二、声和声现象 内部资料.doc

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二、赛点分析
声和声现象
1．声音的产生与传播
声音是由物体的振动而产生的．
声音是依靠介质来传播的，空气、固体、液体都是声音传播的介质，介质的密度越大，声音传播的速度就越快；声音在常温的空气中传播速度为340m／s．
2．声音的反射
声音遇到障碍物时将发生反射，声音的反射服从反射定律．
通常把反射回来的声音称为回音，回音必须滞后0．1s才能被人耳区别开来．
3．声音的三要素
(1)音调．声音的高低叫做音调，音调的高低取决于声源的振动频率．频率越高，音调越高频率越低，音凋越低．
人耳能听到的声音的频率范围是20～20000赫兹(Hz)，这一范围的声音频率叫做音频，高于20000Hz的声音叫超声，低于20Hz的声音叫做次声．
(2)响度．人耳能感觉到的声音强弱程度叫做响度．响度与声源的振动幅度有关，声源的振动幅度越大，响度越大；声源的振动幅度越小，响度就越小．响度还与距离发声体的远近有关．
(3)音色(又称音品)．音色反映了声音的品质，不同物体发出的声音音色是不同的．人耳能分辨出不同的声音主要是因为它们的音色不同．
4．声音的计量单位
在声学上，通常用分贝作为计量声音大小的单位．0分贝是人听觉的下限，10分贝相当于微风吹拂树叶的沙沙声，人的理想声学环境是15～40分贝．
5．噪声
发声体的不规则振动所产生的声音叫噪声，或者说是使人听起来不愉快的声音即为噪声．为保证休息和睡眠，噪声应不超过50分贝；为保证正常工作和学习，应控制噪声不超过70分贝．
竞赛中出现较多的题型是声音的反射和根据声音的三要素来区别发声体．

选 择 题

2-1[2002年上海市初中物理竞赛初赛试题]
甲、乙两人站在一堵光滑的墙壁前。两人之间相距102m，且距离墙壁均为68m，如图2-1所示．甲开了一枪后，乙先后听到两声枪响之间的时间间隔为(已知空气中声音的传播速度为340m／s) ( )

【答案】B
【解析】甲开了一枪后，乙先后听到两声枪响，其一是声音直接由甲传到
乙，其二是通过墙壁反射的声音，反射点只可能在甲乙连线垂直平分线与墙壁
的交点．
两次枪声的时间间隔

2-2[1998年广东省初中物理竞赛初赛试题]
音调不同的声音，在空气中传播时 ( )
A．低音传播的速度比高音快 B．高音传播的速度比低音快
C．低音和高音传播的速度相同 D．无法判断
【答案】C
【解析】音调和声音传播的速度是两个互不相关的物理量，音调的高低由声音的频率来决定，而声音传播的速度只与其传播的介质有关，例如声音在水中传播速度就与在空气中的传播速度不同．但是在同一介质中，低音和高音的传播速度是相同的．
2-3[1999年上海市第13届初中物理复赛试题]
在敲响古刹里的大钟时，有的同学发现，停止了对大钟的撞击后，大钟仍“余音未绝”，分析其原因是 ( )
A．大钟的回声 B．大钟在继续振动
C．人的听觉发生“暂留”的缘故 D．大钟虽停止振动，但空气仍在振动
【答案】B
【解析】大钟在被敲击后产生振动，因而大家都能听到钟声，但是被敲击后的大钟，其振动并不立即停止，而是要继续振动一段时间，所谓的“余音未绝”正是这种继续振动而产生的结果，如果你在钟旁，可以通过手摸而证实这个观点．
2-4 [2001年重庆市初中物理竞赛初赛试题]
在较长的一段自来水管的一端敲一下，如果另一个人耳朵贴在水管另一端能听到先后三次敲击声，则传来这三次响声的介质依次是 ( )
A．铁管、水、空气 B．水、空气、铁管
C．空气、水、铁管 D．水、铁管、空气
【答案】A
【解析】固体、液体、气体都能传播声音，但声音的传播速度是不一样的．其中，固体中传播最快，液体次之，传播速度最慢的是气体．自来水管中恰好有这三种介质，人听到的三次敲击声依次是铁管、水和空气传播过去的．
2-5[2000年重庆市初二物理竞赛初赛试题]
在铸铁管的一端敲一下手中的钟，在管的另一端听到两次响声，这是因为 ( )
A．声音在空气中比在铸铁中传播得快
B．声音在空气中比在铸铁中传播得慢
C．声音在铸铁管中产生了反射
D．声音在铸铁管中产生了折射
【答案】B
【解析】在管的另一端听到两次敲钟的声音，是由于声音在不同的介质中传播速度不同引起的．一次是经固体(铸铁管)传播的声音，一次是经气体(空气)传播的声音．而声音在气体中传播的速度最慢．
2-6 [2000年广东省初中物理竞赛初赛试题]
在听熟人打电话时，从声音的特点往往就可以辨别对方是谁，其原因是 ( )
A．不同的人说话时，其声音的音调不
B. 不同的人说话时，其声音的内容不同
C．不同的人说话时，其声音的音色不同
D．不同的人说话时，其声音的响度不同
【答案】C
【解析】音调、音色、响度都是表征声音特征的物理量，严格地说，不同的人说话时，音调、音色、响度都可能是不同的，但是要辨别究竟是谁的声音，主要是根据音色，应该说，每个人都有其自己特有的音色．
2-7[1998年全国初中物理竞赛复赛试题]
将鼓轻敲一下，然后再重敲一下，两次敲击声音相比发生了变化的是 ( )
A．音调 B．响度 C．音色 D．三项均没变
【答案】B
【解析】音调、响度和音色合称声音的三要素，它们是从不同角度来反映声音特征的．引起这三个量变化的因素是各不相同的．轻敲与重敲，鼓皮的振动频率并未发生变化，且发出来的都是纯音，因此它的音色和音调都没有发生变化；只是轻敲时振幅小，重敲时振幅大，而振幅的大小是决定声音响度的，因此两次敲击相比，发生变化的只是响度．
2—8[2002年江苏省第12届初中物理竞赛试题]
往保温瓶里灌开水过程中，听声音就能判断瓶里水位的高低，这是因为 ( )
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 D．水位升高音调不变，响度越来越小
【答案】 A
【解析】 日常生活经验告诉我们，随着水位的升高，音调在逐渐升高，而不是响度在变化，这是因为我们听到的声音是保温瓶里空气柱在振荡，空气柱的长度决定了声音的频率，而声音的频率决定了音调．在灌开水的过程中，空气柱逐渐减小，引起了频率的变化，进而造成音调的升高．
2-9[1998年全国初中物理竞赛初赛试题]
妈妈买碗时常把两只碗碰一碰，听听发出的声音，她判断碗质量好坏的根据是声音的 ( )
A．音调 B．响度 C．音色 D．音量
【答案】C
【解析】声音的品质主要是通过音调、音色、响度和音量这几个物理量来表征的．每个物理量也只是表示声音的某个方面品质．
判断碗的质量好坏主要是根据声音的音色．当两个碗相碰时，好碗发出的声音是纯音，音色比较清脆，而次品发出的声音是泛音，音色比较沙哑．
2-10 [2001年江苏省初中物理竞赛试题]
蝴蝶飞行时翅膀每秒振动5～6次，蜜蜂飞行时翅膀每秒振动300～400次，假如把你的眼睛蒙上，有蝴蝶和蜜蜂分别从你头部附近飞过时，那么 ( )
A．能听到蜜蜂飞过，不能听到蝴蝶飞过
B．能听到蝴蝶飞过，不能听到蜜蜂飞过
C．都能听到，但蝴蝶声音很微弱
D．都听不到
【答案】A
【解析】或许生活经验会告诉你，能听到蜜蜂飞过的“嗡嗡”声，却听不到蝴蝶飞过的声音．从物理学的原理来看，人耳能听到的声音范围是20～20000赫兹，每秒振动一次叫1赫兹，按题意蝴蝶翅膀的振动频率为5～6赫兹，而蜜蜂翅膀的振动频率为300～400赫兹，只有后者在人的听觉范围之内．
2-ll[1999年四川省初中物理竞赛初赛试题]
下列关于声音的说法中正确的是 ( )
A．即使物体在振动，我们也不一定能听到声音
B．我们能区别不同的人说话的声音，那是因为他们的音调不同
C．声音在空气中的传播速度大于在其他常见物质中的传播速度
D．乐器发出的声音一定不是噪声
【答案】A
【解析】人耳能听到的声音频率范围在20～20000Hz之间，这个范围之外人是听不到的，如超声波、次声波等．
区别不同人的说话声音，主要是通过音色，而不是音调．
声音在空气中的传播速度为340米／秒，小于在固体和液体中的传播速度．
乐器发出的声音也可能是噪声，譬如某种乐器的声振动是无规则的，杂乱无章的，它就是一种噪声．
2-12 [1998年全国初中物理竞赛复赛试题]
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．双耳效应
C．雷声经过地面、山岳与云层多次反射造成的
D．电光的速度比雷声的速度快
【答案】C
【解析】 这是一种常见的自然景象．一道闪光，即意味着一次雷电过程．由于光的传播速度远大于声音传播速度，所以是先见闪电，后闻雷声．至于雷声为何隆隆不断，并不是雷一个接一个，也不是人耳的效应，而是由于多次反射造成的．
2-13[2001年重庆市初中物理竞赛初赛试题]
下列关于噪声的叙述，错误的是 ( )
A．发声体做无规则的杂乱无章的振动发出的是噪声
B．妨碍人们正常休息、学习和工作的声音也是噪声
c．为了保证学生的学习和生活，应控制噪声不超过100分贝
D．在校园内植树造林可以减弱校外传来的噪声
【答案】C
【解析】声音按给人的感觉可以分为乐声和噪声两大类，简单地说，乐声让人听起来舒服，噪声让人听起来讨厌．乐声是有规则振动引起的，噪声是不规则振动引起的．
按国家有关政策的规定：为保证正常的工作和学习，应控制噪声不超过70分贝；为了保证休息和睡眠，应控制噪声不超过50分贝．
植被(树木和草地)能吸收噪声，所以植树造林是减弱噪声的有效措施之一．
填 空 题
2-14[2001年重庆市初中物理竞赛初赛试题]
汽车匀速驶向山下的隧道，在距洞口1750米处按响喇叭，10秒后听到回声，则汽车的速度 米／秒，听到回声处距洞口 米．(空气中声速为340米／秒)
【答案】lO；1650
【解析】设汽车的速度为v，听到回声时行驶的距离为S，声音的速度为，由题意可列联立方程组：

解得

听到回声处距洞口的距离为

2-15[2002年江苏省第12届初中物理竞赛试题]
振动发声的情况是多种多样的．例如，人说话、唱歌的声音是靠 的振动；鸟叫声是靠鸟的气管和支气管交界处 的振动；蟋蟀叫声则是靠 的振动．
【答案】声带；鸣膜；左右翅摩擦
【解析】任何声音都来源于振动，人的声带是人说话、唱歌的声源，由于声带的振动可以有不同的频率，所以人的声音丰富多彩．动物的声音，如鸟的叫声、蟋蟀的叫声，是一种简单的振动，频率单一，因此动物的叫声单调无味．各类乐器的声音则更加悦耳动听，是因为除了音调的不同外，还可以控制音色．
2-16[1999年广西初中物理竞赛初赛试题]
两次到达人耳的声音间隔0．1秒以上，人耳才能将其分开．一次，海面上一炸弹爆炸，岸边的人听到了两次爆炸声，设当时声音在空气中的速度为350米／秒，在海水中的速度为1600米／秒。那么爆炸处离岸至少有 米．
【答案】44．8
【解析】题中已提示我们，声音在不同介质中传播速度是不一样的，水中的传播速度高于空气中传播速度4倍多．
审题时应当注意：是一次爆炸听到了两次爆炸声，表明一次是声音通过空气传播的，另一次是通过海水传播的；由此设爆炸处离岸边为S米，声音从海水中传到人耳的时间为t，则

联立解得

2-17[2001年江苏省第ll届初中物理竞赛试题]
声音的强弱以“分贝”为单位来划分等级，为保证人们的休息和睡眠，应控制噪声不超过 分贝；为保证人们的正常工作和学习，应控制噪声不超过 分贝；为保护人的听力不受损伤，应控制噪声不超过 分贝．
【答案】50；70；90
【解析】噪声是现代化社会中的又一污染源，社会越进步、工业化水平越高，噪声的污染就越严重．因此控制噪声污染是当今社会迫切的任务．
对噪声的主观评价是从噪声对人体的心理和生理影响的角度来衡量的，世界各国都制定了相应的限制标准，这里介绍的是我国的有关规定标准．
2-18[2001年全国初中物理竞赛初赛试题]
音乐厅正在举行音乐会男中音在放声高歌，女高音轻声伴唱，又有多种乐器伴奏．这时男中音的 比女高音的大，而女高音的 比男中音的高．音乐会的声音我们听起来有丰富的立体感，这主要是由于人的听觉具有 ________效应．
【答案】响度；音调；双耳效应
【解析】声音的品质是通过音色、音调、音响等物理量来表征的，各物理量又是由相应的参数来决定的．如音调决定于频率的高低．
通常，男中音的响度比女高音大，而女高音的音调比男中音高．
音乐的立体感，是通过人的双耳效应来感受的，好的音响设备可通过操作来证实这个效应。
2-19[1998年河南赛区初中物理竞赛决赛试题]
某同学看到远方闪电开始记时，过了△t时间听到雷声，如果已知光在空气中的传播速度为c,声音在空气中的传播速度为v，若用三个量表示打雷处到该同学的距离S，则S= 。
由于则上述结果可近似地表示为
【答案】
【解析】设雷电光传到该同学观察处的时间为，雷声传到观察处的时间为，则有

声、光之间的时间间隔

∴
由于
∴
2-20 [1999年北京市第14届初中物理竞赛试题]
一架喷气式客机的速度是声音速度的1.5倍，飞行高度为2700米，如果飞机沿水平方向飞行，当你听到飞机在你头顶上传来的轰鸣壳音时，飞机已飞到你前方 米的地方(指水平距离，声音速度为 340米／秒)．
【答案】 4050
【解析】由题意知

飞机的轰鸣声传到人耳所需的时间为

此刻飞机飞行的水平距离为

=4050米
2-21 [2000年广东省初中物理竞赛初赛试题]
汽车的废气离开引擎时压力很大，如果让它直接排出去，将会产生令人难以忍受的噪声，因此需要安装消音器．汽车消音器的剖面如图2-2所示，它里面排列有许多网眼的金属隔音盘．当汽车废气从排气支管进入消音器，经过隔音盘从排气管排出后，废气产生的声音就很小了．其消音的原理是 。

【答案】隔音盘可以反射和吸收部分噪声
【解析】消音器是汽车必须有的基本部件．当废气从排气支管进入消音器时，噪声须通过有许多网眼的多个隔音盘，经多次的反射和吸收后，再从排气管排出时产生的噪声就很小了．
在现代化的社会里，马路上的各种车辆越来越多，为减少噪声污染，消音器是必不可少的．
计算题、简答题、作图题、实验题
2-22 [2000年重庆市初二物理竞赛初赛试题]
两艘潜水艇相距l，以相同的速度v沿一直线航行．后艇的水声定位器发出一声音信号到达前艇并被反射回来．声音在海水中传播的速度为，求后艇从发出声音信号至收回声音信号的时间．
【解析】设后艇发出的声音信号到达前艇的时间为，声音信号由前艇反射回后艇所经历的时间为，由于二艇是沿一直线以相同速度v航行的，由此可列方程：

解得

总时间(即后艇从发出声音信号到收回声音信号的时间)

【点评】这里所假定的条件是理想化的，实际潜艇的声音信号定位会受到很多因素的制约．从计算结果来看，在航行速度不变的情况下，总时间与二艇之间的距离成正比，这是符合客观实际的．
2-23 [2002年第12届全国初中物理竞赛初赛试题]
为了探究声的产生条件，有人建议利用以下几个实验现象：
甲．放在钟罩内的闹钟正在响铃，把钟罩内的空气抽去一些后，铃声明显减小．
乙．使正在发声的音又接触水面，水面溅起水花．
丙．吹笛子时，手指按住不同的孔便会发出不同的声音．
丁．在吊着的大钟上固定一支细小的笔，把钟敲响后，用纸在笔尖上迅速拖过，可以在纸上画出一条来回弯曲的曲线．
你认为，能说明声的产生条件的实验现象是哪一个或哪几个?其他现象虽然不能说明声的产生条件，但是分别说明了什么问题?
【答案】能说明声的产生条件的实验现象是乙和丁．
正在发声的音叉接触水面，激起水花四溅，说明音又是在振动．
大钟被敲响后，固定在钟上的笔画出了一条来回弯曲的线，这条线是由于响钟振动所引起的，所以它是一条振动曲线．
声音是由振动引起的，但是振动不一定能发声，这就要看振动的频率是否在声音范围之内．
甲实验说明了声音传播需要介质．
丙实验说明振动的频率不同，发出的声音也不同．
2-24[江苏省初中物理竞赛试题]
甲、乙两人分立在一堵墙的一侧，两人间距离为2L米，与墙的距离都是L米．当甲开了一枪时乙在a秒钟后听到第一声枪响．问甲开枪后经过多长时间，乙能听到第二声枪响?若声速为340米／秒，人能分清前后两次声音时间间隔最短为0.1秒，那么人要听清前后两次的枪响，L的最小值为多大?
【解析】乙能听到两声枪响，是因为枪声由甲处发出沿两条路线传播到乙处．其一是由甲处直接传播到乙处；其二则由甲经墙面反射后传播到乙处，据此可画出如图2-3的草图．声音的反射遵守反射定律，即反射角么2等于入射角∠1．由图可见

所以，通过墙面反射的声音传播的路程为4L，这样乙将在甲开枪2n秒
后，才听到第二声枪响．
若要听清前后两次枪响，则时间差

即
∴
则

即L的最小值为17米．

【点评】根据反射定律，只有在C点反射的声波才能被乙所听到．有了这个关系，便可确定听到第二声枪响的时刻．要能区分两次不同的枪声也是有条件的，即本题中最后所计算出的L虽小值．

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