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潛艇的“耳目”--聲吶
潛艇最大的特點(diǎn)是它的隱蔽性，作戰(zhàn)時(shí)需要長(zhǎng)時(shí)間在水下潛航，這就決定它不能浮出水面使用雷達(dá)觀察，而只能依靠聲吶進(jìn)行探測(cè)，所以聲吶在潛艇上的重要性更為突出，被稱(chēng)為潛艇的“耳目”．
聲吶是利用水中聲波對(duì)水下目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)、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10～30kHz之間，由于這種聲波的頻率較高，可以形成較強(qiáng)的指向性，聲波在水中傳播時(shí)，如果遇到潛艇、水雷、魚(yú)群等目標(biāo)，就會(huì)被反射回來(lái)，反射回來(lái)的聲波被聲吶接收，根據(jù)聲信號(hào)往返時(shí)間可以確定目標(biāo)的位置．
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(lái)的聲波（下稱(chēng)“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(shuō)明目標(biāo)正向聲吶靠攏；如果回聲的音調(diào)變低，說(shuō)明目標(biāo)正遠(yuǎn)離聲吶．
請(qǐng)回答以下問(wèn)題：
（1）人的可聽(tīng)聲在20Hz到

20000

Hz，低于20Hz的叫

次聲

波．
（2）如果停在海水中的潛艇A發(fā)出的聲波信號(hào)在20s內(nèi)接收到經(jīng)B潛艇反射回來(lái)的信號(hào)，且信號(hào)頻率不變，潛艇B與潛艇A的距離是

15000

米．（設(shè)聲波在海水中傳播速度為1500m/s）
（3）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(lái)的聲波頻率是變低的，且測(cè)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)2分鐘后潛艇B與潛艇A的距離為

17400

米．
（4）在月球上能否用聲吶技術(shù)來(lái)測(cè)量物體間的距離？為什么？答：

不能；地球和月球之間是真空，因?yàn)檎婵詹荒軅髀�，所以用聲吶技術(shù)無(wú)法測(cè)量地球和月球之間的距離

．

Answer 1

分析：（1）人耳的聽(tīng)覺(jué)范圍是在20Hz到20000Hz之間的聲音．超出這個(gè)范圍的聲音，人耳是聽(tīng)不到的，所以人們把高于20000 Hz的聲音叫做超聲，把低于20Hz的聲音叫做次聲．
（2）根據(jù)回聲測(cè)量距離的原理，結(jié)合速度公式，來(lái)進(jìn)行計(jì)算．
（3）首先求出2分鐘后，潛艇B行駛的路程，然后再加上原來(lái)潛艇B與潛艇A的距離即可．
（4）真空不能傳聲，所以無(wú)法使用聲吶．

解答：解：（1）人耳的聽(tīng)覺(jué)范圍是在20Hz到20000Hz之間的聲音．超出這個(gè)范圍的聲音，人耳是聽(tīng)不到的．把低于20Hz的聲音叫做次聲．
（2）∵v=

s

t

，
∴聲波在水中傳播的總距離為：
s=vt=1500m/s×20s=30000m，
由于聲波是反射回來(lái)的信號(hào)，所以?xún)伤覞撏е�間的距離：
s₁=

s

2

=

30000

2

=15000m．
（3）2分鐘=120s．
∵v=

s

t

，
∴2分鐘后，潛艇B行駛的路程s_B=v_Bt=20m/s×120s=2400m，
因?yàn)槁暡�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=15000m+2400m=17400m．
（4）地球和月球之間是真空，因?yàn)檎婵詹荒軅髀�，所以用聲吶技術(shù)無(wú)法測(cè)量地球和月球之間的距離．
故答案為：
（1）20000；次聲；
（2）15000；
（3）17400；
（4）不能；地球和月球之間是真空，因?yàn)檎婵詹荒軅髀暎�所以用聲吶技術(shù)無(wú)法測(cè)量地球和月球之間的距離．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合性很強(qiáng)，考查學(xué)生對(duì)聲音知識(shí)的綜合運(yùn)用能力．在計(jì)算距離時(shí)，注意回聲測(cè)距需要計(jì)算單程的長(zhǎng)度，這一點(diǎn)容易失誤．