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2.3 声的利用 【四大题型】
【人教版2024】
【题型1 声与信息】 1
【题型2 声与能量】 2
【题型3 超声波的利用】 3
【题型4 声速和回声的计算】 4
知识点1：声音传递信息
1.声音能够传递信息。人们说话进行交流，医生用听诊器查病，敲击铁轨判断故障等，都是声音传递信息的例子。
2.在声音传递信息方面，出现频率较高的内容有：B超利用B型超声遇到障碍物反射回来成像原理，利用声音反射测距，听诊器利用声音信号诊病，蝙蝠利用超声辨别物体和障碍物，倒车雷达利用超声测距，听声辨识人或物，利用超声波探伤等。
【题型1 声与信息】
【例1】（2023·河北省）2023年4月15日，神舟十五号航天员乘组进行了第四次出舱活动。在地面工作人员和舱内航天员邓清明的密切配合下，两名出舱航天员费俊龙、张陆圆满完成全部既定工作任务，安全返回问天实验舱。下列说法错误的是（　　）。
A. 地面工作人员发出指令的声音是由声带振动产生的；
B. 地面工作人员可以利用音色区分是哪位航天员；
C. 地面工作人员与舱内的航天员利用电磁波传递信息；
D. 舱外的两名航天员大声说话就能直接利用声波进行交流
【变式1-1】（2022·贵州毕节·中考真题）2022年3月23日下午，“天宫课堂”第二课在中国空间站开讲了。下列有关“天宫课堂”的分析正确的是（　　）
A．主要通过音调辨别不同航天员
B．航天员讲课是利用声传递能量
C．调大直播电视音量是增大响度
D．在地面上听到王亚平的声音，说明真空可以传声
【变式1-2】(2021河南中考改编)豫剧是我国五大戏曲剧种之一,演唱时常用梆子进行伴奏,梆子受敲击时由于　　　　而发声;人们听到“刘大哥讲话理太偏”的唱词,就知道是《花木兰》选段,这是利用了声可以传递　　　　。
【变式1-3】(2023河北邢台襄都期中)暑假期间,小明跟随爸爸的海洋考察船出海,利用声呐进行海洋水文观测。(海水中的声速为1 530 m/s)
(1)声呐是通过发出和接收　　　　进行海底探测的;
(2)当声呐竖直向下发出信号5 s后接收到返回信号,求考察船到海底的距离;
(3)为进一步对海洋水文要素观测,从考察船上释放一小型探测机器人,令其匀速下潜并每隔1 s向母船发回一次声信号,若考察船收到第1次信号和第2次信号的时间间隔为1.01 s,则探测机器人的下潜速度是多少
知识点2 声音传递能量
1.声音可以传递能量。飞机起飞时，旁边建筑物玻璃被振响、爆炸声震碎玻璃、雪山中不能高声说话、超声波碎石机振碎人体内结石等现象，都说明声音在传播过程中伴随着能量传播。
2.在声音传递能量方面，出现频率较高的考题内容有：利用超声波碎石为病人治病，利用超声波清洗牙齿污物，利用超声波清洗首饰，爆炸声震碎玻璃、雪山中不能高声说话等。
【题型2 声与能量】
【例2】（2023·广安）2023年4月，第二届中国文化旅游博览会期间举行了多场音乐会，观众在多彩的音符中感受到中国音乐艺术的魅力。下列说法正确的是（　　）。
A. 笛、箫、二胡、琵琶演奏时，都是由空气柱振动发声的；
B. 唢呐独奏时，越用力吹，发出声音的音调越高；
C. 优美动听的歌声是通过空气传播到现场观众耳中的；
D. 观众在音乐中感受到音乐艺术的魅力，说明声音可以传递能量
【变式2-1】（2022·全国·八年级）集中施放高分贝警告音，令目标感到极度不适，头痛甚至休克，从而失去对抗能力。对此描述，下列说法正确的是（ ）
A．定向声波武器施放的是超声波；
B．分贝是声音频率的单位；
C．该例子说明声波具有能量；
D．距离远近不影响武器效果
【变式2-2】（2022·全国·八年级）下列事例中，属于利用声传递能量的是（　　）
A．买西瓜时，拍拍西瓜听听声音就可知道西瓜是否是熟的
B．外科医生利用超声波振动除去病人体内的结石
C．老师听到教室里的说话声就知道是那位同学在说话
D．利用“B超”可以确定胎儿的发育状况
【变式2-3】如图所示是超声波清洗机,通电后清洗机利用超声波使眼镜上的污物层被剥离从而达到清洗目的,这说明声能传递　　　。人站在旁边能听到其发出声音,这　　　(选填“是”或“不是”)清洗机发出的超声波。
【题型3 超声波的利用】
【例3】（2022·吉林·长春市第五十二中学模拟预测）海底地形测绘船依靠声呐设备收集信息，信息的载体是（　　）
A．超声波 B．次声波 C．红外线 D．紫外线
【变式3-1】（2023·内江）我们生活在声音的广袤空间里，下列关于声音的说法正确的是（　　）。
A. 发声的物体都在振动；
B. 音调是由声源的振动幅度决定的；
C. 超声波可以碎石，应用了声波能传递信息；
D. 在公路旁设置声音屏障，这是在声源处减弱噪声
【变式3-2】为了监督司机遵守限速规定,交管部门在公路上设置了固定测速仪,如图所示,汽车向放置在道路中间的测速仪匀速驶来,测速仪向汽车发出两次短促的(超声波)信号。超声波经汽车反射并返回测速仪,第一次发出信号到测速仪接收到信号用时0.5 s,第二次发出信号到测速仪接收到信号用时0.4 s,若测速仪发出两次信号的时间间隔是1.05 s,超声波的传播速度是340 m/s,下列说法正确的是(　　)
A.汽车第一次碰到信号的位置距测速仪170 m
B.汽车第二次碰到信号的位置距测速仪136 m
C.汽车两次碰到信号的时间间隔为1 s
D.汽车行驶的速度为34 m/s
【变式3-3】（2022·上海·八年级）为了验证“声音的传播需要介质”，小华设计了一套巧妙的实验装置：在广口瓶内用细线吊起一部手机，线的末端固定在瓶口的软木塞上，瓶内的空气可由瓶口的玻璃管抽出，如图所示。
（1）在没有抽气时，小华用家里的另一部手机拨打瓶内的手机，他_____（选填“能”或“不能”）听见瓶内手机的铃声；
（2）小华尽量抽尽瓶中的空气后，拨打瓶内的手机，他听到瓶内手机铃声的情况是：______（选填“铃声变弱”或“铃声变强”）；
（3）通过以上两次实验的对比，小华得出的结论是：______。
知识点3：回声
形成：声音在传播过程中遇到障碍物会被反射。
条件：人耳分清前后两个声音的时间间隔大于0.1s。
回声测距：由于回声与原声在均匀介质中都沿直线传播，根据公式s=vt，可以利用回声测量距离。
【题型4 声速和回声的计算】
【例4】(2023湖北天门联考)一辆汽车以某一速度正对山崖匀速行驶,司机在距山崖355 m处鸣笛,2 s后听到回声,已知常温下声音在空气中的传播速度是340 m/s,
求:(1)从司机鸣笛到听到回声,声音传播的总路程s1;
(2)司机听到回声时与山崖的距离s2;
(3)汽车的速度v车。
【变式4-1】人在两大山中喊一声，2秒听到第一次回声，又过了2秒听到了第2次回声，则两座大山相距多少米？（温度为15℃）
【变式4-2】某实验小组为了测定声音在水中传播的速度，使两只船在水中相距17 km。一只船上的学生将一个发声体放入水中，当发声体发声的同时，船上的灯闪亮；另一只船上的学生在水里放一个听声器，他们看到灯闪亮后经过11 s收到了发声体的声音。请问他们测出声音在水中传播的速度是多大
【变式4-3】下面为一声速测量仪器的使用说明书,阅读使用说明书,然后回答问题。
(1)若s1=s2,则液晶显示屏的示数为　　　　s;
(2)若一同学将铜铃放到甲的左边,并与甲、乙在同一条直线上,则铜铃离甲越远,液晶显示屏的示数　　　;
(3)该同学想验证介质种类相同时,温度越高,声速越大。他把铜铃固定在甲的左边,然后加热甲、乙之间的空气,则液晶显示屏的示数将　　　;
(4)把铜铃放在甲乙之间s1=0.2 m,s2=0.6m,显示屏上显示0.00125s,则此时声速 　　　　m/s。
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专题2.3 声的利用【四大题型】
【人教版2024】
【题型1 声与信息】 1
【题型2 声与能量】 3
【题型3 超声波的利用】 5
【题型4 声速和回声的计算】 7
知识点1：声音传递信息
1.声音能够传递信息。人们说话进行交流，医生用听诊器查病，敲击铁轨判断故障等，都是声音传递信息的例子。
2.在声音传递信息方面，出现频率较高的内容有：B超利用B型超声遇到障碍物反射回来成像原理，利用声音反射测距，听诊器利用声音信号诊病，蝙蝠利用超声辨别物体和障碍物，倒车雷达利用超声测距，听声辨识人或物，利用超声波探伤等。
【题型1 声与信息】
【例1】（2023·河北省）2023年4月15日，神舟十五号航天员乘组进行了第四次出舱活动。在地面工作人员和舱内航天员邓清明的密切配合下，两名出舱航天员费俊龙、张陆圆满完成全部既定工作任务，安全返回问天实验舱。下列说法错误的是（　　）。
A. 地面工作人员发出指令的声音是由声带振动产生的；
B. 地面工作人员可以利用音色区分是哪位航天员；
C. 地面工作人员与舱内的航天员利用电磁波传递信息；
D. 舱外的两名航天员大声说话就能直接利用声波进行交流
【答案】D。
【解析】A．声音是由物体的振动产生的，地面工作人员发出指令的声音是由声带振动产生的，故A正确，不符合题意；
B．音色与发声体的材料和结构有关，不同人的音色不同。地面工作人员可以利用音色区分是哪位航天员，故B正确，不符合题意；
C．电磁波可在真空中传播，地面工作人员与舱内的航天员利用电磁波传递信息，故C正确，不符合题意；
D．声音不能在真空传播，舱外的两名航天员要用无线电进行交流，故D错误，符合题意。
【变式1-1】（2022·贵州毕节·中考真题）2022年3月23日下午，“天宫课堂”第二课在中国空间站开讲了。下列有关“天宫课堂”的分析正确的是（　　）
A．主要通过音调辨别不同航天员
B．航天员讲课是利用声传递能量
C．调大直播电视音量是增大响度
D．在地面上听到王亚平的声音，说明真空可以传声
【答案】A
【解析】
A．根据音色辨别不同航天员声音，故A错误；
B．航天员讲课，我们听课，说明声音可以传递信息，故B错误；
C．调节音量是调节声音的大小，改变的是响度，故C正确；
D．声音不能在真空中传播，地球上的学生听到王亚平的声音是靠电磁波传回地球的，故D错误。
故选C。
【变式1-2】(2021河南中考改编)豫剧是我国五大戏曲剧种之一,演唱时常用梆子进行伴奏,梆子受敲击时由于　　　　而发声;人们听到“刘大哥讲话理太偏”的唱词,就知道是《花木兰》选段,这是利用了声可以传递　　　　。
【答案】振动　信息
【解析】　梆子受敲击时,由于振动而发声;人们听到“刘大哥讲话理太偏”的唱词,就知道是《花木兰》选段,这是利用了声可以传递信息。
【变式1-3】(2023河北邢台襄都期中,26,★★☆)暑假期间,小明跟随爸爸的海洋考察船出海,利用声呐进行海洋水文观测。(海水中的声速为1 530 m/s)
(1)声呐是通过发出和接收　　　　进行海底探测的;
(2)当声呐竖直向下发出信号5 s后接收到返回信号,求考察船到海底的距离;
(3)为进一步对海洋水文要素观测,从考察船上释放一小型探测机器人,令其匀速下潜并每隔1 s向母船发回一次声信号,若考察船收到第1次信号和第2次信号的时间间隔为1.01 s,则探测机器人的下潜速度是多少
【答案】(1)超声波　(2)3 825 m　(3)15.3 m/s
【详解】(1)声呐发出的声波是超声波,主要利用了回声定位的原理;
(2)由题可知,超声波从海面传到海底的时间为t=×5 s=2.5 s;此处海底的深度为s=v声t=1 530 m/s×2.5 s=3 825 m;
(3)小型探测机器人1 s内匀速下潜的距离等于超声波在0.01 s内传播的路程,即v声t声=v机器人t机器人,探测机器人的下潜速度为v机器人==15.3 m/s。
知识点2 声音传递能量
1.声音可以传递能量。飞机起飞时，旁边建筑物玻璃被振响、爆炸声震碎玻璃、雪山中不能高声说话、超声波碎石机振碎人体内结石等现象，都说明声音在传播过程中伴随着能量传播。
2.在声音传递能量方面，出现频率较高的考题内容有：利用超声波碎石为病人治病，利用超声波清洗牙齿污物，利用超声波清洗首饰，爆炸声震碎玻璃、雪山中不能高声说话等。
【题型2 声与能量】
【例2】（2023·广安）2023年4月，第二届中国文化旅游博览会期间举行了多场音乐会，观众在多彩的音符中感受到中国音乐艺术的魅力。下列说法正确的是（　　）。
A. 笛、箫、二胡、琵琶演奏时，都是由空气柱振动发声的；
B. 唢呐独奏时，越用力吹，发出声音的音调越高；
C. 优美动听的歌声是通过空气传播到现场观众耳中的；
D. 观众在音乐中感受到音乐艺术的魅力，说明声音可以传递能量
【答案】C。
【解析】A．笛、箫、演奏时，是由空气柱振动发声的，二胡、琵琶演奏时，是由琴弦的振动发声的，故A错误；
B．唢呐独奏时，越用力吹，空气柱的振动的幅度越大，发出声音的响度越大，故B错误；
C．声音的传播需要介质，优美动听的歌声是通过空气传播到现场观众耳中的，故C正确；
D．观众在音乐中感受到音乐艺术的魅力，说明声音可以传递信息，故D错误。
故选C。
【变式2-1】（2022·全国·八年级）集中施放高分贝警告音，令目标感到极度不适，头痛甚至休克，从而失去对抗能力。对此描述，下列说法正确的是（ ）
A．定向声波武器施放的是超声波；
B．分贝是声音频率的单位；
C．该例子说明声波具有能量；
D．距离远近不影响武器效果
【答案】C
【解析】
A．定向声波武器是发出的高分贝警告音，声音的响度很大，人耳能够听到，不是超声波，故A错误；
B．分贝是表示声音强弱的单位，故B错误；
C．声音具有能量，通过声波传到目标者，令目标者感到极度不适、头痛甚至休克，从而失去对抗能力，故C正确；
D．人听到的声音的响度与距离发声体的远近有关，距离越远，听到声音的响度越小，故D错误。
故选C。
【变式2-2】（2022·全国·八年级）下列事例中，属于利用声传递能量的是（　　）
A．买西瓜时，拍拍西瓜听听声音就可知道西瓜是否是熟的
B．外科医生利用超声波振动除去病人体内的结石
C．老师听到教室里的说话声就知道是那位同学在说话
D．利用“B超”可以确定胎儿的发育状况【答案】B
【解析】
A．买西瓜时，拍拍西瓜听听声音就可知道西瓜是否是熟的，是利用声音特征来区分成熟西瓜与未成熟西瓜，属于声音可以传递信息，故A不符合题意；
B．外科医生利用超声波振动除去病人体内的结石，碎石需要能量，属于声音可以传递能量，故B符合题意；
C．老师听到教室里的说话声就知道是那位同学在说话，是根据不同的物体发出的声音音色不同来区分是那位同学在说话，属于传递信息方面的利用，故C不符合题意；
D．利用“B超”可以确定胎儿的发育状况，属于声音可以传递信息，故D不符合题意。
故选B。
【变式2-3】如图所示是超声波清洗机,通电后清洗机利用超声波使眼镜上的污物层被剥离从而达到清洗目的,这说明声能传递　　　。人站在旁边能听到其发出声音,这　　　(选填“是”或“不是”)清洗机发出的超声波。
【答案】　能量　不是
【解析】超声波清洗机利用超声波使眼镜上的污物层被剥离,这说明声能够传递能量;超声波的频率在20 000 Hz 以上,人耳无法听到,因此,人站在旁边听到的声音不是清洗机发出的超声波。
【题型3 超声波的利用】
【例3】（2022·吉林·长春市第五十二中学模拟预测）海底地形测绘船依靠声呐设备收集信息，信息的载体是（　　）
A．超声波 B．次声波 C．红外线 D．紫外线
【答案】A
【解析】
海底地形测绘利用声呐发出超声波，超声波向下传播遇到海底反射，根据接受到的回波测绘。故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
【变式3-1】（2023·内江）我们生活在声音的广袤空间里，下列关于声音的说法正确的是（　　）。
A. 发声的物体都在振动；
B. 音调是由声源的振动幅度决定的；
C. 超声波可以碎石，应用了声波能传递信息；
D. 在公路旁设置声音屏障，这是在声源处减弱噪声
【答案】A。
【解析】A．声音是由物体的振动产生的，一切发声的物体都在振动，故A正确；
B．音调是由声源的振动频率决定的，故B错误；
C．超声波可以碎石，应用了声波能传递能量，故C错误；
D．在公路旁设置声音屏障，是在传播过程中减弱噪声的，故D错误。
故选A。
【变式3-2】为了监督司机遵守限速规定,交管部门在公路上设置了固定测速仪,如图所示,汽车向放置在道路中间的测速仪匀速驶来,测速仪向汽车发出两次短促的(超声波)信号。超声波经汽车反射并返回测速仪,第一次发出信号到测速仪接收到信号用时0.5 s,第二次发出信号到测速仪接收到信号用时0.4 s,若测速仪发出两次信号的时间间隔是1.05 s,超声波的传播速度是340 m/s,下列说法正确的是(　　)
A.汽车第一次碰到信号的位置距测速仪170 m
B.汽车第二次碰到信号的位置距测速仪136 m
C.汽车两次碰到信号的时间间隔为1 s
D.汽车行驶的速度为34 m/s
【答案】 声音是由物体振动产生的 将微小的振动放大 声音可以在空气中传播 不能传声
【解析】
（1）[1]由题意可知，用竖直悬挂的泡沫塑料球接触发声的音叉时， 泡沫塑料球被弹起，即发声的音叉在振动，所以这个现象说明声音是由物体振动产生的。
[2]由于音叉的振动幅度较小，不易观察，所以借助泡沫塑料球接触发声的音叉，泡沫塑料球将会明显摆动，从而说明音叉振动，所以在本实验中泡沫塑料球的作用是将微小的振动放大。
（2）[3]由题意得，敲击右边的音叉，左边完全相同的音叉把泡沫塑料球弹起，说明声音通过空气传播到了左边，即这个现象说明了声音可以在空气中传播。
（3）[4]由题意得，把正在响铃的闹钟放在玻璃钟罩内， 逐渐抽出其中空气，空气逐渐减少，发现铃声明显减小，因此推理得出真空不能传声。
【变式3-3】（2022·上海·八年级）为了验证“声音的传播需要介质”，小华设计了一套巧妙的实验装置：在广口瓶内用细线吊起一部手机，线的末端固定在瓶口的软木塞上，瓶内的空气可由瓶口的玻璃管抽出，如图所示。
（1）在没有抽气时，小华用家里的另一部手机拨打瓶内的手机，他_____（选填“能”或“不能”）听见瓶内手机的铃声；
（2）小华尽量抽尽瓶中的空气后，拨打瓶内的手机，他听到瓶内手机铃声的情况是：______（选填“铃声变弱”或“铃声变强”）；
（3）通过以上两次实验的对比，小华得出的结论是：______。
【答案】 能 铃声变弱 见解析
【解析】
（1）[1]当没有抽气时，有传声的介质，所以能听见手机铃声。
（2）[2]当尽量抽尽瓶中的空气后，由于基本没有传声介质，再拨打手机，他听到的手机铃声比上次声音变小。
（3）[3]由（1）（2）进而推理得出声音的传播需要介质，真空不能传声。
知识点3：回声
形成：声音在传播过程中遇到障碍物会被反射。
条件：人耳分清前后两个声音的时间间隔大于0.1s。
回声测距：由于回声与原声在均匀介质中都沿直线传播，根据公式s=vt，可以利用回声测量距离。
【题型4 声速和回声的计算】
【例4】(2023湖北天门联考)一辆汽车以某一速度正对山崖匀速行驶,司机在距山崖355 m处鸣笛,2 s后听到回声,已知常温下声音在空气中的传播速度是340 m/s,
求:(1)从司机鸣笛到听到回声,声音传播的总路程s1;
(2)司机听到回声时与山崖的距离s2;
(3)汽车的速度v车。
【答案】见解析
【详解】(1)从司机鸣笛到听到回声,声音传播的总路程s1=v声t=340 m/s×2 s=680 m;
(2)从司机鸣笛到听到回声,汽车行驶的距离
s车=2s-s1=2×355 m-680 m=30 m;
司机听到回声时与山崖的距离
s2=s-s车=355 m-30 m=325 m;
(3)汽车的速度v车==15 m/s。
【变式4-1】人在两大山中喊一声，2秒听到第一次回声，又过了2秒听到了第2次回声，则两座大山相距多少米？（温度为15℃）
【答案】见解析
【详解】声音传播到第一个山谷的时间t1=×2s=1s，
因为v=，
所以声音到一山的距离s1=vt1=340m/s×1s=340m；
声音传到第二个峭壁的时间t2==2s，
声音到另一山的距离s2=vt2=340m/s×2s=680m；
两山谷间的距离s=s1+s2=340m+680m=1020m；
【变式4-2】某实验小组为了测定声音在水中传播的速度，使两只船在水中相距17 km。一只船上的学生将一个发声体放入水中，当发声体发声的同时，船上的灯闪亮；另一只船上的学生在水里放一个听声器，他们看到灯闪亮后经过11 s收到了发声体的声音。请问他们测出声音在水中传播的速度是多大
【答案】见解析
【解析】 答案:声音传播的距离s=17km=17000m,声音传播的时间t=11s，则声音在水中传播的速度
【变式4-3】下面为一声速测量仪器的使用说明书,阅读使用说明书,然后回答问题。
(1)若s1=s2,则液晶显示屏的示数为　　　　s;
(2)若一同学将铜铃放到甲的左边,并与甲、乙在同一条直线上,则铜铃离甲越远,液晶显示屏的示数　　　;
(3)该同学想验证介质种类相同时,温度越高,声速越大。他把铜铃固定在甲的左边,然后加热甲、乙之间的空气,则液晶显示屏的示数将　　　;
(4)把铜铃放在甲乙之间s1=0.2 m,s2=0.6m,显示屏上显示0.00125s,则此时声速 　　　　m/s。
【答案】(1)0　(2)不变　(3)变小　(4)320
【解析】　(1)铜铃到甲、乙的距离是相等的,声速相同,所以声音从铜铃传到甲、乙的时间相同,故液晶显示屏的示数为0 s;(2)因为铜铃与甲、乙在同一条直线上,所以铜铃与甲、乙的距离差为甲、乙间的距离,甲、乙间的距离是一定的,声速不变,所以声音传到甲和传到乙的时间差是不变的;(3)铜铃与甲、乙的距离差一定,介质种类相同,温度越高,声速越大,所以,加热甲、乙之间的空气,声音传到甲和传到乙的时间差会减小;(4)把铜铃放在甲、乙之间,设声速为v,则声音从铜铃传到甲所用的时间为t1=,声音从铜铃传到乙所用的时间为t2=,由题意知t2-t1=1.25×10-3 s,所以=1.25×10-3 s,所以 v==320 m/s。
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