3.2 声音的特性
一、单选题
1．某音乐小组的同学制作了三种不同的乐器，用它们演奏时，发出声音的波形图分别如图，下列说法中正确的有（ ）
①乐器发声的响度相同；
②乐器发声的音调相同；
③乐器发声的音色相同。
A．①② B．①③ C．②③ D．①②③
2．声音是由物体的振动产生并以波的形式向四周传播。小东用图甲的实验装置将音叉发出的声音信号输入计算机，下列选项中哪两个图像（如图乙）可能是敲击同一个音叉的波形图（ ）
A．①和② B．①和③ C．③和④ D．①和④
3．现在有很多儿童智能陪伴设备，如AI机器人，可以和小朋友沟通交流，如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．小朋友通过音色不同能区分智能机器人和妈妈的声音
B．智能机器人的声音一定不是噪声
C．智能机器人的声音可以在真空中传播
D．智能机器人的声音在空气中的传播速度为3×108m/s
4．如图所示声波的波形图，下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙的音色相同 B．甲、丙的响度相同
C．乙、丁的响度相同 D．丙、丁的音调相同
二、多选题
5．如图所示是人和蝙蝠的发声及听觉频率范围，根据信息下列说法正确的是（ ）
A．某昆虫翅膀 2s 内振动了 600 次，人能听到该频率的声音
B．人是发不出蝙蝠所发声音的音调的，人也听不到蝙蝠所发最高频率的声音
C．某媒体报道说“蝙蝠发出声音时翅膀每分钟振动 10000 次”，这一说法是可信的
D．人发出的最低频率的声音只要音响达到 100dB 以上，蝙蝠是可以听到的
三、填空题
6．如图，是两种声音的波形图，由图可以看出这两种声音的___________不同。
7．“抖音”App是一款社交类的软件，“抖音”的本质是将正常录制的音频和视频通过App软件以3倍的速度快速播放而达到“短”的目的，此时声波的频率也为正常声音的3倍，则“抖音”的音调比正常声音的_____，一些同学通过“西瓜视频”软件上的一些科普视频来学习知识，利用的是声音可以传递_____。
8．如图所示的“曾侯乙编钟”是大家所熟知的一套大型编钟。用钟锤敲击编钟，编钟会因为______发出声音。轻敲或重敲编钟的同一位置，所发出声音的______不同。用相同的力敲击甲钟和乙钟，______（填“甲”或“乙”）钟音调高。
9．将甲、乙两个音叉发出的声音信号输入示波器，相同屏幕内显示的波形如图所示，可见________音叉发出声音的音调高，________音叉发出声音的响度小。
10．如图所示，相同的瓶子里装入了不同的水量，用棒敲击瓶子时，可发出不同的___________（选填音调、响度或音色），向保温瓶吹气时，随着注水增多，听到声音的音调会___________（选填“变高”、“变低”或“不变”）。
四、实验题
11．（1）为了探究音调与什么因素有关，小明设计了如图所示的4个实验，你认为能够完成探究目的是______（填序号）。
（2）在敲鼓时，用鼓锤敲击鼓面，在听到鼓声同时，还可看见鼓面上小纸团在跳动，说明鼓声是由于鼓面的______产生的，这里所采用的实验方法是______（选填“控制变量法”、“转换法”或“类比法”）。
12．有关声音的实验：
（1）如图甲，把正在发生的音叉靠近悬挂的静止乒乓球，看到乒乓球被______说明音叉发声时在振动；
（2）如图乙，将一块正在发声的小音乐芯片放在注射器中，再将活塞推到底端，用橡胶帽封闭注射口，然后用力往外拉活塞，这时听到注射器中音乐芯片的声音会变______（“强”、“弱”或“不变”），进一步推理说明______不能传播声音，探究过程中运用了______法；
（3）如图丙，拨动同一把钢尺，在钢尺探出桌面相同长度的情况下，轻拨和重拨钢尺，听到钢尺发声的______不同；逐渐增大钢尺探出桌面的长度，保持钢尺振动的幅度相同，听到钢尺发声的______不同。
13．为了探究“声音的特性”，小红小明分别用如图a、b所示的装置进行实验。
（1）小红将一把钢尺紧压在桌面上，让钢尺伸出桌面的长度相同，用大小不同的力拨动钢尺发声，她在听钢尺振动发出声音的同时，还要观察钢尺振动的 ___________（选填“快慢”或“幅度”）不同；
（2）小明用不同的力轻敲、重敲同一个音叉，并让发声的音叉接触乒乓球，当他听到音叉发出声音的同时，还要观察乒乓球被弹开距离的远近。 ___________（选填“轻敲”或“重敲”）使乒乓球被弹开越远；
（3）从小红、小明做的实验分析、交流中发现：响度与 ___________（填“频率”或“振幅”）有关。
14．生活中我们经常利用身边的物品进行实验探究，例如一把刻度尺能做很多实验。
（1）在国际单位制中，长度的基本单位是 _____（填中文名称）。生活中我们利用刻度尺来测量物体的长度，如左图所示，物体的长度是 _____cm；
（2）用如右图所示刻度尺设计实验，探究音调与频率的关系。完成下列填空：改变刻度尺伸出桌面的 _____，用相同的力度拨动刻度尺，观察刻度尺 _____（选填“振动幅度”或“振动频率”）的变化，比较声音音调的变化；
（3）在国际单位制中，频率的单位是 _____（填写中文全称）。我们能听到这把刻度尺发出的声音，是因为尺子的振动频率在人的听觉范围 _____Hz之间。
15．如图所示，请结合所学知识、回答下列问题：
如图所示，用大小不同的力拨动同一根橡皮筋发声时，橡皮筋发声的___________不同，如果再加上几根粗细不同的橡皮筋并用相同的力度去拨动，则最细的橡皮筋发声的音调最___________。
五、计算题
16．如图所示为人和一些动物的发声频率、听觉频率的范围信息，试归纳出上述信息的共性特征，井简述其合理性。
17．向海底垂直发射超声波，经过4s后受到回声，此处海底深度为多少？（已知声音在海水中传播速度是1500m/s）
18．超声测速仪向障碍物发出时间极短的脉冲超声波，根据接收的反射信号时间关系可以 测量物体速度．测速仪 B 向迎面行驶的汽车 A 发射两次脉冲波的时间间隔为 4.5s. 发射第 一个脉冲后 1.4s 收到反射信号，发射第二个脉冲后 0.4s 收到反射信号，则汽车行驶的速 度为_______m/s. （超声波在空气中的传播速度为 340m/s）；若这段高速公路的限定时速 为 120km/h，该汽车是否超速？_____（选填“是”或“否”）．
19．交通部门常用超声波测速仪来检测汽车行驶时是否超速．测速原理是测速仪前后两次发出并接收 到被测车辆反射回的超声波信号，再根据两次信号的时间差侧出车速．假设某次测速仪第一次发出的 超声波经过 0.6s 后接收到被某汽车反射回来的超声波，第二次发出超声波经过 0.4s 后接收到被该汽 车反射回来的超声波，两次超声波发出之间有时间间隔，且测速仪接收到第一次反射回来的超声波后 才发出第二次超声波．假设超声波在空气中的传播速度为 340m/s 且保持不变，汽车的行驶平均速度 是 34m/s．求：
（1）汽车第一次接收到超声波的位置距测速仪的距离为多少米____？
（2）两次超声波发出之间时间间隔为多少秒_______？
20．一架超音速飞机在高空沿水平方向飞行，当飞机飞过某人头顶上方10 s后这人才听到飞机的轰鸣声，此时飞机已飞到此人前方6210 m处，求：(声音在空气中的传播速度为340 m/s)
(1)这架飞机的飞行高度是多少____________．
(2)这架飞机的飞行速度是声速的几倍____________．
参考答案：
1．A
【详解】①振幅是指振动物体离开平衡位置的最大距离，它决定了声音的响度。观察图示可知振幅相同，所以乐器发声的响度相同，故①正确。
②频率表示物体振动的快慢，物体振动得越快，频率越大，音调越高。观察图示可知发声体振动的频率相同，所以音调相同，故②正确；
③不同乐器、不同发声体的材料和结构不同，产生的音色会不同，我们是靠音色来辨别乐器的种类，所以音乐小组的几位同学的各自的乐器音色不同，故③错误，故A正确，BCD错误。
故选A。
2．D
【详解】由题意可知，敲击同一个音叉时，声音的响度可能变化，但声音的音调和音色不会改变，由波形可知，①和④的音调相同、响度和音色不同，而②的音色不同，③的频率不同，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
3．A
【详解】A．音色是指声音的特色，与发声体的结构和材料有关，所以，小朋友可以通过音色不同能区分智能机器人和妈妈的声音，故A正确；
B．若智能机器人的声音影响到人们正常工作或休息，则属于噪声，故B错误；
C．声音传播需要介质，无法在真空中传播，故C错误；
D．智能机器人的声音在15℃的空气中的传播速度为340m/s，故D错误。
故选A。
4．B
【详解】A．音色跟发声体的材料、结构有关。由图知道，甲和乙波形的形状并不完全正确相同，因此它们的音色不同，故A错误；
B．响度跟物体的振幅有关，振幅越大，响度越大。由图知道，甲、丙的振动的幅度相同，响度相同，故B正确；
C．由图知道，乙、丁偏离原位置的远近不同，振幅不同，故响度不同，故C错误；
D．由图知道，乙、丁在相同时间内振动的次数不相同，即频率不相同，所以音调不相同，故D错误。
故选B。
5．AB
【详解】A．某昆虫翅膀 2s 内振动了 600 次，则频率
人耳能听到20~20000Hz的声音，故人能听到该频率的声音，故A正确；
B．人的发声频率85H~1100Hz，蝙蝠的发声频率范围是10000~120000Hz，人可以发出蝙蝠的发声音调，人耳只能听到2~20000Hz的声音，人也听不到蝙蝠所发最高频率的声音人，故B正确；
C．蝙蝠发出声音不是翅膀的振动，而是声带振动，故C错误；
D．振幅足够大，说明声音的响度大；蝙蝠只能听到1000~120000Hz的声音，人发出声音的最低频率小于20Hz的声音蝙蝠是不能听到的，故D错误。
故选AB。
6．响度
【详解】由图可知，两种波形偏离平衡位置的距离不同，所以两种波形图的振幅不同，故这两种声音的响度不同。
7． 高 信息
【详解】[1]播放速度变为原来的3倍，表示相同时间内振动的次数变为原来的3倍，则频率变为原来的3倍，所以频率变高，音调变高。
[2]信息可以传递信息，也可以传递能量；一些同学通过“西瓜视频”软件上的一些科普视频来学习知识，利用的是声音可以传递信息。
8． 振动 响度 乙
【详解】[1]声音是由物体振动产生的，用钟锤敲击编钟时发出的声音是由于编钟振动产生的。
[2]轻敲或重敲编钟的同一位置，编钟振动的幅度不同，产生的响度不同，轻敲，响度小，重敲，响度大。
[3]用相同的力度敲击大小不同的钟，编钟的质量不同，体积不同的钟，振动的难易不同，频率不同，音调不同，乙的体积小，振动的频率高，音调高。
9． 甲 乙
【详解】[1]由图可知，在相同时间内甲音叉振动的次数比乙多，说明甲的振动频率比乙大，故甲音叉发出声音的音调高。
[2]由图可知，乙的振幅小于甲的振幅，故乙音叉发出声音的响度小。
10． 音调 变高
【详解】[1]用棒敲击瓶子时，瓶子和水振动发出声音，且瓶内的水越多，振动的频率越低，相应的音调越低；故图中发出的声音音调从左至右是依次降低。
[2]向保温瓶注水时，听到的声音是瓶内空气柱振动发出的；随着注水增多，瓶内空气柱变短，振动变快，频率变大，所以听到声音的音调会变高。
11． AC 振动 转换法
【详解】（1）[1]A．硬纸板接触齿数不同的齿轮，振动的频率不同，发出的声音的音调不同，因而该实验探究的是音调与什么因素有关，故A符合题意；
B．将正在发生的音叉放在面颊上有震感，说明声音是由物体振动产生的，故B不符合题意；
C．用塑料尺子在梳子齿上快慢不同的滑动时，梳子齿振动的频率不同，发出的声音的音调不同，是为了探究音调与什么因素有关，故C符合题意；
D．改变敲鼓时的力度，振幅不同，响度不同，因而该实验探究的是响度跟振幅的关系，故D不符合题意。
（2）[2][3]看见鼓面上小纸团在跳动，将不易观察的鼓面的振动转化为小纸团的跳动，利用了转换法。小纸团的跳动说明鼓声是由于鼓面的振动产生的。
12． 反复弹起 弱 真空 科学推理 响度 音调
【详解】（1）[1]声音是由物体振动产生的，音叉振动不容易被观察到，实验中利用转换法来观察音叉的振动。当把正在发生的音叉靠近悬挂静止的乒乓球时，乒乓球被反复弹起，表明音叉对其施加了力，则该现象说明音叉发声时在振动。
（2）[2][3]根据题意和图乙可知，将一块正在发声的小音乐芯片放在注射器中，再将活塞推到底端，此时注射器内有一部分空气，然后用橡胶帽封闭注射口，用力往外拉活塞，注射器内的空气体积增大，注射器内的空气变得稀薄，类比真空罩实验可知此时听到注射器中音乐芯片的声音会变弱，进一步想象、推理可知，如果注射器内的空气变得更加稀薄，直至变为真空状态，外界就不能听到注射器中音乐芯片的声音，进而推理出真空不能传播声音。
[4]物理学中，常常有难以达到条件的时候，我们常常需要借助将实验想象为理想情况下来达到我们的目的，在实验基础上经过概括、抽象、推理得出规律，这种研究问题的方法就叫做科学推理法，又叫实验推理法，图乙实验中正是应用了该方法。
（3）[5]物理学中，声音的强弱叫做响度，物体的振幅越大，产生声音的响度越大，图丙中拨动同一把钢尺，在钢尺探出桌面相同长度的情况下，说明振动时频率一定，轻拨和重拨钢尺，钢尺振动的幅度不同，即振幅不同，因此发声的响度不同。
[6]声音的高低叫做音调，与发声体振动的频率有关，频率越高，音调越高，图丙中逐渐增大钢尺探出桌面的长度，保持钢尺振动的幅度相同，则钢尺振动的频率不同，听到钢尺发声的音调不同。
13． 幅度 重敲 振幅
【详解】（1）[1]让钢尺伸出桌面的长度相同，用大小不同的力拨动钢尺时，钢尺振动的幅度不同，声音的响度不同，所以她在听钢尺振动发出声音的同时，还要观察钢尺振动的幅度的不同。
（2）[2]当敲击音叉的力增大时，音叉发出响度更大的声音，音叉的振幅更大，则观察到乒乓球弹起的幅度越大。
（3）[3]通过实验可知响度与声源的振幅有关，而且是振幅越大，响度越大。
14． 米 1.59 长度 振动频率 赫兹 20~20000
【详解】（1）[1]在国际制中，长度的基本单位是米，符号用m表示。
[2]左图中刻度尺的分度值为0.1cm；物体左侧与7.00cm对齐，右侧接近8.6cm，估读为8.59cm，所以物体的长度为
（2）[3][4]根据控制变量法可知，要探究音调与频率的关系，需要控制声音的响度相同，即确保力的大小相同，因此要改变刻度尺伸出桌面的长度，用相同的力度拨动刻度尺；观察刻度尺那就买， 振动频率的变化，比较声音音调的变化。
（3）[5]频率的单位是赫兹，符号为Hz。
[6]人能听到的频率范围为20~20000Hz，我们能听到这把刻度尺发出的声音，说明尺子的振动频率在20~20000Hz之间。
15． 响度 高
【详解】[1]同时当用大小不同的力拨动同一根橡皮筋，橡皮筋振动的幅度是不同的，故响度是不同的。
[2]如果再加上几根粗细不同的橡皮筋并用相同的力度去拨动，则橡皮筋振动的频率不同，音调不同，最细的橡皮筋振动的最快，频率最大，音调最高。
16．详见解析
【详解】根据题干的图中信息得到：狗的发声范围：452～1800赫兹，猫的发声范围是：760～1500赫兹，而蝙蝠是10000～120000赫兹，海豚的是7000～120000赫兹．狗的听觉范围是：15～50000赫兹，猫的听觉范围是：60～65000赫兹，而蝙蝠是1000～120000赫兹，海豚的是150～150000赫兹。
故狗的发声的频率范围最小，听觉频率范围最大的动物是海豚。
17．3000m
【详解】海底深度为： .
18． 153km/h 超速
【详解】超声波碰到汽车后返回，来回运动的距离相等，时间也相等，所以超声波单程时间为总时间的一半，根据 ，测速仪第一次发出的信号从汽车处返回到测速仪时，汽车距测速仪的距离为：，第二次发出的信号从汽车处返回到测速仪时，汽车距测速仪的距离为：， 因此汽车在两次与信号相遇的过程中，行驶了s=238m-68m=170m，因为超声波发送时间间隔是从第一次发射和第二次发射之间的时间，而汽车运动这段距离的时间是超声波第一次和第二次接触汽车的时间差，所以汽车行驶的时间要减去第一次到达汽车的时间，加上第二次传播的时间，为
4.5s-0.5s+0.2s=4s ，所以汽车的车速是=153km/h,超速．
【点睛】本题考查速度的计算．
19． 102m 1.1s
【详解】由题意可得，超声波两次传播的单程时间分别为：t1＝×0.6s＝0.3s,t2＝×0.4s＝0.2s；(1)由v＝可得，汽车第一次接收到超声波的位置距测速仪的距离：s1＝v声t1＝340m/s×0.3s＝102m；(2)同理可得，汽车第二次接收到超声波的位置距测速仪的距离：s2＝v声t2＝340m/s×0.2s＝68m；因此汽车在两次信号的间隔过程中,行驶的距离：s′＝s2 s1＝102m 68m＝34m；则此过程中汽车行驶的时间：t′＝＝1s.设两次超声波发出之间时间间隔为△t，且汽车行驶的时间是从第一次接收到超声波信号开始计时，到第二次接收到超声波信号结束，所以有：t′＝△t t1+t2，则两次超声波发出之间时间间隔为：△t＝t′+t1 t2＝1s+0.3s 0.2s＝1.1s.
【点睛】求汽车的速度必须知道行驶的距离和相应的时间：（1）测速仪第一次发出超声波时，经过了0.3s到达了汽车处，而信号从汽车处返回测速仪，也行驶了0.3s的时间；（2）在第二次发出的信号，在与汽车相遇返回到测速仪时，超声波行驶了0.4s；这两次汽车与测速仪的距离差就是汽车行驶的距离，根据t＝算出行驶这段时间所用的时间；设两次超声波发出之间时间间隔为△t，且汽车行驶的时间是从第一次接收到超声波信号开始计时，到第二次接收到超声波信号结束，所以有：t′＝△tt1+t2，据此可求出两次超声波发出之间时间间隔．
20． 3400 1.83
【详解】（1）飞机的飞行高度：
（2）飞机的飞行速度：
它是声音速度的倍数为：
【点睛】本题考查了飞机的飞行高度、飞机速度是音速的倍数问题，正确使用速度公式可解题．
