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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10kHz~30kHz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______kHz到______kHz.
(2)①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)
②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______
(3)在月球上能否用声呐技术来测量物体间的距离?为什么?

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(1)超声是指高于20000Hz的声音,次声是指低于20Hz的声音.人耳无法听到超声和次声. 1kHz=1000Hz (2)根据回声测量距离的原理,结合速度公式,来进行计算. 注意:1分钟后,潜艇之间的位置发生了改变. (3)真空不能传声,所以无法使用声呐. 根据以上内容,对本题进行解答. 【解析】 (1)人耳只能听到20Hz到20000Hz之间的声音,声呐发出的声波频率大多在10kHz~30kHz之间; 因此人耳听到的声呐发出的声波频率为:10kHz~20kHz. (2)声波在水中传播的总距离为:s=vt=1500m/s×10s=15000m 由于声波是反射回来的信号,所以两艘潜艇之间的距离s1===7500m 1分钟=60s. 1分钟后,潜艇B行驶的路程sB=vBt=20m/s×60s=1200m 现在两艘潜艇之间的距离s2=s1+sB=7500m+1200m=8700m (3)地球和月球之间是真空,因为真空不能传声,所以用声呐技术无法测量地球和月球之间的距离. 故答案为: (1)10,20; (2)7500m,8700m; (3)不能,因为地球和月球之间是真空,真空不能传播声音.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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