15. 声音在$15\ \mathrm{° C}$的空气中的传播速度为$\mathrm{m/s}$. 在一根长为$850\ \mathrm{m}$的实心金属直管的一端用力敲击一下,在另一端先后听到两次声音,第一声是通过(填“固体”或“气体”)传来的,再经过$2.33\ \mathrm{s}$听到第二声.该金属管可能是由制成的(声音在铜中传播速度为$3\ 750\ \mathrm{m/s}$,在铝中传播速度为$5\ 000\ \mathrm{m/s}$,在铁中传播速度为$5\ 200\ \mathrm{m/s}$).

15.340 固体 铝 解析:声音在15 ℃的空气中的传播速度是340 m/s.根据$v=\dfrac{s}{t}$可知,速度越大,传播所需时间越短.所以在长为850 m的实心金属直管的一端敲击一下,在另一端先后听到两个声音,第一声是通过固体传来的,再经过2.33 s听到第二声,这是通过空气传来的.声音在空气中传播的时间是$t_{\mathrm{空气}}=\dfrac{s}{v_{\mathrm{空气}}}=\dfrac{850\ \mathrm{m}}{340\ \mathrm{m/s}}=2.5\ \mathrm{s}$,声音在金属管内传播的时间$t_{\mathrm{管}}=t_{\mathrm{空气}}-\Delta t=2.5\ \mathrm{s} - 2.33\ \mathrm{s}=0.17\ \mathrm{s}$,声音在金属管内传播的速度$v_{\mathrm{管}}=\dfrac{s}{t_{\mathrm{管}}}=\dfrac{850\ \mathrm{m}}{0.17\ \mathrm{s}}=5000\ \mathrm{m/s}$,故金属管可能是由铝制成的.

【分析】
首先，需牢记声音在15℃空气中的固定传播速度；其次，明确声音在不同介质中传播速度不同，固体传声速度远大于气体，因此敲击金属管时先听到固体传来的声音；最后，利用速度公式$v=\frac{s}{t}$，结合两次声音的时间差，计算声音在金属管中的传播速度，与题目给出的材料声速对比即可确定金属种类。
【解析】
1. 声音在$15\ \mathrm{°C}$空气中的传播速度为固定值$340\ \mathrm{m/s}$；
2. 声音在不同介质中传播速度不同，固体传声速度比气体快，因此敲击金属管时，第一声是通过固体传来的；
3. 根据速度公式$v=\frac{s}{t}$，计算声音在空气中传播$850\ \mathrm{m}$的时间：$t_{空气}=\frac{s}{v_{空气}}=\frac{850\ \mathrm{m}}{340\ \mathrm{m/s}}=2.5\ \mathrm{s}$；
4. 结合两次声音的时间差，算出声音在金属管中的传播时间：$t_{管}=t_{空气}-\Delta t=2.5\ \mathrm{s}-2.33\ \mathrm{s}=0.17\ \mathrm{s}$；
5. 计算声音在金属管中的传播速度：$v_{管}=\frac{s}{t_{管}}=\frac{850\ \mathrm{m}}{0.17\ \mathrm{s}}=5000\ \mathrm{m/s}$；
6. 对比题目给出的声速，铝的声速为$5000\ \mathrm{m/s}$，因此该金属管由铝制成。
【答案】
340；固体；铝
【知识点】
声速；速度公式应用；不同介质声速差异
【点评】
本题考查声速的基础知识点及速度公式的计算应用，核心是理解不同介质中声速的差异，通过时间差推导金属中的声速，属于基础常规题型，难度适中。
【难度系数】
0.7

16. 核心素养 科学探究（2026·无锡江阴初级中学月考）小明兴趣小组利用以下实验装置探究声音的产生和传播.

(1)如图甲所示,小明用小锤敲击音叉,听到声音的同时还观察到;乒乓球在该实验中的作用是.小华认为图甲装置设计有缺陷,先将音叉贴近乒乓球,再敲击音叉,分不清是音叉振动使乒乓球弹开,还是敲击音叉的动作使乒乓球弹开,方案需要改进为.
(2)如图乙所示,敲击右侧音叉,靠近左侧音叉的小球被弹开,说明能传播声音;若在月球上进行此实验,则(填“还能”或“不能”)观察到上述现象.
(3)如图丙所示,小明站在距音叉7 m远处,小华轻敲音叉,小明听不到音叉发出的声音.将一根长7 m的棉线一端系在音叉上,另一端固定在纸杯中间,将纸杯口贴近耳朵绷紧棉线,当小华用同样的力再次敲击音叉,小明能听见较大的声音,实验说明.如果用三个纸杯制作“土电话”,可以实现3人之间的有效通话,试在方框中画出该“土电话”的示意图(纸杯用图形“∪”表示).

16.(1)乒乓球被弹开 将音叉的微小振动放大,便于观察 先敲击音叉振动,再将音叉接触乒乓球 (2)空气 不能 (3)固体能传声 解析:(1)用小锤敲击音叉时,音叉振动发声,同时会观察到乒乓球被弹开;乒乓球在该实验中的作用是将音叉的微小振动放大,便于观察,因为音叉振动幅度小,不易直接观察,通过乒乓球的弹开能更明显体现音叉的振动.实验中分不清是音叉振动使乒乓球弹开,还是敲击音叉的动作使乒乓球弹开,可以改进实验方案为:先敲击音叉,再将音叉贴近乒乓球,这样就能明确是音叉振动使乒乓球弹开.(2)敲击右侧音叉,靠近左侧音叉的小球被弹开,说明空气能传播声音,右侧音叉振动发声,声音通过空气传播到左侧音叉,使左侧音叉振动,从而弹开小球.月球上是真空环境,真空不能传声,所以若在月球上进行此实验,由于两个音叉之间存在间隙,敲击右边音叉时,因为没有传播声音的介质,所以左侧音叉旁边的小球不能被弹开.(3)小明站在距音叉7 m远处,轻敲音叉听不到声音,用棉线和纸杯连接后能听见较大声音,实验说明固体(棉线)能传播声音,且固体传声效果比气体好.先用两个纸杯成直线排列,第一个纸杯底部系棉线,棉线连接到第二个纸杯底部,第三个纸杯底部再系棉线连接到第一个纸杯和第二个纸杯连接的棉线上,形成一个可以实现3人之间有效通话的“土电话”结构,如答案图所示.

【分析】
本题围绕声音的产生与传播的实验展开，解题思路如下：1. 第(1)问利用转换法将音叉的微小振动放大，明确实验缺陷后改进方案，排除敲击动作对实验的干扰；2. 第(2)问结合声音传播需要介质的特点，区分空气和真空的传声差异；3. 第(3)问通过对比气体和固体传声效果，理解固体传声的特性，再按要求绘制多用户土电话示意图。
【解析】
(1) 用小锤敲击音叉时，音叉振动发声，由于振动幅度小不易直接观察，会观察到乒乓球被弹开；乒乓球的作用是将音叉的微小振动放大，便于观察。原方案无法区分是音叉振动还是敲击动作使乒乓球弹开，改进方案为：先敲击音叉使其振动，再将音叉贴近乒乓球，即可明确是音叉振动导致乒乓球弹开。
(2) 敲击右侧音叉，右侧音叉振动发声，声音通过空气传播到左侧音叉，使左侧音叉振动，从而弹开靠近的小球，说明空气能传播声音；月球上是真空环境，真空不能传声，因此在月球上无法观察到小球被弹开的现象。
(3) 站在距音叉7m远处，轻敲音叉听不到声音，用棉线和纸杯连接后能听到较大声音，说明固体（棉线）能传播声音，且固体传声效果比气体好；三人通话的“土电话”示意图为：将三个纸杯，第一个纸杯底部系棉线，棉线连接到第二个纸杯底部，再从棉线中间引出分支连接第三个纸杯底部，形成直线分支结构。
【答案】
(1) 乒乓球被弹开；将音叉的微小振动放大，便于观察；先敲击音叉振动，再将音叉接触乒乓球 (2) 空气；不能 (3) 固体能传声；
【知识点】
声音的产生、声音的传播、固体传声
【点评】
本题以实验探究形式考查声音的产生与传播，涉及转换法等物理研究方法，注重实验设计的合理性分析，贴合初中物理核心素养中科学探究的要求，是基础实验题，能有效考查学生对核心知识点的掌握。
【难度系数】
0.7

17. 核心素养 科学思维（2025·苏州新草桥中学期中）学习完声现象后,物理小组对声速进行进一步研究.
(1)想粗略测量在空气中声音传播的速度,同学们提出了以下两种方案.
①站在空旷的操场上对着一面墙鸣枪,距这面墙的距离为$s$,记录发令枪发声到听到回声的时间$t$,则声音传播的速度$v=$.
②站在空旷的操场上,距一面墙的距离为$s$,按照均匀的时间间隔打鼓,调节节奏,使听到反射回来的第一次鼓声与打出来的第二次鼓声完全重合,听到反射回来的第二次鼓声与打出来的第三次鼓声完全重合,记录打鼓20次的时间$t$,则声音传播的速度$v=$.
(2)他们在网上查资料得到声音在不同温度下的速度值.根据下表所提供的参考数据,可以推算$5\ °\mathrm{C}$时的声速是$\mathrm{m/s}$.声音在温度均匀的气体里是“走”直线的,一旦碰到空气的温度有高有低时,它就尽量挑温度低的地方“走”.赤日炎炎,在沙漠上即使相距不太远的人也难听清对方的呼喊声,其中一个重要的原因是沙漠地表空气温度高,随着高度增加空气温度降低,声音在传播时向(填“上”或“下”)拐弯了.

17.(1)①$\dfrac{2s}{t}$ ②$\dfrac{38s}{t}$ (2)334.5 上 解析:(1)①记录发令枪发声到听到回声时,声音是从发声处出发,到远处的墙,然后反射回来又经过距离$s$回到发声处,声音通过总路程是$2s$,则声音传播速度$v=\dfrac{2s}{t}$.②由于听到反射回来的第一次鼓声与打出来的第二次鼓声完全重合,则根据打鼓20次的时间$t$可知:从打出来的第一次鼓声到听到反射回来的第一次鼓声,声音传播所用的时间为$t_0=\dfrac{1}{19}t$,每听到一次回声,声音通过路程是$2s$,则声音传播的速度$v=\dfrac{2s}{t_0}=\dfrac{2s}{\dfrac{1}{19}t}=\dfrac{38s}{t}$.(2)从表中数据可得,空气中的声速随温度的变化规律:温度每升高2 ℃,声音的传播速度就会增加1.2 m/s.故温度每增加1 ℃,声音的传播速度会增加0.6 m/s.则5 ℃时的声速是333.9 m/s+0.6 m/s=334.5 m/s.由题可知,沙漠地表空气温度高,随着高度增加空气温度降低.声音在空气中传播时总爱挑温度低的路径“走”,所以人的说话声会拐向高空,即声音传播时会向上拐弯.

【分析】
本题围绕声速的测量与规律应用展开，分为两部分：一是两种测量空气中声速的方案，二是声速与温度的关系及声音传播路径的实际应用。
对于(1)①，需明确回声是声音往返传播，总路程为2s，结合速度公式即可推导；
对于(1)②，关键是确定声音传播的时间：打鼓20次对应19个时间间隔，声音从第一次发声到听到第一次回声的时间为1个间隔，再结合路程2s计算速度；
对于(2)，先分析表格中声速随温度的变化规律，再结合“声音挑温度低的路径传播”的特点，判断沙漠中声音的传播方向。
【解析】
(1)① 发令枪发声到听到回声时，声音从发声处到墙再返回，总路程为2s，根据速度公式 $ v = \frac{s_{\mathrm{总}}}{t} $，代入总路程和时间得 $ v = \frac{2s}{t} $。
② 打鼓20次的时间为t，相邻两次打鼓的时间间隔为 $ \frac{t}{19} $；第一次鼓声到听到第一次回声的时间等于1个时间间隔，声音传播的路程为2s，因此速度 $ v = \frac{2s}{\frac{t}{19}} = \frac{38s}{t} $。
(2) 由表格数据，温度每升高2℃，声速增加 $ 332.7 - 331.5 = 1.2 \, \mathrm{m/s} $，故温度每升高1℃，声速增加 $ \frac{1.2}{2} = 0.6 \, \mathrm{m/s} $；4℃时声速为333.9 m/s，因此5℃时声速为 $ 333.9 + 0.6 = 334.5 \, \mathrm{m/s} $。
沙漠地表空气温度高，高处空气温度低，根据“声音尽量挑温度低的地方走”，声音会向温度低的高处拐弯，即向上。
【答案】
(1)① $ \dfrac{2s}{t} $；② $ \dfrac{38s}{t} $；(2) $ 334.5 $；上
【知识点】
声速的计算、回声的应用、声速与温度的关系
【点评】
本题结合实际场景考查声速的测量与规律应用，需要理解回声的路程特点、时间间隔的计算，以及声速随温度变化的规律，同时结合材料信息分析声音传播路径，考查学生的科学思维能力。
【难度系数】
0.5