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初中二年级物理

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    潜艇的“耳目”――――声呐

    潜艇最大的特点是它的隐蔽性,作战时需要长时间在水下潜航,这就决定它不能浮出水面使用雷达观察,而只能依靠声呐进行探测,所以声呐在潜艇上的重要性更为突出,被称为潜艇的“耳目”。
    声呐是利用水中声波对水下目标进行探测、定位和通信的电子设备,是水声学中应用广泛的一种重要装置。
    声呐能够向水中发射声波,声波的频率大多在10000Hz~30000Hz之间,由于这种声波的频率较高,可以形成较指向性。声波在水中传播时,如果遇到潜艇、水雷、鱼群等目标,就会被反射回来,反射回来的声波被声呐接收,根据声信号往返时间可以确定目标的距离。
    声呐发出声波碰到的目标如果是运动的,反射回来的声波(下称“回声”)的音调就会有所变化,它的变化规律是:如果回声的音调变高,说明目标正向声呐靠拢;如果回声的音调变低,说明目标远离声呐。

    请回答以下问题:
    (1)人耳能够听到声呐发出的声波的频率范围是                   Hz到                    Hz。
    (2)如果停在海水中的潜艇A发出的声波信号在10s内接收到经B潜艇反射回来的信号,且信号频率不变,潜艇B与潜艇A的距离s1                     。(设声波在海水中传播速度为1500m/s)
    (3)停在海水中的潜艇A继续监控潜艇B,突然接到潜艇B反射回来的声波频率是变低的,且测出潜艇B的速度是20m/s,方向始终在潜艇A、B的连线上,经一分钟后潜艇B与潜艇A的距离s2                      
    (4)在月球上                   (填“能”或“不能”)用声呐技术来测量物体间的距离?原因是:
                                                                  
    本题信息:2011年同步题物理探究题难度较难 来源:马凤霞
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本试题 “阅读下面的短文潜艇的“耳目”――――声呐潜艇最大的特点是它的隐蔽性,作战时需要长时间在水下潜航,这就决定它不能浮出水面使用雷达观察,而只能依靠声呐进行探...” 主要考查您对

声音的传播

动物的发声和听觉的频率范围

回声及回声测距离的应用

等考点的理解。关于这些考点您可以点击下面的选项卡查看详细档案。
  • 声音的传播
  • 动物的发声和听觉的频率范围
  • 回声及回声测距离的应用
 介质
能够传播声音的物质叫做声的介质。任何固体、液体和气体都是声音传播的介质。真空不能传声。

声音的传播
传播条件 声音的传播需要介质,真空不能传声
介质状态 固体 隔墙有耳
液体 说话声吓跑游鱼
气体 人与人相互交谈


声波水波类比
水波(铅笔轻点水面) 声波(击鼓)
振动源 铅笔 鼓面
传播介质 空气
现象 形成一圈一圈的波动向外传播 形成疏密相间的波动向外传播

理想化实验法研究声的传播:
  理想化实验法就是在观察实验的基础上,忽略次要因素,进行合理的推理,得出结论,达到认识事物本质的目的。在物理学中,我们会经常遇到一些由于受到各种外界因素的影响,不可能直接通过实验进行验证或探究的物理规律。应用这种科学方法探究和认识物理规律时往往分两步:
(1)根据实验目的尽量创造条件.设计并操作实验,为探究或验证某一物理规律取得可靠的实验事实;

(2)在获取可靠实验事实的基础上,通过假想在理想状态下进行实验,并通过科学的推理得出实验结果(或结论)。如在“研究声音的传播”实验中,实验现象是:随着罩内空气的不断抽出,听到的铃声越来越弱。但最后还是能听到声音,主要原因是实验设备总是很难将玻璃罩内抽成真空状态,以及周围的固体还能传声。这时推理就显得很重要了,它能够突破实验条件的限制,抓住主要因素,忽略次要因素,得出结论。
例 关于下面所示四幅图片的说法中,正确的是 (  )

A.图片a所示的实验表明,真空不能传声
B.图片b所示的实验表明,频率越高,音调越低
C.图片c所示的实验表明,噪声可以在入耳处减弱
D.图片d中的蝙蝠利用发出的电磁波导航
解析 在用抽气机逐渐抽出玻璃罩里面空气的过程中,可以发现里面闹钟发出的声音越来越小,如果玻璃罩里面的空气被抽光,我们就无法听到声音,这说明声音的传播需要空气,进一步研究说明声音的传播需要介质。而B是用转换法表明声音是由振动产生的。C项实验表明音调与物体的振动频率有关。D项中蝙蝠利用回声定位,故A正确。
答案 A
人能感受的声音频率范围:
人能感受的声音频率有一定的范围。大多数人能够听到的频率范围从20Hz到20000Hz。
把高于20000Hz的声音叫做超声波,因为它们已超过人类听觉的上限;
把低于20Hz的声音叫做次声波,因为它们已低于人类听觉的下限。
动物的听觉范围通常和人不同。一些动物对高频声波反应灵敏,有些动物对低频声波有很好的反应

一些动物的发声和听觉的频率范围:

定义:
声音在传播过程中遇到障碍物要发生反射,人们把声音遇到障碍物反射回来的声音叫回声


区别回声与原声:
回声的概念 回声是由于声音被高墙、山崖反射而产生的,对着远处的高墙、山崖呼喊能够听到回声
区分回声与原声的条件 若回声到达人耳比原声晚0.1s以上,人耳就能把回声和原声区分开来。在空气中,讲话人与反射物间距离必须在17m以上,否则,回声与原声混在一起,使原声加强

人耳辨别出回声的条件:
人耳辨别出回声的条件:也就是人耳区分两次声音的条件是:反射回来的声音到达人耳比原声晚0.1秒以上,否则原声和回声混合在一起使原声加强,这就是在屋里说话为什么比在旷野里说话听起来响的原因。

回声测距离的例题剖析:
例:汽车沿平直公路匀速使向一座高山,汽车的速度为10m/s,声速为340m/s,行进途中按一次喇叭,2s后司机听到回声,求司机按喇叭处距山脚距离是多少
剖析:发出声听到回声这段时间走的路程为s1=v1t,而汽车在这段时间走的路程为s2=v2t,
鸣笛处到山脚距离s=(s1+s2)=(v1t+v2t)=(10m/s+340m/s)×2s=350m,
所以答案为:350m。
回声定位:
  蝙蝠在飞行时会发出超声波,这些超声波碰到墙壁或昆虫时会反射回来,根据回声传来的方位和时间,蝙蝠可以确定目标的位置和距离。蝙蝠采用的这种方法叫做回声定位(如图所示)。


回声的应用:
利用回声可以测量距离,如:海底的深度、河宽以及回声定位

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