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相同
不同
振动幅度
慢
低
音调的高低与声源振动的频率有关
音色
低
次
响度
音调
3
不合理
没有控制管子的直径相同
C
【分析】
本题是探究声现象的基础实验题，需结合控制变量法分析各实验的变量与不变量，对应声音的特性知识解答：
1. 探究响度时，需保持刻度尺伸出长度相同（控制振动频率不变），改变拨动力度（改变振动幅度），从而明确响度与振幅的关系；
2. 探究音调时，改变刻度尺伸出长度，观察振动快慢，推导音调与振动频率的关系；
3. 换用不同材料的尺，控制振动条件相同，分析声音差异对应的音色影响；
4. 钢尺伸出过长时，振动频率低于人耳听觉范围，属于次声波，人耳无法感知。
【解析】
(1) 探究响度的影响因素，根据控制变量法，需使刻度尺伸出桌面的长度相同，保证振动频率一致；用不同力度拨动，会使刻度尺的振动幅度不同，实验现象说明声音的响度与声源的振动幅度有关，振幅越大，响度越大。
(2) 探究音调的影响因素时，塑料尺伸出桌面的长度越长，振动部分的质量越大，振动越慢，频率越低，发出声音的音调越低，由此说明音调的高低与声源振动的频率有关，频率越高，音调越高。
(3) 控制钢尺振动的幅度、频率与塑料尺均相同，仅换用不同材料的尺，听到的声音不同，说明音色与发声体的材料有关。
(4) 人耳的听觉频率范围是20Hz~20000Hz，当钢尺伸出桌面过长时，振动频率太低，低于20Hz，产生的是次声波，因此人耳听不到。
【答案】
22.(1)相同 不同 振动幅度 (2)慢 低 音调的高低与声源振动的频率有关 (3)音色 (4)低 次
【知识点】
声音的特性、音调与频率、音色
【点评】
本题通过刻度尺振动实验，全面考查声音的响度、音调、音色的影响因素及次声波知识，核心考查控制变量法的应用，是声学基础题，难度适中。
【难度系数】
0.8
【分析】
要解决这道题，需结合声音的特性（响度、音调）的影响因素，以及控制变量法的实验方法分析：
1. 声音的响度由振幅决定，振幅与敲击力大小有关；音调由频率决定，频率与振动体的长度、直径等有关。
2. 探究物理量间的关系时，需用控制变量法，研究某一变量的影响时，要控制其他变量不变。
3. 音调高低由频率决定，频率越低，音调越低。
【解析】
(1) 用大小不同的力敲击同一根风铃管时，风铃管的振幅不同，振幅决定响度，所以发出声音的响度不同；用大小相同的力敲击不同风铃管时，不同风铃管的振动频率不同，频率决定音调，所以发出声音的音调不同。
(2) 音调由频率决定，频率越低音调越低。表格中3号风铃管的频率为656Hz，是三个中最低的，因此音调最低的是3号。
(3) 小明得出“风铃管发出声音的频率随长度的增大而减小”的结论时，没有控制风铃管的直径相同：从表格数据看，长度增大的同时，直径也在增大，存在两个变量，不符合控制变量法的要求，因此结论不合理。
(4) 要探究频率与长度、直径的关系，需控制其中一个变量不变，改变另一个变量。分析选项：
A选项：长度51.00cm，直径2.50cm，仅直径与3号相同，无法同时完成长度、直径的变量控制探究；
B选项：长度31.00cm，直径3.00cm，仅长度与2号相同，缺少长度相同、直径不同的对比；
C选项：长度20.50cm，直径2.00cm，长度与1号相同，可探究频率与直径的关系；直径与2号相同，可探究频率与长度的关系，符合要求；
D选项：长度51.00cm，直径3.00cm，无对应同长度或同直径的其他数据，无法完成探究。因此选C。
【答案】
(1)响度 音调 (2)3 (3)不合理 没有控制管子的直径相同 (4)C
【知识点】
声音的特性、控制变量法
【点评】
本题围绕风铃发声的特性，考查声音的响度、音调的影响因素，以及控制变量法在探究实验中的应用，是声学基础题型，需学生熟练掌握相关概念和实验方法。
【难度系数】
0.6
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