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三、实验探究题(21分)
9 [2025陕西西安期中,中]在跨学科实践活动中,小明观察到演奏二胡时可通过手指按压、松开、滑动弦线等指法配合产生优美旋律。于是他提出问题:二胡弦发声的音调高低与什么因素有关?思考后他进行了猜想:二胡弦发声的音调高低可能与弦的长短、粗细和松紧有关。
【证据】小明找来两根粗细不同的钢丝,设计了如图1所示的装置。拨动枕木AB间的钢丝(弦振动发声部位),进行了四次对比探究实验,四次实验的部分信息如表。
【解释】(1)为了探究小明的猜想,请将表格空格处补充完整。
(2)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
(3)第1、2两次实验是为了探究二胡弦发声的音调高低与弦的
【交流】(4)第3、4两次实验时,发现第3次实验中钢丝发声的音调低。在二胡演奏中,如图2所示,小明想要让二胡弦发出音调较低的声音,此时最简单合理的操作是松开
9 [2025陕西西安期中,中]在跨学科实践活动中,小明观察到演奏二胡时可通过手指按压、松开、滑动弦线等指法配合产生优美旋律。于是他提出问题:二胡弦发声的音调高低与什么因素有关?思考后他进行了猜想:二胡弦发声的音调高低可能与弦的长短、粗细和松紧有关。
【证据】小明找来两根粗细不同的钢丝,设计了如图1所示的装置。拨动枕木AB间的钢丝(弦振动发声部位),进行了四次对比探究实验,四次实验的部分信息如表。
【解释】(1)为了探究小明的猜想,请将表格空格处补充完整。
(2)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
。(3)第1、2两次实验是为了探究二胡弦发声的音调高低与弦的
粗细
的关系。拨动钢丝后发现第1次实验中钢丝发声的音调低,则可得出结论:当弦的松紧和长短
相同时,弦越细
,发声的音调越高。【交流】(4)第3、4两次实验时,发现第3次实验中钢丝发声的音调低。在二胡演奏中,如图2所示,小明想要让二胡弦发出音调较低的声音,此时最简单合理的操作是松开
中指
(填“中指”或“食指”),理由是:松开中指后弦的长度变长了
。答案
9.(1)细 (2)松紧 (3)粗细 松紧和长短 细 (4)中指 松开中指后弦的长度变长了
【解析】(1)探究音调高低与什么因素有关时，需要保持单一变量，第3、4两次实验探究二胡弦发声的音调高低与AB间距(弦的长短)的关系。所以第4次实验中钢丝粗细程度应与第3次实验中相同。(2)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。(3)第1、2两次实验是为了探究二胡弦发声的音调高低与弦的粗细的关系。拨动钢丝后发现第1次实验中钢丝发声的音调低，则可得出结论：当弦的松紧和长短相同时，弦越细，发声的音调越高。(4)第3、4两次实验时，发现第3次实验中钢丝发声的音调低。在二胡演奏中，如图2所示，小明想要让二胡弦发出音调较低的声音，此时最简单合理的操作是松开中指，理由是松开中指后弦的长度变长了。
【解析】(1)探究音调高低与什么因素有关时，需要保持单一变量，第3、4两次实验探究二胡弦发声的音调高低与AB间距(弦的长短)的关系。所以第4次实验中钢丝粗细程度应与第3次实验中相同。(2)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。(3)第1、2两次实验是为了探究二胡弦发声的音调高低与弦的粗细的关系。拨动钢丝后发现第1次实验中钢丝发声的音调低，则可得出结论：当弦的松紧和长短相同时，弦越细，发声的音调越高。(4)第3、4两次实验时，发现第3次实验中钢丝发声的音调低。在二胡演奏中，如图2所示，小明想要让二胡弦发出音调较低的声音，此时最简单合理的操作是松开中指，理由是松开中指后弦的长度变长了。
解析
【分析】
本题是探究二胡弦发声音调高低的影响因素，采用控制变量法进行实验。解题时需明确每次实验的变量：（1）补充表格空格时，根据控制变量法，第3、4次实验探究弦长对音调的影响，需保持粗细、松紧相同，因此第4次钢丝粗细应与第3次一致；（2）悬挂不同数量钩码会改变钢丝的松紧程度；（3）第1、2次实验中，弦的松紧、长短相同，仅粗细不同，用于探究音调与粗细的关系，根据实验现象得出结论；（4）第3、4次探究弦长对音调的影响，音调低需要弦更长，对应演奏时松开中指，弦长度变长，音调降低。
【解析】
（1）探究弦发声的音调与弦的长短的关系时，需控制弦的粗细、松紧相同，第3次实验钢丝为粗，故第4次实验钢丝粗细应与第3次相同，补充为“细”；
（2）实验中，钢丝末端悬挂不同数目的钩码，目的是改变钢丝的松紧程度；
（3）第1、2两次实验，弦的松紧和长短相同，仅粗细不同，是为了探究音调与弦的粗细的关系；第1次音调低，说明当弦的松紧和长短相同时，弦越细，音调越高；
（4）第3、4次实验探究弦长对音调的影响，第3次音调低，说明弦越长音调越低；演奏时要得到音调较低的声音，需让弦变长，故松开中指，松开中指后弦的长度变长，音调降低。
【答案】9.(1)细 (2)松紧 (3)粗细 松紧和长短 细 (4)中指 松开中指后弦的长度变长了
【知识点】音调的影响因素、控制变量法
【点评】本题结合二胡演奏的实际情境，考查探究音调影响因素的实验，重点考查控制变量法的应用，要求学生理解实验设计思路，将实验结论应用到实际演奏中，难度适中。
【难度系数】0.6
本题是探究二胡弦发声音调高低的影响因素，采用控制变量法进行实验。解题时需明确每次实验的变量：（1）补充表格空格时，根据控制变量法，第3、4次实验探究弦长对音调的影响，需保持粗细、松紧相同，因此第4次钢丝粗细应与第3次一致；（2）悬挂不同数量钩码会改变钢丝的松紧程度；（3）第1、2次实验中，弦的松紧、长短相同，仅粗细不同，用于探究音调与粗细的关系，根据实验现象得出结论；（4）第3、4次探究弦长对音调的影响，音调低需要弦更长，对应演奏时松开中指，弦长度变长，音调降低。
【解析】
（1）探究弦发声的音调与弦的长短的关系时，需控制弦的粗细、松紧相同，第3次实验钢丝为粗，故第4次实验钢丝粗细应与第3次相同，补充为“细”；
（2）实验中，钢丝末端悬挂不同数目的钩码，目的是改变钢丝的松紧程度；
（3）第1、2两次实验，弦的松紧和长短相同，仅粗细不同，是为了探究音调与弦的粗细的关系；第1次音调低，说明当弦的松紧和长短相同时，弦越细，音调越高；
（4）第3、4次实验探究弦长对音调的影响，第3次音调低，说明弦越长音调越低；演奏时要得到音调较低的声音，需让弦变长，故松开中指，松开中指后弦的长度变长，音调降低。
【答案】9.(1)细 (2)松紧 (3)粗细 松紧和长短 细 (4)中指 松开中指后弦的长度变长了
【知识点】音调的影响因素、控制变量法
【点评】本题结合二胡演奏的实际情境，考查探究音调影响因素的实验，重点考查控制变量法的应用，要求学生理解实验设计思路，将实验结论应用到实际演奏中，难度适中。
【难度系数】0.6
四、计算题(18分)
10[2026河南安阳期中,中]有一山谷宽度为$s=1700\ \mathrm{m}$,两旁都是竖直峭壁,在山谷内敲打石块,2 s后听到从左边峭壁反射回来的第一次回声,声音传播的路径如图所示,当时的声速为$340\ \mathrm{m/s}$。
(1)敲石处到左、右两边峭壁的距离分别是多少?
(2)敲打石块后听到从右边峭壁第一次反射回来的声音的时间是多少?
(3)若敲打发出的声音最多可以传播3 500 m,则一共可以听到的回声次数是多少?
10[2026河南安阳期中,中]有一山谷宽度为$s=1700\ \mathrm{m}$,两旁都是竖直峭壁,在山谷内敲打石块,2 s后听到从左边峭壁反射回来的第一次回声,声音传播的路径如图所示,当时的声速为$340\ \mathrm{m/s}$。
(1)敲石处到左、右两边峭壁的距离分别是多少?
(2)敲打石块后听到从右边峭壁第一次反射回来的声音的时间是多少?
(3)若敲打发出的声音最多可以传播3 500 m,则一共可以听到的回声次数是多少?
答案
10.【解】(1)声音传播到左边峭壁的时间$t_1=\frac{1}{2}×2\ \mathrm{s}=1\ \mathrm{s}$，根据$v=\frac{s}{t}$可得，敲石处到左边峭壁的距离$s_1=vt_1=340\ \mathrm{m/s}×1\ \mathrm{s}=340\ \mathrm{m}$；敲石处到右边峭壁的距离$s_2=s-s_1=1700\ \mathrm{m}-340\ \mathrm{m}=1360\ \mathrm{m}$。
(2)敲打石块后听到从右边峭壁第一次反射回来的声音的时间$t_2=\frac{2s_2}{v}=\frac{2×1360\ \mathrm{m}}{340\ \mathrm{m/s}}=8\ \mathrm{s}$。
(3)第一次听到的是左边峭壁反射的回声，声音传播路程：$s_{回1}=2s_1=680\ \mathrm{m}$；第二次听到的是右边峭壁反射的回声，声音传播路程：$s_{回2}=2s_2=2720\ \mathrm{m}$；第三次听到的回声是向左右两边峭壁传播的声音的回声同时传到敲石处的声音，声音传播路程$s_{回3}=2s_1+2s_2=680\ \mathrm{m}+2720\ \mathrm{m}=3400\ \mathrm{m}$；由于敲打发出的声音最多可以传播3500 m，则之后将听不到回声，所以一共可以听到的回声次数是3次。
(2)敲打石块后听到从右边峭壁第一次反射回来的声音的时间$t_2=\frac{2s_2}{v}=\frac{2×1360\ \mathrm{m}}{340\ \mathrm{m/s}}=8\ \mathrm{s}$。
(3)第一次听到的是左边峭壁反射的回声，声音传播路程：$s_{回1}=2s_1=680\ \mathrm{m}$；第二次听到的是右边峭壁反射的回声，声音传播路程：$s_{回2}=2s_2=2720\ \mathrm{m}$；第三次听到的回声是向左右两边峭壁传播的声音的回声同时传到敲石处的声音，声音传播路程$s_{回3}=2s_1+2s_2=680\ \mathrm{m}+2720\ \mathrm{m}=3400\ \mathrm{m}$；由于敲打发出的声音最多可以传播3500 m，则之后将听不到回声，所以一共可以听到的回声次数是3次。
解析
【分析】
本题是利用声速与回声的关系解决实际问题，核心是理解“听到回声的时间是声音往返峭壁的总时间”，因此单程时间为听到回声时间的一半。解题时，先根据回声时间算出声音到单侧峭壁的单程时间，再结合速度公式计算距离；对于多次回声，需计算每次回声对应的声音总传播路程，判断是否在声音最大传播路程内。
【解析】
(1) 听到左边峭壁反射的回声时间为2s，这是声音往返的总时间，因此声音从敲石处到左边峭壁的单程时间：
$t_1=\frac{1}{2}×2\ \mathrm{s}=1\ \mathrm{s}$
根据速度公式$v=\frac{s}{t}$，敲石处到左边峭壁的距离：
$s_1=vt_1=340\ \mathrm{m/s}×1\ \mathrm{s}=340\ \mathrm{m}$
敲石处到右边峭壁的距离：
$s_2=s-s_1=1700\ \mathrm{m}-340\ \mathrm{m}=1360\ \mathrm{m}$
(2) 声音从敲石处到右边峭壁再返回的总路程为$2s_2$，则听到右边峭壁第一次反射声音的时间：
$t_2=\frac{2s_2}{v}=\frac{2×1360\ \mathrm{m}}{340\ \mathrm{m/s}}=8\ \mathrm{s}$
(3) 计算各次回声的总传播路程：
第一次（左边）：$s_{回1}=2s_1=2×340\ \mathrm{m}=680\ \mathrm{m}＜3500\ \mathrm{m}$，可听到；
第二次（右边）：$s_{回2}=2s_2=2×1360\ \mathrm{m}=2720\ \mathrm{m}＜3500\ \mathrm{m}$，可听到；
第三次：声音向左右传播的往返总路程$s_{回3}=2(s_1+s_2)=2×1700\ \mathrm{m}=3400\ \mathrm{m}＜3500\ \mathrm{m}$，可听到；
后续回声的传播路程将超过3500m，因此一共可听到3次回声。
【答案】
(1) 敲石处到左边峭壁的距离为340m，到右边峭壁的距离为1360m；
(2) 听到右边峭壁第一次反射声音的时间为8s；
(3) 一共可以听到3次回声。
【知识点】
回声的应用、速度公式计算、路程时间关系
【点评】
本题结合山谷回声的实际场景，考查速度公式在声现象中的应用，关键是明确回声是声音往返的路程，需将听到的回声时间转化为单程时间，同时准确分析多次回声的传播路程，属于中等难度的物理应用题，能有效锻炼学生将物理知识应用于实际问题的能力。
【难度系数】
0.6
本题是利用声速与回声的关系解决实际问题，核心是理解“听到回声的时间是声音往返峭壁的总时间”，因此单程时间为听到回声时间的一半。解题时，先根据回声时间算出声音到单侧峭壁的单程时间，再结合速度公式计算距离；对于多次回声，需计算每次回声对应的声音总传播路程，判断是否在声音最大传播路程内。
【解析】
(1) 听到左边峭壁反射的回声时间为2s，这是声音往返的总时间，因此声音从敲石处到左边峭壁的单程时间：
$t_1=\frac{1}{2}×2\ \mathrm{s}=1\ \mathrm{s}$
根据速度公式$v=\frac{s}{t}$，敲石处到左边峭壁的距离：
$s_1=vt_1=340\ \mathrm{m/s}×1\ \mathrm{s}=340\ \mathrm{m}$
敲石处到右边峭壁的距离：
$s_2=s-s_1=1700\ \mathrm{m}-340\ \mathrm{m}=1360\ \mathrm{m}$
(2) 声音从敲石处到右边峭壁再返回的总路程为$2s_2$，则听到右边峭壁第一次反射声音的时间：
$t_2=\frac{2s_2}{v}=\frac{2×1360\ \mathrm{m}}{340\ \mathrm{m/s}}=8\ \mathrm{s}$
(3) 计算各次回声的总传播路程：
第一次（左边）：$s_{回1}=2s_1=2×340\ \mathrm{m}=680\ \mathrm{m}＜3500\ \mathrm{m}$，可听到；
第二次（右边）：$s_{回2}=2s_2=2×1360\ \mathrm{m}=2720\ \mathrm{m}＜3500\ \mathrm{m}$，可听到；
第三次：声音向左右传播的往返总路程$s_{回3}=2(s_1+s_2)=2×1700\ \mathrm{m}=3400\ \mathrm{m}＜3500\ \mathrm{m}$，可听到；
后续回声的传播路程将超过3500m，因此一共可听到3次回声。
【答案】
(1) 敲石处到左边峭壁的距离为340m，到右边峭壁的距离为1360m；
(2) 听到右边峭壁第一次反射声音的时间为8s；
(3) 一共可以听到3次回声。
【知识点】
回声的应用、速度公式计算、路程时间关系
【点评】
本题结合山谷回声的实际场景，考查速度公式在声现象中的应用，关键是明确回声是声音往返的路程，需将听到的回声时间转化为单程时间，同时准确分析多次回声的传播路程，属于中等难度的物理应用题，能有效锻炼学生将物理知识应用于实际问题的能力。
【难度系数】
0.6
