播需要介质，不同介质传播声音的快慢不一样； （2）声音的响度指声音的大小，它与物体振动的幅度和距离发声体的远近有关，振幅越大，距离发声体越近，听到的声音的响度越大； （3）小华从听不见钟声的实际距离来分析物体的隔音性能，这里采用了转换法的思想，听不见钟声的实际距离越小，物体的隔音性能越好。 13．某同学发现：用力拨动伸出桌面长度不同的直尺时，直尺振动快慢不同，听到声音的高低也不同。于是，该同学利用直尺进行如下探究： （1）他拨动直尺，观察到直尺伸出桌面的部分在振动，同时听到直尺拍打桌面发出的声音，这是由于他采用图　 　（填“a”或“b”）所示的实验操作方法。 （2）规范实验操作后，他改变直尺伸出桌边的长度，用力拨动直尺，发现直尺伸出桌边的长度越长，振动越　 　，声音的音调越　 　。 （3）为了探究响度与发声体振幅的关系。他应保持直尺伸出桌边的长度一定，用大小　 　的力拨动直尺。 （4）他在直尺的右端开一个小孔，控制其他因素保持不变，开孔前后两次发声的波形图如图（c）所示。可见发声体　 　（填“材料”或“结构”）不同，会导致发出声音的　 　（填声音的特性）改变。 【答案】（1）a （2）慢；低 （3）不同 （4）结构；音色 【知识点】音调及音调与频率的关系；响度及响度与振幅的关系；音调、响度与音色的区分 【解析】【解答】（1）实验时，拨动直尺，直尺伸出桌面的部分在振动，直尺的振动发出声音；直尺还拍打桌面发声，是直尺没有紧贴桌面，采用的是a图实验操作。 （2）实验时，直尺伸出桌边的长度越长，振动部分的质量越大，振动频率越慢，音调越低。 （3）探究响度与振幅的关系时，需控制直尺伸出长度不变，改变拨动的力度，振幅改变，听声音响度来，分析响度和振幅的关系。 （4）根据开孔前后两次发声的波形图，波形不同，声音的音色不同；则发声体结构不同时，则声音的音色不同。 【分析】（1）钢尺没有紧贴桌面，拍打桌面发出声音； （2）音调由频率决定，频率越低，音调越低； （3）改变发声体的振幅，听响度大小，探究响度和振幅的关系； （4）改变发声体的结构，声音的音色不同。 （1）拨动直尺，观察到直尺伸出桌面的部分在振动，直尺的振动发出声音；同时听到直尺拍打桌面发出的声音，说明直尺没有紧贴桌面，手没有按在桌子的边缘处，故他采用a图实验操作方法。 （2）[1][2]音调由频率决定，频率越低，音调越低。直尺伸出桌边的长度越长，振动部分的质量越大，振动频率越慢，音调越低。 （3）探究响度与振幅的关系时，需控制直尺伸出长度不变，改变拨动的力度，即改变振幅，通过观察振动幅度、听声音响度来分析关系。 （4）[1][2]比较开孔前后两次发声的波形图可知，波形不同，说明声音的音色不同；可见发声体结构不同时，会导致发出声音的音色不同。 14．在观看交响乐队演奏的过程中，小莉发现同属于管乐器的圆号、小号、长号、大号发出声音的高低各不相同，她对此进行研究。提出了以下猜想： 猜想一：管乐器发出声音的音调高低，可能与管内空气柱的长度有关。 猜想二：管乐器发出声音的音调高低，可能与管内空气柱的横截面积有关。 小莉找来了两个未使用过的一次性注射器制成了哨子（如图所示）。注射器的规格分别为2.5mL和5mL。她一边吹哨子一边调整注射器内空气柱的长度，同时利用专用仪器测出声音的频率，详见下表： 序号 A B C D E F 注射器规格（mL） 2.5 2.5 2.5 5 5 5 空气柱长度（cm） 2 1.5 1 2 1.5 1 频率（Hz） 337 488 562 300 337 488 （1）选用序号为D、E、F的三次实验作对比，可以得出：当空气柱的　 　相同时，管内空气柱越长，音调越　 　； （2）选用序号为A、D或B、E或C、F的两次实验作对比，可以得出的结论是：当空气柱的　 　相同时，管内空气柱横截面积越　 　，音调越低； （3）在此实验中，小莉采用的研究方法是　 　法。 【答案】（1）横截面积；低 （2）长度；大 （3）控制变量 【知识点】音调及音调与频率的关系 【解析】【解答】（1）实验时，选用D、E、F的三次实验，注射器规格相同，管内空气柱的横截面积相同，空气柱长度变短时，声音的频率升高，音调升高，可得：当空气柱的横截面积相同时，管内空气柱越长，音调越低。 （2）根据实验数据，选用A、D或B、E或C、F实验，空气柱长度相同，注射器内空气柱的横截面积较大的，频率较低，音调较低，可得：当空气柱的长度相同时，管内空气柱横截面积越大，音调越低。 （3）管乐器发出声音的音调高低与空气柱的长度和横截面积有关，探究与某一因素的关系时，要控制其余因素不变，运用了控制变量法。 【分析】（1）当发声体的横截面积相同时，长度越长，频率越低，音调越低； （2）发声体的长度相同时，横截面积越大，频率越低，音调越低； （3）探究物理量的影响因素时，利用了控制变量法。 （1）[1][2]选用序号为D、E、F的三次实验作对比，注射器规格相同，则管内空气柱的横截面积相同，空气柱长度变短时，声音的频率升高，音调升高，可得：当空气柱的横截面积相同时，管内空气柱越长，音调越低。 （2）[1][2]选用序号为A、D或B、E或C、F的两次实验作对比，空气柱长度相同，注射器规格大即管内空气柱的横截面积较大的，对应声音的频率较低，音调较低，可得：当空气柱的长度相同时，管内空气柱横截面积越大，音调越低。 （3）管乐器发出声音的音调高低与空气柱的长度和横截面积可能都有关系，探究与某一因素的关系时，要控制其余因素不变，主要运用了控制变量法。 五、综合题 15．我国有些地方修筑了“音乐公路”。当汽车以一定速度匀速行驶在该“音乐公路”上，就会奏出一段悦耳的乐曲。观察发现，音乐公路的路面上分布着许多横向凹槽，汽车车轮每经过一个凹槽，就会上下振动一次从而发声。 （1）凹槽的疏密可以改变乐曲的　 　（选填“响度”、“音调”或“音色”），假设某音乐公路规定的行驶速度是54km/h，设定乐曲为《歌唱祖国》，第一个音符“sol”的频率为392Hz，表示物体　 　s内振动392次。 （2）汽车行驶速度是54km/h表示每秒通过的路程是　 　m，汽车车轮每经过一个凹槽，就会上下振动一次，因此汽车发出“sol”这个音时，所对应的凹槽之间的距离是　 　m。（结果保留3位小数） （3）某段音乐公路长度为600m，汽车先以8m/s的速度行驶240m，通过剩余的路程用时30s，求汽车通过这段音乐公路的平均速度是多少m/s。 【答案】（1）音调；1 （2）15；0.038 （3）解：行驶240m所以时间，行驶600m总时间， 全程的平均速度：。 【知识点】速度与物体运动；速度公式及其应用；音调及音调与频率的关系；音调、响度与音色的区分 【解析】【解答】（1）音调是声音的高低，与频率的关系：物体振动越快，音调就越高。凹槽的疏密不同，汽车车轮经过时，振动的频率不同，可改变乐曲的音调。 频率是指物体在1s内振动的次数，频率为392Hz，表示物体1s内振动392次。 （2）根据速度单位换算，，即汽车行驶速度是54km/h表示每秒通过的路程是15m。凹槽间距计算：已知音符“sol”的频率为392Hz，汽车速度，根据，，对应的凹槽之间的距离； 【分析】（1）音调的高低与发声体振动快慢有关，频率表示单位时间振动的次数； （2）根据速度单位换算，判断单位时间通过的路程；根据速度和振动1次的时间，计算距离； （3）根据，计算时间，利用，计算速度大小。 （1）[1]音调与频率的关系：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。凹槽的疏密不同，汽车车轮经过时振动的频率不同，所以凹槽的疏密可以改变乐曲的音调。 [2]频率的含义：频率是指物体在1s内振动的次数，第一个音符“sol”的频率为392Hz，表示物体1s内振动392次。 （2）[1][2]因为1km = 1000m，1h = 3600s，所以 即汽车行驶速度是54km/h表示每秒通过的路程是15m。 凹槽间距计算：已知音符“sol”的频率为392Hz，即1s内振动392次，汽车速度，根据，，则所对应的凹槽之间的距离 （3）行驶240m所以时间 行驶600m所以总时间 全程的平均速度：m/s 16．小星和家人周末自驾出游到某个景点游玩，先后经过一段平直的公路和一段音乐公路。 （1）如图甲是平直的公路上的区间测速提示牌。 ①其中“100”的含义是　 　； ②在遵守交通规则的前提下汽车通过该区间的时间不能少于多少小时　 　？ （2）在平直的公路上，小星观察到汽车在0.5h内匀速行驶了36km。接着他用电子表测出汽车从第1根路灯杆到第6根路灯杆的时间为12s。若路灯杆之间是等距的。求： ①汽车的速度； ②相邻两根路灯杆之间的距离。 （3）经过一段音乐公路时，音乐公路的路面上刻有不同间距的凹槽，汽车行驶时轮胎与凹槽碰撞产生振动，进而发出不同音调的声音，组合成乐曲。请结合声现象知识回答：若汽车匀速行驶驶过的速度变快，听到的乐曲音调会如何变化？请说明原因。 【答案】（1）此路段汽车的最大行驶速度为100km/h；0.08h （2）解：①根据题意可知， 汽车在0.5h内匀速行驶了36km ， 则汽车的速度； ②根据题意可知，从第1根到第6根路灯杆，中间的间隔数； 第1根路灯杆到第6根路灯杆汽车匀速行驶的时间为12s， 则相邻灯杆之间运动时间为； 相邻两根路灯杆之间的距离。 （3）变高，理由是：汽车速度变快，单位时间内轮胎撞击凹槽的次数变多，频率变大。 【知识点】速度公式及其应用；音调及音调与频率的关系 【解析】【解答】（1）①根据甲图可知，一个圆圈中的数字为“100”，则“100”的含义是：此路段汽车的最大行驶速度为100km/h。 ②根据甲图可知，最高车速为100km/h，该区间测速区域的距离，那么汽车通过该区间的最短时间为。 （3）因为汽车速度变快，单位时间内轮胎撞击凹槽的次数变多，频率变大，因此听到的乐曲音调会变高。 【分析】（1）交通标志中圆形限速标志的数字表示此路段允许的最大行驶速度； （2）①根据计算汽车的速度； ②首先用总时间除以中间的间隔数得到两个路灯杆之间行驶时间，然后根据计算连根路灯杆之间的距离。 （3）音调由发声体振动的频率决定，频率越高，音调越高。 （1）[1]交通标志中圆形限速标志的数字表示此路段允许的最大行驶速度，因此“100”的含义是：此路段汽车的最大行驶速度为100km/h。 [2]由图甲可知，该区间的距离，汽车通过该区间的最短时间为 （2）①汽车的速度 ②从第1根到第6根路灯杆，间隔数 第1根路灯杆到第6根路灯杆汽车匀速行驶的时间为12s，则相邻灯杆之间运动时间为 相邻两根路灯杆之间的距离 （3）音调由发声体振动的频率决定，频率越高，音调越高。因为汽车速度变快，单位时间内轮胎撞击凹槽的次数变多，频率变大，因此听到的乐曲音调会变高。 学科网（北京）股份有限公司 $