一、初中物理声现象问题求解方法
1.下列关于声现象的说法中错误的是()
A.声音在15℃的空气中传播速度约为340m/s
B.吉他依靠琴弦的振动发声
C.蝙蝠利用次声波探测飞行中的障碍物和发现昆虫
D.“暮鼓晨钟”里的钟声和鼓声是人们依据音色进行分辨的
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.声音在不同介质中,以及不同温度下的传播速度是不同的,如声音在15℃的空气中传播速度约为340m/s,故A正确;
B.声音由振动产生,吉他依靠琴弦的振动发声,故B正确;
C.蝙蝠利用超声波探测飞行中的障碍物和发现昆虫,故C错误;
D.音色是发声体特有的品质特征,可以用来区分声源,所以“暮鼓晨钟”里的钟声和鼓声是人们依据音色进行分辨的,故D正确;
故选C。
【点睛】
注意能正确区分声音的三个特征,即音调、响度、音色,其中音色是发声体特有的特征,由声源振动的材料、方式等决定,可以用来区分声源.
2.某校于2018年3月13日举行了“诵读经典致敬大师”为主题的诵读比赛.下列说法正确的是
A.诵读声是空气振动产生的
B.诵读声一定不是噪音
C.使用话筒可以提高声音的音调
D.诵读声是通过空气传进观众耳朵的
【答案】D
【解析】
【分析】
(1)一切正在发声的物体都在振动.
(2)声音的传播需要介质.
(3)音调是指声音的高低,由频率决定;响度是指人耳感觉到的声音的强弱或大小.(4)在日常生活中,凡是影响人们工作,生活休息及干扰需要听到的声音都是噪声.【详解】
A.诵读声是由学生声带振动产生的,故A错误;
B.诵读声是优美动听的,但对于需要休息的人来说是一种噪音,故B错误;
C.使用话筒可以提高声音的响度,故C错误;
D.诵读声是通过空气传进观众耳朵的,故D正确.
3.关于下列四个情景的说法错误的()
A.发声扬声器旁的烛焰晃动,说明声波能传递能量
B.不能听到真空罩中闹钟的闹铃声,说明声波的传播需要介质
C.发声的音叉将乒乓球弹开,说明发声的物体在振动
D.8个相同玻璃瓶装不同高度的水,敲击它们时发出声音的音色
不同
【答案】D
【解析】
【详解】
A.扬声器发出的声音使烛焰不停晃动,说明声音能传递能量,该选项正确,不符合题意;
B.当空气被不断抽出后,铃声逐渐减弱,最后听不到,说明声音的传播需要介质,真空不能传声,该选项正确,不符合题意;
C.当乒乓球接触到音叉时被弹开,说明发声体在振动,该选项正确,不符合题意;
D.8个相同玻璃瓶装不同高度的水,敲击它们时,音色是相同的,但振动的频率不同,音调不同,故D错误,符合题意。
故选D。
4.“教室外狂风暴雨,雷声大作”,这里的“雷声大作”指的是声音特征中的()A.响度B.音调C.音色D.反射
【答案】A
【解析】
【分析】
声音的特征有音调、响度、音色;音调表示声音的高低,响度表示声音的大小,音色是声音的品质与特色。
【详解】
A.响度指声音的大小,与振幅有关,“教室外狂风暴雨,雷声大作”,这里的“雷声大作”指的是声音特征中的响度,故A正确;
B.音调指声音的高低,与发声体振动的频率有关,故B错误;
C.音色与发声体的结构和材料有关,故C错误;
D.反射指声音在传播过程中遇到障碍物又反射回来的现象,故D错误。
故选A。
5.以下四项措施中:①马路旁的房子的窗户采用双层玻璃;②城市禁止机动车鸣喇叭;③马路两旁植树;④高速道路两侧设置隔音板墙.对控制噪声污染有作用的是
A.①②③④B.②④
C.①②④D.②③④
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
①马路旁的房子的窗户采用双层玻璃,可以在传播过程中减弱噪声;
②城市禁止机动车鸣喇叭,属于在声源处减弱噪声;
③马路两旁植树,可以在传播过程中减弱噪声;
④高速道路两侧设置隔音板墙,也是在传播过程中减弱噪声;
故①②③④都对控制噪声污染有作用.
故选A.
6.如图所示,将悬挂的乒乓球轻轻接触正在发声的音叉,乒乓球多次被弹开,关于此实验,下列说法错误的是
A.音叉发出声音的响度越大,乒乓球被弹开的越远
B.音叉发出声音的音调越高,乒乓球被弹开的越远
C.本实验可以研究“声音是由于物体的振动而产生的”
D.乒乓球被弹开的越远,说明音叉振动幅度越大
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
声音是物体振动产生的,音叉振幅越大,产生声音的响度越大,乒乓球被弹得越高。说明声音的响度越大发声体的振幅越大,音叉的振动转化为轻质小球的运动,这样可以把音叉的微小振动进行放大,这是“转换法”,故AD正确,B错误;
通过实验发现,用小锤敲击音叉的时候,音叉发出声音的同时,乒乓球会被弹起一定的角度,说明声音是由于物体的振动产生的,故C正确。
故B符合题意为答案。
7.中华古诗词、俗语中蕴含着丰富的声学知识,下列有关理解正确的是()A.“柴门闻犬吠,风雪夜归人”说明声音可传递信息
B.“响鼓还需重锤敲”说明声音的音调与振幅有关
C.“谁家玉笛暗飞声”中的笛声由笛管的振动产生
D.“闻其声而知其人”是根据声音的响度来辨别的
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
A.诗人根据听到的犬吠声,猜想大概是芙蓉山主人披风戴雪归来了,说明声音可以传递信息,故A正确;
B.重锤敲鼓时,鼓面振动幅度大,声音的响度大,所以“响鼓还要重锤敲”说明声音的响度与振幅有关,故B错误;
C.声音是由物体振动产生的,笛声是由笛管内空气柱振动产生的,故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,所以“闻其声而知其人”是根据声音的音色来辨别的,故D错误。
故选A。
8.下列关于声音的说法错误的是()
A.振动的物体都会发出声音
B.空气中声速跟音调有关
C.物体振动的次数叫频率
D.“低声细语”的低指的是音调低
【答案】BCD
【解析】
【分析】
声音是物体振动产生的,一切发声的物体都在振动;发声体1s振动的次数叫频率,单位是Hz;声音的传播需要介质,传播速度与介质种类和温度有关;声音的强弱叫响度,声音的
高低叫音调。
【详解】
A.声音是物体振动产生的,所以振动的物体都能发出声音,故A正确,不符合题意;B.声速与介质种类及介质温度有关,与声音音调高低无关,故B错误,符合题意;C.物体在1s内振动的次数叫频率,故C错误,符合题意;
D.“低声细语”中的“低”,指声音的响度小,故D错误,符合题意。
故选BCD。
【点睛】
此题考查了声音的产生、声速影响因素及声音的特性,正确理解概念是解答的基础。
9.一辆轿车正匀速驶向一座高山,司机鸣笛后6s听到回声,若汽车行驶时的速度是20m/s,则汽车司机听到回声时距离高山有多远?(空气中声速为340m/s)
【答案】960m
【解析】
【详解】
由速度公式
s
v
t
=得汽车的行驶路程为:
=20m/s6s120m
s v t
=?=
车车
声音得传播路程为:
=340m/s6s2040m
s v t
=?=
声声
则鸣笛时汽车到高山得距离为:
+2040m120m
=1080m 22
s s
s
+
==声车
所以汽车司机听到回声时到高山距离为:
0=1080m120m960m
s s s
=--=
车
答:汽车司机听到回声时距离高山960m。
10.某中学物理活动小组同学查阅资料,得到在20℃时声音在某些物质中的传播速度(见下表)。一根足够长且裸露在地面的铁管,管中充满水。当气温为20℃时,小组中的小王同学在铁管的一端敲击一下,小李同学在管子另一端听。
(1)小李同学能听到几次敲击声(要求说明判断理由)?
(2)如果听到的第一次敲击声和听到第二次之间的时间间隔为0.67s ,则这根直铁管长约为多少米?
【答案】(1)见解析;(2)1392m 【解析】 【分析】 【详解】
(1)小李同学能听到3次敲击声;理由:声音在不同介质中传播速度不同。第一次听到的敲击声是通过铁管传来的;第二次听到的敲击声是通过水传来的;第三次听到的敲击声是通过空气传来的。
(2)设这根直铁管长约是L ,由题意可知,听到的第一次敲击声是由铁管传来的,第二次敲击声是由水传来的,水传播需要的时间等于铁管传播需要的时间加上0.67s ,可得到
0.67s 4800m/s 1450m/s
L L
+=
解得1392m L ≈。
答:(1)小李同学能听到3次敲击声;理由:声音在不同介质中传播速度不同。第一次听到的敲击声是通过铁管传来的;第二次听到的敲击声是通过水传来的;第三次听到的敲击声是通过空气传来的;(2)如果听到的第一次敲击声和听到第二次之间的时间间隔为0.67s ,则这根直铁管长约1392m 。
11.我国一艘潜艇在执行任务时在水面下某处静止不动,声呐系统发现在正前方3.8 km 处有一艘不明潜艇匀速驶来。声呐系统立刻再次发出超声波,经过5.0s 后接收到反射回来的声波。声呐系统接收到声波后立刻向不明潜艇发射直线运动的鱼雷,已知超声波在海水中的传播速度是1500 m/s ,鱼雷的平均速度是80 m/s 。求: (1)不明潜艇行驶的速度; (2)鱼雷命中不明潜艇的时间。 【答案】(1)20m/s ;(2)37s 【解析】 【分析】 【详解】
(1)不明潜艇第二次接收到超声波时据我方潜艇的距离为
1115s
1500 m /s =3750m 2
s v t ==?
不明潜艇行驶的速度为
1
3800m3750m
==20m/s
5s
2
s
v
t
-
=不明潜艇
不明潜艇
不明潜艇行驶的速度20m/s。
(2)鱼雷与不明潜艇相向而行,其相对速度为
20m/s+80m/s=100m/s
从第二次超声波接触到不明潜艇,至第二次超声波返回我方潜艇,不明潜艇前进的距离为
22
20m/s 2.5s=50m
s v t
==?
不明潜艇
发射鱼雷时两艇的相对距离为
3750m-50m=3700m
鱼雷命中不明潜艇的时间为
3
3
3
3700m
==37s
100m/s
s
t
v
=
鱼雷命中不明潜艇的时间为37s。
答:(1)不明潜艇行驶的速度20m/s;
(2)鱼雷命中不明潜艇的时间为37s。
12.某同学为了探究物体发声时振动的频率高低与哪些因素有关,他选择了四根钢丝进行实验,如图所示。具体数据如下表:
编号材料长度粗细松紧
甲钢丝10cm0.2mm2紧
乙钢丝10cm0.1mm2紧
丙钢丝5cm0.1mm2紧
丁钢丝5cm0.1mm2松
(1)用同样的力拨动钢丝甲和乙,发现拨动______钢丝时的音调高。由此可以得出的结论是:在弦的长度、松紧程度相同时,振动的频率高低与弦的_________有关。
(2)为了探究发声体振动的频率高低与弦的长度的关系时,他应用同样大小的力先后拨动_______和________钢丝。
(3)先后用同样大小的力拨动钢丝丙和丁,可以得出的结论是: _____________
【答案】乙粗细乙丙在钢丝的长度,粗细相同时,钢丝越紧,音调越高。
【分析】
本题考查实验探究能力。
【详解】
(1)[1][2]因为甲、乙两根钢丝的长度、松紧度一样,甲比乙粗,乙振动的频率大音调高,该过程是利用控制变量法来研究发声体的音调与其粗细的关系;
(2)[3] [4]如果探究发声体音调高低与弦的长度的关系,必须控制两根钢丝的粗细、松紧度一样符合条件的是乙和丙两根钢丝;
(3)[5]由图可以知道钢丝丙和丁长度、粗细相同,钢丝的松紧不同先后用同样大小的力拔动丙和丁两根钢丝,丙钢丝发出的音调高丁钢丝发出音调低,由此可以得出的结论是:在钢丝的长度、粗细相同时钢丝越紧音调越。
13.如图所示,将一把钢尺压在桌面上,一部分伸出桌面,用手拨动其伸出桌外的一端,轻拨与重拨钢尺,使钢尺振动的_______不同,则钢尺发出声音的_________就不同;若改变钢尺伸出桌面的长度,用相同的力拨尺,钢尺振动的___________不同,则钢尺发出声音的__________就不同。
【答案】幅度响度频率音调
【解析】
【分析】
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;而音调的高低与发声物体振动快慢有关,物体振动越快,音调越高。
【详解】
[1][2]轻拨与重拨钢尺,会导致钢尺振动幅度不同,响度就不同。
[3][4]改变钢尺伸出桌面的长度,用同样大小的力拨动其伸出桌面的一端,这样会导致钢尺振动的频率不同,即发声音调不同。
14.如图所示,四个相同的玻璃杯瓶内装有深度不同的水。用嘴贴着瓶口吹气,会发出不同的声音,其中音调最高是图________。用小棒敲击瓶子时,发出的声音音调最高的是图________。
【答案】甲丁
【解析】
[1]用嘴贴着瓶口吹气,会发出不同的声音,这是空气柱的振动发出的声音,空气柱越短,振动的频率越高,音调越高,从图中可以看到,图甲的空气柱最短,那么它的音调最高;
[2]用小棒敲击瓶子时,振动的是瓶子和瓶子里面的水,水越少,声音振动的频率越高,音调越高,从图中可以看到,图丁的水最少,那么它的音调最高。
15.一个同学迟到了,走到门外听到上课老师的声音,就知道正在上物理课.他除了根据讲课内容外还可以根据声音的________来判断.教室外面出现嘈杂的声音,关上门窗是为了在________减弱噪声.
【答案】音色传播的过程中
【解析】
【详解】
我们区别声音靠的就是音色,与音调和响度无关.关上门窗是在传播的过程中减弱噪声。
二、初中物理热学问题求解方法
16.用相同热源、相同的加热装置,对质量相等的甲、乙两种固态物质加热时,得到的温度随时间变化的图像。根据图像分析,下列说法中正确的是()
A.甲、乙两种物质可能是松香和萘
B.甲物质在a、b两点时,温度和内能都相同
C.甲、乙两种物质在熔化时乙吸收的热量比甲多
D.甲、乙两种物质在固态时,甲的比热容小于乙的比热容
【答案】D
【解析】
【分析】
A.从图象可以看出,甲、乙两种物质在熔化过程中温度保持不变,所以均为晶体。松香是非晶体,萘是晶体,所以甲、乙不可能是松香,故A错误;
B.甲物质在a点开始熔化,b点熔化完成,在熔化过程中温度保持不变,但是继续吸热,所以b点的内能大于a点的内能,故B错误;
C.读图可知,甲熔化持续的时间为
20min?10min=10min
乙熔化持续的时间为
27min?17min=10min
二者时间相同,说明吸收热量相同,故C错误;
D.甲、乙两种物质在固态时,同样加热10min,吸收相同的热量,甲的温度高于乙的温
度,根据
Q
c
m t
=
?
吸,在吸收热量和质量相等时,比热容和温度成反比,所以甲的比热容
小于乙的比热容,故D正确。
故选D。
17.下列关于内能说法正确的是()
A.0℃的物体内能为零B.热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递
C.温度高的物体比温度低的物体内能大D.物体内能增大,温度可能不变
【答案】D
【解析】
【详解】
A.一切物体,不论温度高低,都具有内能,所以0℃的物体内能不为零,A错误;
B.热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递,内能大的物体温度可能较低,那么热量就可能是从内能小的物体向内能大的物体传递,B错误;
C.温度高的物体内能不一定大,内能还和质量、状态有关,C错误;
D.物体内能增大,温度可能不变,比如说0℃的冰熔化为0℃的水后,质量不变,温度不变,但是吸收了热量,内能变大,D正确。
18.有一支刻度不准的温度计,放在冰水混合物中,稳定后示数为﹣4℃,放在一标准气压下的沸水中,示数为92℃,把它放在某教室时温度计示数为28℃,教室的实际温度是________。
【答案】33℃
【解析】
【分析】
【详解】
摄氏温度的规定是:标准大气压下水的沸点为100℃,冰点为0℃,100℃和0℃之间有100等份,每一份代表1℃,而该温度计的96个小格表示100℃,设温度计示数为28℃
时的实际温度为t ,则:
10000 92(4)28(4)
t --=----℃℃℃℃℃℃℃ 解得
t ≈33℃
19.一支刻好刻度的温度计,插入冰水混合物中时,水银柱长为4cm ;插入1标准大气压的沸水中时,水银柱长为24cm ,当温度计的水银柱长为16 cm 时,它所测量的实际温度是_________℃;如果实际温度为40℃,温度计水银柱长_________cm 。 【答案】60 12 【解析】 【详解】
[1]插入冰水混合物中时,水银柱顶端的位置代表0℃;插入1标准大气压的沸水中时,水银柱顶端的位置代表100℃,当温度计的水银柱长为16 cm 时,它所测量的实际温度
24cm 4cm 16cm 4cm
1000t
--=-℃℃
可解得60t =℃;
[2]如果实际温度为40℃,温度计水银柱长
24cm 4cm 4cm
100040l --=-℃℃℃
可解得12cm l =。
20.将一杯热水倒入盛有一些冷水的容器中,冷水的温度升高了10 ℃,这是通过______的方式改变了冷水的内能。又向容器内倒入同样一杯热水,冷水的温度又升高了6℃。如果再向容器内倒入同样三杯热水,则冷水温度可再升高______℃(不计热量损失)。 【答案】热传递 9 【解析】 【分析】 【详解】
[1]热水倒入冷水中,热水放出热量,冷水吸收热量,冷水温度升高,是通过热传递的方式改变冷水的内能。
[2]热水倒入冷水中,热水放出的热量等于冷水吸收的热量,设一杯的热水质量为m ,初温为t ,冷水的质量为m 0,由热平衡方程可得第一次加入热水时
0(10)10cm t cm -=?℃℃
第二次加入热水时
0(16)()6cm t c m m -=+?℃℃
两式相减得03m m =,代入解得40t =℃。若再加入同样三杯热水,设升高的温度为t ?,则
03(4016)=(2)cm t c m m t --?+?℃℃
解得9t ?=℃。
21.某工厂科研人员研制生产的四冲程汽车专用柴油发动机,采用了很多新技术,这种柴油发动机有8个气缸,活塞面积为12000mm 2,活塞行程为135mm ,当转速为2500r/min 时,发动机功率为220kW ,最低油耗可达260g/(kW ·h ),(1kW ·h =3.6×106J ),柴油的热值为4.3×107J/kg 。请回答下列问题: (1)该柴油发动机的效率最高可达多少? (2)在做功冲程中气缸内的平均压强是多少? 【答案】(1)32.2%;(2)8.15×105Pa 。 【解析】 【详解】
(1)每1kW·h 耗油260g ,完全燃烧释放热量为:
Q 放=mq =0.26kg×4.3×107J/kg=1.118×107J
W =1kW·
h=3.6×106J 故柴油发动机的效率最高可达:
673.6101.1181J 100%0100%32.2%J
W Q η=?≈?=??
(2)单缸四冲程柴油机一个工作循环包括四个冲程,飞轮转两周,对外做功一次,由于转速
为2500r/min ,合
125
r /s 3
,则一个气缸每秒做功次数为: 1125125236
?= 则该柴油机每秒做功次数为:
125500863
n =?=
该柴油机的功率:
W npLS P t t
==总
所以,做功冲程中的平均压强为:
552
2.210W 1s
8.1510Pa
5000.135m 0.012m 3
Pt p nLS ??==≈??? 答:(1)柴油发动机的效率最高可达32.2%; (2)在做功冲程中气缸内的平均压强是8.15×105Pa 。
22.为检测某汽车发动机的工作性能,现使汽车在平直公路上从静止开始做直线运动,保持发动机输出功率恒定为6×104W ,汽车行驶过程中所受阻力大小不变,其v -t 图像如图所
示,在第10s末开始匀速行驶,经测试,消耗5.8kg的汽油可以使汽车匀速行驶53.36km,汽油完全燃烧放出的热量40%用来驱动汽车行驶,(汽油的热值为4.6×107J/kg),在检测过程中。
(1)前10s发动机做多少功?
(2)汽车受到的阻力多大?
(3)汽车匀速行驶的速度多大?
【答案】(1) 6×105J;(2) 2000N;(3) 30m/s。
【解析】
【详解】
(1)前10s发动机做的功
W=Pt=6×104W× 10s=6×105J;
(2)5.8kg的汽油完全燃烧放出的热量
Q=mq=5.8kg×4.6×107J/kg=2.668×108J,
牵引力做的功
W1=Qη=2.668×108J×40%=1.0672×108J,
牵引力
F=
8
1
3
1.067210J
53.3610m
W
s
?
=
?
=2000N,
汽车在该平直的公路上匀速行驶时,汽车受到的阻力与牵引力是一对平衡力,大小相等,阻力
f=F=2000N;
(3)汽车的功率
P=W Fs
t t
==Fv,
汽车匀速行驶的速度
v=
4
610W
2000N
P
F
?
==30m/s。
答:(1)前10s发动机做功6×105J;
(2)汽车受到的阻力是2000N;
(3)汽车匀速行驶的速度30m/s。
23.实验小组探究影响蒸发快慢的因素,提出以下的几种猜想:
(1)蒸发的快慢与液体的温度有关;(2)蒸发的快慢与液体的表面积有关;
(3)蒸发的快慢与液体面积的空气流动有关;(4)蒸发的快慢与液体的质量有关。a.实验过程采用的科学探究方法是_____。
b.验证猜想(3)应选择_____。(填对应的字母即可)
c.取 A 和 C 比较,可以验证猜想_____。(填对应的序号即可)
d.实验小组想利用 E 图中甲、乙研究蒸发的快慢与液体的质量是否有关,你认为是否可行并简述理由________
【答案】控制变量法; AD; (1);该验证过程是错误的,因为从设计的环节看他没控制水的表面积相同;因为只有在液体上方空气流动速度、液体温度,液体表面积相同时,质量不同时,先蒸发完的蒸发的才快。
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由给出的猜想可知,液体蒸发快慢可能与四个因素有关,所以,在实验过程中控制了三个量相同,只有要探究的量发生了变化,用到的是控制变量法;
[2]验证猜想(3)蒸发的快慢与液体面积的空气流动有关;根据控制变量法的思想,应控制液体温度和表面积相同,改变液体上方空气流动速度,由此可知应选择AD两图;
[3]取A和C比较,液体表面积和液体上方空气流动速度相同,液体温度不同,可以验证猜想(1)蒸发的快慢与液体的温度有关;
[4]该验证过程是错误的,因为从设计的环节看他没控制水的表面积相同;因为只有在液体上方空气流动速度、液体温度,液体表面积相同时,质量不同时,先蒸发完的蒸发的才快。