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第 3章 声现象
声音是怎么产生的 声音是怎么传播的 人为什么能够听到声音，为什么有些声音悦耳动听，有些声音令人烦躁 为什么我们能够区分不同人的声音 ……声音是我们与外界交往的最普通且常用的方式。我们感觉对声音很熟悉，但实际我们对声音了解多少 本章为我们学习声音基本知识掀开了新的一页。
知识要点和基本方法
一、声源 声波
1.声源
在所有的声现象中的发声体，例如音叉的叉股、喉头处的声带、喇叭的纸盆等都在振动，即一切正在发声的物体都在振动。我们把正在发声的物体叫做声源。振动停止了，物体也就不再发声了。
2.声波
声音是怎样传播出去的呢 我们将电铃放在玻璃罩内，电铃发出的声音我们仍然可以听到，现在我们将玻璃罩内的空气逐渐抽出，我们会发现听到的铃声越来越小，直至消失。这个实验说明，我们要听到铃声需要借助于空气。电铃的振动引起了空气的振动，然后空气的振动引起了我们耳膜的振动，我们才听到了声音。声源的振动在空气中传播，形成了声波。
当然声波不仅可以在空气中传播，它还可以在液体和固体中传播。
二、声速
声波每秒钟传播的距离叫做声速。温度变化时，空气中声波的传播速度也随之变化，但变化不大，通常认为在空气中声波的传播速度大约是340m/s。固体和液体中声波的传播速度一般要比空气中大得多。下表列出常温条件下声音在一些介质中的传播速度。
空气 340m/s 铜 3800m/s
酒精 1270m/s 松木 3320m/s
煤油 1330m/s 铁、钢 5000m/s
水 1450m/s 铝 5100m/s
三、声波的反射 回声
对着山崖或高墙喊话，有时可以听到回声。站在北京天坛公园里的回音壁旁小声说话，在回音壁的任何一处都能听到说话声。这都说明声波在传播过程中遇到障碍物，会被障碍物表面反射回来。反射回来的声波传到人耳，人就听到了回声。
人听到回声是有条件的，要求听到的原声和听到的回声相差0.1s以上。若不到0.1s，则回声和原声混在一起，人听到声音的时间就延长了，使人感觉声音“加大”了。在室内谈话和放音乐，人感觉声音比在旷野中响亮，就是因为这个道理。
物体除了能反射声波，也能吸收声波。特别是软的和多孔的材料，吸收声波的效果更好。播音室的墙壁和地面都要用吸收声波的材料来减少杂音的干扰。
四、乐音 噪音
1.声音的三要素：响度、音调和音品
响度：声音的大小叫做响度。响度和声源振动的幅度有关，还和听者距离声源的远近有关。
音调：声音的高低叫做音调。音调的高低由声源的振动频率所决定。频率就是每秒钟声源振动的次数。频率越高，音调越高；频率越低，音调越低。人耳能够感觉到的声波的频率范围是20~20000 Hz,低于20 Hz的声波叫做次声波,高于20000 Hz的声波叫做超声波。
音品：通常声源发出的声音并不是单一频率的纯音，而是由许多频率和振幅各不相同的纯音组成的。在这些纯音中有一个最小的频率叫做基音(基频)，它的振幅最大，其余的频率都是基音频率的整数倍叫做泛音(谐频)。不同的声源发出同一个音调的声音，其基音相同，但泛音的多少、泛音的频率和振幅不同，给人的感觉是音品或音色不一样。
2.乐音和噪音
世界上的声音千差万别，有的声音使我们感到愉快，有的声音使我们感到烦躁，通常我们称前一类声音为乐音，而称后一类声音为噪音。
乐音的振动波形是周期性的、在频谱上是分列的、听起来有一定音调的。实际的乐音由基音(基频)、泛音(谐频)、分音(频率不是基频整数倍的)三部分组成。我们听到的音乐中，除了乐音以外，还包括一些在物理学上属于噪音的声音，如锣、鼓、沙锤、梆子等没有固定音调的打击乐器，海涛、流水、风声等；另外，频率高于20000 Hz的部分高次谐波对音色的改变具有一定的作用，也应纳入音乐声的范畴。从物理学上讲，音乐声应由三部分组成，即乐音、在音乐中使用的噪音以及对音色有影响的、在谐波中存在的一部分超声。
噪音的振动波形不呈周期性、在频谱上是连续的、听起来没有一定音调。噪音是由非周期性振动的声源发出的，它的图象是不规则的曲线。当噪音进入正常人耳，使人感到刺耳、嘈杂。噪音影响人的生活、工作和健康，是污染环境的公害之一。
3.噪音的防治
首先要消除噪音的声源，其次减弱噪音在传播过程中的强度。
五、声呐
在水中，声音能传播得很远，如在深海中装有1kg炸药的炸弹爆炸声，在1万公里以外还能探测到。海豚就是靠水下的声音定位的。在海豚的头部有一个气囊，由它向外发出超声波，根据从目标反射的回波，海豚就能辨别目标的位置、大小、形状及运动情况。依照海豚的回声定位本领，人们制成了一种利用超声波测距和导航的装置，叫做声呐。它是由法国物理学家保罗·郎之万发明的。
声呐有两类，一类是被动声呐，它是接收水下目标所发出的声波加以分辨，确定目标的位置并根据声波特征(频率、响度和音品)来识别目标物，只能搜索自身发声的水下目标；另一类是主动声呐，它由超声波发生器、接收器和显示系统组成，可以主动地搜索目标。声呐还可以作为水下舰艇之间传递信息的手段。第一次世界大战时的声呐还相当简单，它的接收器实际上是一个放大了的听诊器，灵敏度很低。由于声呐安装在船上，船上发动机螺旋桨的噪音，对声呐有很大干扰，所以为了听清从目标反射回来的声音，只能把船停下来。如果需要在水下追踪目标，也得开一开、停一停再测一测，很不方便。近20年来，舰船声呐技术有了飞速发展，它运用了一整套复杂的电子设备(包括电子计算机和自动控制装置)，大大提高了声呐的灵敏度。在一般的潜艇上，常装有几十部声呐，分别担负警戒、侦察、导航、通讯、探雷、测礁、测水深以及主动攻击等任务。必要时，还能利用声呐制造噪音干扰或制造假声目标，以对抗敌方潜艇声呐的搜寻。
六、声信息与电信息
由于声音在传播过程中越来越分散，还会被物质吸收，因此在传播过程中声音的能量随距离的增大会明显减弱。为了增加声音的能量以进行远距离通信，人们利用电磁现象的规律发明了扩音机、有线电话、无线电话、无线广播等装置。这些装置，都是先通过话筒把声音变为电流，而后再通过喇叭(或听筒)把电流变为声音。
那么如何实现将声音信号转变为电流呢
在图3-1中，当我们对着悬挂的线圈讲话时，声波会推着线圈左右移动。这样就会使线圈切割磁感线而产生感应电流，示波器上波形显示了感应电流的变化情况。这就是话筒的工作原理，这样就把声音信号转变为电信号。这种与声音变化对应的电流叫做音频电流。
在装置的一端我们将声音信号变成了电信号，那么在装置的另一端我们还需要将电信号还原为声音信号，这就是喇叭(扬声器)的功能。在图3-2中我们给线圈输入音频电流，由于电流处于磁场中，要受到磁场力的作用，这样就迫使线圈带动纸盆随着音频电流的变化发生振动，把电流还原成相应的声音了。
声信息和电信息的相互转换已经广泛应用于现代社会的各个方面，广播、电视、电话已经成为我们生活、工作和学习中不可缺少的通信工具。
七、电磁波
1.电磁波的产生
我们已经知道了声音信号和电信号是如何转换的，但电台广播员的话筒和我们家中的喇叭相距千里万里，是什么将广播电台的电信号传到我们家中的呢
你可以找一个电池、一个电键和两段导线，把它们接成回路，再找一个收音机放在旁边，并打开收音机。然后我们开始快速闭合和断开电键，就会发现收音机发出“喀喀”的响声。为什么会出现这样的现象呢 收音机发出“喀喀”的响声，说明收音机接收到了电磁波，而电磁波就来自我们刚才接成的电路中。当我们闭合和断开电键时，电路中的电流从无到有，又从有到无，发生了剧烈的变化。变化的电流就在周围空间形成电磁波。电视、广播、移动电话等无线电通信都是利用电磁波来传输信号的。
电磁波和声波一样，也有频率和波速。产生电磁波的变化电流，每秒钟变化的次数就是电磁波的频率，其单位为赫兹(Hz)。电磁波是以光速传播的。在电流变化一次的时间内，电磁波在空间传播的距离叫做电磁波的波长。
2.电磁波的发射
由于低频电流产生的电磁波传播距离较小，而高频电流产生的电磁波传播距离很大，所以要实现远距离传送信息，我们需要发射高频率的电磁波。但音频电流的频率是较低的，不能满足发射要求，所以我们需要将频率较低的音频电流放到高频电流上，然后再转化为电磁波发射出去。这个过程如图3-3所示。
高频电流是通过高频振荡器产生的，使高频电流包含音频电流的过程叫做调制。把调制后的高频电流通过发射装置加到天线上去的过程叫做发射。
3.电磁波的接收
在我们的空间里，同时有许多电台发射各种频率的高频电磁波。它们都能在遇到接收天线时，变成接收天线内的高频电流。我们的接收装置(如收音机)需要挑选出我们想接收的信号(就像收音机的选台)，这个工作是由调谐器来完成的，它将我们需要的高频电流挑选出来，而过滤掉其他高频电流。然后再经过解调器把音频电流从高频电流中分离出来，通过喇叭还原成我们可以用耳朵听的声音，如图3-4所示。
八、多普勒效应
许多同学都会有这样的经历：在铁路旁行走时，一列火车鸣笛从他身旁疾驶而过，他发现火车从远而近时汽笛声变响，音调变高，而火车从近而远离他而去时汽笛声变弱，音调变低。
在初中声学知识学习中我们知道，音调主要由声音的频率决定。上面所说的现象如何解释呢 “音调只与发声体的频率有关”是说物体发出声波的频率等于发声体的频率，这没有错。我们听到火车汽笛音调变高或音调变低，还和火车与我们的相对运动有关。火车行驶时鸣笛的频率并没有变化，但是车在鸣笛过程中先向我们驶来，继而又远离我们而去，在这个过程中，我们在相同的时间内接收到的声波的振动次数却发生了变化：当火车飞驰靠近我们，在单位时间内我们收到的声波的振动次数增加，感觉音调变高；当火车飞驰远离我们而去，单位时间内我们收到的声波的振动次数减少，感觉音调变低。
这个现象首先由奥地利一位名叫多普勒的数学家、物理学家在1842年进行了研究，并得到结论，简单说，由于振源与观察者之间存在着相对运动，出现了观察者听到的声音频率不同于振源频率的现象。这就是频移现象。后人把它称为“多普勒效应”。
“多普勒效应”不仅仅在声波中存在，它也适用于所有类型的波，包括电磁波(光波)。科学家爱德文·哈勃(EdwinHubble)根据多普勒效应得出宇宙正在膨胀的结论。他发现远离银河系的天体发射的光线频率变低，即移向光谱的红端，称为红移，天体离开银河系的速度越快红移越大，这说明这些天体在远离银河系。反之，如果天体正移向银河系，则光线会发生蓝移。
波源的速度越高，所产生的效应越大。根据波红(蓝)移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度。
九、次声波和超声波
人类所能感受到的机械波的频率是20~20000 Hz，这种波被称为声波。声波不仅使人们彼此方便地交流沟通，也使人类能够接受到来自大自然和宇宙的信息。可以说，声波是我们赖以交流的最基本的媒介。
在学习声波知识的时候，我们还应该认识次声波和超声波。因为，随着科学技术的飞速发展，次声波和超声波对人类的影响和作用也与日俱增。
1.次声波
频率小于20 Hz的声波叫做次声波。人是无法直接用耳朵听到次声波的。
生物学研究结果表明，狗、鲸等动物可以听到15 Hz的次声波，大象甚至能听到1 Hz的次声波。大象、鳄鱼、老虎等动物还可以发出次声波。
在传播过程中，次声波不易被水和空气吸收，即次声波不容易衰减。它能绕过某些大型障碍物传播到很远的地方。就是说，次声波具有极强的穿透力，不仅可以穿透大气、海水、土壤，而且还能穿透坚固的钢筋水泥构成的建筑物，甚至连坦克、军舰、潜艇和飞机这些金属制品都不在话下。地震或核爆炸都可以产生次声波，而这些次声波可将我们居住的房屋摧毁。
另外，由于某些频率的次声波和人体器官的振动频率相近甚至相同，容易使人体器官产生共振，对人体有很强的伤害性，严重时可致人死亡。
利用次声波的强穿透性，我们可以制造出能穿透坦克、装甲车的次声波武器。而这种武器一般只伤害人员，不会造成环境污染。
因为次声波对人体能造成危害，世界上有许多国家已明确将其列为公害之一，并规定了最大允许次声波的标准。
尽管次声波能够对人体造成危害，但它的应用也有有利于人类的方面。人们通过研究自然界中次声波的特性和产生机制，预测自然灾害性事件。例如台风和海浪摩擦产生的次声波，它的传播速度远快于台风移动速度，人们制造出相应的仪器，监测风暴发出的次声波，在风暴到来之前发出警报。
2.超声波
频率大于20000 Hz的声波叫做超声波。同样，人是无法直接用耳朵听到超声波的。
超声波能在各种不同媒质中传播，且可传播足够远的距离。易于获得较集中的声能，可传递很强的能量。传播时方向性好，穿透能力强，在水中传播距离远，在测距、测速、清洗、焊接等许多方面，尤其是在医学、军事等方面有很多应用。
科学家研究发现，螨虫的听觉神经系统很脆弱，对特定频率的超声波非常敏感。于是针对螨虫的这种生理特性，研究人员开发出了超声波除螨仪。这种仪器采用现代微电子技术手段，直接用特殊频率的超声波作用于螨虫的听觉神经系统，使其生理系统紊乱，烦躁不安，食欲不振，最终逐渐死亡。采用这种原理的除螨产品不使用任何化学药剂，无毒无污染，对人体和家中宠物都没有伤害，是比较理想的除螨产品。
由于超声波频率很高，所以超声波与一般声波相比，它的功率是非常大的。在科学实验和生产中，超声波检测、超声波处理、超声波清洗等被广泛应用。
例题精讲
例题 1 往塑料袋里吹气，并用细绳把一个塑料袋的开口扎紧，用手拍击塑料袋，塑料袋会突然破裂并发出“啪”的响声。塑料袋破裂时为什么会发出声音
解析 塑料袋中充满了空气，当塑料袋受到挤压时，袋内的空气被压缩，空气压强增大超过塑料袋的承受能力，塑料袋就破裂，袋内的压缩气体体积迅速膨胀引起周围空气的急速振动，这些振动由空气传到耳朵里，我们便听到了塑料袋破裂的声音。
炸弹爆炸时能发出巨大的声音，也是这个道理。炸弹内装满了火药，点燃火药时，火药急速燃烧，生成大量的二氧化碳、一氧化碳和氮气，这些气体由于受热，在极短的时间内体积迅速膨胀，可以增大到固体火药体积的1000倍以上，即使是钢铁做的弹壳也经不住膨胀气体的巨大压强，被迅速炸开。在这同时，气体和被炸开的弹壳成了声源，产生急速振动，这些振动通过空气传到我们的耳朵里，就听到很大的响声。
例题 2 小明找来几个啤酒瓶，往瓶子里灌了不等量的水。用嘴吹瓶子口，瓶子发出了不同的声音，经过反复调节瓶子里水位的高低，小明居然能用这些啤酒瓶子吹出好听的音乐来。这是怎么回事
解析 观察瓶内的水位。发现啤酒瓶内的水位越高，吹出来的音调越高，这声音是瓶内空气振动发出的。为什么会有高和低的变化呢
声音的高低叫做音调，音调是由声源振动的频率决定的。振动频率高，音调就高；振动频率低，音调就低。吹啤酒瓶出声，是由于瓶里的空气柱发生振动所致。空气柱越长，振动频率越低；空气柱越短，振动频率越高。由于瓶里的空气柱长度不同，空气柱发生振动的频率不同，因此用嘴吹瓶子口会发出音调不同的声音。
在日常生活中，我们把开水灌进热水瓶，随着热水瓶里的水增多，空气柱越来越短，它的振动频率越来越高，所以音调就越来越高。知道这个规律，就可以通过听声音来判断热水瓶灌水的多少。
例题 3 如果声波在空气中传播的速度是330m/s，而小刘同学的耳朵对连续两个声音的分辨间隔是0.2s，那么，他站在一个大建筑物的前面多远处，对着建筑物大喊一声可以刚好听到自己发声的回声 如果要想听到两次回声，则另一个反射声波的建筑物距离发声者多远才能够分辨开两次回声
解析 依照题意作出声波前进反射的过程图，如图所示。在0.2s时声波回到发声的原位置，人耳就可以分辨出两个声音了。设人到墙距离是 x m，声波往返的路程是2xm。设声波在传播过程中的速度为v，根据匀速直线运动的公式2x=vt，得
要想听到两次回声，第二个声波到达耳朵的时间与第一个声波需要相差0.2s，即与发声时间相差0.4s。
第一个反射建筑物距离为33m，第二个建筑物为66m。
例题4 有人说：“在音乐会上，男中音放声高歌，音调高，女高音低声伴唱，音调低。”这种说法对吗
解析 音调的高低是由发声体振动频率的大小决定的，与振动快慢有关。本题所述，男中音放声高歌，是指大声地唱，响度大，音调不及女高音那么高；女高音低声伴唱，声调高，响度小。
不能把响度与音调混为一谈。日常生活中音调低而响度大或音调高而响度小的例子是很多的，例如蚊子嗡嗡叫，音调高而响度小，老牛的吼叫声则是响度大而音调低。响度是人主观感觉声音的强弱，有的时候不同的人对强弱一样、频率不同的声波的感受不同。
例题5 坐在歌剧院里听歌剧的观众和坐在电视机前欣赏同一节目实况转播的观众，谁先听到演唱者的声音
答案解析 坐在歌剧院内的观众听到的声音是由空气传过来的，坐在电视机前的观众听到的声音是由电磁波传过来的。由于声音在空气中的传播速度是340m/s，而电磁波的传播速度是3×10 m/s，比声音在空气中的传播速度大得多，所以坐在电视机前的观众反而比坐在剧院内的观众先听到演员的声音。有的同学说，如果在歌剧院内的观众只离演员17m远，而电视机离电视台有30km远，结果又怎样呢 运用学过的速度公式计算一下时间 就可得到坐在歌剧院内的观众听到演员的声音需要0.05s，而坐在电视机前2m处的观众听到演员的声音只需0.0060s(其中传递声音的电磁波所用时间为0.0001s，声音传播两米距离所用时间约0.0059s)。不要说30km，就是3000km远的地方，传递声音的电磁波所用时间也只有0.01s，因此电视机前的观众还是比坐在歌剧院内的观众先听到演员的声音。
例题6 不少同学都有“单放机”和立体声的耳机，在课余时间听一听音乐，大有身临其境的感觉。你能说一说立体声是怎么回事吗
答案解析 一般情况下，声源从同一地点到两只耳朵的距离是不相等的，加上人的头部对声音有遮挡，就会造成两只耳朵接收到同一声源发出的声音存在时间差和响度差。比如，从左边发出的声音先到达左耳，再到达右耳，而且左耳听到的声音比右耳强一些；反过来，右边的声音先到达右耳，右耳先听到，而且比左耳听到的强一些。上述现象叫做双耳效应。
我们在欣赏交响乐时，就是利用这种双耳效应来辨别各种乐器在舞台上的不同位置，产生“立体感”的。在音乐厅里听到的交响乐，就是立体声。“单放机”放音时使用的是立体声录音带，这种录音带在录制时，用了两个以上的传声器录音，从左右两个位置把声源发出的声音分别记录在同一磁带上，即常见的双声道录音。重放时，又相应地用了两个以上的喇叭或耳机听筒，分别放出左右两个声道录下来的声音，这样充分地利用了人的双耳效应，所以听起来有丰富的立体感，声音远近分明，层次清楚，大有身临其境的感觉。
例题7*人们生活在各种声音的环境里，噪声污染可能会干扰人们生活、学习和工作，引起人们烦恼，甚至损伤人体健康。以下根据大量统计资料得到的结论中正确的是()。
A.在噪声级达到60~70分贝的环境里工作，绝大多数人会分散注意力
B.噪声级90~110分贝的噪声会伤害听力
C.噪声级15~45分贝是人们生活和学习比较理想的环境
D.90分贝是我国公布的工业噪声听力保健标准，低于此，都符合保健标准
解析 15~45分贝环境为安静，80分贝以下噪声对人主要产生心理伤害，90分贝以上噪声对人将产生生理效应。90~110分贝的噪声对人主要是听力伤害。暴露在90分贝以上环境中一段时间，人们听力会明显下降；一般休息一定时间(如一昼夜)听力又会恢复正常；但长期(如5~10年)暴露在这种噪声下，人耳就会产生永久性听力损伤。经各方协商，90分贝是我国公布的工业噪声听力保健标准，低于此，都符合保健标准。本题选项A、B、C、D均正确。
中学生正处在身体发育阶段，要注意保护好听力。不少同学喜欢用“随身听”欣赏音乐，一定要注意控制音量，而且不要长时间连续收听。
例题8 学校在举行联欢晚会时，规定不能用市面上出售的乐器。物理张老师第一个表演节目。他上台时左手拿着一张拉胡琴用的弓，右手拿着一把锯，对大家说，今天我为大家演奏一曲《北风吹》。接着他就用弓在锯上来回摩擦，左手不断调节锯的弯曲度，一曲美妙的音乐就被演奏出来了。你能分析这是怎么一回事吗
解析 声音是由物体振动产生的。当弓和锯摩擦时，引起锯的振动，锯发出了声音。锯的弯曲程度变化时，它振动的频率就随之发生了变化，于是发出声音的音调就发生了变化。用弓与锯摩擦，并随时改变锯的弯曲度，就可奏出美妙的音乐。
例题9 科学家发明了一种回声测深器装在船上，能够及时发现水面以下的暗礁。你能简要说明它的原理吗
解析 回声测深器是利用回声原理工作的。把回声测深器装在海轮货舱的底部，由舱底向海底发出声音，传至海底。再经海底反射到海面，由舱底灵敏的回声接收器把回声记录下来，准确地记下声音发出到回声返回所经过的时间。知道声音在海水中传播的速度(约1435m/s)，那就很容易算出海的深度。根据声音的反射，还可以判断危险的暗礁在什么地方。最新的回声探测器采用波长极短的人耳听不见的超声波，这种探测器不仅用来测深还可以导航、寻找鱼群，甚至用来帮助盲人确定一定距离内的障碍物的位置。在医疗方面，它可以用来探测发病的部位等。
例题10 下表列出了人和一些动物的发声频率范围和听觉频率范围。
人 狗 猫 蝙蝠 海豚
发声频率范围/Hz 85~1100 452~1800 760~1500 10000~120000 7000~12000
听觉频率范围/Hz 20~20000 15~50000 60~65000 1000~120000 150~150000
1.参照表格回答，人和表中所列动物中：
(1)发声的最低频率和发声的最高频率各是多少
(2)听觉频率范围最小和听觉频率范围最大各是多少
2.如果声音在空气中的传播速度是330m/s，求人能听到的声波的最小波长。
解析 1.参照表格回答，人和表中所列动物中：
答案(1)发声频率最低的是人，最低频率是85 Hz；
发声频率最高的是蝙蝠和海豚，最高频率是120000 Hz。
(2)听觉频率范围最小的是人，频率范围是20~20 000 Hz，最高频率与最低频率之间相差19980 Hz;
听觉频率范围最大的是海豚，频率范围是 150~150 000 Hz，最高频率与最低频率之间相差149850 Hz。
人能够听到的声音最高频率是最低频率的1000倍，海豚能够听到的声音最高频率也是最低频率的1000倍。从这样的角度看，人的听觉并不亚于海豚。
2.当声音在空气中的传播速度v=330m/s时，由于人可听到最高频率是f=20000 Hz，根据 人能听到的最高频率声波的波长最小，为
说明 表中列出的人和一些动物的发声频率范围、听觉频率范围，是对人和这些动物的群体而言。对于其中的某个体，例如对于某个人，其发声频率范围或听觉频率范围可能远小于这个范围，这样我们就容易理解女高音歌唱家与男低音歌唱家的差异了。
例题11 一人看到闪电12.3s后又听到雷声。已知空气中的声速约为330~340m/s，光速为 于是这个人用12.3除以3很快估算出闪电发生位置到他的距离为4.1km。根据你所学的物理知识可以判断()。
A.这种估算方法是错误的，不可采用
B.这种估算方法可以比较准确地估算出闪电发生位置与观察者之间的距离
C.这种估算方法没有考虑光的传播时间，结果误差很大
D.即使声速增大2倍以上，本题的估算结果依然准确
解析 闪电发生后，光和声分别以 的速度和330~340 m/s的速度向外传播。由于光速大约是声速的10 倍，故估算传播距离时，光信号传播的时间可以忽略。因为声波传播的距离s=vt，而声速v可认为等于 所以声波在12.3s内传播的距离s 可以通过 估得相应的值。选项B是正确的。
练 习 题
1.“在雷雨来临之际，先是闪电一闪即逝，随后雷声隆隆不断传来，这是由于()。
A.雷一个接一个打个不停
B.双耳效应
C.雷声经过地面、山岳和云层多次反射造成的
D.闪电的速度比雷声的速度快
2.*关于声音的传播，以下说法中正确的是()。
A.声音不能在真空中传播
B.固体、液体、气体都可以传播声音
C.声音在顺风中传播得远且范围大，在逆风中传播得近且范围小
D.在战场上，听到炮弹或枪弹的呼啸声要立即卧倒，以躲避炮弹或枪弹
3.甲同学把耳朵贴在长铁管的一端，乙同学在另一端敲一下铁管，甲同学听到两次响声，这是因为( )。
A.有回声
B.由于声音的折射
C.声音在空气中传播的速度比在铁中的大
D.声音在铁中传播的速度比在空气中的大
4.*为了减弱居住环境周围的噪声，下列措施中可行的是()。
A.不允许噪声大的汽车通过，只有噪声小的车辆才能进入
B.在马路和住宅间设立屏障或植树造林
C.每一个居民在耳孔中塞上一小团棉花
D.加厚墙壁，窗户安装双层玻璃
5.在音乐会上，从听到声音的特点上我们很容易辨别是哪种乐器在演奏，其原因是()。
A.不同的乐器演奏同一曲调时，声音的音调不同
B.不同的乐器演奏同一曲调时，声音的频率不同
C.不同的乐器演奏同一曲调时，声音的音品不同
D.不同的乐器演奏同一曲调时，声音的响度不同
6.*人耳是听觉的感受器官。下面各种说法中正确的是()。
A.声波是振源引起空气振动形成的。人耳能够感觉到的声波频率是有一定范围的。比这个波段频率低一些的声波，叫次声波。比这个波段频率高一些的声波，叫超声波
B.人耳分为外耳、中耳和内耳三部分。耳膜(也称为鼓膜)在中耳。耳膜的作用是将空气振动形成的声波放大，使人能够听得更清楚
C.中耳还有三块听小骨，听小骨将振动传到内耳，转换为内耳体液压力的变化
D.内耳的作用仅仅是将传到内耳的振动转化为听觉，它是由内耳中的听觉感受器和与之连接的听觉神经纤维等组织完成的
7.下列说法中正确的是()。
A.棒击鼓面时，鼓膜每秒振动的次数越多，音调就越高，响度也越大
B.棒击鼓面越重，鼓膜振幅越大，音调就越高，响度也越大
C.声源离我们越近，振动振幅越大，响度就越大
D.声源离我们越远，振动振幅越大，响度就越小
8.人的理想声音环境是()。
A. 10~20分贝 B. 20~30分贝
C. 30~40分贝 D. 15~45分贝
9.“关于声现象，下列说法中正确的是()。
A.“闻其声而知其人”主要是根据音色来判断的
B.公路旁安装隔音墙是为了在传播路径上利用反射减弱噪声
C.课堂上能听到老师讲课声，是由于空气能够传播声波
D.用大小不同的力先后敲击同一音叉，音叉发声的音调会不同
10.在下列物质中，声音传播速度最快的是()。
A.钢铁 B. 水 C.真空 D.空气
11.已知声音在空气中的传播速度的v=300m/s，在百米赛跑终点的计时员如果在听到枪声后才开始计时，那么，他开始计时的时间比运动员起跑的时间至少晚()。
A. 0.03s B. 0.3s C. 3s D. 10s
12.我国古代建筑师利用声的反射现象建造了回音建筑。你知道的有 (试举三个例子)。
13.学校举行田径运动会，200m赛跑正在进行中，两个同学为一位赛跑的同学计时，计时结果不一样。张三说我听到发令枪响就立即开动计时器，李四说我看到发令枪冒出一团烟就立即开动计时器。那么 的计时器的示数比 的示数小， 的计时结果更准确一些。这是因为 。
14.“土电话”用两个圆纸盒和一根棉线组成，只要将棉线绷紧，两个人就可以通话了。“土电话”是利用了 原理制成的。
15.一个同学在周围较空旷的操场上用力敲击一下鼓面，过了一会儿他听到鼓声的回声，经过观察这个同学发现回声是远处一座高大建筑物所造成的。已知当时空气中的声速是342m/s，由此可知，这个同学离那个建筑物的距离至少是 。说明你的理由： 。
16.某测量员是这样利用回声测量距离的：他站在两平行峭壁间某一位置鸣枪，经过1.0s第一次听到回声，又经过0.50s再次听到回声，画出回声到达测量员的全过程示意图，并计算两峭壁间的距离。
17.打锣时，想停止发声，只要用手按住锣面，锣声就很快消失了，为什么 请解释这种现象。
18.现在电视台经常播放一个节目叫做“超级模仿秀”。在这个节目里，一些人从装束到演唱专门模仿某一位演员的表演。还要请大家评判哪一个人模仿得最像。请问这些人真的可以做到一丝一毫都不差地模仿吗 为什么
19.如图所示，四个相同的瓶中装水，水面高度不同。用嘴贴着瓶口吹气，能分别吹出“dou(1)”“ruai(2)”“mi(3)”“fa(4)”四个音阶,将音调由低向高排列,写出与这四个音阶相对应的瓶子的序号。
第3章 声现象
1 CD 【解析】题目指出“闪电一闪即逝”，即明确了仅讨论一次闪电的问题。闪电及雷声都是正、负电荷中和时能量释放的结果。先看到闪电发出的光，是因为光沿直线传播，且光速远远大于声速，多次听到雷声是声波传播过程中经过多次反射造成的。
2 AB 【解析】声源形成的声波是需要通过介质来传播，固体、液体、气体都可以传播声音。声波传播的速度只与空气的密度有关。而在顺风和逆风的环境中空气密度是相同的，传播速度是相同的。
3 D 【解析】甲同学听到两次响声，这是声音分别在空气和长铁管传播的结果。声波在长铁管中传播速度远大于在空气中传播速度。
4 ABD 【解析】从最基本人性的角度讲，也不允许“在居民耳孔中塞上一小团棉花”。
5 C 【解析】发声物体的材料、结构不同其产生的声音也不同，我们称之为“音品”不同，音品是辨别不同声音的依据。
6 AC 【解析】耳膜能够感受声波引起的振动，但不会放大这部分能量。耳膜振动是使人听到声音的基础。而外耳越大，接收到外界的声波能量越多，集中到中耳的耳膜引起的振动越强，人感觉声音越响。
7 C 【解析】人感觉声音的强弱与人接收到外界声波的能量有关。
8 D 【解析】15~45分贝环境为安静，80分贝以下噪声对人主要产生心理伤害，90分贝以上噪声对人将产生生理效应。90~110分贝的噪声对人主要是听力伤害。90分贝是我国公布的工业噪声听力保健标准，低于此标准都符合保健标准。
9 ABC 【解析】敲击音叉的力量不同将影响其响度，但不会改变其频率。
10 A 【解析】声音在钢铁中传播速度远大于在空气的传播速度。声音在常见物体中的传播速度的大小关系以及数量级应作为常识了解。
11 B 【解析】光速远远大于声速，在百米范围内光传播的时间可以忽略，而声音传播的时间是必须考虑的。
12 北京天坛的回音壁、三音石和圜丘。
13 张三 李四 李四 光速比声速快得多
14 声波可以在固体中传递
15 同学离那个建筑物至少17.1m。同一声音两次进入人耳，只有间隔0.1s或更长时间才能被人区分开。
16 如答图所示：
由图可知， 解得
17 用力按住锣面，使之停止振动，锣声就消失了。
18不可能。每个人的生理结构不同，因此都有自己的音品，不可能完全一样。
19 与这四个音阶相对应的瓶子序号是丙、乙、甲、丁。

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