初中物理尖子生自主招生培優(yōu)講義版塊2 聲現(xiàn)象 專題2-2 聲音的傳播速度問題 （學(xué)生版）

頁專題2-2聲音的傳播速度問題知識·解讀一、產(chǎn)生：聲音是由于物體的振動(dòng)產(chǎn)生的。二、聲音是以聲波的形式向四周傳播。大量的實(shí)驗(yàn)表明：聲音的傳播需要物質(zhì)，物理學(xué)中把這樣的物質(zhì)叫做介質(zhì)；傳聲的介質(zhì)即可以是氣體、固體，也可以是液體；真空不能傳聲。三、總結(jié)1、聲速是描述聲音傳播快慢的物理量，它的大小等于聲音在每秒內(nèi)傳播的距離。2、聲速大小與介質(zhì)的種類和介質(zhì)的溫度有關(guān)。15℃時(shí)空氣中的聲速是340m/s。3、回聲：聲音在傳播過程中遇到障礙物被反射回來而形成的。如果回聲到達(dá)人耳比原聲晚0.1s以上，人耳能把回聲跟原聲區(qū)分開來；回聲到達(dá)人耳比原聲晚不足0.1s，最終回聲和原聲混在一起使原聲加強(qiáng)。二級結(jié)論：人耳能把回聲跟原聲區(qū)分開來，障礙物距聽者至少為17m(空氣中的聲速為340m/s)。典例·解讀例1、若聲音在海水中的傳播速度為1500m/s，利用回聲定位原理從海面豎直向海底發(fā)射超聲波，到接受回聲所用時(shí)間為4s，那么該處海洋的深度為多少？【答案】【答案】3000m．【解析】超聲波從海面到海底用的時(shí)間：t=×4s=2s，該處海水的深度：h=vt=1500m/s×2s=3000m．答：海洋中該處的深度是3000m．例2、一輛汽車以15m/s的速度正對山崖行駛，鳴笛后2s聽到回聲，問：（1）鳴笛處距山崖離多遠(yuǎn)？（2）聽到回聲時(shí)，距山崖多遠(yuǎn)？【答案】【答案】（1）355m；（2）325m．【解析】（1）在t=2s的時(shí)間內(nèi)，車行駛的距離：s1=v1t=15m/s×2s=30m，聲音傳播的距離：s2=v2t=340m/s×2s=680m，設(shè)司機(jī)鳴笛時(shí)車到山崖的距離為s，則：2s=s1+s2，所以s===355m，（2）司機(jī)聽到回聲車距山崖的距離：s′=s-s1=355m-30m=325m．答：（1）鳴笛處距山崖離355m；（2）聽到回聲時(shí)，距山崖325m培優(yōu)·訓(xùn)練一、選擇題1、人耳能分清前后兩個(gè)聲音的時(shí)間間隔應(yīng)大于0.1s，據(jù)此，要想聽到回聲，人離障礙物的距離應(yīng)（

）A.大于17mB.小于17mC.大于34mD.小于34m2、2015年1月，科學(xué)家在南極洲發(fā)現(xiàn)一個(gè)隕石凹坑，形狀如圓形平底鍋，如圖所示．小明在圓心A點(diǎn)大喊一聲，經(jīng)過6s聽到回聲．設(shè)空氣中聲速為340m/s，圓形凹坑的直徑為（）A.510mB.1020mC.2040mD.4080m第2題圖第3題圖3、馬航客機(jī)MH370失聯(lián)后，中國派出多艘艦船到南太平洋海域進(jìn)行水下搜尋，其中用到“超聲測位儀”，其原理如圖所示，發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射的同時(shí)開始計(jì)時(shí)．超聲波在傳播途中碰到障礙物被反射，接收器收到反射波就停止計(jì)時(shí)．設(shè)某次搜尋中計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間為t，（已知電磁波在空中和海水中的傳播速度分別為C1和C2；聲波在空中和海水中的速度分別為V1和V2）則發(fā)射點(diǎn)與水中疑似物之間距離為（）A、B、C、D、二、填空與閱讀題1、在百米賽跑中，甲、乙兩個(gè)記時(shí)員，分別從看到發(fā)令槍冒煙和聽到槍聲開始記時(shí)同一運(yùn)動(dòng)員的成績，則______記錄的成績較準(zhǔn)確；若甲記錄的成績?yōu)?1.3s，則乙記錄的成績約為______s（保留整數(shù)）．2、一輛長280m的火車駛向一座高山要進(jìn)入隧道，司機(jī)鳴笛后2s鐘聽到回聲，若火車的行駛速度為20m/s，則鳴笛時(shí)火車離高山距離為______m，聽到回聲后還需______s火車全部進(jìn)入隧道．3、閱讀短文，回答問題：聲吶光波在水中衰減較快，一般水下幾十米深處光線就很差，電磁波在水中衰減也很快，而且波長越短，損失越大，即使用大功率的低頻電磁波，也只能傳播幾十米．然而，聲波在水中傳播的衰減就小得多，在深海中爆炸一個(gè)幾千克的炸彈，在兩萬公里外還可以收到信號。2009年2月，法國核潛艇“凱旋”號和英國核潛艇“前衛(wèi)”號在大西洋相撞一潛艇“遭受撞擊和刮傷”，另一潛艇“聲納罩部分”嚴(yán)重受損．均配備先進(jìn)聲吶系統(tǒng)的兩艘核潛艇，竟將“幾百萬分之一”的相撞機(jī)率變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。經(jīng)調(diào)查，雙方發(fā)生碰撞的原因之一可能是為了減少自身發(fā)出的噪音而關(guān)閉了聲吶系統(tǒng)。聲吶是利用水中聲波對水下目標(biāo)進(jìn)行探測、定位和通信的電子設(shè)備，是水聲學(xué)中應(yīng)用廣泛的一種重要裝置。聲吶能夠向水中發(fā)射聲波，聲波的頻率大多在10kHz﹣30kHz之間，由于這種聲波的頻率較高，可以形成較強(qiáng)指向性。聲波在水中傳播時(shí)，如果遇到潛艇、水雷、魚群等目標(biāo)，就會(huì)被反射回來，反射回來的聲波被聲吶接收，根據(jù)聲信號往返時(shí)間可以確定目標(biāo)的距離。聲吶發(fā)出聲波碰到的目標(biāo)如果是運(yùn)動(dòng)的，反射回來的聲波（下稱“回聲”）的音調(diào)就會(huì)有所變化，它的變化規(guī)律是：如果回聲的音調(diào)變高，說明目標(biāo)正向聲吶靠攏；如果回聲的音調(diào)變低，說明目標(biāo)遠(yuǎn)離聲吶．請回答以下問題：（1）關(guān)于聲吶所發(fā)出的波下列說法正確的是_______；A．電磁波

B．超聲波

C．次聲波

D．光波（2）人能夠感受到聲吶發(fā)出的波的頻率范圍是_______kHz到_______kHz；（3）停在海水中的潛艇A監(jiān)測到離它7500m的潛艇B，并持續(xù)監(jiān)控潛艇B，接到潛艇B反射回來的聲波頻率是變高的，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(jīng)一分鐘后潛艇B與潛艇A的距離變?yōu)開______m；（4）下列有關(guān)說法不正確的是_______。

A．聲吶系統(tǒng)是通過發(fā)射聲波來定位的B．關(guān)閉聲吶系統(tǒng)是在聲源處控制噪聲C．刮傷的痕跡是潛艇之間摩擦力作用的結(jié)果D．潛艇做成流線型是為了減小在水里航行時(shí)受到的壓強(qiáng)。三、計(jì)算題1、為了監(jiān)督司機(jī)遵守限速規(guī)定，交管部門在公路上設(shè)置了固定測速儀，如圖所示，汽車向放置在道路中間的測速儀勻速駛來，測速儀向汽車發(fā)出兩次短促的（超聲波）信號。第一次發(fā)出信號到測速儀接收到信號用時(shí)0.5s，第二次發(fā)出信號到測速儀接收到信號用時(shí)0.3s，若發(fā)出兩次信號的時(shí)間間隔是0.9s，超聲波的速度是340m/s，汽車的速度是m/s（超聲波速度是340m/s）2、汽車行駛的正前方有一座高山，汽車以12m/s的速度行駛，汽車鳴笛2s后，司機(jī)聽到回聲，設(shè)聲音在空氣中傳播速度為340m/s．問：（1）汽車在2s內(nèi)行駛了多少路程？（2）司機(jī)聽到回聲時(shí)汽車距離山有多遠(yuǎn)？3、如圖甲為廣清高速上一個(gè)距離傳感器發(fā)出和接收超聲波檢測汽車速度的示意圖．

（1）已知超聲波的速度為340m/s，某次檢測車速時(shí)，傳感器發(fā)出至接收超聲波信號用了0.4s，超聲波信號遇到汽車時(shí)，汽車與傳感器之間的距離是多少m？（2）如果將距離傳感器與計(jì)算機(jī)連接，可以將物體運(yùn)動(dòng)的距離(s)—時(shí)間(t)圖象顯示在計(jì)算機(jī)的屏幕上．利用傳感器測得某一汽車在平直公路上運(yùn)動(dòng)的距離(s)—時(shí)間(t)圖象如圖乙所示，請?jiān)趫D丙中畫出汽車運(yùn)動(dòng)的速度(v)—時(shí)間(t)圖象．（3）如圖丁所示，從標(biāo)志牌上看，在遵守交通規(guī)則的前提下，從標(biāo)志牌到清遠(yuǎn)，勻速行駛的汽車最快需用多少h才能到達(dá)清遠(yuǎn)？4、一輛汽車以30m/s的速度向山崖前進(jìn)，司機(jī)鳴笛后繼續(xù)前進(jìn)，5s后聽到回聲，求司機(jī)聽到回聲時(shí)汽車距山崖的距離．（聲音在空氣中的傳播速度是340m/s）5、架噴氣式飛機(jī)的速度是聲速的1.5倍，飛行高度為2720m，水平方向飛行．當(dāng)你聽到飛機(jī)在頭頂上方轟鳴時(shí)，抬頭觀看，飛機(jī)已飛到你前方多遠(yuǎn)水平