初中物理声现象综合题

阅读下列短文，回答问题。

超声波测速

超声波是振动频率高于20000Hz的声波，它具有指向性好、反射能力强、能量集中等特点，可用于测距、测速等。

测距是测速的基础，如图甲所示，超声波测速仪向静止的汽车发射超声波信号（简称信号），同时开始计时，信号传播过程中遇到汽车会被反射，测速仪接收到返回的信号停止计时，根据记录的时间及其与路程、速度的关系，可计算出汽车与测速仪之间的距离。图乙是信号传播过程的s﹣t图象，s表示信号与测速仪之间的距离，t表示信号传播的时间。

测速仪测量汽车速度的原理是：测速仪向运动的汽车先后发射两次信号，根据汽车在两次遇到信号之间所通过的路程及所用的时间，由速度公式可得出汽车的平均速度。

测速仪在公路上对某跑车进行测速时，向匀速驶来的跑车发射两次信号，两次发射信号的时间间隔是1.0s，第一次发射信号到接收用时0.6s，第二次发射信号到接收用时0.3s。经测速仪测定，该跑车超速，驾驶员将受到交警部门处罚。（超声波速度取340m/s）

（1）人耳 　   　（选填“能”或“不能”）听到超声波，超声波测速是利用了超声波的指向性好、能量集中、　   　等特点。

（2）如图乙所示，若t₀＝0.4s，则静止的汽车与测速仪之间的距离为 　   　m。

（3）通过计算，在图丙中，大致画出测速仪对该跑车发射的两次信号传播过程的s﹣t图象（t从第一次发射信号开始计时），跑车在两次遇到信号之间通过的路程为 　   　m，跑车的速度大小为 　   　m/s。

如图甲是我国某地区风力发电的外景,风力发电机组主要由风机叶片和发动机组成。

（1）风机叶片具有质量轻、强度高、耐磨损等性能，通常用密度小，硬度______（大/小）的复合材料制成；叶片形状像飞机的机翼，若叶片位置和风向如图乙所示，由于叶片两面空气流速不同产生压强差，而受到向______（上/下）的力使风叶旋转。

（2）风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机，利用_____原理。实现机械能转化为电能。
（3）某风力发电机的输出功率与风速的关系如图丙所示，由图像得到的下列信息，正确的有哪些_____

A．只要有风，机组就能产生电能

B．风速过大，机组不会产生电能

C．风速越大，机组产生的电功率一定越大

D．风速在一定范围内，机组产生的电功率可能不变

（4）下表给出了在不同风速下某风机获得的能量：

平均风速（m/s）	5	10	15	20
1s内获得的能量（×10^4J）	1	8	27	64

①对表格进行分析，你发现该风机1s内获得的能量与风速的定量关系是_____________________（用文字叙述）；
②当风速为5m/s时，这台风机工作1s所产生的电能可供1只“220V 100W”电灯正常工作10s，求风机发电的效率       。

阅读下列材料，按要求完成后面提出的问题．
材料一：蝙蝠在黑暗中能自由地飞翔，用蜡封住其耳朵，虽然把它放在明亮的房间里，仍像喝醉酒一样，一次一次地碰到障碍物，后来，物理学家证实了蝙蝠能发出①波，靠这种波的回声来确定目标和距离．
材料二：如果把八只同样的玻璃杯盛不同深度的水用一根细棒依次敲打杯子，可以发现声音的②和盛水量有关．如果调节适当，可演奏简单的乐谱，由此我们不难知道古代“编钟”的道理．
材料三：许多年前，“马可波罗”号帆船在“火地岛”失踪，经过多年的研究，揭开了“死亡之谜”，他们都是死于亚声，这是一种人耳听不到的声音，频率低于20Hz，而人的内脏的固有频率和亚声波极为相似，当二者相同时，会形成内脏的共振，严重时，把内脏振坏而丧生．
问题：
(1)请你将上面材料中①和②两处补上恰当的文字：①           ，②         。
(2)亚声是指我们学过的            。
(3)从材料三中可以看出，人体内脏的固有频率大致是     左右，声具有    。   
(4)所填的物理量②与        有关，关系是                                                 

爱动脑筋的小华对如图甲所示的钟进行了如下探究；

（1）当要设定响铃时间时，先将闹铃开关闭合，再将定时指针调到指定时间，只有当时针转至与定时指针重叠时，定时开关也闭合，此时电动机工作，带动铃锤敲击铃碗，铃才能发声。下列图乙中A、B、C三个电路图，能满足上述要求的是　     　；

（2）图丙是闹铃的结构示意图。其中凸轮是一种具有凸起的呈曲面状的零件，弹性金属片上端连接铃锤，下端固定在∩形塑料架的顶端。如图丁所示，目前凸轮安装在N位置，为了达到不同的响度效果，凸轮的转轴还可以调换到M、P两个不同的位置。

图戊是凸轮转动一周过程中四个位置的工作示意图。电动机工作带动凸轮连续转动，凸轮反复交替推动∩形架的A、B两柱，使得∩形架绕O轴左右摆动，通过弹性片带动铃锤交替敲击两个铃碗，实现铃碗振动发声。

F为凸轮对A柱的作用力，请你在图戊的④中，画出此时F的力臂L；

（3）电动机工作时将电能转化为　     　能。根据图戊反映的工作原理，在凸轮转动一周的过程中，铃锤共敲击铃碗　     　次；

（4）小华发现闹钟铃声过大，会影响到他人休息。她应该怎样调节凸轮的位置，使铃声的响度减小？答　                　。这属于在　     　处减弱噪声。

贵阳至广州高铁2014年5月开通，从贵阳乘坐动车到广州只需4个多小时。给人们出行带来极大方便。
（1）高速行驶的动车进站前关闭电源，为什么动车仍以较大的速度前进？
（2）动车组采用了“再生制动”技术，在车速从200km／h减到90km／h的过程中电动机转变为发电机发电，此过程中的能量是如何转化的？
（3）动车进站时为了候车乘客安全，规定乘客一定要站在安全线以外，请用物理知识说明原由。
（4）动车的车窗旁配备“逃生锤”，遇到紧急情况时，乘客可以用“逃生锤”砸破玻璃逃生，为了更容易砸破玻璃，应选择图20中的哪一个“逃生锤”？

随着时代的进步，轿车的车速和性能有了较大提升，某轿车外形如图所示，它的质量是1800Kg，四个轮子与水平地面的总接触面积是0.08 m²。

（1）根据轿车外形分析，若轿车静止时对水平地面的压力为F₁，行驶时对水平地面的压力为F₂，
则F₁      F₂（填“等于”或“大于”或“小于”）。
（2）若轿车行驶时，对水平地面的压强为1.5×10⁵Pa。求此时轿车上下表面受到的空气的压力差是多少？(取g=10N/kg)。

中国的高铁技术在世界上处于领先地位，乌鲁木齐将开通到北京的高速列车．
（1）高速运行的列车必须关紧门窗．此时车窗玻璃受到空气对它的压力差指向　 　（选填“车外”或“车内”．当列车在平直的铁轨上匀速运动时，车厢中的一乘客相对于车厢竖直向上跳起．他　 　（选填“能”或“不能”）落在车厢的起跳点．
（2）某火车票上标有发车时间为晚上20；40．到达目的地时间为第二日凌晨5：25的字样．从出发点到目的地的时间是　 　h．某高速列车以300km/h的速度在水平铁轨上匀速行驶中，突遇紧急情况立即刹车，刹车后列车以120km/h的平均速度运行4km后停止．列车停止2min后又以120km/h的平均速度行驶4km后恢复到原来的速度．则由于紧急情况的发生所耽误的时间为　 　s．
（3）一节高度为H，重为G的车厢停在水平铁轨上，铁轨宽度为L，若垂直吹向车厢侧面的水平风力可等效作用在车厢的中部，则风力至少为　 　才能把车厢吹倒．（车厢看做长方体，其重心在几何中心上）
（4）磁悬浮列车也是一种高速列车，它的核心部分是电磁铁．电磁铁是利用电流的　 　效应制成的．列车能够悬浮利用了磁极间相互　  　（选填“吸引”或“排斥”）的原理．

阅读短文并回答下列问题：
超声波及其应用:
人能够听到声音的频率范围从20 Hz到20000 Hz．低于20 Hz的声音叫次声波，高于20000 Hz的声音叫超声波。超声波具有许多奇异特性：空化效应——超声波能在水中产生气泡，气泡爆破时释放出高能量，产生强冲击力的微小水柱，它不断冲击物件的表面，使物件表面及缝隙中的污垢迅速剥落，从而达到净化物件表面的目的，传播特性——它的波长短，在均匀介质中能够定向直线传播，根据这一特性可以进行超声探伤、测厚、测距、医学诊断等。
(1)超声波的频率范围是_______。
(2)超声波能够清洗物件是因为声波具有_______。
(3)宇航员在月球上不能利用超声波测定两山之间的距离，是由于_______。
(4)若声音在海水中的传播速度为1500 m/s，利用回声定位原理从海面竖直向海底发射超声波，从发射声波到接受到回声所用时间为4s，那么该处海洋的深度为多少米？

随着生活水平的提高，人们对卫生间里空气质量的要求越来越高。
（1）为了保证空气流通，小刚家的卫生间安装了换气扇，且换气扇与电灯由同一个开关控制，闭合开关时，换气扇和电灯同时工作。
①请你用笔画线代替导线，将如图所示的电灯、换气扇（用M表示）和控制它们的开关正确连入电路。

②换气扇能将卫生间内的污浊空气排出，下列描述所涉及的物理知识与换气扇的工作原理相同的是           （填字母序号）。
a、拦河大坝建成上窄下宽    b、飞机的机翼设计成上凸下平    c、列车的铁轨铺设在枕木上
（2）卫生间常装有防止下水道“异味”上逸的装置。如图1是小刚家安装在洗手盆下方排水管的U形“反水弯”，它利用了          的特点，使U形管中始终留有一部分水，封堵下水道中的“异味”。小刚家的卫生间地面上还装有防止反味的地漏，如图2所示，其结构是一个“扣碗”（图甲）倒扣在存水杯，存水杯与下水管相连（图乙）。
一次，小刚全家外出旅行，一段时间后回到家中闻到卫生间有下水道反上的“异味”，经排查“异味”来自地漏（地漏及其连接均完好）。妈妈取下“扣碗”临时用抹布将地漏下水管口堵上。小刚认为这样做会影响地漏的正常使用，于是他拿掉抹布，观察存水杯的内部情况，并联想学过的物理知识，找到了造成地漏反味的原因是    。随即他想出一个简单可行的办法，马上就解决了地漏反味的问题，并且不影响地漏的正常使用。他的做法是：                                 
                   
图1                                     图2

阅读短文，回答问题。

喷泉

喷泉是利用水泵将水喷洒成特定形态的水表演艺术。水泵由电机带动工作时，水泵的叶轮高速旋转，驱使水飞离叶轮向外喷出，从而在叶轮中心区形成真空，将池中的水不断"吸"上来，水泵转速恒定时，喷出的水柱高度稳定。

音乐喷泉用计算机采集音乐的声音频率特征，并将其转化为控制信号，用以改变输入电机的电源频率；电源频率的改变使水泵的转速发生变化，达到调节水柱高度的目的。水泵的流量与转速成正比，扬程与转速的平方成正比，流量指水泵单位时间内喷出水的体积，扬程指水泵能将水提升的高度。

图甲所示的是一游乐喷泉向上喷出的水柱使卡通模型悬停在空中的照片，喷泉使用的水泵的部分参数如表一，模型悬停在空中时，水冲击到模型时的速度v与模型的质量M、水泵流量Q之间的关系如表二。

表一
额定转速n	2900r/min
额定流量Q	0.04m ^3/s
额定扬程H	8m
额定功率P	7.5kW

表二
速度v/m•s ^﹣ ^1	1.0	2.0	3.0	4.0	6.0
质量M/kg	3.0	6.0	12.0	12.0	12.0
流量Q/m ^3•s ^﹣ ^1	0.03	0.03	0.04	0.03	0.02

（1）欣赏音乐喷泉时，悦耳的声音是通过 　　传入人耳的；水泵的叶轮中心区形成真空时，水池中的水在 　　的作用下不断地进入水泵内。

（2）下列关于喷泉的有关说法，正确的是 　　。

A．卡通模型所受重力与水对模型的冲击力是相互作用力

B．向上喷出的水在上升过程中的速度处处相等

C．阳光下喷泉附近常出现的彩虹是由光的反射引起的

D．音乐喷泉通过采集声音中的音调信息控制水泵的转速

（3）某喷泉装有四台参数如表一的水泵。第一次调试时水泵转速为额定值的0.9倍，则此时扬程为 　　m；第二次调试时四台水泵都在额定功率下工作，每台水泵先依次各喷20s，然后一起喷70s停喷，则这次调试过程四台水泵消耗的电能为 　　kW•h。

（4）分析表二数据，当卡通模型的质量为10kg，水冲击模型时的速度为5.0m/s时，对应的流量为 　　m ³/s，水泵每秒喷出水的质量为 　　kg。

（5）如图乙为控制喷泉断续工作的模拟电路，AB两端输入如图丙所示的周期性变化的电压U _AB．定值电阻R＝2Ω，D为电子元件，当U _AB＜6V时，D两端的电压U _D等于输入电压，U _AB≥6V时，U _D保持6V不变。当R的电功率满足P _R≥8W时，水泵启动喷水。则t＝3s时电阻R的电功率为 　　W；该电路工作20min，喷水时间共为 　　s。

阅读短文，回答下列问题：
雪花落水也有声
生活中的很多现象都是有科学道理的，但是却缺少发现它们的眼睛．一般的常识告诉我们，雪花落水静悄悄，毫无声响，但科学家发现，雪花落水真的能发出声波．
首先要说明的是，雪花落水发出的声波频率在50000Hz到2×10⁵Hz之间，高于人们能听见的声波频率．但是，海里的鲸鱼就能听到雪花落水所产生的声响，并且这些声响令鲸鱼异常烦躁．
冷战时期，当时美国海军要监视苏联潜艇的活动，他们发现，在下雨的时候，水下声呐工作效果不好，常有噪声干扰，甚至干脆无法监听．
著名的约翰·霍甫金斯大学机械工程系的普罗斯佩勒提教授断定，这些声音不是雨滴撞击水面发出，而是含在雨滴中的气泡振动发出的，他利用每秒可拍摄1000张照片的高速水下摄影机拍摄发现，下雨时水中确实产生气泡，这些气泡还在不断地收缩、膨胀、振动．经过理论分析和数学计算，普罗斯佩勒提教授发现，下雨时产生的噪声的频率和衰减情况确实与气泡的振动情况一致，而且大气泡振动产生低频声波，小气泡振动产生高频声波．
渔民也常抱怨，在下雪时他们的声呐也常常侦听不到鱼群，经过实验验证，普罗斯佩勒提教授发现雪花落水时也产生气泡，同样，这些气泡也振动，从而发出声波．其实，无论是人们打水漂时所听到的细微声响，还是瀑布的隆隆震响，都不是（或主要不是）来自石块及岩石与水的碰撞，而是由于气泡．
大自然是何等奇妙，而从事科研的人们在发现真理的时候又是多么幸福．
（1）雪花落水发出的声波属于          （超声波/次声波）．
（2）声呐装置是利用仿生学原理制成的，它模仿的是下列哪种生物       ．

A．蝙蝠

B．猫

C．狗

D．大象

（3）雪花落水发出的声音对人来讲不是噪声，站在鲸鱼的角度看        （是/不是）噪声．
（4）科学家发现，不论是雪花落水发声，还是雨滴落水发声，都是由于气泡的       产生的，这个声音能被鲸鱼听到，说明       能传播声音．
（5）在探究雨滴落水产生声音的过程中，科学家进行了下列过程，请你把它们按正确的顺序排列起来     （填序号）．
a．归纳分析    b．进行实验
c．提出假设    d．得出结论

我国正在研制的新一代“蛟龙号”深海探测器，目标探测深度 $11000m$，该深海探测器的全重为 $28t$。

（1）如果该深海探测器在未来的某一天来到大洋最深处马里亚纳海沟探测，下潜至某一深度处时，处于正上方海面处的科考船用声呐装置向“蛟龙号”发射声波，若从发出至接收到所用时间为 $12s$，则“蛟龙号”的实际下潜深度为多少米（已知声音在海水中的传播速度为 $1500m/s)$；

（2）若海面处的大气压为 $1.0\times {10}^5\mathit{Pa}$，海水密度为 $1.03\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，则“蛟龙号”下潜至 $11000m$时，所在位置处的压强为多少；

（3）若（1）问中“蛟龙号”处于悬浮状态，“蛟龙号”除空气仓部分的平均密度为 $7.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，试计算“蛟龙号”空气仓的体积（空气仓中的空气质量不计）。

阅读下列有关声速与气温的小短文，回答后面的两个问题：
气温影响地面附近空气，气温高，地面空气变得稀薄，则声速大，因而声速与气温有关．由此产生声音不—定由声源沿直线传播的情况，晴天的中午，地表迅速升温，地表附近的气温较上层的气温高，声音在地表的附近传播速度较上层快，于是在地面上的声源发出的声音向四周传播时是向上拐弯的．
(1)赤日炎炎，在沙漠里即使相距不太远的人也难以听清对方的大声叫喊，其中一个主要原因是声音传播时向______拐弯．
(2)“姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船”，寒山寺的钟声是由于钟______产生的，客船里的乘客听到的钟声是通过______而传来的，主要是利用______来区分出是钟声的．

康康家有一台动感单车，结构如图1所示。使用时人可以像骑自行车一样骑行，由于车轮不接触地面，所以在骑行时整车的位置不发生移动。

（1）康康骑车时，车轮转动发出“唰唰”声，分析表明，声音是由物体的　　产生的。

（2）关于动感单车，下列说法正确的是　　。

$A$．单车的脚踏、曲柄和齿轮共同组成轮轴

$B$．车座下方的弹簧受力越大，其弹性形变越小

$C$．移动单车时，让车前端小轮着地，用滚动代替滑动来增大摩擦

$D$．单车静止在水平地面上时，地面对单车的支持力和单车对地面的压力是一对平衡力

（3）如图2所示是某次康康移动单车时的操作图，请在图2中画出他在 $A$点所施加动力 $F_1$的力臂 $l_1$；

（4）单车的骑行阻力可调节。如图3所示，在车轮上方有一个摩擦片，逆时针旋转“刹车球头”，与之相连的摩擦片上移，顺时针旋转“刹车球头”，摩擦片下移。通过调节“刹车球头”，就可以方便调节骑行阻力。如果想增大阻力，你将如何调节“刹车球头”：　　。

（5）如图4所示是动感单车的扶手。按压电子仪表的“开始按钮”同时将双手握住“手握感应片”，电子仪表的显示屏就可以显示骑行人的心率，若双手没握或握不紧“手感应片”时，显示屏就不显示骑行人的心率。你认为这个“手握感应片”在电路中的作用相当于一个　　（选填“开关”或“电源” $)$。

（6）康康受显示屏可以显示心率的启发，想设计一个体重秤，当人坐在车座上，身体其它部位不接触车体时，就可粗略显示骑行者受到的重力。如图5是其工作原理的部分示意图。他所选用的压敏电阻 $R$的电阻值会随压力增大而减小，他将电压表的示数转换为相应的重力值，当人的体重越大时，电压表的示数就越大，则他应在图5所示的 $A$、 $B$、 $C$、 $D$四个点中选择　　两个点将电压表接入电路。

阅读短文，回答下列问题：
雪花落水也有声
生活中的很多现象都是有科学道理的，但是却缺少发现它们的眼睛．一般的常识告诉我们，雪花落水静悄悄，毫无声响，但科学家发现，雪花落水真的能发出声波．
首先要说明的是，雪花落水发出的声波频率在50000Hz到2×10⁵Hz之间，高于人们能听见的声波频率．但是，海里的鲸鱼就能听到雪花落水所产生的声响，并且这些声响令鲸鱼异常烦躁．
冷战时期，当时美国海军要监视苏联潜艇的活动，他们发现，在下雨的时候，水下声呐工作效果不好，常有噪声干扰，甚至干脆无法监听．
著名的约翰·霍甫金斯大学机械工程系的普罗斯佩勒提教授断定，这些声音不是雨滴撞击水面发出，而是含在雨滴中的气泡振动发出的，他利用每秒可拍摄1000张照片的高速水下摄影机拍摄发现，下雨时水中确实产生气泡，这些气泡还在不断地收缩、膨胀、振动．经过理论分析和数学计算，普罗斯佩勒提教授发现，下雨时产生的噪声的频率和衰减情况确实与气泡的振动情况一致，而且大气泡振动产生低频声波，小气泡振动产生高频声波．
渔民也常抱怨，在下雪时他们的声呐也常常侦听不到鱼群，经过实验验证，普罗斯佩勒提教授发现雪花落水时也产生气泡，同样，这些气泡也振动，从而发出声波．其实，无论是人们打水漂时所听到的细微声响，还是瀑布的隆隆震响，都不是（或主要不是）来自石块及岩石与水的碰撞，而是由于气泡．
大自然是何等奇妙，而从事科研的人们在发现真理的时候又是多么幸福．
⑴ 雪花落水发出的声波属于          （超声波/次声波）．
⑵ 声呐装置是利用仿生学原理制成的，它模仿的是下列哪种生物       ．

A．蝙蝠

B．猫

C．狗

D．大象

⑶ 雪花落水发出的声音对人来讲不是噪声，站在鲸鱼的角度看        （是/不是）噪声．
⑷ 科学家发现，不论是雪花落水发声，还是雨滴落水发声，都是由于气泡的       产生的，这个声音能被鲸鱼听到，说明       能传播声音．
⑸ 在探究雨滴落水产生声音的过程中，科学家进行了下列过程，请你把它们按正确的顺序排列起来         （填序号）．
a．归纳分析    b．进行实验     c．提出假设      d．得出结论