21.小华用如图所示的装置来探究声现象：

(1)探究“影响声音响度的因素”时，使刻度尺伸出桌面的长度（选填“相同”或“不同”），用（选填“相同”或“不同”）的力度拨动，实验现象说明：声音的响度与声源的有关.
(2)探究“影响声音音调的因素”时，观察到塑料尺伸出桌面的长度越长，振动越（选填“快”或“慢”），发出声音的音调越，说明：.
(3)接着，小华换用外形与塑料尺完全相同的钢尺，并控制钢尺振动的幅度、频率与塑料尺均相同，发现听到的声音仍有不同，说明与发声体的材料有关.
(4)当钢尺伸出桌面超过一定长度时，虽然用同样的力拨动钢尺却听不到声音，是由于钢尺振动的频率太（选填“高”或“低”），产生的是声波.

21.(1)相同 不同 振幅 (2)慢 低 音调的高低与声源振动的频率有关 (3)音色 (4)低 次

【分析】
本题是声现象的探究实验题，需运用控制变量法分析各实验的变量与不变量：探究响度时，控制振动频率不变，改变振动幅度；探究音调时，改变振动频率，观察音调变化；换用不同材料的尺可探究音色；钢尺伸出过长时振动频率过低，属于次声波，人耳无法感知。
【解析】
(1) 探究响度的影响因素时，根据控制变量法，需保持刻度尺伸出桌面的长度相同（保证振动频率一致），用不同力度拨动，使振动幅度不同，实验表明：声音的响度与声源的振幅有关，振幅越大，响度越大。
(2) 探究音调的影响因素时，塑料尺伸出桌面越长，振动部分的质量越大，振动越慢，频率越低，发出声音的音调越低，由此说明：音调的高低与声源振动的频率有关，频率越高，音调越高。
(3) 外形相同的钢尺和塑料尺，控制振动幅度、频率均相同，仅材料不同时声音不同，说明音色与发声体的材料有关。
(4) 人耳听觉范围是20Hz~20000Hz，当钢尺伸出桌面过长，振动频率低于20Hz，属于次声波，人耳无法听到。
【答案】
(1) 相同；不同；振幅
(2) 慢；低；音调的高低与声源振动的频率有关
(3) 音色
(4) 低；次
【知识点】
声音的特性、音调与频率的关系、响度与振幅的关系
【点评】
本题为声现象基础实验题，核心考查控制变量法在声学探究中的应用，以及声音的三个特性的影响因素，还涉及次声波的知识，题目难度不大，注重对基础知识点和实验探究思路的掌握，适合巩固声现象的基础内容。
【难度系数】
0.8

22.小明观察到风铃在风的吹动下,各根风铃管相互碰撞时会发出悦耳的声音.小明取来三根材料及厚度均相同的风铃管,将其悬挂后用相同大小的力进行敲击,并记录了各自发声时的频率,如表所示.

(1)小明用大小不同的力敲击同一根风铃管时,发出声音的不同,用大小相同的力敲击不同风铃管时,发出声音的不同.
(2)分析表格中数据可知,三根风铃管中音调最低的是号.
(3)小明根据表中数据得出“风铃管发出声音的频率随长度的增大而减小”的结论.小明得出结论的过程是(选填“合理”或“不合理”)的,理由是.
(4)若再增加一根风铃管的实验数据,便可初步得出风铃管发出声音时振动的频率与长度及直径的关系,则下列风铃管的长度和直径满足要求的是(填字母).
A.20.50cm,2.00cm
B.31.00cm,3.00cm
C.51.00cm,2.50cm
D.51.00cm,3.00cm

22.(1)响度 音调 (2)3 (3)不合理 没有控制风铃管的直径相同 (4)A

【分析】
本题围绕声音的特性及控制变量法展开解题：首先明确声音的响度与振幅（敲击力大小）有关，音调与频率有关；判断音调高低看频率大小；探究某一因素对频率的影响时，需控制其他变量不变，结合表格数据逐一分析各问题即可。
【解析】
(1) 用大小不同的力敲击同一根风铃管时，风铃管的振幅不同，发出声音的响度不同；用大小相同的力敲击不同风铃管时，风铃管振动的频率不同，发出声音的音调不同。
(2) 音调由频率决定，频率越小音调越低，表格中3号风铃管的频率（656Hz）最小，因此音调最低。
(3) 探究频率与长度的关系时，需控制风铃管的直径相同，小明的实验中，长度变化的同时直径也发生了变化，没有控制直径不变，因此得出的结论不合理。
(4) 要探究频率与长度、直径的关系，需采用控制变量法：探究长度的影响时控制直径相同，探究直径的影响时控制长度相同。选项A中，长度20.50cm（与1号长度相同）、直径2.00cm，既可以和1号对比（长度相同，直径不同，探究直径的影响），也可以和2号对比（直径相同，长度不同，探究长度的影响），满足要求，故选A。
【答案】
(1)响度 音调 (2)3 (3)不合理 没有控制风铃管的直径相同 (4)A
【知识点】
声音的特性、控制变量法
【点评】
本题结合风铃发声的实际场景，考查声音特性的判断及控制变量法的应用，是初中物理声学部分的基础题型，需要学生掌握响度、音调的决定因素，理解控制变量法在探究实验中的核心作用。
【难度系数】
0.5