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7. (★★★)萍萍帮妈妈刷洗餐具时，演奏出锅、碗、筷、勺的“交响曲”，根据声音的
音色
（填“音调”“响度”或“音色”）可以判断出是锅还是碗发出的响声。某种机械，可以在6 s内振动18 000次，该机械振动的频率是3000
Hz。音乐小组的同学制作了两件乐器，其发声的波形图如图2.2-5所示，则发出声音的响度和音调
（填“音色”或“音调”）相同。答案
7.音色 3000 音调
解析
【分析】
要解决这道题，需掌握声音的三个特性（音调、响度、音色）的决定因素、频率的计算方法，以及波形图与声音特性的对应关系：
1. 区分不同发声体的声音，依据是音色，因为音色由发声体的材料和结构决定，不同物体发声的音色存在差异；
2. 频率是物体每秒内振动的次数，可通过“振动次数÷时间”计算；
3. 波形图中，振幅决定响度，频率决定音调，波形形状决定音色，据此分析甲、乙的波形即可得出结论。
【解析】
1. 不同发声体的材料、结构不同，发出声音的音色不同，因此可以根据音色判断是锅还是碗发出的响声；
2. 频率的计算：已知6s内振动18000次，根据频率公式$ f = \frac{n}{t} $（$ n $为振动次数，$ t $为时间），可得$ f = \frac{18000次}{6s} = 3000Hz $；
3. 分析波形图：甲、乙的波形偏离平衡位置的最大距离（振幅）相同，因此响度相同；相同时间内，甲、乙振动的次数相同（频率相同），因此发出声音的音调相同。
【答案】
音色 3000 音调
【知识点】
音色、频率、音调
【点评】
本题综合考查声音的三个特性的区分、频率计算及波形图分析，需明确各声学特性的决定因素，是声学部分的基础题型，难度适中。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需掌握声音的三个特性（音调、响度、音色）的决定因素、频率的计算方法，以及波形图与声音特性的对应关系：
1. 区分不同发声体的声音，依据是音色，因为音色由发声体的材料和结构决定，不同物体发声的音色存在差异；
2. 频率是物体每秒内振动的次数，可通过“振动次数÷时间”计算；
3. 波形图中，振幅决定响度，频率决定音调，波形形状决定音色，据此分析甲、乙的波形即可得出结论。
【解析】
1. 不同发声体的材料、结构不同，发出声音的音色不同，因此可以根据音色判断是锅还是碗发出的响声；
2. 频率的计算：已知6s内振动18000次，根据频率公式$ f = \frac{n}{t} $（$ n $为振动次数，$ t $为时间），可得$ f = \frac{18000次}{6s} = 3000Hz $；
3. 分析波形图：甲、乙的波形偏离平衡位置的最大距离（振幅）相同，因此响度相同；相同时间内，甲、乙振动的次数相同（频率相同），因此发出声音的音调相同。
【答案】
音色 3000 音调
【知识点】
音色、频率、音调
【点评】
本题综合考查声音的三个特性的区分、频率计算及波形图分析，需明确各声学特性的决定因素，是声学部分的基础题型，难度适中。
【难度系数】
0.6
8. (★★★)在学习吉他演奏的过程中,小华发现琴弦发出声音的音调高低是受各种因素影响的,他决定对此进行研究。经过和同学们讨论,提出了以下猜想:
猜想一:琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的横截面积有关。
猜想二:琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的长度有关。
猜想三:琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的材料有关。
为了验证上述猜想是否正确,他们找到了下表所列9种规格的琴弦。因为音调的高低取决于声源振动的频率,于是借来一个能够测量振动频率的仪器进行实验。
(1)为了验证猜想一,应选用编号为
(2)为了验证猜想二,应选用编号为
(3)表中有的材料规格还没填全,为了验证猜想三,必须知道该项内容。请在表中填上所缺数据。
猜想一:琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的横截面积有关。
猜想二:琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的长度有关。
猜想三:琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的材料有关。
为了验证上述猜想是否正确,他们找到了下表所列9种规格的琴弦。因为音调的高低取决于声源振动的频率,于是借来一个能够测量振动频率的仪器进行实验。
(1)为了验证猜想一,应选用编号为
A
、B
、C
的琴弦进行实验。(2)为了验证猜想二,应选用编号为
A
、D
、F
的琴弦进行实验。(3)表中有的材料规格还没填全,为了验证猜想三,必须知道该项内容。请在表中填上所缺数据。
答案
8.(1)A B C
(2)A D F
(3)所缺数据为：长度80 cm，横截面积1.02 mm²
(2)A D F
(3)所缺数据为：长度80 cm，横截面积1.02 mm²
解析
【分析】
探究琴弦音调高低与某一因素的关系时，需运用控制变量法：只改变要探究的因素，保持其他因素不变，从而明确该因素对音调的影响。
(1)验证猜想一（音调与横截面积有关），需控制材料、长度相同，仅改变横截面积，因此选择材料为铜、长度均为60cm的琴弦；
(2)验证猜想二（音调与长度有关），需控制材料、横截面积相同，仅改变长度，因此选择材料为铜、横截面积均为0.76mm²的琴弦；
(3)验证猜想三（音调与材料有关），需控制长度、横截面积相同，仅改变材料，因此E的规格需与G、H的长度和横截面积一致。
【解析】
(1)验证猜想一，控制材料和长度不变，改变横截面积，A、B、C均为铜，长度60cm，横截面积分别为0.76mm²、0.89mm²、1.02mm²，符合要求，故选用A、B、C；
(2)验证猜想二，控制材料和横截面积不变，改变长度，A、D、F均为铜，横截面积0.76mm²，长度分别为60cm、80cm、100cm，符合要求，故选用A、D、F；
(3)验证猜想三，控制长度和横截面积不变，改变材料，G、H的长度为80cm、横截面积为1.02mm²，因此E的长度为80cm，横截面积为1.02mm²。
【答案】
(1)A、B、C；(2)A、D、F；(3)长度80 cm，横截面积1.02 mm²
【知识点】
音调的影响因素、控制变量法
【点评】
本题是声学探究的典型题目，核心考查控制变量法的应用，需准确识别每次实验中控制的变量和改变的变量，是学生需掌握的重要实验方法。
【难度系数】
0.5
探究琴弦音调高低与某一因素的关系时，需运用控制变量法：只改变要探究的因素，保持其他因素不变，从而明确该因素对音调的影响。
(1)验证猜想一（音调与横截面积有关），需控制材料、长度相同，仅改变横截面积，因此选择材料为铜、长度均为60cm的琴弦；
(2)验证猜想二（音调与长度有关），需控制材料、横截面积相同，仅改变长度，因此选择材料为铜、横截面积均为0.76mm²的琴弦；
(3)验证猜想三（音调与材料有关），需控制长度、横截面积相同，仅改变材料，因此E的规格需与G、H的长度和横截面积一致。
【解析】
(1)验证猜想一，控制材料和长度不变，改变横截面积，A、B、C均为铜，长度60cm，横截面积分别为0.76mm²、0.89mm²、1.02mm²，符合要求，故选用A、B、C；
(2)验证猜想二，控制材料和横截面积不变，改变长度，A、D、F均为铜，横截面积0.76mm²，长度分别为60cm、80cm、100cm，符合要求，故选用A、D、F；
(3)验证猜想三，控制长度和横截面积不变，改变材料，G、H的长度为80cm、横截面积为1.02mm²，因此E的长度为80cm，横截面积为1.02mm²。
【答案】
(1)A、B、C；(2)A、D、F；(3)长度80 cm，横截面积1.02 mm²
【知识点】
音调的影响因素、控制变量法
【点评】
本题是声学探究的典型题目，核心考查控制变量法的应用，需准确识别每次实验中控制的变量和改变的变量，是学生需掌握的重要实验方法。
【难度系数】
0.5
拓展创新
乐器的结构
乐器是发出音乐声的仪器，因此，任何一种乐器实际上也就是一种声学仪器。下面让我们进一步对乐器的结构进行具体的剖析。
首先，一个乐器必定有声源，即振动源。振动源是任何乐器必不可少的。弦乐器的振动源是振动的弦线。管乐器的振动源可以是振动的簧片，如单簧管；可以是嘴唇的振动，如铜管乐器；也可以是边棱形成的气流振动，如笛子。鼓的振动源是一个圆膜。钟的振动源是整个钟体。电子乐器的振动源可以是石英振荡器或是振荡电路。
乐器都有发声体。有的乐器的振动源就是发声体，如鼓皮、钟体、口琴的簧片等。管乐器是靠管来决定音调的。空气在管内形成驻波，通过管口把声音传播出去而发声。有的簧管乐器是由簧片和管共同决定音调，在管口处发声的。
不少乐器的发声体还包括了共鸣体。如提琴的弦线振动发出一定音调的音，但声音很小，几乎听不出来，通过琴马、音柱把振动传到琴箱的上下音板，使弦线与琴箱产生共鸣，才能发出我们现在所听到的提琴的声音。
乐器的分类以其发声的物理机制为依据。制作乐器材料的性能，如湿度、硬度、弹性模量、宽度、声波在材料中的传播速度、材料的阻
尼性质、声阻抗等，都是物理属性。材料的处理，如人工老化、加湿、烘烤、上保护层等，都是物理方法。许多研究乐器的方法，如频谱分析、波形观察、激光全息、声波模拟等也是物理方法。乐器的保存和维护，如保持一定温度、湿度等，都是物理方法。
吉他、二胡等弦乐器的主体为什么都会设计一个“空腔箱子”？
乐器的结构
乐器是发出音乐声的仪器，因此，任何一种乐器实际上也就是一种声学仪器。下面让我们进一步对乐器的结构进行具体的剖析。
首先，一个乐器必定有声源，即振动源。振动源是任何乐器必不可少的。弦乐器的振动源是振动的弦线。管乐器的振动源可以是振动的簧片，如单簧管；可以是嘴唇的振动，如铜管乐器；也可以是边棱形成的气流振动，如笛子。鼓的振动源是一个圆膜。钟的振动源是整个钟体。电子乐器的振动源可以是石英振荡器或是振荡电路。
乐器都有发声体。有的乐器的振动源就是发声体，如鼓皮、钟体、口琴的簧片等。管乐器是靠管来决定音调的。空气在管内形成驻波，通过管口把声音传播出去而发声。有的簧管乐器是由簧片和管共同决定音调，在管口处发声的。
不少乐器的发声体还包括了共鸣体。如提琴的弦线振动发出一定音调的音，但声音很小，几乎听不出来，通过琴马、音柱把振动传到琴箱的上下音板，使弦线与琴箱产生共鸣，才能发出我们现在所听到的提琴的声音。
乐器的分类以其发声的物理机制为依据。制作乐器材料的性能，如湿度、硬度、弹性模量、宽度、声波在材料中的传播速度、材料的阻
尼性质、声阻抗等，都是物理属性。材料的处理，如人工老化、加湿、烘烤、上保护层等，都是物理方法。许多研究乐器的方法，如频谱分析、波形观察、激光全息、声波模拟等也是物理方法。乐器的保存和维护，如保持一定温度、湿度等，都是物理方法。
吉他、二胡等弦乐器的主体为什么都会设计一个“空腔箱子”？
答案
起到共鸣、放大声音的作用。
解析
【分析】本题需解答吉他、二胡等弦乐器空腔箱子的作用，结合材料中乐器共鸣体的相关内容思考：弦乐器的弦振动产生的声音较弱，需借助共鸣体增强声音，空腔箱子属于共鸣体，核心作用是通过共鸣放大声音。
【解析】根据材料，弦乐器的弦振动时发出的声音很小，几乎难以听清；吉他、二胡的空腔箱子是共鸣体，弦的振动会传递到空腔箱子，使箱内空气振动并与弦的振动产生共鸣，进而放大声音，让声音清晰响亮。
【答案】起到共鸣、放大声音的作用。
【知识点】声音的共鸣、声音的放大
【点评】本题结合乐器结构考查声学知识，解题关键是从给定材料中提取共鸣体的作用信息，难度较低，属于基础理解类题目。
【难度系数】0.3
【解析】根据材料，弦乐器的弦振动时发出的声音很小，几乎难以听清；吉他、二胡的空腔箱子是共鸣体，弦的振动会传递到空腔箱子，使箱内空气振动并与弦的振动产生共鸣，进而放大声音，让声音清晰响亮。
【答案】起到共鸣、放大声音的作用。
【知识点】声音的共鸣、声音的放大
【点评】本题结合乐器结构考查声学知识，解题关键是从给定材料中提取共鸣体的作用信息，难度较低，属于基础理解类题目。
【难度系数】0.3
