2.2 声音的产生和传播（解析版）

2.2声音的产生和传播【思维导图】【知识点全掌握】一、声音的产生产生：声音是由物体振动而产生的。一切正在发声的物体都在振动。物体的振动停止，发声也停止。声源：正在发声的物体二、声音的传播声波：声音以波的形式传播介质：能够传播声音的物质介质的种类：传声的介质可以是气体、固体，也可以是液体真空不能传声三、声波声波：振动面的不断振动，介质中就形成疏密相间的波动，向远处传播，我们把它叫声波。声波是传播声音的形式声波的应用医疗上用超声波粉碎结石，通过内脏反射的超声波分析体内病变（B超）科学家用声呐探测海水深度四、声音传播的快慢声速：声音传播的快慢，它的大小等于声音在每秒内传播的距离影响声速的因素声速的大小跟介质的种类有关声音在不同介质中传播的速度不同，一般情况下，声音在固体中传播的速度最大，在液体中传播的速度次之，在气体中传播的速度最小（V固＞V液＞V气）声速的大小还跟介质的温度有关。15℃时空气中的声速是340m/s回声声音在传播过程中遇到障碍物被反射回来就形成了回声回声测距：如图所示，声源到障碍物的距离等于声音传播路程的1/2，即s=vvs【例题精析】例1．下列能说明声音是由物体振动产生的事例是（）A．在山谷中叫喊可以听到回声 B．大声讲话会惊动鱼缸中的鱼儿 C．用悬挂着的乒乓球接触正在发声的音叉乒乓球会被多次弹开 D．放在钟罩内的手机正在响铃，把钟罩内的空气抽去一些后，铃声明显减小【解答】解：A、在山谷中叫喊可以听到回声，是指声音遇到障碍物会反射回来，不符合题意；B、大声讲话会惊动鱼缸中的鱼儿，说明液体可以传声，不符合题意；C、用悬挂着的乒乓球接触正在发声的音叉乒乓球会被多次弹开，用转换法说明声音是由物体振动产生的，符合题意；D、放在钟罩内的手机正在响铃，把钟罩内的空气抽去一些后，铃声明显减小，说明声音的传播需要介质，不符合题意。故选：C。例2．下列的实验实例中，能说明声音的产生或传播条件的一组是（）甲：在鼓面上放一些碎纸屑，敲鼓时可观察到纸屑在不停地跳动乙：放在真空罩里的手机，当有来电时，只见指示灯闪烁，听不见铃声丙：吹自制的哨子，上下拉动活塞可使声音变得悦耳或低沉丁：宇航员在飞船舱外工作时，他们之间的对话必须借助电子通讯设备才能进行。A．甲、乙、丁 B．甲、丙、丁 C．乙、丙、丁 D．甲、乙、丙【解答】解：甲：在鼓面上放一些碎纸屑，敲鼓时可观察到纸屑在不停地跳动，说明声音是由物体的振动产生的；乙：用电话拨打放在真空罩内的手机，手机指示灯闪烁，却听不到声音。说明声音的传播需要介质，声音不能在真空中传播，电磁波可以在真空中传播。丙：吹自制的哨子，上下拉动活塞，改变了哨内空气柱的长度，空气柱振动快慢发生了变化，听到的声音的音调发生了变化，说明音调与发声体振动快慢有关。丁：宇航员在飞船舱外工作时，他们之间的对话必须借助电子通讯设备才能进行。因为电磁波可以在真空中进行传播，而声音不能在真空中进行传播，所以可以探究声音的传播条件。故能说明声音的产生条件的是甲，能说明声音的传播条件的是乙、丁。故选：A。例3．若声音在空气中的传播速度为v1，在钢轨中的传播速度为v2，有人用锤子敲了一下钢轨的一端，另一人在另一端听到两次声音的时间间隔为t，下列说法中正确的是（）A．应大于0.1秒 B．声音沿钢轨从一端传到另一端用的时间为v2C．钢轨的长度为v1D．钢轨的长度为（v2﹣v1）t【解答】解：A、人耳能分辨出两次声音的时间间隔要大于0.1s，故A正确；BCD、设钢管的长度为L，声音在空气中传播的时间t1=L在钢轨中传播的时间为t2=L时间间隔t＝t1﹣t2=L所以钢管的长度L=v声音从钢轨从一端传到另一端所用时间为t2=L故选：A。例4．如图是学习声学知识时，同学们所做的一个探究实验示意图，下列说法中错误的是（）A．该探究通过“实验+推理”的方式证明声音不能在真空中传播 B．当玻璃罩内空气逐渐抽出，铃声减弱 C．抽气时听到的声音越来越小是由于音调变低的缘故 D．在几乎听不到铃声时，把空气逐渐放入玻璃罩内，铃声又逐渐加强【解答】解：A、把玻璃罩内的空气抽出，传声的介质逐渐减少，所以听到声音逐渐减小，推理得出，把空气抽净，即玻璃罩内是真空时不能听到声音，得出结论为：真空不能传声，故A正确；BC、抽气时传播声音的介质少了，所以听到的声音越来越小，故B正确，C错误；D、把空气逐渐放入玻璃罩中，传播声音的介质增加了，所以听到的铃声加强，故D正确。故选：C。例5．有一种用超声波作子弹的枪，传统的房屋、石头、金属等掩体碰到这种武器无法起到作用。声波子弹枪内有一组串联的电磁片，每个电磁片就是一个小扬声器，声波信息通过电磁片逐级放大，达到对目标的攻击，要阻挡这种“来无影去无踪”的子弹的袭击，只要用薄薄的一层（）A．半导体网 B．磁性物质网 C．真空带 D．金属物质网【解答】解：超声波是指振动频率高于20000Hz的声波，不在人的听觉范围之内，不能在真空中传播，因此要阻挡“超声波子弹”的袭击只需要一层薄薄的真空带。故选：C。例6．已知声音在铁、水、空气中传播速度为5200米每秒、1500米每秒、340米每秒，人耳能分辨前后两次声音的时间间隔大于0.1秒。有一段长18米的铁管装满水。将你的耳朵贴在装满水的铁管一端，请人在另一端敲击一下，你能听到的敲击声的次数是（）A．1次 B．2次 C．3次 D．4次【解答】解：声音在铁、水、空气中传播18m所用的时间分别为：t1=st2=st3=s由三次时间比较可以看出，相差不到0.1s，所以人耳是分辨不出来的，只能听到混在一起的一次声音。故选：A。例7．同学完成声音和光的学习后，对相关知识进行了梳理，梳理结果如下表所示。声光速度大小15℃时，在空气中340米/秒在真空中为3×108米/秒不同介质中速度比较①声音在气体中传播最快②光在固体中传播最快传播介质③声音的传播需要介质④光的传播需要介质应用举例⑤超声波用于清洁物体⑥步枪瞄准射击（1）将表格补充完整。3×108m/s（2）声音由声源产生，光由光源发出，请例举一个生活中常见的声源或光源。太阳（3）同学梳理的知识点中错误的是①②④（填写序号）。【解答】解：（1）光在真空中传播速度是3×108m/s；（2）常见的光源有太阳；（3）声音在不同介质的传播速度不同，固体传声最快，液体次之，气体最慢，故①错误；光在气体中传播最快，在固体中传播最慢，故②错误；光的传播不需要介质，故④错误。故答案为：（1）3×108m/s；（2）太阳；（3）①②④。例8．某课外兴趣小组为了研究声音的产生和传播做了如图所示一系列实验：（1）如图甲所示，当小红用橡皮锤敲击音叉时，发现乒乓球被弹开，这一现象可以说明音叉在振动。用小球的弹起反映音叉的振动，这种研究问题的方法称为转换法（填“控制变量法”或“转换法”）。（2）如图乙所示，小明在广口瓶中用细线吊起爸爸的手机（手机持续播放音乐），线的末端固定在广口瓶的软木塞上，瓶内的空气可由瓶口玻璃管抽出。当小明用抽气机将瓶内空气逐渐抽出至真空时，听到的手机音乐声音将逐渐变小。这一现象说明声音不能（填“能”或“不能”）在真空中传播。（3）同组的小刚在前面两位同学实验基础上脑洞大开，若在月球上进行丙图实验，用橡皮锤敲击右边音叉，请你推测右边的音叉会（填“会”或“不会”）发声，左边的音叉不会（填“会”或“不会”）发声。【解答】解：（1）用竖直悬挂的乒乓球接触发声的音叉时，乒乓球被弹起，把音叉微小的振动转换为乒乓球弹起，便于观察，这个现象说明发声的物音叉在振动。（2）当小明用抽气机将瓶内空气逐渐抽出至真空时，听到的手机音乐声音将变小，可以推知真空不能传声。（3）用橡皮锤敲击右边音叉，音叉振动会发声，但是右边音叉和左边音叉之间没有空气，也没有其它介质，所以声不能传播，所以左边的音叉不会发声。故答案为：（1）音叉在振动；转换法；（2）逐渐变小；不能；（3）会；不会。【巩固提高】一．选择题（共9小题）1．下列的实验和实例，能说明声音的产生或传播条件的一组是（）①在鼓面上放些碎纸屑，敲鼓时可观察到纸屑在不停地跳动；②放在真空罩里的手机有来电时，只见指示灯闪烁，听不见铃声；③拿一张硬纸片，让它在木梳齿上划过，一次快些，一次慢些，发现两次的声音不同；④锣发声时用手按住锣，锣声立即消失了。A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④【解答】解：①在鼓面上放些碎纸屑，敲鼓时可观察到纸屑在不停地跳动，这是通过纸屑的跳动来显示鼓面的振动，表明正在发声的鼓面在振动，这是研究声音的产生的条件的；②放在真空罩里的手机当来电时，只见指示灯闪烁，说明真空不能传播声音，这是研究声音传播条件的；③拿一张硬纸片，让它在木梳齿上划过，一次快些，一次慢些，第一次木梳齿的振动频率比第二次快，所以第一次比第二次听到的声音高，说明音调高低和发声体的振动频率有关；④锣发声时用手按住锣，锣声就消失了，锣面振动发出声音，振动停止，发声也停止，这是研究声音的产生条件。综上所述，能说明声音产生或传播条件的实验现象是①②④。故选：D。2．小明同学为了研究一组材料的隔音性能（材料为：泡沫塑料板、玻璃、木板、硬纸板）设计并做了一个实验，他们先把闹钟放入一只烧杯中，然后从听到最响的声音位置开始，慢慢远离声源，测得听不到指针走动声音时的位置与声间的距离。比较各种情况下这段距离的大小就可以比较不同材料的隔声性能。进行实验收集到的数据为：材料听不到闹钟指针走动声音时的实际距离（m）泡沫塑料板0.3玻璃0.6木板0.4硬纸板0.5由上表所列数据，可以知道，按隔音效果由好到坏依次排列（）A．泡沫塑料板、玻璃、木板、硬纸板 B．泡沫塑料板、木板、硬纸板、玻璃 C．玻璃、硬纸板、木板、泡沫塑料板 D．木板、泡沫塑料板、玻璃、硬纸板【解答】解：由表中数据知，使用泡沫塑料板作隔音材料时，听不到闹钟指针走动声音时的实际距离为0.3m，距离最短，也就是隔音效果最好；其次是木板、硬纸板；使用玻璃作隔音材料时，听不到闹钟指针走动声音时的实际距离为0.6m，距离最长，也就是隔音效果最差，所以隔音效果由好到坏依次顺序是：泡沫塑料板、木板、硬纸板、玻璃。故选：B。3．关于声现象，下列说法中正确的是（）A．声音的传播速度都是340米/秒 B．声音可以在真空中传播 C．一切正在发声的物体一定在振动 D．声音只能在空气中传播【解答】解：A、声音在空气中的传播速度是340米/秒，在固体和液体中传播比空气中快，故A错误。B、真空不能传播声音，故B错误；C、声音是由物体的振动产生的，振动停止，声音消失，所以一切正在发声的物体都在振动，故C正确。D、声音可以在固体、液体、气体中传播，故D错误。故选：C。4．如图所示，将正在发声的音叉紧靠悬线下的轻质小球，关于此实验下列说法错误的是（）A．实验中发现小球被多次弹开，说明声音是由物体的振动产生 B．此实验为了探究声音的传播需要介质 C．小球的作用是将微小的振动放大，便于观察 D．若将此实验放到月球上做，只会观察到小球被多次弹开而听不到声音【解答】解：A、将正在发声的音叉紧靠悬线下的轻质小球时，观察到小球被多次弹开，说明了正在发声的音叉在振动；即声音是由物体振动产生的；故A正确；B、该实验是为了探究声音是由物体振动产生的，不是为了探究声音的传播需要介质，故B错误；C、利用轻质小球把音叉的微小振动放大，以便于观察和进一步的研究，故C正确；D、因为真空不能传声，所以如果把这个实验放到月球上做，观察到的现象是看到小球被弹起，听不到声音。故D正确。故选：B。5．关于声现象，下列说法中正确的是（）A．在钢铁中的声速小于在水中的声速 B．声音是由振动产生的，发声的物体不一定在振动 C．声音的传播不需要介质，真空中也能传播声音 D．人唱歌时歌声是声带振动产生的【解答】解：A、在钢铁中的声速大于在水中的声速，故A错误；B、声音是由振动产生的，发声的物体一定在振动，故B错误；C、声音的传播是需要介质的，它不能在真空中传播，故C错误；D、人唱歌发出的歌声是靠声带的振动产生的，故D正确。故选：D。6．在海洋中的声速是随海水深度、温度、含盐量变化而变化的，如图是声速随海水深度变化的图，Za、Zb分别为海面、海底坐标。从图中可判断，海下用声波传递信息其效果较快的是（）A．在海底 B．海面 C．在海底与海面中间 D．无法判断【解答】解：声波传播速度的主要因素是温度、盐度和海水深度等，温度越高，声速越大，盐度及静压力的增加也会引起声速的增大，其中温度的变化对声速的影响最大。观察图象可知，Za、Zb分别为海面、海底坐标；在海水中某处声音的传播最小速度v0，海洋表面和海底之间的中部区域内，随着海底深度的减小和增加而增大，到达海底比到达海面速度变化的快。故选：A。7．某同学为了向同班同学证明“声音在空气中传播时，是依靠空气的振动来实现的”这一结论，设计了如下四个实验，你认为哪个最合理（）A．在长的铜管一端敲一下，在铜管的另一端能听到两次响声 B．发出声响时，可看到放在鼓上的纸片在跳动 C．带领其他同学到喷气式飞机起飞场附近，观察玻璃窗被振动的情形 D．让同学拿着铁片、纸板或直尺之类的物体，将其侧面靠近（不接触）正在发声的录音机喇叭，感受手被振动的情况【解答】解：A、在长的铜管一端敲一下，在铜管的另一端能听到两次响声说明声音可以在固体和气体中传播，故A不合理；B、发出声响时，可看到放在鼓上的纸片在跳动，说明鼓面在振动，故B不合理；C、带领其他同学到喷气式飞机起飞场附近，观察到玻璃窗被振动，说明声音通过空气将振动传给玻璃，故C合理；D、让同学拿着铁片、纸板或直尺之类的物体，将其侧面靠近（不接触）正在发声的录音机喇叭，声音通过空气将振动传递给手，这是通过自身的感受得到的，故D最合理。故选：D。8．将耳朵贴在较长刚制水管一端，在另一端用锤重击一下钢管，可听见三次声音，则（）A．最先听见的是水传播的声音，最后听见的是钢管传播的声音 B．最先听见的是钢管传播的声音，最后听见的是空气传播的声音 C．最先听见的是空气传播的声音，最后听见的是水传播的声音 D．最先听见的是水传播的声音，最后听见的是空气传播的声音【解答】解：声音在固体中的传播速度最大，在液体中次之，在气体中最慢；在敲击钢管时，声音既通过钢管传播，又通过水和空气传播，又因其在不同介质中的传播速度是不同的，所以先听到由铁管传过来的声音，其次听到由水传过来的声音，再听到由空气传过来的声音，共三次响声；故选：B。9．正在发声的铜锣，用手放在上面轻轻一按就听不见声音了，这是因为（）A．手吸收了它的声音 B．手阻碍了它的振动 C．手挡住了声音传入人耳 D．它的振动频率减小到20Hz【解答】解：当敲击锣时，锣会振动发出声音；当用手捂住锣时，手阻碍了它的振动，锣的振动停止，所以声音就消失了。故选：B。二．填空题（共3小题）10．“八月十八潮，壮观天下无。”这是北宋大诗人苏东坡咏赞钱塘潮的千古名句。有诗云“潮来溅雪俗浮天，潮去奔雷又寂然”，十分确切的描绘了潮来潮往的壮观景象。大潮产生的声音是由潮水的振动产生的，大潮声是通过空气传到人耳的。【解答】解：因为声音是由物体的振动产生的，故大潮产生的声音是由潮水的振动产生的，声音通过空气传播到人耳朵里。故答案为：振动；空气。11．液体中的声速与温度有关，关系式为v1＝v0+a（t﹣t0），其中：v1表示温度为t时的声速，t0为表格中指出的温度，v0表示温度为t0时的声速，a为温度系数。液体t0/℃v0/m/sa/m/（s•℃）丙酮水甘油水银酒精202520202011921500192314511180﹣5.52.5﹣1.8﹣0.46﹣3.6可见，水中的声速随温度升高而增大。如图所示，是酒精、水和水银中声速随温度变化图象，其中b表示水银中声速的规律。【解答】解：（1）由表格数据可知，水的a是一个正数，所以当温度越高时，声音在水中的传播速度越快即水中的声速随温度升高而增大。（2）由表格提供的数据可以知道，水的α值是正值，水银、酒精的α值都是负的，但是酒精的α数值更小，所以传播速度会随温度减小的更快，水银的α数值比酒精的α数值大，传播速度会随温度减小的比酒精慢，故c是酒精，b是水银图象。故答案为：增大；b。12．用小棒敲打音叉，发出声响。用手指触摸音叉时，指尖有振动的感觉；当用两个手指捏住音叉时，听不到声音了，这一现象说明了声音是由物体振动产生的。遇到大风天气时，路旁架高的电线会发出嗡嗡的响声，这种声音是由于电线的振动产生的。若飞机飞行的速度能够超过声音传播的速度，这种飞机叫超音速飞机。超音速飞机的飞行速度至少在每小时1224千米以上。【解答】解：（1）声音是由物体的振动产生的，一切发声的物体一定正在振动，振动停止，发声也停止；用小棒敲打音叉，发出声响。用手指触摸音叉时，指尖有振动的感觉；当用两个手指捏住音叉时，听不到声音了，这一现象说明了声音是由物体振动产生的；遇到大风天气时，路旁架高的电线会发出嗡嗡的响声，这种声音是由于电线的振动产生的；（2）声音在空气中的传播速度为340m/s；超音速飞机每小时传播的距离：s＝vt＝340m/s×3600s＝1224000m＝1224km。故答案为：振动；振动；振动；1224。三．实验探究题（共2小题）13．如图为一声速测量仪器的使用说明书和实验装置图，阅读并回答。使用说明书（1）实验装置如图所示，甲、乙是声信号采集器。（2）复位后用棒锤敲打铜铃，声音被甲、乙接受。（3）液晶屏显示甲、乙接受到信号的时间差，单位为ms（1ms＝10﹣3s）。（1）若把铜铃放在甲、乙的中点，则液晶显示屏的示数为0。（2）一同学将铜铃放到甲的左边，并使甲乙在一条直线上，则铜铃离甲越远，液晶显示屏的数值不变（选填“变大”、“变小”或“不变”）。（3）一同学想验证声速与气体温度的关系，把铜铃固定放在甲的左边，并使甲乙在一条直线上，然后在甲乙之间加温，发现液晶显示屏的数值变小，则声速随气体温度的增大而A。A．变大B．变小C．不变D．无法判断（4）如图中，已知s1＝20cm，s2＝80cm，液晶显示屏上显示：1.875，则此时声速约为320m/s。【解答】解：（1）如果铜铃在甲、乙中点，则铜铃与甲的距离和与乙的距离是相等的，且由于声速相同，所以声音从铜铃到达甲、乙的时间相同，因液晶屏显示甲、乙接收到信号的时间差，故液晶屏的示数为0；（2）因为铜铃与甲、乙在一条直线上，所以铜铃离乙的距离总是比甲正好远甲、乙间的距离，由于乙比甲远的距离是一定的，所以声音传到乙和甲的时间差是不变的，即液晶显示屏的数值不变；（3）甲和乙之间的距离一定，由于温度越高，声速越大，所以声音传播到甲和乙的时间都会减少，所以时间差也会减少，即液晶显示屏的数值将变小。（4）设声速为v，则声音从铜铃传到甲的时间为：t1=s1v，声音从铜铃传到乙的时间为：t由题意知：t2﹣t1＝1.875×10﹣3s，所以s2v−即：v=0.8m−0.2m故答案为：（1）0；（2）不变；（3）A；（4）320。14．在探究声音的产生与传播时，小明和小华一起做了下面的实验；（1）如图甲所示，用悬挂着的乒乓球接触正在发声的音叉，可观察到乒乓球被弹开，它说明了声音是振动产生的。（2）在探究“空气能传声”时，如图乙所示，逐渐将真空罩内的空气抽出，根据听到罩内的闹钟铃声逐渐变弱，得到“真空不能传声”的探究结论。这种研究方法属于B。A.转换法B.理想实验法C.控制变量法D.类比法【解答】解：（1）将正在发声的音叉紧靠悬线下的乒乓球，发现乒乓球被多次弹起，这样做是为了把音叉的微小振动放大，便于观察，该现象说明了音叉在振动；（2）如果把瓶中的空气完全抽出来，瓶内就成了真空，没有了将声音传出瓶外的介质，所以我们不能听到铃声，这说明声音靠介质传播，真空不能传声，此研究方法属于理想实验法。故选：B。故答案为：（1）乒乓球被弹开；（2）B。四．解答题（共3小题）15．港北中学物理兴趣小组的同学为了比较声音在不同介质中传播速度是否相同准备了如下实验：安排小明在一根充满水的铁管一头准备敲击，让小华在水管的另一头仔细听（已知在当天气温条件下声音在钢铁中的速度是5000m/s，在水中是1500m/s，空气中为300m/s）。（1）若敲击后小华只听见一次声音，于是他得出结论，声音在固体、液体、气体中传播速度相同，你认为他的结论错误（正确/错误）。（2）小张通过翻阅资料查出，人耳区分出两个声音的时间间隔为0.1s，只需改进一下实验就能听见3次声音，他的改进措施是用一根足够长的充满水的铁管实验。（3）若要小华能区分出在水中传播和在空气中传播的声音的话水管长度至少要37.5m。【解答】解：（1）人耳朵区分两个声音的时间间隔是0.1s，所以敲击后小华只听见一次声音，是由于声音通过不同介质的传播时间差小于0.1s导致的，故人耳朵不能区分，所以该观点是错误的；（2）若想人能听到3次声音，即必须使得水管足够长，即声音通过水、铁管和空气的传播时间间隔大于0.1s即可；（3）假设铁管的长度是s米，故声音通过空气的传播时间是：t气=s声音通过水的传播时间是：t水=s由题意知，t气﹣t水＝△t，即：s300m/s解得：s＝37.5m。故答案为：（1）错误；（2）用一根足够长的充满水的铁管实验；（3）37.5。16．阅读短文并回答下列问题：会“拐弯”的声音声音不但会“爬行”，而且会“拐弯”。1923年，荷兰的一个火药库发生了大爆炸，据调查，在100千米的范围内，人们清楚地听到了爆炸声，在100千米到160千米的地区内，人们却什么没有听到，令人奇怪的是，在1300千米的地方的人们却又清楚地听到了爆炸声。这真是件有趣而又奇怪的事！声音怎么会拐弯绕过中间地带呢？原来声音有个“怪脾气”：它在温度均匀的空气里是笔直地走的；一旦碰到空气的温度有高有低时，它就尽挑温度低得地方走，于是声音就拐弯了。如果某个地区接近地面的温度变化得厉害，这儿高那儿低，那么声音拐到高空后又会往下，这样就会造成一些奇怪的现象。请根据材料回答下列问题：（1）烈日炎炎，在沙漠或戈壁滩上，即使相距不太远的人也难听清对方的大声喊叫，其中一个主要原因是声音在传播时向上拐弯。（2）“姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船”，若枫桥到寒山寺的距离为1190m，客船里