声光热设计开放题.docx

1、声光热设计开放题第二部分 声现象 光学 热学 一、声现象 【习题134】 通常情况下，我们面对山崖高喊，若要听到回声，试估算人应距山崖多远?(条件开放) 【答案】 人距山崖17 m 【习题135】 用茶壶给热水瓶加水，因为水雾很大看不见水加至何处，经常会加满溢出。有经验的人是边加水边听声音来控制加水的速度。请你说出其中的道理。(条件开放) 【分析】 水注入热水瓶中时引起瓶内空气柱振动发出声音，空气柱长音调低，空气柱短音调高，快满时空气柱越短音调越高。 【答案】 当我们向保温瓶中灌水时，随着瓶中水的增加，保温瓶发出的声音越来越高，声音是由瓶内空气振动而产生的。声音的不同是指音调、响度、音色的不同

2、。向保温瓶里灌水的时候发出声音，是由于瓶里的空气柱发生振动所致。空气柱越长，振动的频率越低，音调就越低；空气柱越短，振动的频率越高，音调就越高。向保温瓶里灌水，随着瓶里的水越多，空气柱就越来越短，它振动的频率越来越高，所以，声音就越来越高。有经验的人都是通过声音来判别保温瓶的水是否灌满。 【习题136】 请你想像一下，如果“声音的速度变为 01ms”，我们的世界会有什么变化?请写出三个有关的场景。(假设想像型结论开放) 【分析】 根据声音速度变慢来分析可能发生的情形。 【答案】 两人对面说话，要隔一段时间才能听到；闪电过后要隔好长时间才能听到雷声；发令枪响好长一段时间运动员才能起跑；听到汽车的

3、鸣笛时，汽车已经过去很远了。 【习题137】 城市噪声来源有工业噪声、交通噪声和生活环境噪声。控制措施有：将噪声严重的工厂迁出市区；对噪声大的机器安装消音器并限制使用，未安装消音器设备的机车不得驶入市区；在市内规划安静小区，不安装高音喇叭，车辆尽量少鸣喇叭等；积极搞好城市绿化植树，宜用多孔建筑材料，加强隔音。例如城市高架快速干道系统_上海市内环线上，采用质量轻、强度高、隔音性能好且耐腐蚀的先进建材_聚碳酸酯板作为隔音材料，能尽可能降低高架干道上车辆行驶时产生的噪声污染。此外，在市区有关地段如闹市区等处设立噪声监测及分贝数显示装置，以加强对噪声的控制。同时加强每个公民控制噪声的环保意识，不制造噪

4、声并增强自我健康保护。(结论开放) (1)噪声是指发声体做_的振动时发出的声音。 (2)阅读上述材料可知减弱噪声的方法是：在_处减弱；在_过程中减弱；在_处减弱。 (3)在教室里上课，室外常有噪声干扰，请你至少提出三种减小噪声干扰的方法。 【答案】 (1)无规则的杂乱无章 (2)声源；传播；人耳 (3)建议学校依靠环保部门，依法清除学校附近的噪声源；改进噪声发生处的设备，减弱噪声；关上教室的门窗；在教室周围多种树等。 【习题138】 将礼堂、餐厅、候车室的墙壁和屋顶都做成凸凹不平的各式形状，这主要是为了什么?(条件开放题) 【分析】 凸凹不平的表面可以使声波向各个方向反射。 【答案】 一是能使

5、声音分散；-是能避免回声加强原声，减少声音响度。 【习题139】 人们在买瓷器时，用一只手托起瓷器，用另一只手在瓷器的不同部位轻轻敲击，根据响声，检查瓷器是否有裂缝，那么有裂缝的瓷器发出的声音是( ) A响声清脆 B响声很小 C沙哑短促 D不响 【答案】 C 【习题140】 在一次郊游中，同学们没有携带乐器。小红设计出了用汽水瓶做的打击乐器，敲出了优美动听的曲子。请问：小红除了用汽水瓶外，还需要什么辅助器材?在设计中，低音瓶和高音瓶有什么不同?(条件开放) 【答案】 水和木棒；低音瓶中水少，高音瓶中水多。 【习题141】 驰名中外的北京天坛里的回音壁、三音石、圜丘三处建筑有非常美妙的声音现象，

6、它是我国古代建筑师利用声音的_原理造成的音响效果?(条件开放) 【分析】用回声的产生原因解答此题。 【答案】 天坛里的回音壁、三音石都是利用声音的反射，分别听到回声与原声而造成的；圜丘是利用回声与原声混在一起使声音更加响亮而造成的。故应填：反射。 【习题142】 一山峡宽1200 m，两侧均为竖直陡壁，有人在山峡内放了一枪，他听到头两次回声间隔5s。求人离两旁陡壁的距离分别为多少?(策略开放) 【分析】解题关键是要弄清两个问题：一是枪声从放枪地点传到陡壁又反射回放枪处，所以放枪地点到陡壁的距离应是声音所走距离的一半。如图所示。二是人听到两次回声间隔是5 s，如果声音向较近的陡壁传播并返回的时间

7、是tl，则向另一侧较远的陡壁传播并返回的时间t2=t1+5s。 【答案】 1025 m 【习题143】 某同学站在铁路旁，他看到远处铁道检修工人用铘头向铁轨敲了一下，过一会儿听见两声敲击声，如果两次声音间隔05 s，求该同学离工人敲击处多远。(策略开放) 【分析】 此同学听见的声音分别由空气和钢轨传播过来，由于声音在不同物质内传播速度不同，所以传播相同距离时所用的时间不等。 【答案】 183.6 m 【习题144】 一列火车以20 ms的速度前进，在距某一隧道口500 m处鸣笛。问司机听到回声时，火车头距隧道口多远?(声音在空气中的传播速度为340 mS) 【解析】 因题中没有说明火车运动的方

8、向，所以，火车距隧道口500 m处鸣笛时，有如下两种情况，一种是火车向着隧道口行驶，逐渐靠近隧道口，听到回声时车头距隧道口小于500 m，如图2-2甲所示；另一种是火车背向隧道口行驶，逐渐远离隧道口，听到回声时车头距隧道口的距离大于500 m，如图所示。 (1)当火车向着隧道口行驶时，4444 m。 (2)当火车背向隧道口行驶时，5625 m 二、光学 【习题145】 汽车的车前灯为什么安装在车头的下部，而不安在顶部?(条件开放) 【分析】 根据光在均匀介质中沿直线传播可知，光源照射不透明物体时，在其后方形成没有光线到达的暗区域，称为不透明物体的影。对同样高的物体，如果光源高则影短，光源低则影

9、长，如图所示。夜间行车时，驾驶员判断前方路况须打开车前灯，如果没有什么障碍物，路面平坦，则车前路面一片亮；若路面凸凹不平，就会看到长长的黑影。 【答案】 所以把车灯安在车前底部，能使障碍物的影子长些，便于驾驶员观察，提前处理情况。 【习题146】 请根据图24中给出的入射光线和出射光线的传播方向，在方框中填放适当光学元件，以满足题设条件，并作出光路图加以说明，请找出尽可能多的方法。(结论开放) 【分析】 既可利用光的反射知识，也可利用光的折射知识解决此问题。 【答案】 如图所示，还有其他的解法。 【习题147】 将一物体沿凸透镜的主光轴，从贴着透镜的位置开始，逐渐远离透镜的过程中( )(结论开

10、放) A像先变大，后逐渐变小 B像先变小，后逐渐增大 C像逐渐变小 D像先是虚像，后是实像 【分析】 当物体距凸透镜的距离在焦距以内时，为放大镜。所成的像是正立放大的虚像。物距越大像越大，所以物体远离透镜时像逐渐变大。当物体距凸透镜的距离在焦距和2倍焦距之间时，透镜成倒立放大的实像(幻灯机)，物距增大时，像逐渐减小。当物体距透镜的距离在2倍焦距以外时，成倒立缩小的实像(照相机)，物距越大像越小。所以像先变大，后逐渐变小；先是虚像，后是实像。 【答案】 A、D 【习题148】 如何判断一个透镜是凹透镜还是凸透镜?简要写出判断方法。(策略开放) 【分析】 利用透镜的光学特性、形状等特点解题，此题可

11、从不同的角度出发解决。 【答案】 (1)利用凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用来判断。可把透镜放在阳光下，另一侧用光屏承接，如出现一个亮点，则是凸透镜，有暗影的是凹透镜。 (2)利用凸透镜的形状特点来观察，中央厚边缘薄的是凸透镜，中央薄边缘厚的是凹透镜。 (3)利用透镜的成像特点，可把透镜放在报纸上，如果报纸上的字变大，则是凸透镜，如果报纸上的字变小，则是凹透镜。 【习题149】 请写出两种可以比较方便地估测一个凸透镜焦距的方法。(策略开放) 【分析】 解答该题，可以利用平行于主光轴的光线，经过透镜后会聚于焦点的性质或者利用置于凸透镜焦点上的物体经凸透镜后不能成像的性质来估测，这样比较

12、方便。将物体放在凸透镜主光轴2倍焦距点上，成等大倒立实像的方法，就比较麻烦。 【答案】 (1)将凸透镜正对太阳光放置，在凸透镜下放置一张白纸，上下移动白纸，当白纸上的光斑最小时，光斑到凸透镜的距离就是凸透镜的焦距。 (2)将凸透镜作为放大镜，正对自己的手纹观察，逐渐增大凸透镜和手纹之间的距离，通过凸透镜看到的手纹的像逐渐变大，当像变得模糊不清时，手纹到透镜间的距离就近似是凸透镜的焦距。 【习题150】 在做“凸透镜成像”的实验中，如果无论怎样移动光屏，都不能在光屏上成像，你分析这可能是由哪些原因造成的?(结论开放) 【分析】 可能的原因一是像不能成在光屏上；二是不能成像。 【答案】 原因有四个

13、：光屏与凸透镜、烛焰不在同一高度上；烛焰在凸透镜的焦点上；烛焰在凸透镜的焦点以内；烛焰虽在焦点以外，但可能离焦点很近，使所成的实像，像距过大，在教室的范围内找不到。 【习题151】 已知凸透镜焦距为l0 cm，设物体到透镜的距离为u，则下列判断正确的是( )(结论开放) A将该透镜作放大镜使用时，u10 cm D将该透镜作照相机的镜头使用时，u20 cm 【答案】 A、B、C 【习题152】 老花镜的度数等于它的焦距的倒数乘100，请你设计一个测老花镜度数的方案，要求写出所用器材、操作步骤和计算公式。 【分析】 根据题意可知，要求老花镜的度数，就必须知道老花镜的焦距。老花镜是凸透镜，故测凸透镜

14、的焦距是解题的关键。 【答案】 器材：刻度尺、老花镜的镜片。 步骤：(1)在晴天，把镜片放在阳光下，使光线与镜片垂直。 (2)调整镜片与地面的距离，使地面上的光点(或光斑)最小、最清晰。 (3)以m为单位，用刻度尺测量镜面到光点的距离，用f表示。 计算公式：镜片度数D=100/f。(此题还有其他答案)【习题153】请举出利用光的直线传播规律解决实际问题的4个实例。(1)_(2)_(3)_ (4)_。 【分析】 光在均匀介质中沿直线传播，常见的现象和实例大都发生在空气中。 【答案】 (1)站队看齐；(2)射击瞄准；(3)木工判断木板是否刨平；(4)激光测距；(5)挖隧道时用激光校准隧道是否平直；

15、(6)激光制导弹。 【习题154】 郭沫若在游武夷泛舟九曲一诗中写道：“九曲清流绕武夷，棹歌首唱自朱熹。幽兰生谷香生径，方竹满山绿满溪。”这四句优美的诗中包含了许多物理现象，如“幽兰生谷香生径”包含扩散现象，请写出其中两种物理现象的名称(扩散现象除外)： _；_。 【答案】 机械运动；曲线运动；声现象；声音的产生；声音的传播；光的反射；平面镜成像(任选其中两种即可)。 【习题155】 如图所示，用自制针孔照相机观察烛焰，下列说法中正确的是( )(结论开放) A薄膜上出现烛焰的像是倒立的 B薄膜上出现烛焰的像可能是缩小的 C保持小孔和烛焰的距离不变，向前推动内筒，烛焰的像更明亮 D保持小孔和烛焰

16、的距离不变，向后拉动内筒，增加筒长，烛焰的像变大 【分析】 考查小孔成像的原理，就是光在空气中沿直线传播。如图所示，薄膜距离小孔越近，像越小，但光线相对集中，所以像会更加明亮。如果薄膜距离小孔远些，像会大一些，因光线分布的区域大，像会暗些。如果内筒足够大，光屏距小孔的距离也足够大，(大于烛焰距小孔的距离)，则所成的像就比物大，成放大倒立的实像。所以这是一道结论开放题，答案不惟一。 【答案】 A、B、C、D 【习题156】 如图所示，AB、CD是发光点S发出经平面镜反射的两条光线。在图中画出发光点S和它的平面镜中的像 S。(策略开放) 【分析】 可利用光的反射定律来解答，也可利用平面镜成像规律来

17、解答，属于策略开放题。 【答案】 方法一：如图甲所示，根据光的反射定律，先作过入射点A、C的法线AN、CN，后根据反射角等于入射角作出入射光线，两条入射光线的交点即为光源S的位置。再根据平面镜成像特点作出像S 方法二：如图乙所示，根据平面镜成像特点作图，先把两条反射光线AB、CD反向延长相交点S点找到，则S点即是光源 S的虚像，然后根据像和物的大小相等，像和物到镜面的距离相等，即可得到光源S的点。 【习题157】 用镜头焦距不同的两架照相机，在同一位置拍摄同一处景物的清晰的照片。则用焦距较小的照相机拍到的景物的像较_(填“大”或“小”)(策略开放) 【分析】 可用凸透镜成像规律或画图法来解答，

18、此题属于策略开放题。 【答案】 解法一：照相机镜头相当于凸透镜，从图甲中不难看出，当物体在凸透镜中成实像时，物近、像远、像变大，物远、像近、像变小。这里的远近是相对于凸透镜焦距而言的。本题中物体到两架照相机镜头的距离虽相等，但物体距焦距小的镜头焦点的相对距离比距焦距大的镜头焦点的相对距离远，由“物远、像近、像变小”知，用焦距较小的照相机拍到景物的像较小。 解法二：也可用画图法直接得出答案。如图乙所示。 【答案】 小 【习题158】 如图所示的是几幅日常生活中的物理现象的图片，请你指出图片中反映的相关物理知识。【答案】 (1)苹果受重力作用； (2)光的反射； (3)摩擦生热； (4)光的折射。

19、 【习题159】 如图所示，一盛水容器置于水平桌面上，一束方向不变的光线从左上方斜射向水面，这时反射角为，折射角为。若把容器的左端稍微垫高，待水面重新平静后，反射角为，折射角为，那么和,和关系如何?(条件开放) 【分析】 因为容器中装的是水，把容器左端垫高，水面仍然水平。垫高前后入射光线保持不变，所以折射角和反射角不变化。此题属于条件开放，隐含条件为水面总是水平的。 【答案】折射角和反射角不变化。 【习题160】 显微镜能对微小物体进行高倍数放大，它利用两个焦距不同的凸透镜分别作为物镜和目镜，则物镜和目镜对被观察物所成的像是( ) A物镜成倒立、放大实像 B物镜和目镜都成实像 C物镜和目镜都成

20、虚像 D目镜成正立、放大虚像 【分析】 物镜的焦距较短，物体通过物镜成放大实像，这个像成在目镜的焦点以内，所以目镜成放大虚像，选项A、D正确。 【答案】 A、D 【习题161】 如图所示，平面镜前有一发光点S，通过平面镜，人可以在哪个范围内观察到此发光点的像? 【分析】 确定光源在镜子边缘反射光线，就能确定人观察发光点像的范围。 【答案】 方法一：如图甲所示，从光源S像镜子边缘分别作入射光线SA、SB，根据光的反射定律作出SA的反射光线 AC和SB的反射光线肋，则在CABD的范围内均可观察到S的像。 方法二：如图乙所示。根据平面镜成像的特点，像和物的大小相等，像和物到镜面的距离相等，即可得到光

21、源S的像S。连接AS，并延长到C，连接BS并延长到D，则在CABD的范围内均可观察到S的像。 【习题162】 如图所示，在薄板上挖一小孔，正好放入一凸透镜，设透镜与光屏间相距为d，在透镜左侧主光轴上距透镜 d2处放一点光源S，在光屏上恰得到一个与孔等大的光斑，那么此凸透镜的焦距应为多少?(策略开放) 【分析】 利用凸透镜对光线的会聚作用，作出合理的光路图，再由凸透镜成像规律求解。 【答案】 作如图所示的光路图，解法一：此凸透镜的焦距为d2时光线如图所示的折射光线。依据凸透镜成像规律，光点在焦点，经凸透镜折射后光线为平行光。 解法二：凸透镜的焦距也可能为d4，折射光线如，依据凸透镜成像规律，光点

22、在2倍焦距处，经凸透镜折射后，成像也在2倍焦距处。因此凸透镜的焦距可能为d2或d4。 【习题163】 放映电影、幻灯的银幕常用粗糙的白布做成，目的在于：一是利用_使剧场中各处的观众均能看到画面；二是白布能反射_颜色的光，使观众能看到色彩正常的画面。 【分析】 漫反射的光射向各个方向。白光是由各种色光混合而成的。 【答案】 光射到不平的物体表面时会发生漫反射，漫反射的 光射向各个方向。白光是由各种色光混合而成的，故此题应填：漫反射；所有。 【习题164】 烈日炎炎的夏季，同学们在工地上劳动，将凉水壶放在电线杆的阴影里，小玲同学突然提出：电线杆有影子，电线为什么没有影子呢?有四位同学提出了解释，其

23、中正确的是( )(条件开放) A射到电线上的光线太弱 B电线是导体，太阳光射到它上面不能形成影子 C太阳是个大光源，能把较细电线的四周照亮，故无法形成影子 D电线杆是竖直的能形成影子，电线是横着的不会形成影子 【答案】 C 【习题165】夜晚在松花江边散步，隔江看到对岸的路灯在江中成的像，是一条条的光柱而不是灯泡的清晰的像。为什么会产生这种现象?(条件开放) 【分析】 如果江面平如镜，那么灯在江中的像是一盏灯。由于轻风吹拂水面泛起涟漪，江面总有水波起伏，像许多取向不同的平面镜，电灯在每一个小平面镜内都成像，但各个像的位置高低不同，这些像组合起来就形成一条条光柱。 【答案】 由于江面漫反射电灯光

24、成像的结果。 【习题166】 如图是小明在海滨画出的一幅图，请你观察这幅图，图中的现象或物体，与你学过的什么物理知识有关，参照示例选出两个填在下表中。 现象和物体 相关的物理知识示例 踢足球 力可以改变物体的运动状态 (1) (2) 【分析】 由题中所给的图可以看出，本题涉及到力、热、声、光、电多个知识点，小孩踢球_力可以改变物体的运动状态；小岛在水中的像_平面镜成像；影子_光的直线传播等。 【答案】续表 现象或物体 相关的物理知识 (7) (8) (9) 桨向后划水 物体间力的作用是相互的 水中漂浮物 浮力与重力二力平衡 跳台跳水 重力势能转化为动能 【习题167】 假期到了，公园里游人如织

25、。其中四位游客在同一地点，分别用不同型号的甲、乙、丙、丁相机(焦距不同)，对着同一景物_亭子各拍了一张照片，如图 A、B、C、D所示。我们可以判定：照片_是用甲拍摄的，照片_是用丙拍摄的，照片_是用丁拍摄的，照片_是用乙拍的。(条件开放)【分析】 照相机的镜头相当于一个凸透镜，胶片相当于一个光屏，从图216甲、乙、丙、丁相机的侧面可看出镜头焦距等于镜头与胶片(相机后背)之间的距离。因此，照相机镜头焦距从长到短的顺序是甲、丙、丁、乙。 照相机是利用“物体到凸透镜的距离大于2倍焦距时，成倒立、缩小的实像”这_原理成像的。对于同一架照相机，焦距一定时要改变像的大小必须改变物距。由凸透镜成像规律还可知

26、，当物距变小时像距就增大，像也变大，本题中是在同一地点对着同一景物拍照，也就是物距是相同的，那么像的大小差别原因则在镜头焦距不同，因此物距不变，焦距较长的相机所成的像较大。 【答案】 D；A；C；B。 【习题168】 如图所示，一束光线经过方框内的光学元件后，改变了传播方向，那么方框内的光学元件可能是( )(结论开放) A平面镜 B凸透镜 C凹透镜 D三棱镜 【分析】 初中物理光学中学的能改变光路的元件有平面镜、球面镜、透镜、三棱镜等。题中所给出的四种光学元件，都能完成图所示的光路的改变。 【答案】 选项A、B、C、D都正确。 【习题169】 在一块玻璃砖内有一铁饼状的空气泡，一束平行光正对着

27、此空气泡射去，则光束通过空气泡后将( )(条件开放) A仍为平行光 B会聚到一点 C变为发散光束 D无法判断 【分析】 一个透镜对光线是会聚还是发散，取决于光的折射规律以及组成透镜的物质与透镜周围物质的相对密度。如图，此题不能把空气泡看成凸透镜而应该把整块玻璃砖看成由两个凹透镜组成的。 【答案】应选答案C。 【习题170】 如图所示，这是法国菲索设计的，他第一个测出了地面上的光速，光源发出的光被毛玻璃片(也能透过光线)反射后，穿过齿轮A的齿隙(如图中P)，然后经过相当长的距离AB,从B处的平面镜M循原路反射回来，仍然通过齿隙P而被观察到。若齿轮以某一转速转动时，从P穿出的光线恰被齿1挡住，从Q

28、穿过的光线返回时恰被齿2挡住，这时观察者便看不见光线。如果齿轮的齿数为Z，每秒钟转n转，AB距离为L，由这个实验测得光速的表达式是_。 【答案】 c=4nZL 【提示】 要测定光速，必须测得AB之间的距离和光通过AB所用的时间t，而时间很短，必须通过巧妙的方式才能精确测定，这里利用齿轮转动时，光在AB间来回传播的时间与齿轮从P的中心转到齿1的中心相等来精确测定时间t，这样问题就可获得解决。 光速的表达式为c=4 nZL三、热学 【习题171】 体温计在使用过程中用到的物理知识有_、_等。(结论开放) 【分析】 日常生活中使用的温度计是利用液体的热胀冷缩原理制成的。在使用过程中温度计和被测物体发

29、生热传递，两者温度相等时，温度计示数不再变化。为读数方便，温度计的棱做成圆角形，相当于放大镜。(结论开放) 【答案】 液体的热胀冷缩；热传递；惯性；热平衡；凸透镜成像规律。【习题172】 一支温度计刻度均匀但是显示的数不准确，把它放在冰水混合物中显示4，放在一个标准大气压的沸水中显示99，问将这支温度计放在教室里显示25时，教室的实际温度是多少?【分析】 可根据温度计的等分刻度方法或刻度均匀来解题。(策略开放) 【答案】 解法一：(等分法)因温度计是用等分法来刻度的，所以先求出温度计每一格表示的实际温度，再乘以温度计指示某一读数时液柱上升(或下降)的格数，就可以求出实际温度。由题中可知：温度计

30、显示4时，实际温度为0；显示99时，实际温度为100；温度计99-4=95格表示实际温度0100，所以每格表示的实际温度为100/95。当显示25时，一共有25-4=21格，则实际温度为t=221。 解法二：(图示法)因温度计的刻度是均匀的，所以温度计显示的差值跟实际温度的差值成正比，根据题意画一温度计，其左边表示实际温度，右边表示对应的显示温度，如图220所示，设当温度计显示25时的实际温度为t，则(100-0)(99一4)=(t-0)(25一4)，解得：t=221。 解法三：(数学法)因温度计的刻度是均匀的，所以温度的变化与液柱的高度变化成正比，所以满足一次函数y=kx+b。 t=221，即显示25时实际温度为221。 【习题173】 小亮同学在做“观察水的沸腾”的实验时，想要节约一些酒精灯的燃料，适当缩短实验时间，可行的一种方法是