10. 某篇新闻报道了十几头大象集体从云南南部一路向北迁徙了几百千米。一路上大象的很多活动似乎在“悄无声息”中进行，实际上它们可以用低于$20\ Hz$的
次
声波交流。答案：次
解析：
【分析】
首先回忆声波的分类相关知识：人耳的听觉范围是20Hz~20000Hz，低于20Hz的声波被定义为次声波，高于20000Hz的是超声波。题目中明确给出交流所用声波的频率低于20Hz，结合这一知识点即可确定应填内容。
【解析】
人耳能听到的声音频率范围为20Hz~20000Hz，频率低于20Hz的声波叫做次声波。题目中大象用低于20Hz的声波交流，因此此处应填“次”。
【答案】
次
【知识点】
次声波的定义
【点评】
本题考查声学中声波分类的基础知识点，属于入门级考题，只需牢记次声波、可听声、超声波的频率划分范围就能轻松作答。
【难度系数】
0.9
首先回忆声波的分类相关知识：人耳的听觉范围是20Hz~20000Hz，低于20Hz的声波被定义为次声波，高于20000Hz的是超声波。题目中明确给出交流所用声波的频率低于20Hz，结合这一知识点即可确定应填内容。
【解析】
人耳能听到的声音频率范围为20Hz~20000Hz，频率低于20Hz的声波叫做次声波。题目中大象用低于20Hz的声波交流，因此此处应填“次”。
【答案】
次
【知识点】
次声波的定义
【点评】
本题考查声学中声波分类的基础知识点，属于入门级考题，只需牢记次声波、可听声、超声波的频率划分范围就能轻松作答。
【难度系数】
0.9
11. 小明在探究声音的传播时，对教科书中的实验进行改进，如图所示。
(1)为了避免声音通过底部固体传出，利用磁悬浮装置使发声体悬浮于空中，$A$磁体上端为$N$极，则$B$磁体下端为
(2)将内部充有少量空气的气球口系紧，并悬挂于玻璃罩内壁，实验过程中发现气球体积变大，说明罩内气压变
(3)罩内空气不断减少，最后几乎听不到声音了，但发声体上方的轻质小球仍在跳动，说明发声体仍在
(4)本实验无法将玻璃罩内抽成绝对真空，需在实验的基础上，进一步推理得出：真空
(1)为了避免声音通过底部固体传出，利用磁悬浮装置使发声体悬浮于空中，$A$磁体上端为$N$极，则$B$磁体下端为
N
极。(2)将内部充有少量空气的气球口系紧，并悬挂于玻璃罩内壁，实验过程中发现气球体积变大，说明罩内气压变
小
。(3)罩内空气不断减少，最后几乎听不到声音了，但发声体上方的轻质小球仍在跳动，说明发声体仍在
振动
。(4)本实验无法将玻璃罩内抽成绝对真空，需在实验的基础上，进一步推理得出：真空
不能
传声。写出一个运用类似研究方法的实验：探究牛顿第一定律
。答案：N
小
振动
不能
探究牛顿第一定律
小
振动
不能
探究牛顿第一定律
解析：
【分析】
1. 第(1)问：磁悬浮依靠磁极间的相互作用实现悬浮，要让发声体悬浮，需上下磁体相互排斥，已知A磁体上端为N极，因此B磁体下端需与A磁体上端为同名磁极。
2. 第(2)问：气球内部气压保持稳定，当外部气压小于内部气压时，气球会因内外气压差体积变大，由此可判断罩内气压变化。
3. 第(3)问：声音由物体振动产生，轻质小球的跳动是由发声体的振动带动的，小球仍跳动说明发声体的振动未停止。
4. 第(4)问：由于无法将玻璃罩内抽成绝对真空，需根据空气减少时声音逐渐减弱的实验现象，进一步推理得出真空的传声情况；这种实验推理法在物理研究中较为常见，比如探究牛顿第一定律的实验也用到该方法。
【解析】
(1) 磁悬浮利用同名磁极相互排斥的原理，A磁体上端为N极，为使发声体悬浮，B磁体下端需与A磁体上端相互排斥，因此B磁体下端为$\boldsymbol{N}$极。
(2) 气球内部气压恒定，实验中气球体积变大，说明罩内气压小于气球内部气压，即罩内气压变$\boldsymbol{小}$。
(3) 轻质小球跳动是发声体振动引起的，小球仍在跳动，说明发声体仍在$\boldsymbol{振动}$。
(4) 随着罩内空气不断减少，声音逐渐减弱，结合实验现象推理得出：真空$\boldsymbol{不能}$传声。运用类似实验推理法的实验：$\boldsymbol{探究牛顿第一定律}$（现实中无法找到绝对光滑的水平面，通过实验加推理得出运动物体不受力时的运动状态）。
【答案】
(1) $\boldsymbol{N}$
(2) $\boldsymbol{小}$
(3) $\boldsymbol{振动}$
(4) $\boldsymbol{不能}$；$\boldsymbol{探究牛顿第一定律}$
【知识点】
磁极间的相互作用；声音的传播条件；实验推理法
【点评】
本题通过改进型真空铃实验，综合考查磁体性质、气体压强、声音的产生与传播等知识，核心考查实验推理法的应用，要求学生能结合实验现象分析推理，理解理想实验的研究思路，提升科学探究能力。
【难度系数】
0.6
1. 第(1)问：磁悬浮依靠磁极间的相互作用实现悬浮，要让发声体悬浮，需上下磁体相互排斥，已知A磁体上端为N极，因此B磁体下端需与A磁体上端为同名磁极。
2. 第(2)问：气球内部气压保持稳定，当外部气压小于内部气压时，气球会因内外气压差体积变大，由此可判断罩内气压变化。
3. 第(3)问：声音由物体振动产生，轻质小球的跳动是由发声体的振动带动的，小球仍跳动说明发声体的振动未停止。
4. 第(4)问：由于无法将玻璃罩内抽成绝对真空，需根据空气减少时声音逐渐减弱的实验现象，进一步推理得出真空的传声情况；这种实验推理法在物理研究中较为常见，比如探究牛顿第一定律的实验也用到该方法。
【解析】
(1) 磁悬浮利用同名磁极相互排斥的原理，A磁体上端为N极，为使发声体悬浮，B磁体下端需与A磁体上端相互排斥，因此B磁体下端为$\boldsymbol{N}$极。
(2) 气球内部气压恒定，实验中气球体积变大，说明罩内气压小于气球内部气压，即罩内气压变$\boldsymbol{小}$。
(3) 轻质小球跳动是发声体振动引起的，小球仍在跳动，说明发声体仍在$\boldsymbol{振动}$。
(4) 随着罩内空气不断减少，声音逐渐减弱，结合实验现象推理得出：真空$\boldsymbol{不能}$传声。运用类似实验推理法的实验：$\boldsymbol{探究牛顿第一定律}$（现实中无法找到绝对光滑的水平面，通过实验加推理得出运动物体不受力时的运动状态）。
【答案】
(1) $\boldsymbol{N}$
(2) $\boldsymbol{小}$
(3) $\boldsymbol{振动}$
(4) $\boldsymbol{不能}$；$\boldsymbol{探究牛顿第一定律}$
【知识点】
磁极间的相互作用；声音的传播条件；实验推理法
【点评】
本题通过改进型真空铃实验，综合考查磁体性质、气体压强、声音的产生与传播等知识，核心考查实验推理法的应用，要求学生能结合实验现象分析推理，理解理想实验的研究思路，提升科学探究能力。
【难度系数】
0.6
12. 阅读下列短文，回答问题。
超声波测速
如图($a$)所示，测速仪在公路上对某汽车进行测速时，向匀速驶来的汽车发射两次信号，两次发射信号的时间间隔是$1.0\ s$，第一次发射信号到接收反射信号用时$0.6\ s$，第二次发射信号到接收反射信号用时$0.3\ s$。经测速仪测定，该汽车超速，驾驶员将受到交警部门处罚。(超声波速度取$340\ m/s$)
(1)人耳
(2)如图($b$)所示，若$t_{0}=0.4\ s$，则静止的汽车与测速仪之间的距离为
(3)通过计算，在图($c$)中大致画出测速仪对该汽车发射的两次信号传播过程的$s-t$图像($t$从第一次发射信号开始计时)，汽车在两次遇到信号之间通过的路程为
超声波测速
如图($a$)所示，测速仪在公路上对某汽车进行测速时，向匀速驶来的汽车发射两次信号，两次发射信号的时间间隔是$1.0\ s$，第一次发射信号到接收反射信号用时$0.6\ s$，第二次发射信号到接收反射信号用时$0.3\ s$。经测速仪测定，该汽车超速，驾驶员将受到交警部门处罚。(超声波速度取$340\ m/s$)
(1)人耳
不能
(能/不能)听到超声波，超声波测速主要利用了超声波的指向性好、能量集中、反射能力强
等特点。(2)如图($b$)所示，若$t_{0}=0.4\ s$，则静止的汽车与测速仪之间的距离为
68
$ m$。(3)通过计算，在图($c$)中大致画出测速仪对该汽车发射的两次信号传播过程的$s-t$图像($t$从第一次发射信号开始计时)，汽车在两次遇到信号之间通过的路程为
51
$ m$，汽车的速度为60
$ m/s$。答案：
不能
反射能力强
68
51
60
不能
反射能力强
68
51
60
解析：
【分析】
这道题是超声波测速的综合题，我们可以分小问逐步分析思考：
1. 对于第(1)问：首先回忆人耳的听觉频率范围，超声波的频率超出人耳可听范围，所以能判断人耳是否能听到；而超声波测速需要信号遇到汽车后反射回测速仪，所以要用到超声波反射能力强的特点。
2. 对于第(2)问：静止的汽车不会移动，超声波从测速仪到汽车再返回，走的是往返路程，所以单程时间是总时间的一半，再利用速度公式就能算出汽车与测速仪的距离。
3. 对于第(3)问：首先要明确，测速仪接收反射信号的时间是超声波往返的总时间，所以信号遇到汽车的时间是总时间的一半。先分别算出两次信号遇到汽车时，汽车与测速仪的距离，两者的差值就是汽车通过的路程；再算出两次相遇的时间间隔，最后用速度公式计算汽车速度。绘制s-t图像时，要体现信号“从测速仪出发到汽车（位移增加）、再返回测速仪（位移减少）”的过程，结合计算出的时间和距离来画图。
【解析】
(1) 人耳听超声波与超声波的特点
人耳的听觉频率范围是$20\ \mathrm{Hz} ∼ 20000\ \mathrm{Hz}$，超声波的频率高于$20000\ \mathrm{Hz}$，超出人耳的听觉范围，因此人耳不能听到超声波；
超声波测速时，需要超声波遇到汽车后反射回来被测速仪接收，以此判断汽车位置，因此利用了超声波反射能力强的特点。
(2) 静止汽车与测速仪的距离
由图(b)可知，超声波从发射到接收反射信号的总时间$t_0=0.4\ \mathrm{s}$，由于汽车静止，超声波往返的路程是汽车与测速仪距离的2倍，因此单程时间：
$t=\frac{1}{2}t_0=\frac{1}{2}×0.4\ \mathrm{s}=0.2\ \mathrm{s}$
根据速度公式$v=\frac{s}{t}$，变形可得汽车与测速仪的距离：
$s=v_{\mathrm{声}}t=340\ \mathrm{m/s}×0.2\ \mathrm{s}=68\ \mathrm{m}$
(3) 汽车的路程、速度计算与s-t图像绘制
① 计算两次信号遇到汽车时的距离
第一次发射信号到接收用时$t_1=0.6\ \mathrm{s}$，则信号遇到汽车的单程时间$t_{1\mathrm{单}}=\frac{1}{2}t_1=\frac{1}{2}×0.6\ \mathrm{s}=0.3\ \mathrm{s}$，此时汽车与测速仪的距离：
$s_1=v_{\mathrm{声}}t_{1\mathrm{单}}=340\ \mathrm{m/s}×0.3\ \mathrm{s}=102\ \mathrm{m}$
两次发射信号的时间间隔为$1.0\ \mathrm{s}$，第二次发射信号到接收用时$t_2=0.3\ \mathrm{s}$，则信号遇到汽车的单程时间$t_{2\mathrm{单}}=\frac{1}{2}t_2=\frac{1}{2}×0.3\ \mathrm{s}=0.15\ \mathrm{s}$，第二次信号遇到汽车的时刻为$t_{\mathrm{遇2}}=1.0\ \mathrm{s}+0.15\ \mathrm{s}=1.15\ \mathrm{s}$，此时汽车与测速仪的距离：
$s_2=v_{\mathrm{声}}t_{2\mathrm{单}}=340\ \mathrm{m/s}×0.15\ \mathrm{s}=51\ \mathrm{m}$
② 计算汽车通过的路程
汽车在两次遇到信号之间通过的路程为两次距离的差值：
$\Delta s=s_1-s_2=102\ \mathrm{m}-51\ \mathrm{m}=51\ \mathrm{m}$
③ 计算汽车的速度
第一次信号遇到汽车的时刻为$t_{\mathrm{遇1}}=0.3\ \mathrm{s}$，两次遇到信号的时间间隔：
$\Delta t=t_{\mathrm{遇2}}-t_{\mathrm{遇1}}=1.15\ \mathrm{s}-0.3\ \mathrm{s}=0.85\ \mathrm{s}$
根据速度公式，汽车的速度：
$v_{\mathrm{车}}=\frac{\Delta s}{\Delta t}=\frac{51\ \mathrm{m}}{0.85\ \mathrm{s}}=60\ \mathrm{m/s}$
④ s-t图像绘制
第一次信号：从$t=0$到$t=0.3\ \mathrm{s}$，信号位移从0增加到$102\ \mathrm{m}$（对应图(c)中100m刻度附近）；从$t=0.3\ \mathrm{s}$到$t=0.6\ \mathrm{s}$，信号位移从$102\ \mathrm{m}$减少到0。
第二次信号：从$t=1.0\ \mathrm{s}$到$t=1.15\ \mathrm{s}$，信号位移从0增加到$51\ \mathrm{m}$（对应图(c)中50m刻度位置）；从$t=1.15\ \mathrm{s}$到$t=1.3\ \mathrm{s}$，信号位移从$51\ \mathrm{m}$减少到0。
（图像参考参考答案中的示意图，为两条折线）
【答案】
(1) $\boldsymbol{不能}$；$\boldsymbol{反射能力强}$
(2) $\boldsymbol{68}$
(3) 图像如上述解析所示；$\boldsymbol{51}$；$\boldsymbol{60}$
【知识点】
1. 超声波特性与听觉范围
2. 速度公式的应用（$v=\frac{s}{t}$）
3. 回声测距原理
【点评】
本题结合实际测速场景，综合考查了声现象基础知识和速度公式的灵活应用，核心难点是理解“超声波往返时间与单程时间的关系”，以及准确分析两次信号与汽车相遇的时间和距离，对学生的逻辑分析能力和公式应用能力有一定要求。
【难度系数】
0.35
这道题是超声波测速的综合题，我们可以分小问逐步分析思考：
1. 对于第(1)问：首先回忆人耳的听觉频率范围，超声波的频率超出人耳可听范围，所以能判断人耳是否能听到；而超声波测速需要信号遇到汽车后反射回测速仪，所以要用到超声波反射能力强的特点。
2. 对于第(2)问：静止的汽车不会移动，超声波从测速仪到汽车再返回，走的是往返路程，所以单程时间是总时间的一半，再利用速度公式就能算出汽车与测速仪的距离。
3. 对于第(3)问：首先要明确，测速仪接收反射信号的时间是超声波往返的总时间，所以信号遇到汽车的时间是总时间的一半。先分别算出两次信号遇到汽车时，汽车与测速仪的距离，两者的差值就是汽车通过的路程；再算出两次相遇的时间间隔，最后用速度公式计算汽车速度。绘制s-t图像时，要体现信号“从测速仪出发到汽车（位移增加）、再返回测速仪（位移减少）”的过程，结合计算出的时间和距离来画图。
【解析】
(1) 人耳听超声波与超声波的特点
人耳的听觉频率范围是$20\ \mathrm{Hz} ∼ 20000\ \mathrm{Hz}$，超声波的频率高于$20000\ \mathrm{Hz}$，超出人耳的听觉范围，因此人耳不能听到超声波；
超声波测速时，需要超声波遇到汽车后反射回来被测速仪接收，以此判断汽车位置，因此利用了超声波反射能力强的特点。
(2) 静止汽车与测速仪的距离
由图(b)可知，超声波从发射到接收反射信号的总时间$t_0=0.4\ \mathrm{s}$，由于汽车静止，超声波往返的路程是汽车与测速仪距离的2倍，因此单程时间：
$t=\frac{1}{2}t_0=\frac{1}{2}×0.4\ \mathrm{s}=0.2\ \mathrm{s}$
根据速度公式$v=\frac{s}{t}$，变形可得汽车与测速仪的距离：
$s=v_{\mathrm{声}}t=340\ \mathrm{m/s}×0.2\ \mathrm{s}=68\ \mathrm{m}$
(3) 汽车的路程、速度计算与s-t图像绘制
① 计算两次信号遇到汽车时的距离
第一次发射信号到接收用时$t_1=0.6\ \mathrm{s}$，则信号遇到汽车的单程时间$t_{1\mathrm{单}}=\frac{1}{2}t_1=\frac{1}{2}×0.6\ \mathrm{s}=0.3\ \mathrm{s}$，此时汽车与测速仪的距离：
$s_1=v_{\mathrm{声}}t_{1\mathrm{单}}=340\ \mathrm{m/s}×0.3\ \mathrm{s}=102\ \mathrm{m}$
两次发射信号的时间间隔为$1.0\ \mathrm{s}$，第二次发射信号到接收用时$t_2=0.3\ \mathrm{s}$，则信号遇到汽车的单程时间$t_{2\mathrm{单}}=\frac{1}{2}t_2=\frac{1}{2}×0.3\ \mathrm{s}=0.15\ \mathrm{s}$，第二次信号遇到汽车的时刻为$t_{\mathrm{遇2}}=1.0\ \mathrm{s}+0.15\ \mathrm{s}=1.15\ \mathrm{s}$，此时汽车与测速仪的距离：
$s_2=v_{\mathrm{声}}t_{2\mathrm{单}}=340\ \mathrm{m/s}×0.15\ \mathrm{s}=51\ \mathrm{m}$
② 计算汽车通过的路程
汽车在两次遇到信号之间通过的路程为两次距离的差值：
$\Delta s=s_1-s_2=102\ \mathrm{m}-51\ \mathrm{m}=51\ \mathrm{m}$
③ 计算汽车的速度
第一次信号遇到汽车的时刻为$t_{\mathrm{遇1}}=0.3\ \mathrm{s}$，两次遇到信号的时间间隔：
$\Delta t=t_{\mathrm{遇2}}-t_{\mathrm{遇1}}=1.15\ \mathrm{s}-0.3\ \mathrm{s}=0.85\ \mathrm{s}$
根据速度公式，汽车的速度：
$v_{\mathrm{车}}=\frac{\Delta s}{\Delta t}=\frac{51\ \mathrm{m}}{0.85\ \mathrm{s}}=60\ \mathrm{m/s}$
④ s-t图像绘制
第一次信号：从$t=0$到$t=0.3\ \mathrm{s}$，信号位移从0增加到$102\ \mathrm{m}$（对应图(c)中100m刻度附近）；从$t=0.3\ \mathrm{s}$到$t=0.6\ \mathrm{s}$，信号位移从$102\ \mathrm{m}$减少到0。
第二次信号：从$t=1.0\ \mathrm{s}$到$t=1.15\ \mathrm{s}$，信号位移从0增加到$51\ \mathrm{m}$（对应图(c)中50m刻度位置）；从$t=1.15\ \mathrm{s}$到$t=1.3\ \mathrm{s}$，信号位移从$51\ \mathrm{m}$减少到0。
（图像参考参考答案中的示意图，为两条折线）
【答案】
(1) $\boldsymbol{不能}$；$\boldsymbol{反射能力强}$
(2) $\boldsymbol{68}$
(3) 图像如上述解析所示；$\boldsymbol{51}$；$\boldsymbol{60}$
【知识点】
1. 超声波特性与听觉范围
2. 速度公式的应用（$v=\frac{s}{t}$）
3. 回声测距原理
【点评】
本题结合实际测速场景，综合考查了声现象基础知识和速度公式的灵活应用，核心难点是理解“超声波往返时间与单程时间的关系”，以及准确分析两次信号与汽车相遇的时间和距离，对学生的逻辑分析能力和公式应用能力有一定要求。
【难度系数】
0.35