三、实验探究题（21分）
10. 2026泰州期中 小德在观察如图甲所示的二胡时猜想:弦发声的音调可能与弦的长短、粗细和松紧有关。于是他找来两根粗细不同的钢丝,设计了如图乙所示的装置,拨动枕木AB间的钢丝,进行了四次对比探究,四次实验的部分信息如表所示。


(1)实验中,通过改变来改变振动弦(钢丝)的松紧。
(2)第1、2两次实验是为了探究音调与弦的的关系,拨动后发现第1次实验发声的音调低,则小德可得出结论:当弦的相同时,弦越,音调越高。
(3)为了探究弦发声的音调与弦的长短是否有关这一猜想,关于第4次钢丝直径的选择,必须是。
A.1 mm B.2 mm C.1 mm或2 mm均可
(4)二胡演奏时可通过手指按压、松开、滑动等指法配合产生优美旋律。图丙中小德手握上端,两手指按压的是音符“3”“4”位置,已知相同条件下,弦越长,音调越低,为发出“4”的音符,此时他最简单合理的操作是:松开(填“食指”或“中指”)。

10.(1)悬挂钩码的数目 (2)粗细；长度和松紧；细 (3)C (4)食指
【点拨】(1)实验中，在钢丝末端悬挂不同数目的钩码是为了改变钢丝的松紧程度。(2)第1、2两次实验中，琴弦的松紧、长短相同，粗细不同，这是探究音调与弦的粗细的关系。第1次实验发声的音调低，比较第1、2两次的实验数据可知，在弦的松紧、长短相同时，弦越细音调越高。(3)结合控制变量法分析，两组数据中只能有一个变量，因此结合前三组数据可知第4次钢丝直径为1 mm或2 mm均可，故选C。(4)为发出“4”音符，他此时最简单合理的操作是：松开食指，理由是当粗细和松紧相同时，弦越短音调越高。

【分析】
本题围绕探究弦发声的音调与弦的长短、粗细、松紧的关系展开，核心方法为控制变量法。解题时需明确：探究某一因素对音调的影响时，需控制其他因素保持不变，仅改变要探究的因素，结合实验装置和控制变量法的要求逐一分析问题即可。
【解析】
(1) 实验中，通过在钢丝末端悬挂不同数目的钩码，可改变钢丝的松紧程度，因此改变振动弦松紧的方式是悬挂钩码的数目。
(2) 第1、2两次实验，弦的长度和松紧相同，仅粗细不同，目的是探究音调与弦的粗细的关系；第1次音调低，说明当弦的长度和松紧相同时，弦越细，音调越高。
(3) 探究音调与弦的长短的关系时，需控制弦的粗细和松紧相同，因此第4次钢丝直径只要满足粗细与对应实验组一致即可，1mm或2mm均可，故选C。
(4) 音符“4”的音调高于“3”，根据“弦越长，音调越低”，要得到更高音调需缩短弦的长度，因此最简单合理的操作是松开食指（松开后弦变短，音调升高）。
【答案】
10.(1)悬挂钩码的数目 (2)粗细；长度和松紧；细 (3)C (4)食指
【知识点】
音调与频率的关系；控制变量法
【点评】
本题以二胡弦的实验为载体，考查音调影响因素的探究，重点落实控制变量法的应用，是声学实验的典型题型，需学生熟练掌握控制变量法在探究实验中的运用，理解音调与弦的长短、粗细、松紧的关联。
【难度系数】
0.6

四、综合题（20分）
11. 科学思维+科学推理 声波在海水中传播衰减程度远小于电磁波。声呐就是利用声波在水中的传播特点来对物体进行定位和测速的。如图是一艘静止军舰上的声呐装置的显示器所显示出声波信号发出与接收的情况，图中$P_1$、$P_2$是声呐发出的信号，$n_1$、$n_2$分别是$P_1$、$P_2$被不明物体反射回来的信号。如果$P_1$、$P_2$之间的时间间隔$\Delta t=1.0\ \mathrm{s}$，声波在海水中的传播速度$v=1500\ \mathrm{m/s}$，不明物体是沿直线正对着军舰匀速行驶的。求：
(1)信号$P_1$遇到不明物体时，该物体到军舰的距离。
(2)不明物体从接收到第一次信号到接收到第二次信号过程中，行驶的距离是多少米？
(3)不明物体的速度。

11.【解】(1)从图中可以看出，从发出信号$P_1$到接收到信号$n_1$经历的时间为24 s，根据$v=\frac{s}{t}$可得，信号$P_1$遇到不明物体时，该物体到军舰的距离$s=vt=1\ 500\ \mathrm{m/s}×\frac{1}{2}×24\ \mathrm{s}=18\ 000\ \mathrm{m}$。
(2)从图中可以看出，从发出信号$P_2$到接收到信号$n_2$经历的时间为23.9 s，根据$v=\frac{s}{t}$可得，信号$P_2$遇到不明物体时，该物体到军舰的距离$s'=vt'=1\ 500\ \mathrm{m/s}×\frac{1}{2}×23.9\ \mathrm{s}=17\ 925\ \mathrm{m}$；不明物体行驶的距离$\Delta s=s-s'=18\ 000\ \mathrm{m}-17\ 925\ \mathrm{m}=75\ \mathrm{m}$。
(3)如图：
第1列波单程运动的时间$t_1=\frac{24\ \mathrm{s}}{2}=12\ \mathrm{s}$，第2列波单程运动的时间$t_2=\frac{23.9\ \mathrm{s}}{2}=11.95\ \mathrm{s}$，当第1列波与不明物体相遇时，第2列波的传播时间为$t_1-1\ \mathrm{s}=12\ \mathrm{s}-1\ \mathrm{s}=11\ \mathrm{s}$。由于不明物体和第2列波相向运动，相遇过程它们运动时间相等。所以，不明物体运动的时间$t_{\mathrm{不明物}}=t_{\mathrm{第2列剩余}}=t_2-(t_1-1\ \mathrm{s})=11.95\ \mathrm{s}-11\ \mathrm{s}=0.95\ \mathrm{s}$。所以，不明物体行驶的速度$v'=\frac{\Delta s}{t_{\mathrm{不明物}}}=\frac{75\ \mathrm{m}}{0.95\ \mathrm{s}}=78.9\ \mathrm{m/s}$。

【分析】
要解决这道题，需结合声呐的工作原理（声波往返传播）和速度公式分析：首先明确信号从发出到接收反射信号的总时间是声波往返的时间，因此单程时间为总时间的一半，可用于计算物体到军舰的距离；其次，两次信号对应的物体距离差就是物体行驶的距离；最后，需推导物体从接收第一次信号到接收第二次信号的运动时间，结合距离差计算物体速度。
【解析】
解：
(1) 由图可知，发出信号$P_1$到接收到反射信号$n_1$的总时间$t_{1总}=24\ \mathrm{s}$，声波往返传播，单程时间$t_1=\frac{t_{1总}}{2}=\frac{24\ \mathrm{s}}{2}=12\ \mathrm{s}$。
根据速度公式$v=\frac{s}{t}$，信号$P_1$遇到物体时，物体到军舰的距离：
$s_1=vt_1=1500\ \mathrm{m/s} × 12\ \mathrm{s}=18000\ \mathrm{m}$。
(2) 发出信号$P_2$到接收到反射信号$n_2$的总时间$t_{2总}=23.9\ \mathrm{s}$，单程时间$t_2=\frac{t_{2总}}{2}=\frac{23.9\ \mathrm{s}}{2}=11.95\ \mathrm{s}$。
信号$P_2$遇到物体时，物体到军舰的距离：
$s_2=vt_2=1500\ \mathrm{m/s} × 11.95\ \mathrm{s}=17925\ \mathrm{m}$。
物体行驶的距离：$\Delta s=s_1 - s_2=18000\ \mathrm{m} - 17925\ \mathrm{m}=75\ \mathrm{m}$。
(3) 已知$P_1$、$P_2$的时间间隔$\Delta t=1.0\ \mathrm{s}$，当$P_1$与物体相遇时，$P_2$已传播的时间为$t_1 - \Delta t=12\ \mathrm{s} -1\ \mathrm{s}=11\ \mathrm{s}$。
物体从接收$P_1$到接收$P_2$的运动时间：$t_{物}=t_2 - (t_1 - \Delta t)=11.95\ \mathrm{s} -11\ \mathrm{s}=0.95\ \mathrm{s}$。
物体的速度：$v'=\frac{\Delta s}{t_{物}}=\frac{75\ \mathrm{m}}{0.95\ \mathrm{s}}\approx78.9\ \mathrm{m/s}$。
【答案】
(1) $18000\ \mathrm{m}$；(2) $75\ \mathrm{m}$；(3) $78.9\ \mathrm{m/s}$

【知识点】
速度公式应用、回声测距、匀速直线运动
【点评】
本题结合声呐的实际应用，考查速度公式的综合运用，需理解声波往返传播的时间处理逻辑，以及物体运动时间的推导，体现了科学思维与科学推理的核心素养，是力学与实际场景结合的典型题目。
【难度系数】
0.5