从传声筒到移动通信

电话完全进入了我们的生活，我们每天都离不开它，你知道科学家们发明电话是受什么启发吗?是传声筒。让我们去参观中国科技馆二层探索与发现主题展B厅——声音之韵展，观察、研究一下传声筒，直观地去体验传声筒传递声音的过程吧。

装置简介:两个非常粗的传输声音的金属管在空中盘成螺旋状，布置在展区的两个不同位置，相距大约十几米长，图1左上角就是其螺旋状的管路之一。两个传输声音的金属管分别为听筒管路和话筒管路，两个传输声音的金属管端口分别是听筒和话筒，如图2所示。就像人打电话一样，用话筒说话，用听筒听声音，如图3所示。

声音是由物体振动所产生。在振动介质（空气、液体或固体）中某一质点在平衡位置附近来回发生振动，并带动周围的质点也发生振动，逐渐向各方向扩展，这就是声波。声波前进的过程是相邻空气粒子之间的接力赛，它们把波动形式向前传递，它们自己仍旧在原地振荡，也就是说空气粒子并不跟着声波前进!如图4所示，连续振动的音叉，使周围的空气分子形成疏密相间的连续波形。

声波是一种振动的机械波，它的基本参数是频率f、波长λ和波速v。通过示波器可观测到可视化波形如图5所示。频率是声源（或某一质点） 1秒内来回振动的次数（单位为赫兹Hz）,而声源完成一次全振动经过的时间为一个周期T,其单位为秒。显然,。频率与人耳主观感觉声音的音调有关。频率越高，音调也越高。振幅与声音的强度有关。波长是声波在一个周期内传播的距离，也是波形图中相邻波峰（或波谷）的距离。这三者的关系是。

人耳能感觉到的声波频率范围在20~20000Hz，称为音频波。在这个频率范围以外的振动波，就其物理特性而言与声波相似，但在人类不引起声音感觉。声速亦称音速，是声波通过介质传播的速度，它和介质的性质与状态（如温度）等因素有关。在空气中声速为334. 8m/s （22°C时）， 水中声速为1440m/s，在钢铁中声速为5000m/s。

现实世界中充斥着各种各样的声波，但因为声波的能量随扩展的距离逐渐消耗，最后声音消失，一旦声源远离接受者就无法准确获得信息。早在十八世纪欧洲已有“电话”一词，用来指用线串成的话筒（以线串起杯子）。电话的出现要归功于贝尔，早期电话机的原理为:说话声音为空气里的复合振动，可传输到固体上，通过电脉冲于导电金属上传递。

随着现代移动通信技术的快速发展，声音信号的传递借助电磁波传送。电磁波能够在真空中传播，不但传播速度快，而且频率范围广，但它在水中会被吸收而急剧衰减。和我们关系最密切的就是手机这种移动通信工具，它兼具发射和接收这两种功能，在同步地球卫星的协助下能使通信范围几乎覆盖地球上的每个角落。

请根据上述材料和你学过的物理知识，回答下列问题:

（1）“传声筒”的展示项目，形象地向观众展示了:当一名观众在管路一侧发声，管路中的_________产生振荡，另一侧的观众能够听到传输的声音，两人可进行对话。

（2）以下应用或工具利用“传声筒”原理的是（___________）

A. 超声波医学检查 B. 水瓶琴

C. 天坛回音壁 D. 医生给病人看病用的听诊器

（3）下列说法中正确的是（_____________）

A. 声音的传播速度一定是340 m/s B. 空气粒子并不跟着声波前进

C. 声和电磁波都能在真空中传播 D. 潜入水中的潜艇通信使用电磁波

（4）一列声波从空气中传入水中，以下说法正确的是（___________）

A. 波速变大，波长变长

B. 波速变小，频率不变

C. 波速变大，频率增大

D. 波速变小，波长变长

乐乐同学计划于期中考试结束后的周六，乘坐S501次列车，由黄土店前往古北口，请你根据上面的信息，帮乐乐同学计算出该次列车全程的平均速度是多少km/h。（请按计算题的规范格式作答，计算结果保留整数）

（1）这个过程中，声音发生变化，最主要的是_________变了;（填“音调”、“响度”或“音色”）

（2）通过这一实验，你认为你从中知道了什么?

答: ____________________________。

（1）实验中我们通过比较_____来比较相同时间内电流做功的多少，所用的两灯L1和L2规格是_____（选填“相同”或“不同”）．

（2）利用图甲可以研究电流做功多少与_____ 的关系．经过讨论，同学们认为图甲电路存在一个缺陷，其缺陷在于_____．

（3）在乙图的实验中，两灯都发光，但灯L1较亮，灯L1两端的电压也较大，根据此现象可以得出的初步结论是_____．

（4）某同学想利用丙图来研究电流做功与电压的关系，通过调节滑动变阻器的滑片P的位置来改变灯两端电压，他设计的实验方案中存在什么问题？_____．

A. 在这三个家庭中，王家家用电器正常工作时的电流一定最大

B. 在这三个家庭中，赵家家用电器正常工作时的时间一定最短

C. 在这三个家庭中，王家家用电器的总功率一定最大

D. 以上说法均不正确

（1）如图所示是他最初组装好的实验器材，请你指出图中的一个错误是：___________。

（2）他改正错误后，进行了实验，并将实验数据记录在下表中。由表中数据可知，水的沸点T＝___________℃。

（3）根据数据可以推断，在其它条件都不变的情况下，在t＝13min后继续加热，水的温度会___（选填“升高”、“不变”或“降低”）。

（4）小龙感觉水从加热到沸腾的时间太长，请你给他提出一个能有效缩短实验时间的方____________________。

（1）小明选用的甲、乙、丙三种液体的______（选填“质量”或“体积”）必须相同；

（2）分析数据可知：______吸热能力最强；

（3）为了研究三种液体的吸热能力，小明还可以设计如下实验方案：用相同加热器加热上述三种液体，使之升高相同的温度，通过比较______判断三种液体的吸热能力．

（1）将装有萘的试管放入水中加热，而不是用酒精灯直接对试管加热，在加热过程中还进行搅拌，这样做是为了使试管中的萘受热___________，而且萘的温度上升较__________（填“快”或“慢”），便于及时记录各个时刻的温度。

（2）除图甲所示实验器材外，还需要的实验器材有火柴和__________。

（3）如图乙所示的温度计的示数为____ °C, 萘的温度随时间变化的图像如图丙所示，由图可知，将萘加热到8min末，试管中的萘所处的物态是__________态。