問題詳情:
潛艇的“耳目”——聲吶
潛艇最大的特點是它的隱蔽*,作戰時需要長時間在水下潛航,這就決定它不能浮出水面使用雷達觀察,而只能依靠聲吶進行探測,所以聲吶在潛艇上的重要*更為突出,被稱為潛艇的“耳目”。
聲吶是利用水中聲波對水下目標進行探測、定位和通信的電子設備,是水聲學中應用廣泛的一種重要裝置。
聲吶能夠向水中發*聲波,聲波的頻率大多在10kHz~30kHz之間,由於這種聲波的頻率較高,可以形成較指向*。聲波在水中傳播時,如果遇到潛艇、水雷、魚羣等目標,就會被反*回來,反*回來的聲波被聲吶接收,根據聲信號往返時間可以確定目標的距離。
聲吶發出聲波碰到的目標如果是運動的,反*回來的聲波(下稱“回聲”)的音調就會有所變化,它的變化規律是:如果回聲的音調變高,説明目標正向聲吶靠攏;如果回聲的音調變低,説明目標遠離聲吶。
請回答以下問題:
(1)人耳能夠聽到聲吶發出的聲波的頻率範圍是______kHz到______kHz。
(2)①如果停在海水中的潛艇A發出的聲波信號在10s內接收到經B潛艇反*回來的信號,且信號頻率不變,潛艇B與潛艇A的距離是__________。(設聲波在海水中傳播速度為1500m/s)
②停在海水中的潛艇A繼續*潛艇B,突然接到潛艇B反*回來的聲波頻率是變低的,且測出潛艇B的速度是20m/s,方向始終在潛艇A、B的連線上,經一分鐘後潛艇B與潛艇A的距離為__________。
(3)在月球上能否用聲吶技術來測量物體間的距離?_____為什麼?_____
【回答】
0.02 20 7500m 8700m 不能 月球表面是真空的,而真空不能傳聲
【分析】
(1)超聲是指高於20000Hz的聲音,次聲是指低於20Hz的聲音,人耳無法聽到超聲和次聲。
(2)先算出超聲波從潛艇A傳到潛艇B的時間,再根據速度公式求兩者的距離;首先算出1分鐘內潛艇B通過的距離,根據聲波頻率的變化分析出潛艇AB之間的距離變化,從而計算出二者之間的距離。
(3)真空不能傳聲,所以無法使用聲吶。
【詳解】
(1)人耳只能聽到20Hz到20000Hz,即0.02kHz到20kHz之間的聲音。
(2)①超聲波從潛艇A傳到潛艇B的時間
潛艇B與潛艇A的距離
②1分鐘後,潛艇B行駛的路程
因為聲波頻率變低,所以潛艇B是遠離聲吶,現在兩艘潛艇之間的距離
(3)地球和月球之間是真空,因為真空不能傳聲,所以用聲吶技術無法測量地球和月球之間的距離。
【點睛】
本題綜合*很強,考查學生對聲音知識的綜合運用能力;在計算距離時,注意回聲測距需要計算單程的長度。
知識點:聲音的產生與傳播
題型:綜合題