從傳聲筒到移動(dòng)通信

電話完全進(jìn)入了我們的生活，我們每天都離不開(kāi)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(guó)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(guò)程吧。

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

聲音是由物體振動(dòng)所產(chǎn)生。在振動(dòng)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(lái)回發(fā)生振動(dòng)，并帶動(dòng)周圍的質(zhì)點(diǎn)也發(fā)生振動(dòng)，逐漸向各方向擴(kuò)展，這就是聲波。聲波前進(jìn)的過(guò)程是相鄰空氣粒子之間的接力賽，它們把波動(dòng)形式向前傳遞，它們自己仍舊在原地振蕩，也就是說(shuō)空氣粒子并不跟著聲波前進(jìn)!如圖4所示，連續(xù)振動(dòng)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(dòng)的機(jī)械波，它的基本參數(shù)是頻率f、波長(zhǎng)λ和波速v。通過(guò)示波器可觀測(cè)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(lái)回振動(dòng)的次數(shù)（單位為赫茲Hz）,而聲源完成一次全振動(dòng)經(jīng)過(guò)的時(shí)間為一個(gè)周期T,其單位為秒。顯然,。頻率與人耳主觀感覺(jué)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(zhǎng)是聲波在一個(gè)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(jué)到的聲波頻率范圍在20~20000Hz，稱為音頻波。在這個(gè)頻率范圍以外的振動(dòng)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(jué)。聲速亦稱音速，是聲波通過(guò)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(shí)）， 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(wú)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(lái)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(shuō)話聲音為空氣里的復(fù)合振動(dòng)，可傳輸?shù)焦腆w上，通過(guò)電脈沖于導(dǎo)電金屬上傳遞。

隨著現(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)的快速發(fā)展，聲音信號(hào)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(huì)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(dòng)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(gè)角落。

請(qǐng)根據(jù)上述材料和你學(xué)過(guò)的物理知識(shí)，回答下列問(wèn)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(tīng)到傳輸?shù)穆曇�，兩人可進(jìn)行對(duì)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(tīng)診器

（3）下列說(shuō)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(shuō)法正確的是（___________）

A. 波速變大，波長(zhǎng)變長(zhǎng)

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(zhǎng)變長(zhǎng)

樂(lè)樂(lè)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(qǐng)你根據(jù)上面的信息，幫樂(lè)樂(lè)同學(xué)計(jì)算出該次列車全程的平均速度是多少km/h。（請(qǐng)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(gè)過(guò)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(guò)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(guò)比較_____來(lái)比較相同時(shí)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(guò)討論，同學(xué)們認(rèn)為圖甲電路存在一個(gè)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(lái)研究電流做功與電壓的關(guān)系，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P的位置來(lái)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(wèn)題？_____．

A. 在這三個(gè)家庭中，王家家用電器正常工作時(shí)的電流一定最大

B. 在這三個(gè)家庭中，趙家家用電器正常工作時(shí)的時(shí)間一定最短

C. 在這三個(gè)家庭中，王家家用電器的總功率一定最大

D. 以上說(shuō)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(qǐng)你指出圖中的一個(gè)錯(cuò)誤是：___________。

（2）他改正錯(cuò)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(huì)___（選填“升高”、“不變”或“降低”）。

（4）小龍感覺(jué)水從加熱到沸騰的時(shí)間太長(zhǎng)，請(qǐng)你給他提出一個(gè)能有效縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)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(guò)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(duì)試管加熱，在加熱過(guò)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(shí)記錄各個(gè)時(shí)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(shí)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)。