2013年雙葉中学の問題です。
紙コップ2つとたこ糸で図1のような糸電話を作り、実験をしました。一方の紙コップに口をつけて話すともう一方の紙コップから声が聞こえます。糸電話を通さずに聞くと聞こえないような小さな声でも、糸電話を通すとはっきりと聞くことができました。このとき、糸を軽くさわるとぶるぶると振鼓していました。また、糸をたるませると声が聞こえませんでした。紙コップの大きさやかたさをかえると、聞こえ方がちがいました。
音の聞こえ方をよりくわしく調べるために、オシロスコープという装置を用いることにしました。オシロスコープは、マイクでひろった音をグラフとして表します。
音のちがいがどのように表されるか、簡単な実験を行いました。音を鳴らしていないときにはグラフは図2のようになりました。ある高さの音がでるブザーAを鳴らすと図3、ブザーAの音量を小さくすると図4のようになりました。より高い音のブザーBを鳴らすと図5のようになりました。グラフの横じくは時間を表し、どのグラフも0．008秒間の結果となっています。
次に、2人で紙コップの側面をしっかり持ち、糸がぴんと張るようにした状態で、一方の紙コップにはブザーAを、もう一方の紙コップにはマイクを近づけました。次の表は0.008秒間に得られた結果です。実験1～4はすべて同じ250mLの紙コップを使い、実験5、6はコップをかえて実験しました。
問１ 糸電話を通して聞くと、ブザーAの音の高さはどのようになりますか。次から選び番号で答えなさい。
１ 高くなる ２ 低くなる ３ 変わらない
問２ 実験2～6では実験1のときと比べて音はそれぞれどのように聞こえますか。次から選び番号で答えなさい。同じ番号を何回選んでもよい。
１ 大きくなる ２ 小さくなる ３ 変わらない ４ 聞こえない ５ 高くなる ６ 低くなる
問３ 音が伝わっているとき、紙コップの底はどのようになっていると考えられますか。
問４ 実験からわかることとして正しいものをすべて選びなさい。
１ 紙コップからもう一方の紙コップヘ音を伝えているのは糸である。
２ 紙コップからもう一方の紙コップヘ音を伝えているのは空気である。
３ 紙コップの側面の振動をとめたら音は伝わらない。
４ 糸に振動を伝えているのは紙コップの底である。
５ 紙コップの種類をかえても音の大きさは変わらない。
オシロスコープのグラフから、次のことがわかります。
・音が小さいと、グラフの上下の幅が短くなる。
・音が高くなると、グラフの左右の幅が短くなる。
問１ですが、やや図が小さくなっているのでわかりにくいかもしれません。図３のグラフと実験１のグラフで見ると、上下の幅が短くなっていますが、幅は変わりません。
したがって高さは変わらないので３になります。
（答え）３
問２
実験２は、グラフがないので音が聞こえていません。４
実験３も同じで、グラフがないので音が聞こえていません。４
実験４も同じで、グラフがないので音が聞こえていません。４
実験５は高さが大きくなっているので、音が大きくなっています。１
実験６は上下の幅が小さくなっているので、音が小さくなっています。２
（答え）実験２ ４ 実験３ ４ 実験４ ４ 実験５ １ 実験６ ２
問３
音は振動によって伝わります。紙コップの底が振動し、糸が振動するので、音が伝わっていくのです。
（答え）振動している。
問４
１は○。２は×。空気ではありません。３側面の実験はありません。×
４は○。５は×。
（答え）１、４
全体的には基本的な問題ですが、オシロスコープを使って音をグラフで表してグラフの違いから問題を判断するようになっています。
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