21. (8分)为了探究弦乐器的音调与哪些因素有关,老师拿来一把二胡(已调好弦的松紧)做实验。如图所示,A、B为二胡上的内、外两根弦,其中内弦比外弦粗。

(1)用同样大小的力拉弦弓,手指按在B处比C处时,二胡发出声音的音调低,这说明弦越短,音调越(选填“高”或“低”)。
(2)手指分别按在A处和B处,用同样大小的力拉弦弓,比较内、外弦发出声音,是为了研究弦发出声音的音调与弦的关系。
(3)实验时,用同样大小的力拉弦弓,是为了减小弦发出声音的变化对实验的影响。

（1）高 （2）粗细 （3）响度

【分析】
本题考查弦乐器音调的影响因素，需运用控制变量法逐步分析：
1. 第(1)问：用同样大小的力拉弦弓，保证弦的振幅相同（响度相同），且是同一根弦（粗细、松紧相同），手指按在B处时弦长比C处长，音调更低，由此可推断弦越短，音调越高；
2. 第(2)问：A是内弦、B是外弦，内弦比外弦粗，手指按在A、B处时弦的长度、松紧相同，用力大小相同，唯一变量是弦的粗细，因此是研究音调与弦的粗细的关系；
3. 第(3)问：力的大小影响弦的振幅，振幅决定响度，用同样大小的力拉弦弓，是为了控制振幅相同，减小响度变化对音调探究实验的干扰。
【解析】
(1) 当用同样大小的力拉弦弓时，同一根弦的粗细、松紧相同，手指按在B处的弦长比C处长，此时音调更低，说明在其他条件相同的情况下，弦越短，振动频率越高，音调越高；
(2) 手指按在A处（内弦）和B处（外弦）时，弦的长度、松紧相同，用力大小相同，只有弦的粗细不同，因此是为了研究音调与弦的粗细的关系；
(3) 用同样大小的力拉弦弓，可使弦的振动振幅相同，保证响度一致，从而减小响度变化对实验中音调探究的影响。
【答案】
(1) 高
(2) 粗细
(3) 响度
【知识点】
音调的影响因素、控制变量法、响度的影响因素
【点评】
本题通过二胡实验探究弦乐器音调的影响因素，核心是运用控制变量法，明确每次实验的变量与控制量，帮助理解弦的长度、粗细对音调的影响，同时需区分音调和响度的影响因素，属于声学基础探究题。
【难度系数】
0.8

22. (6分)某次测定铸铁里的声速是用下述方法进行的：在铸铁管的一端敲一下钟,在管的另一端听到两次响声,第一次是由铸铁传来的,第二次是由空气传来的,已知管长931m,两次响声相隔2.5s。如果当时空气中的声速是340m/s,求铸铁中的声速。(结果保留整数)

3879 m/s

设铸铁中的声速为$v$。
声音在空气中传播的时间$t_1=\frac{931}{340}$，声音在铸铁中传播的时间$t_2=\frac{931}{v}$。
由两次响声相隔$2.5s$，可得$t_1 - t_2=2.5$，即$\frac{931}{340}-\frac{931}{v}=2.5$。
解得$v=\frac{931}{\frac{931}{340}-2.5}\approx3879\,m/s$。
3879 m/s

23. (10分)如图所示,列车以72km/h的速度匀速行驶,在它的正前方B处有一个隧道,列车驶入隧道前,在A处必须鸣笛,司机鸣笛1.2s后,在C处听到自隧道口处的峭壁反射的回声。求：

(1)列车从鸣笛到听到回声行驶的路程$s_1$是多少？
(2)鸣笛声从A处,经过隧道峭壁反射后,回到C处共经过的路程$s_{声}$是多少？($v_{声} = 340m/s$)
(3)列车司机听到回声时,他离隧道口$s_2$还有多远？

（1）24 m （2）408 m （3）192 m

(1)列车速度$v_{车}=72km/h=20m/s$，行驶时间$t = 1.2s$，$s_{1}=v_{车}t=20m/s×1.2s = 24m$
(2)$s_{声}=v_{声}t=340m/s×1.2s = 408m$
(3)由$s_{声}=s_{1}+2s_{2}$得，$s_{2}=\frac{s_{声}-s_{1}}{2}=\frac{408m - 24m}{2}=192m$