從傳聲筒到移動通信

電話完全進(jìn)入了我們的生活，我們每天都離不開它，你知道科學(xué)家們發(fā)明電話是受什么啟發(fā)嗎?是傳聲筒。讓我們?nèi)�參觀中國科技館二層探索與發(fā)現(xiàn)主題展B廳——聲音之韻展，觀察、研究一下傳聲筒，直觀地去體驗(yàn)傳聲筒傳遞聲音的過程吧。

裝置簡介:兩個非常粗的傳輸聲音的金屬管在空中盤成螺旋狀，布置在展區(qū)的兩個不同位置，相距大約十幾米長，圖1左上角就是其螺旋狀的管路之一。兩個傳輸聲音的金屬管分別為聽筒管路和話筒管路，兩個傳輸聲音的金屬管端口分別是聽筒和話筒，如圖2所示。就像人打電話一樣，用話筒說話，用聽筒聽聲音，如圖3所示。

聲音是由物體振動所產(chǎn)生。在振動介質(zhì)（空氣、液體或固體）中某一質(zhì)點(diǎn)在平衡位置附近來回發(fā)生振動，并帶動周圍的質(zhì)點(diǎn)也發(fā)生振動，逐漸向各方向擴(kuò)展，這就是聲波。聲波前進(jìn)的過程是相鄰空氣粒子之間的接力賽，它們把波動形式向前傳遞，它們自己仍舊在原地振蕩，也就是說空氣粒子并不跟著聲波前進(jìn)!如圖4所示，連續(xù)振動的音叉，使周圍的空氣分子形成疏密相間的連續(xù)波形。

聲波是一種振動的機(jī)械波，它的基本參數(shù)是頻率f、波長λ和波速v。通過示波器可觀測到可視化波形如圖5所示。頻率是聲源（或某一質(zhì)點(diǎn)） 1秒內(nèi)來回振動的次數(shù)（單位為赫茲Hz）,而聲源完成一次全振動經(jīng)過的時間為一個周期T,其單位為秒。顯然,。頻率與人耳主觀感覺聲音的音調(diào)有關(guān)。頻率越高，音調(diào)也越高。振幅與聲音的強(qiáng)度有關(guān)。波長是聲波在一個周期內(nèi)傳播的距離，也是波形圖中相鄰波峰（或波谷）的距離。這三者的關(guān)系是。

人耳能感覺到的聲波頻率范圍在20~20000Hz，稱為音頻波。在這個頻率范圍以外的振動波，就其物理特性而言與聲波相似，但在人類不引起聲音感覺。聲速亦稱音速，是聲波通過介質(zhì)傳播的速度，它和介質(zhì)的性質(zhì)與狀態(tài)（如溫度）等因素有關(guān)。在空氣中聲速為334. 8m/s （22°C時）， 水中聲速為1440m/s，在鋼鐵中聲速為5000m/s。

現(xiàn)實(shí)世界中充斥著各種各樣的聲波，但因?yàn)槁暡ǖ哪芰侩S擴(kuò)展的距離逐漸消耗，最后聲音消失，一旦聲源遠(yuǎn)離接受者就無法準(zhǔn)確獲得信息。早在十八世紀(jì)歐洲已有“電話”一詞，用來指用線串成的話筒（以線串起杯子）。電話的出現(xiàn)要?dú)w功于貝爾，早期電話機(jī)的原理為:說話聲音為空氣里的復(fù)合振動，可傳輸?shù)焦腆w上，通過電脈沖于導(dǎo)電金屬上傳遞。

隨著現(xiàn)代移動通信技術(shù)的快速發(fā)展，聲音信號的傳遞借助電磁波傳送。電磁波能夠在真空中傳播，不但傳播速度快，而且頻率范圍廣，但它在水中會被吸收而急劇衰減。和我們關(guān)系最密切的就是手機(jī)這種移動通信工具，它兼具發(fā)射和接收這兩種功能，在同步地球衛(wèi)星的協(xié)助下能使通信范圍幾乎覆蓋地球上的每個角落。

請根據(jù)上述材料和你學(xué)過的物理知識，回答下列問題:

（1）“傳聲筒”的展示項(xiàng)目，形象地向觀眾展示了:當(dāng)一名觀眾在管路一側(cè)發(fā)聲，管路中的_________產(chǎn)生振蕩，另一側(cè)的觀眾能夠聽到傳輸?shù)穆曇�，兩人可進(jìn)行對話。

（2）以下應(yīng)用或工具利用“傳聲筒”原理的是（___________）

A. 超聲波醫(yī)學(xué)檢查 B. 水瓶琴

C. 天壇回音壁 D. 醫(yī)生給病人看病用的聽診器

（3）下列說法中正確的是（_____________）

A. 聲音的傳播速度一定是340 m/s B. 空氣粒子并不跟著聲波前進(jìn)

C. 聲和電磁波都能在真空中傳播 D. 潛入水中的潛艇通信使用電磁波

（4）一列聲波從空氣中傳入水中，以下說法正確的是（___________）

A. 波速變大，波長變長

B. 波速變小，頻率不變

C. 波速變大，頻率增大

D. 波速變小，波長變長

樂樂同學(xué)計(jì)劃于期中考試結(jié)束后的周六，乘坐S501次列車，由黃土店前往古北口，請你根據(jù)上面的信息，幫樂樂同學(xué)計(jì)算出該次列車全程的平均速度是多少km/h。（請按計(jì)算題的規(guī)范格式作答，計(jì)算結(jié)果保留整數(shù)）

（1）這個過程中，聲音發(fā)生變化，最主要的是_________變了;（填“音調(diào)”、“響度”或“音色”）

（2）通過這一實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為你從中知道了什么?

答: ____________________________。

（1）實(shí)驗(yàn)中我們通過比較_____來比較相同時間內(nèi)電流做功的多少，所用的兩燈L1和L2規(guī)格是_____（選填“相同”或“不同”）．

（2）利用圖甲可以研究電流做功多少與_____ 的關(guān)系．經(jīng)過討論，同學(xué)們認(rèn)為圖甲電路存在一個缺陷，其缺陷在于_____．

（3）在乙圖的實(shí)驗(yàn)中，兩燈都發(fā)光，但燈L1較亮，燈L1兩端的電壓也較大，根據(jù)此現(xiàn)象可以得出的初步結(jié)論是_____．

（4）某同學(xué)想利用丙圖來研究電流做功與電壓的關(guān)系，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P的位置來改變燈兩端電壓，他設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案中存在什么問題？_____．

A. 在這三個家庭中，王家家用電器正常工作時的電流一定最大

B. 在這三個家庭中，趙家家用電器正常工作時的時間一定最短

C. 在這三個家庭中，王家家用電器的總功率一定最大

D. 以上說法均不正確

（1）如圖所示是他最初組裝好的實(shí)驗(yàn)器材，請你指出圖中的一個錯誤是：___________。

（2）他改正錯誤后，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在下表中。由表中數(shù)據(jù)可知，水的沸點(diǎn)T＝___________℃。

（3）根據(jù)數(shù)據(jù)可以推斷，在其它條件都不變的情況下，在t＝13min后繼續(xù)加熱，水的溫度會___（選填“升高”、“不變”或“降低”）。

（4）小龍感覺水從加熱到沸騰的時間太長，請你給他提出一個能有效縮短實(shí)驗(yàn)時間的方____________________。

（1）小明選用的甲、乙、丙三種液體的______（選填“質(zhì)量”或“體積”）必須相同；

（2）分析數(shù)據(jù)可知：______吸熱能力最強(qiáng)；

（3）為了研究三種液體的吸熱能力，小明還可以設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案：用相同加熱器加熱上述三種液體，使之升高相同的溫度，通過比較______判斷三種液體的吸熱能力．

（1）將裝有萘的試管放入水中加熱，而不是用酒精燈直接對試管加熱，在加熱過程中還進(jìn)行攪拌，這樣做是為了使試管中的萘受熱___________，而且萘的溫度上升較__________（填“快”或“慢”），便于及時記錄各個時刻的溫度。

（2）除圖甲所示實(shí)驗(yàn)器材外，還需要的實(shí)驗(yàn)器材有火柴和__________。

（3）如圖乙所示的溫度計(jì)的示數(shù)為____ °C, 萘的溫度隨時間變化的圖像如圖丙所示，由圖可知，將萘加熱到8min末，試管中的萘所處的物態(tài)是__________態(tài)。