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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(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(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)遠(yuǎn)離聲吶．

請(qǐng)回答以下問(wèn)題：

（1）人耳能夠聽(tīng)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(hào)在10s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s₁是　      　．（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(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)一分鐘后潛艇B與潛艇A的距離s₂為　    　．

（3）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？

 

Answer 1

【答案】

（1）10，20；

（2）7500m，8700m；

（3）不能，因?yàn)榈厍蚝驮虑蛑�間是真空，真空不能傳播聲音．

【解析】

分析： （1）超聲是指高于20000Hz的聲音，次聲是指低于20Hz的聲音．人耳無(wú)法聽(tīng)到超聲和次聲．

1kHz=1000Hz

（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．

注意：1分鐘后，潛艇之間的位置發(fā)生了改變．

（3）真空不能傳聲，所以無(wú)法使用聲吶．

根據(jù)以上內(nèi)容，對(duì)本題進(jìn)行解答．

解答： 解：（1）人耳只能聽(tīng)到20Hz到20000Hz之間的聲音，聲吶發(fā)出的聲波頻率大多在10kHz～30kHz之間；

因此人耳聽(tīng)到的聲吶發(fā)出的聲波頻率為：10kHz～20kHz．

（2）聲波在水中傳播的總距離為：s=vt=1500m/s×10s=15000m

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===7500m

1分鐘=60s．

1分鐘后，潛艇B行駛的路程s_B=v_Bt=20m/s×60s=1200m

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?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）10，20；

（2）7500m，8700m；

（3）不能，因?yàn)榈厍蚝驮虑蛑�間是真空，真空不能傳播聲音．

考點(diǎn)：超聲波與次聲波；聲音的傳播條件；回聲測(cè)距離的應(yīng)用．

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．