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文档简介
第一讲声精讲精练
一、声音的产生和传播
注意:利用声音产生和传播的条件以及声速的影响因素(介质的种类和温度)
①莫把“振动停止,发声停止”误认为“振动停止,声音消失”,因为物体振动停止前所发出的声音会以声波的形
式在介质中向四周继续传播;
②也不要误认为只要物体振动,就能听到声音.由于人耳的听觉频率范围在20-20000Hz,若物体振动发出的
是次声波或超声波,人耳将听不到.
[例题1]下列关于声音的说法中正确的是()
A.声音只能在空气中传播
B.声音在真空中的传播速度是3xl08m/s
C.声音是由于物体振动而产生的
D.只要物体振动,我们就能听到声音
【例题2】在一根较长的装满水的自来水管一端敲击了一下,在另一端可以听到几次声音?第一次是由什么传
来的?
【例题3】交通部门常用测速仪来检测车速.测速原理是测速仪前后两次发出并接收到被测车反射回的超声波信
号,再根据两次信号的时间差,测出车速,如图甲.某次测速中,测速仪发出与接收超声波的情况如图乙所示,*表
示超声波与测速仪之间的距离.则下列说法中错误的是(假设超声波的速度为340m/s,且声速与车速均保持不变)
()
A.汽车收到第一次信号时,距测速仪204m
B.汽车收到第二次信号时,距测速仪68m
C汽车的速度约为26.15m/s
D.汽车两次收到信号的时间差为1.3s
【变式训练1】如图所示,海北中学有一个跑道为400m的操场,在操场的主席台和观众席上方一字形排列着
A、B、C三个相同的音箱.在一次运动会的开幕式上,站在操场中的所有同学都可以听到音箱发出的足够大的声音,
但站在某些位置的同学却感觉听不清音箱中播放的内容,在图中的1、2、3三个位置中,位于哪个位置附近的同学
应该是“感觉听不清”的?()
主席台观礼台
A.lB.2
C.3D.在哪个位置都一样
【变式训练2】如图(a)所示,停在公路旁的公安巡逻车利用超声波可以监测车速:巡逻车上的测速仪发出并接
收超声波脉冲信号,根据发出和接收到的信号间的时间差就能测出车速.在图(b)中,Pl、P2是测速仪先后发出的超
声波信号,加、血分别是测速仪检测到的Pi、P2经反射后的信号.设测速仪匀速扫描,Pi与P2之间的时间间隔
为0.9秒,超声波在空气中传播的速度为340米/秒.则被测车的车速为()
9)
(b)
A.20米/秒B.25米/秒
C.30米/秒D.40米/秒
【变式训练3】蝙蝠沿水平向右的方向匀速飞行,速度为v,当它到达O点时向前方发出一超声波,波速为u,
当蝙蝠的前方分别有前后两个障碍物,如图所示.经过时间t,蝙蝠向前飞行了一段距离到达P点时恰好收到第一次
反射波,则P点离第一个障碍物的距离是;若相继收到前后两次反射波的时间差为△t,则前方两个
障碍物前后间的距离是________________-
【变式训练4】如图,甲、乙分立在一堵墙的对面,两人间距为L,他们和墙的间距都是与L.当甲用发令枪开
了一枪,乙经a秒听到第一声枪响,问再经秒,乙能听到第二声枪响.据测定,人耳要把两次声音分辨开来,
至少需要相隔01秒,因此,两人的间距L须大于____________米.(声音在空气中每秒传播340米)
J3LJ3L
~2
——L——
二、声音的特性
掌握声音的三个特性的概念的内涵是解决问题的关键.在物理学中,声音的特性——音调、响度和音色分别用来
表征声音的高低、大小和音质.而日常用语中的“高低”有时指响度、有时指音调.因此,在实际生活中要注意识别和
区分开.莫把音调与响度混淆、科学用语与日常用语混淆.
明确声音的特性的决定因素是解决问题的关键.音调受频率(表示声源振动的快慢)的影响;响度受振幅的影响,
还跟距离发声体的远近有关;音色是由发声体的材料和结构所决定的,不同的发声体,音色不同.
注意:物体振动的频率由物体的长短、粗细、厚薄、松紧、大小等因素决定.在相同情况下物体越短、越细、越
紧、越轻时,振动得越快,频率越高,音调也越高.
【例题1】男低音歌唱演员独唱时由女高音轻声伴唱,对两人声音的描述正确的是()
A.男低音比女高音音调低,响度大
B.男低音比女高音音调低,响度小
C.男低音比女高音音调高,响度小
D.男低音比女高音音调高,响度大
[例题2]如图所示声波的波形图,下列说法正确的是()
甲乙
丙T
A.乙、丁的响度和音色相同
B.甲、丁的音调和响度相同
C.甲、乙的音调和响度相同
D.丙、丁的音色和响度相同
【变式训练1】如图所示,四个相同的玻璃瓶内装有深度不同的水.用筷子轻轻敲击瓶口或用嘴贴着瓶口吹气,
会发出不同的声音.下列关于所发出声音的判断中正确的是()
人
八
E=日A
EIE-三
ElEEEI三
-三
一
一
甲
丙
乙T
A.用筷子轻轻敲击瓶口,甲瓶的音调最高
B.用嘴贴着瓶口吹气,甲瓶的音调最高
C.用筷子轻轻敲击瓶口,丁瓶的音调最低
D.用嘴贴着瓶口吹气,丁瓶的音调最高
【变式训练2】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.若用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.最同,的是金属管1
C都相同
D.跟敲击的位置有关
【变式训练3】车间机床工作时发出响度达110—的声音,波形如图所示.HereOne降噪耳机能阻止特定的
频率的声音进入人耳,同时允许其他频率的声音(如工友的指令等)进入人耳,工人在车间只要把耳机阻止声音的频
率值设置为Hz即可.
三、声的利用及噪声的危害和控制
物体振动在介质「J鼓膜振动
'产生声音」中g籀尸1引起听觉
原行因原。因原价因
'阻输专
防止噪防止进
声产生、播酸径人耳朵
X-J、举[例
禁止〕耳中塞
鸣笛J植树棉球
【例题1】下列事例中利用声传递能量的是)
A.通过声学仪器接收到的次声波判断地震的方位
B.利用超声导盲仪探测前进道路上的障碍物
C.利用超声波排除人体内的结石
D.利用超声波给金属工件探伤
【例题2】在医院、学校和科学研究部门附近,有如图所示的禁鸣喇叭标志,在下列方法中,与这种控制噪声
的方法相同的是)
A.工人戴上防噪声耳罩
B.在道路旁设置隔声板
C.上课时关闭教室的门窗
D.在摩托车上安装消声器
【变式训练1]请回答下列有关声音的问题:
(1)以下是两位同学的一段对话.请你对两位同学的对话的正确性作出判断,并给出证明.
甲同学:如果飞机在无风情况下水平飞行,当你听到从头顶传来飞机的轰鸣声时,发现飞机已掠过头顶,在你
前上方,说明飞机是超音速飞行.
乙同学:如果飞机在无风情况下水平飞行,无论飞机是否超音速飞行,当你听到从头顶传来飞机的轰鸣声时,
飞机一定已掠过你的头顶,在你前上方了,所以,我们无法据此来判断飞机是否超音速飞行.
(2)下列三张图片分别反映了飞机以三种不同速度在空中(不考虑空气的流动)水平飞行时,产生的声波的情况.
图中一系列圆表示声波的传播情况,A点表示飞机的位置.请你利用给出的图,用刻度尺、直角尺等工具估测下图a、
b、c中飞机飞行的速度.已知声音在空气中的速度为340米/秒.(要求写出完整的解答过程)
abc
四、多普勒效应
[例题1]如图A是高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图.测速仪发出并接收超声波脉冲信号,根据发
出的和接收的超声波信号间的时间差,测出被测物体的速度,图B中Pi、P2是测速仪发出的超声波信号.nx
2分别是Pl、P2由汽车反射回来的超声波信号.设测速仪匀速扫描,Pl、P2之间的时间间隔t=1.0s,超声波在空气
中传播速度是V=34Om/s,若汽车是匀速行驶的,则根据图B可知,汽车的速度是多少?(图B中所标数值为测速
仪显示屏上Th、2、Pi、P2各点之间距离)
)〃//〃〃〃〃〃〃)〃〃〃〃〃〃〃〃///〃〃〃〃〃
A
।।।।।।।।।।|।H।|।i।।।।।k।।।।।।।।।।।|।।।।|।।।।|Ii।।|
012345
AAAA
Pl•一—2P
B
【例题2】以速度v=20m/s奔驰的列车,鸣笛声的频率为275Hz,已知空气中声速为v0=340m/s.问:
(1)当列车驶来时,站在铁路旁的观察者听到的笛声的频率是多少?
(2)当列车驶去时,站在铁路旁的观察者听到的笛声的频率是多少?
【变式训练1】利用超声波遇到物体发生反射,可以测定物体运动的有关参量.图甲中仪器A和B通过电缆线
连接,B为超声波发射与接收一体化装置,而仪器A为B提供超声波信号源,而且能将B接收到的超声波信号
进行处理并在屏幕上显示其波形.现固定装置B,并将它对准匀速行使的小车,使其每隔固定时间To发射一短促的
超声波脉冲(如图乙中幅度大的波形),而B接收到的由小车C反射回的超声波经仪器A处理后显示如图乙中幅度
较小的波形,发射波滞后的时间已在图乙中标出,其中To和4T为已知量,另外还知道该测定条件下声波在空气
中的速度为vo,则根据所给信息可判断小车的运动方向为(填响左”或响右”),速度大小为
甲
T.5一1HNATR一卡3卜~不•3必・•伊二
^—To-—To—T。―T。—
乙
【变式训练2】两列火车以20m/s的速度迎面开来又错车离去,甲车汽笛声的频率为2500Hz,问乙车中乘
客听到汽笛声有什么变化?
【变式训练3]一个固定的声源发出频率为f0的声波,一个人向波源走去,他感觉到的频率为f,那么()
A.f>f0B.f<f0
C.f=f0D.不能确定
【变式训练4】当波源与观察者有相对运动时,如果两者相互接近,观察者接收到的频率将_____波源频率;
如果两者远离,观察者接收到的频率将波源频率.(均填“大于”“等于”或“小于”)
一、声音的产生和传播
【例题1】C
【解析】声音是由物体的振动产生的,振动的物体肯定能发出声音,但由于人的听觉范围、响度大小、是否有
介质的限制,发出的声音不一定能听得见;声音的传播需要介质,真空不能传声.
【例题2]【解析】装满水的水管传播声音有三种物质:一是管外的空气,二是管内的水,三是金属管子(自来
水管).由于这三种物质传播声音的速度均不相同,所以在另一端可以听到三次声音.
金属管子中的声音传播速度最快,人在另一端最先听到金属管子传播的声音,而空气传播声音的速度最慢,所
以人最后一次听到的是空气传播的声音,中间的声音则是水传播的.
【答案】听到三次声音.第一次是金属管传来的.
[例题3]A
【解析】A.由图知,汽车收到第一次信号时,经过的时间为h=等=0.3s,
距测速仪Si=v波ti=340m/sx0.3s=102m,故A错.
B.由图知,汽车收到第二次信号时,经过的时间为t2=竺/竺=0.2s,
距测速仪S2=v波t2=340m/sx0.2s=68m,故B正确.
C、D.汽车收到两次信号距离测速仪的距离差s=Si-S2=102m-68m=34m,
经过时间t=1.6s—0.3s=L3s,汽车的速度v=j=26.15m/s,故C、D正确.
【变式训练1】A
【解析】位置1声波干涉相互削弱,所以位于位置1附近的同学应该是“感觉听不清”,选项A正确.
【变式训练2]A
【解析】由巳与P2之间的时间间隔为0.9秒可知,Pi与M之间的时间间隔为0.3秒,P2与n2之间的时间
间隔为0.2秒,测速仪发出超声波信号Pi到被测车接收到超声波信号需时间0.15秒,二者相距340米/秒X0.15
秒=51米;测速仪发出超声波信号P2到被测车接收到超声波信号需时间0.10秒,二者相距340米/秒X0.10秒=34
米;被测车接收到这两个超声波信号的时间差是0.85秒,在这段时间内被测车前进距离为51米—34米=17米,
被测车的车速为17米—0.85秒=20米/秒,选项A正确.
【变式训练31|(u-+v)t
【变式训练4】a34
【解析】听到第一枪,声音走的路程为L,则:L=340a米
听到第二枪,声音走的路程如图所示:
根据直角三角形边之间的关系可得:L'=5+LBC=L+L=2L,
所以再经过」一=a秒,乙能听到第二声枪响.
340米I秒
要把两声分开,时间间隔a>0.1秒,所以L=340a米>340米/秒x0.1秒=34米.
二、声音的特性
【例题1】A
【解析】日常用语里声音的高低有时指响度,有时指音调,含义不是唯一的.女高音和男低音,这里的高低指的
是音调,它是由声源的振动频率决定的.而轻声伴唱指的是响度,它是由声源振动的幅度决定的.
【例题2】C
【解析】从图中可以看出,A.乙、丁振动的幅度不同,故响度不同;波形的形状不同,故音色不同,故A错
误;
B.甲、丁振动的频率相同,故音调相同;振幅不同,所以响度不同,故B错误;
C.相同时间内,甲和乙振动的频率相同,所以音调相同;振幅相同,所以响度相同,故C正确;
D.丙、丁的振幅不相同,故响度不相同;波形的形状相同,音色相同,故D错误.
【变式训练1】B
【解析】用筷子轻轻敲击瓶口,由于甲瓶中水最多,甲瓶的音调最低,丁瓶的音调最高,选项A、C错误;用
嘴贴着瓶口吹气,甲瓶的空气柱最短,产生的声波波长最短,频率最高,音调最高,丁瓶的音调最低,选项B正确、
D错误.
【变式训练2】A
【解析】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,长的振动得较慢,
短的振动得较快,即据图能看出,1管振动的最慢,频率最小,音调最低;4管振动得最快,频率最大,音调最高.
【变式训练3】dB12500
【解析】车间机床工作时发出响度达110dB的声音,根据波形图可知T=8xl05s,
则阻止声音的频率值设置为f/品F=12500Hz.
1oXJ.US
三、声的利用及噪声的危害和控制
[例题1]C
【解析】A.通过声学仪器接收到的次声波等信息判断地震的方位,说明声音可以传递信息,故A错误;
B.利用超声导盲仪探测前进道路上的障碍物,说明声音可以传递信息,故B错误;
C.利用超声波排除人体内的结石,说明声音能够传递能量,故C正确;
D.利用超声波给金属工件探伤,说明声音能够传递信息,故D错误.
【例题2】D
【解析】禁鸣喇叭就是在声源处减弱噪声.
A.工人戴上防噪声耳罩,是在人耳处减弱噪声,不合题意.
B.在道路旁设置隔声板,是在传播过程中减弱噪声,不合题意.
C.上课时关闭教室的门窗,是在传播过程中减弱噪声,不合题意.
D.在摩托车上安装消声器,是在声源处减弱噪声,符合题意.
【变式训练1】答:(1)如果飞机在无风情况下水平飞行,当听到从头顶传来飞机的轰鸣声时,飞机一定已掠过
头顶,因为飞机的声音传播到人的耳朵需要一定的时间,而这段时间飞机在不停地飞行,因此无法确定是否是超音
速飞行.乙同学正确.
⑵当飞机运动到某圆圆心时,在周围激发起声波,声波从圆心运动r和飞机从圆心运动到A点所用的时间相
同.设A点离某圆圆心距离为x,该圆半径为r,则v=^x340m/s,x和r都可在图中量出.因此,从图上可以看出,a
图飞机速度小于声速,b图等于声速,c图大于声速.
四、多普勒效应
【例题1]解法一:设Pi、堡、P2、血对应的时刻分别为吐、t2、t3、t4Rni的中间时刻(汽车与超声波第
一次相遇的时刻)为t5,P2n2的中间时刻(汽车与超声波第二次相遇的时刻)为t6从题目所给条件得,标尺上每小
格表示的时间高。s.则有
超声波第一次与汽车相遇时,超声波走过的路程为Si=空u
超声波第二次与汽车相遇时,超声波走过的路程为s2=^v
而汽车通过的路程为S1-S2=17m,汽车的运动时间△t=殳-七,
故汽车的速度:/=产=I7.9m/S.
解法二:Pi到P2之间的时间间隔可以理解为波源的周期,即每隔多少时间发射一次超声波。To=1s,故fo=
1Hz,ni到心之间的时间间隔可以理解为观察者(接收器)接收到的周期V=0.9s,所以f'=^Hz.
根据f故广二一二二/o,故可方便解得v'=17.9m/s.
VV—V(/—V
【例题2】(1)292Hz⑵260
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