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17. 实验 考法 创新实验 「2026黑龙江齐齐哈尔五区期中联考，★☆」(14分)某小组用钢尺、示波器、话筒等器材研究声学问题。
A. 将钢尺紧按在桌面上,一端伸出桌边,拨动钢尺,听它发出的声音,同时记录声音的波形。
B. 不改变钢尺伸出桌边的长度,增大拨钢尺的力度,听它发出的声音,同时记录声音的波形。
C. 使钢尺伸出桌边的长度变短,使用步骤B中的力度拨动钢尺,听它发出的声音,同时记录声音的波形。
(1)拨动钢尺,钢尺才能发出声音,这说明声音是由物体
(2)改变钢尺伸出桌边的长度,钢尺的振动快慢会改变,示波器显示的波形也会改变。发声体振动快慢是一个重要的物理量,它决定着声音
(3)通过步骤
(4)三个步骤中实验小组记录的波形如图2所示,则按照步骤从先到后对应的波形顺序是
甲 乙 丙
A. 甲、乙、丙 B. 甲、丙、乙
C. 乙、甲、丙 D. 丙、甲、乙
A. 将钢尺紧按在桌面上,一端伸出桌边,拨动钢尺,听它发出的声音,同时记录声音的波形。
B. 不改变钢尺伸出桌边的长度,增大拨钢尺的力度,听它发出的声音,同时记录声音的波形。
C. 使钢尺伸出桌边的长度变短,使用步骤B中的力度拨动钢尺,听它发出的声音,同时记录声音的波形。
(1)拨动钢尺,钢尺才能发出声音,这说明声音是由物体
振动
产生的。某次实验中听力正常的同学没有听见声音,原因可能是钢尺振动频率小于20 Hz
。(2)改变钢尺伸出桌边的长度,钢尺的振动快慢会改变,示波器显示的波形也会改变。发声体振动快慢是一个重要的物理量,它决定着声音
音调
的高低。如果示波器上显示声音频率为80 Hz,此时振动40次需要0.5
s。(3)通过步骤
A
和B
可以研究响度与振幅的关系。(4)三个步骤中实验小组记录的波形如图2所示,则按照步骤从先到后对应的波形顺序是
C
。(选填字母)甲 乙 丙
A. 甲、乙、丙 B. 甲、丙、乙
C. 乙、甲、丙 D. 丙、甲、乙
答案
17.答案 (1)振动 钢尺振动频率小于20 Hz (2)音调 0.5 (3)A B (4)C
解析 (1)把钢尺紧按在桌面上,一端伸出桌边适当的长度,拨动钢尺,可听到钢尺发出的声音,这说明声音是由物体振动产生的。钢尺振动频率小于20 Hz时,低于人类听觉频率下限,所以听力正常的同学听不见声音。(2)发声体振动越快,频率越高,音调越高,所以发声体振动的快慢决定音调的高低;如果示波器上显示声音频率为80 Hz,表示发声体1 s内振动80次,故振动40次需要0.5 s。(3)研究响度与振幅的关系时,要控制钢尺伸出桌边的长度不变,改变拨动钢尺的力度,听它振动发出的声音,同时记录它发出声音的波形,故选择步骤A和B。(4)实验步骤B增大拨动钢尺的力度,钢尺的振幅增大,响度变大;步骤C缩短了钢尺伸出桌边的长度,振动频率升高,音调升高;比较波形可知,正确的顺序为乙、甲、丙,故选C。
解析 (1)把钢尺紧按在桌面上,一端伸出桌边适当的长度,拨动钢尺,可听到钢尺发出的声音,这说明声音是由物体振动产生的。钢尺振动频率小于20 Hz时,低于人类听觉频率下限,所以听力正常的同学听不见声音。(2)发声体振动越快,频率越高,音调越高,所以发声体振动的快慢决定音调的高低;如果示波器上显示声音频率为80 Hz,表示发声体1 s内振动80次,故振动40次需要0.5 s。(3)研究响度与振幅的关系时,要控制钢尺伸出桌边的长度不变,改变拨动钢尺的力度,听它振动发出的声音,同时记录它发出声音的波形,故选择步骤A和B。(4)实验步骤B增大拨动钢尺的力度,钢尺的振幅增大,响度变大;步骤C缩短了钢尺伸出桌边的长度,振动频率升高,音调升高;比较波形可知,正确的顺序为乙、甲、丙,故选C。
解析
【分析】
本题是声学实验探究题，需结合声音的产生、特性及控制变量法分析。第(1)问，根据声音产生的原因和人耳听觉范围分析听不到声音的原因；第(2)问，明确频率与音调的关系，结合频率定义计算时间；第(3)问，探究响度与振幅的关系需控制变量，即保持钢尺伸出长度不变，改变拨动力度；第(4)问，根据实验步骤判断振幅、频率变化，对应波形顺序。
【解析】
(1) 声音由物体振动产生，拨动钢尺时钢尺振动发声；人耳听觉频率范围为20~20000Hz，若钢尺振动频率小于20Hz，属于次声波，人耳无法听到。
(2) 发声体振动快慢用频率表示，频率决定音调高低；频率为80Hz，即1s内振动80次，振动40次所需时间$ t=\frac{40次}{80次/s}=0.5s $。
(3) 探究响度与振幅的关系，需控制钢尺伸出桌边的长度不变（保证振动频率相同），改变拨钢尺的力度（改变振幅），因此选步骤A和B。
(4) 步骤A为初始状态，对应波形甲；步骤B增大拨动力度，钢尺振幅增大，响度变大，对应波形乙；步骤C缩短钢尺伸出长度，振动频率升高，音调变高，对应波形丙，故顺序为乙、甲、丙，选C。
【答案】
(1)振动；钢尺振动频率小于20Hz (2)音调；0.5 (3)A；B (4)C
【知识点】
声音的产生；音调与频率的关系；响度与振幅的关系
【点评】
本题为声学创新实验题，考查声音的产生、特性及控制变量法的应用，需结合实验步骤分析变量控制和波形对应的物理量，注重实验探究能力的考查，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题是声学实验探究题，需结合声音的产生、特性及控制变量法分析。第(1)问，根据声音产生的原因和人耳听觉范围分析听不到声音的原因；第(2)问，明确频率与音调的关系，结合频率定义计算时间；第(3)问，探究响度与振幅的关系需控制变量，即保持钢尺伸出长度不变，改变拨动力度；第(4)问，根据实验步骤判断振幅、频率变化，对应波形顺序。
【解析】
(1) 声音由物体振动产生，拨动钢尺时钢尺振动发声；人耳听觉频率范围为20~20000Hz，若钢尺振动频率小于20Hz，属于次声波，人耳无法听到。
(2) 发声体振动快慢用频率表示，频率决定音调高低；频率为80Hz，即1s内振动80次，振动40次所需时间$ t=\frac{40次}{80次/s}=0.5s $。
(3) 探究响度与振幅的关系，需控制钢尺伸出桌边的长度不变（保证振动频率相同），改变拨钢尺的力度（改变振幅），因此选步骤A和B。
(4) 步骤A为初始状态，对应波形甲；步骤B增大拨动力度，钢尺振幅增大，响度变大，对应波形乙；步骤C缩短钢尺伸出长度，振动频率升高，音调变高，对应波形丙，故顺序为乙、甲、丙，选C。
【答案】
(1)振动；钢尺振动频率小于20Hz (2)音调；0.5 (3)A；B (4)C
【知识点】
声音的产生；音调与频率的关系；响度与振幅的关系
【点评】
本题为声学创新实验题，考查声音的产生、特性及控制变量法的应用，需结合实验步骤分析变量控制和波形对应的物理量，注重实验探究能力的考查，难度适中。
【难度系数】
0.6
18. 跨学科融合「2026山东枣庄薛城期中，★★☆」（4分）蝙蝠依靠特有的回声定位能力探测猎物和躲避障碍物，蝙蝠大量捕食害虫，对农林生态系统具有重要作用。如图所示，一只蝙蝠正以10 m/s的速度垂直向墙面匀速直线飞行，经过A点时，蝙蝠发出超声波，超声波遇到墙面CD后反射回来，经过1.2 s，蝙蝠在B点接收到回波。已知超声波在空气中的传播速度为340 m/s，求：
(1)A点到墙面上E点的距离(A、B、E三点在同一直线上)。
(2)蝙蝠接收回波时，蝙蝠到墙面的距离。
(1)A点到墙面上E点的距离(A、B、E三点在同一直线上)。
(2)蝙蝠接收回波时，蝙蝠到墙面的距离。
答案
18.解析 (1)超声波从A传播到墙面,经墙面反射后到B,被蝙蝠接收所用时间为t₁=1.2 s,由v=s/t可得,超声波传播的路程s声=v声t₁=340 m/s×1.2 s=408 m,蝙蝠由A飞到B通过的路程s蝙蝠=v蝙蝠t₁=10 m/s×1.2 s=12 m,则A点到墙面上E点的距离s=(s声+s蝙蝠)/2=(408 m+12 m)/2=210 m。
(2)蝙蝠接收回波时,蝙蝠到墙面的距离为s'=(s声-s蝙蝠)/2=(408 m-12 m)/2=198 m。
(2)蝙蝠接收回波时,蝙蝠到墙面的距离为s'=(s声-s蝙蝠)/2=(408 m-12 m)/2=198 m。
解析
【分析】
要解决本题，需明确超声波传播的路程与蝙蝠飞行路程的关系：蝙蝠从A到B的时间等于超声波从A传播到墙面、再反射回B的总时间。超声波的路程是A到E的距离与E到B的距离之和，蝙蝠飞行的路程是A到B的距离，结合两者的关联即可分步求解。
【解析】
已知总时间$ t = 1.2\ \mathrm{s} $，超声波速度$ v_{\mathrm{声}} = 340\ \mathrm{m/s} $，蝙蝠速度$ v_{\mathrm{蝙蝠}} = 10\ \mathrm{m/s} $。
1. 计算超声波传播的总路程：
由$ v = \frac{s}{t} $得，$ s_{\mathrm{声}} = v_{\mathrm{声}}t = 340\ \mathrm{m/s} × 1.2\ \mathrm{s} = 408\ \mathrm{m} $；
2. 计算蝙蝠飞行的路程：
$ s_{\mathrm{蝙蝠}} = v_{\mathrm{蝙蝠}}t = 10\ \mathrm{m/s} × 1.2\ \mathrm{s} = 12\ \mathrm{m} $；
(1) 求A点到E点的距离：
超声波从A到E再到B，路程为$ s_{\mathrm{声}} = AE + EB $；蝙蝠从A到B的路程为$ s_{\mathrm{蝙蝠}} = AE - EB $。联立两式得：$ s_{\mathrm{声}} + s_{\mathrm{蝙蝠}} = 2AE $，因此$ AE = \frac{s_{\mathrm{声}} + s_{\mathrm{蝙蝠}}}{2} = \frac{408\ \mathrm{m} + 12\ \mathrm{m}}{2} = 210\ \mathrm{m} $；
(2) 求蝙蝠接收回波时到墙面的距离：
此时距离为$ EB $，由$ s_{\mathrm{声}} - s_{\mathrm{蝙蝠}} = 2EB $，得$ EB = \frac{s_{\mathrm{声}} - s_{\mathrm{蝙蝠}}}{2} = \frac{408\ \mathrm{m} - 12\ \mathrm{m}}{2} = 198\ \mathrm{m} $。
【答案】
(1)210 m；(2)198 m
【知识点】
速度公式应用、回声测距
【点评】
本题结合回声测距与匀速直线运动的路程计算，核心是理清超声波和蝙蝠运动的路程关系，属于中等难度的跨学科应用题目，需要学生具备物理过程分析能力。
【难度系数】
0.6
要解决本题，需明确超声波传播的路程与蝙蝠飞行路程的关系：蝙蝠从A到B的时间等于超声波从A传播到墙面、再反射回B的总时间。超声波的路程是A到E的距离与E到B的距离之和，蝙蝠飞行的路程是A到B的距离，结合两者的关联即可分步求解。
【解析】
已知总时间$ t = 1.2\ \mathrm{s} $，超声波速度$ v_{\mathrm{声}} = 340\ \mathrm{m/s} $，蝙蝠速度$ v_{\mathrm{蝙蝠}} = 10\ \mathrm{m/s} $。
1. 计算超声波传播的总路程：
由$ v = \frac{s}{t} $得，$ s_{\mathrm{声}} = v_{\mathrm{声}}t = 340\ \mathrm{m/s} × 1.2\ \mathrm{s} = 408\ \mathrm{m} $；
2. 计算蝙蝠飞行的路程：
$ s_{\mathrm{蝙蝠}} = v_{\mathrm{蝙蝠}}t = 10\ \mathrm{m/s} × 1.2\ \mathrm{s} = 12\ \mathrm{m} $；
(1) 求A点到E点的距离：
超声波从A到E再到B，路程为$ s_{\mathrm{声}} = AE + EB $；蝙蝠从A到B的路程为$ s_{\mathrm{蝙蝠}} = AE - EB $。联立两式得：$ s_{\mathrm{声}} + s_{\mathrm{蝙蝠}} = 2AE $，因此$ AE = \frac{s_{\mathrm{声}} + s_{\mathrm{蝙蝠}}}{2} = \frac{408\ \mathrm{m} + 12\ \mathrm{m}}{2} = 210\ \mathrm{m} $；
(2) 求蝙蝠接收回波时到墙面的距离：
此时距离为$ EB $，由$ s_{\mathrm{声}} - s_{\mathrm{蝙蝠}} = 2EB $，得$ EB = \frac{s_{\mathrm{声}} - s_{\mathrm{蝙蝠}}}{2} = \frac{408\ \mathrm{m} - 12\ \mathrm{m}}{2} = 198\ \mathrm{m} $。
【答案】
(1)210 m；(2)198 m
【知识点】
速度公式应用、回声测距
【点评】
本题结合回声测距与匀速直线运动的路程计算，核心是理清超声波和蝙蝠运动的路程关系，属于中等难度的跨学科应用题目，需要学生具备物理过程分析能力。
【难度系数】
0.6
