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潛艇的“耳目”――――聲吶

潛艇最大的特點是它的隱蔽性，作戰(zhàn)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性更為突出，被稱為潛艇的“耳目”。

聲吶是利用水中聲波對水下目標(biāo)進行探測、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，可以形成較指向性。聲波在水中傳播時，如果遇到潛艇、水雷、魚群等目標(biāo)，就會被反射回來，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)如果是運動的，反射回來的聲波（下稱“回聲”）的音調(diào)就會有所變化，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）人耳能夠聽到聲吶發(fā)出的聲波的頻率范圍是_________kHz到_________kHz。

（2）①如果停在海水中的潛艇A發(fā)出的聲波信號在10s內(nèi)接收到經(jīng)B潛艇反射回來的信號，且信號頻率不變，潛艇B與潛艇A的距離s₁是__________________ m。（設(shè)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(xù)監(jiān)控潛艇B，突然接到潛艇B反射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(jīng)一分鐘后潛艇B與潛艇A的距離s₂為_________________ m。

（3）在月球上能否用聲吶技術(shù)來測量物體間的距離？為什么？

 

Answer 1

【答案】

（1）20  20000（2）①7500m②8700m（3）不能 因為真空不能傳聲

【解析】

試題分析：（1）人耳只能聽到20Hz到20000Hz之間的聲音，即人耳能夠聽到聲吶發(fā)出的聲波的頻率范圍是20Hz到20kHz；

（2）①超聲波從潛艇A傳到潛艇B的時間：t=5s，

潛艇B與潛艇A的距離：s=vt=1500m/s×5s=7500m；

②1分鐘=60s．

1分鐘后，潛艇B行駛的路程s_B=v_Bt=20m/s×60s=12600m

因為聲波頻率變低，所以潛艇B是遠(yuǎn)離聲吶，

現(xiàn)在兩艘潛艇之間的距離s₂=s₁+s_B=7500m+1200m=8700m；

（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(shù)無法測量地球和月球之間的距離．

考點：速度公式及其應(yīng)用；超聲波與次聲波．

點評：本題綜合性很強，考查學(xué)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，這一點容易失誤。