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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______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__________。(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AB的连线上,经一分钟后潜艇B与潜艇A的距离__________

(3)在月球上能否用声呐技术来测量物体间的距离?_____为什么?_____

 

0.02 20 7500m 8700m 不能 月球表面是真空的,而真空不能传声 【解析】 (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。 (2)先算出超声波从潜艇A传到潜艇B的时间,再根据速度公式求两者的距离;首先算出1分钟内潜艇B通过的距离,根据声波频率的变化分析出潜艇AB之间的距离变化,从而计算出二者之间的距离。 (3)真空不能传声,所以无法使用声呐。 (1)[1][2]人耳只能听到20Hz到20000Hz,即0.02kHz到20kHz之间的声音。 (2)①[3]超声波从潜艇A传到潜艇B的时间 潜艇B与潜艇A的距离 ②[4]1分钟后,潜艇B行驶的路程 因为声波频率变低,所以潜艇B是远离声呐,现在两艘潜艇之间的距离 (3)[5][6]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。
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物理兴趣小组的同学利用图示装置,探究反射声音的强弱与充当反射面的材料是否有关.它们将发声的闹钟置于纸筒A内,将充当反射面的材料置于O处,通过纸筒B倾听反射的铃声强弱。

1)保持纸筒A和纸筒B的位置_____,只改变充当反射面的材料,让同一位同学倾听反射声音的强弱.实验结果如下表。

反射材料
 

大理石
 

玻璃板
 

木板
 

棉布
 

毛巾
 

海绵
 

反射声音的强弱
 

最强
 


 


 

较强
 


 

几乎听不到
 

 

 

分析实验结果可以得出:在其它条件相同时,反射声音的强弱与充当反射面的材料_____,你还可以得出的结论是_____(写出一条即可)

2)实验结果表明,玻璃板和木板反射声音的强弱无法分辨,有同学认为可能是人耳对声音强弱的分辨能力不够造成的.对此,请你提出一个改进的措施或方法_____(写出一条即可);

3)如果利用声音的反射现象,测量声音在空气中的传播速度,应选择表中的_____作为反射面效果最好。

 

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在探究响度与什么因素有关时,小明将系在细线上的乒乓球轻触音叉如图所示:

①当小明用小锤敲击音叉发声的同时必须注意观察__________

②当小明加大敲击的力度时,他听到和观察到的现象是____________________

③根据实验现象,小明得出的结论是:__________

④乒乓球在该实验中所起的作用是__________

 

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为了探究乐音的特征,小东做了以下实验。

(1)小东将钢尺的某处压在桌面上,保持钢尺伸出桌边的长度一定,分别用大小不同的力上下拨动钢尺的另一端,如图所示。实验中发现,钢尺被压得越弯,上下振动的幅度越大,桌面被拍打得越响。根据这一实验证据,他得出了振幅越大响度越大的结论。

①小红认为实验证据中存在错误,请你说明理由_____

②结合如图所示小东的操作,请你指出他操作中的错误_____

(2)改正实验后,他逐渐增加钢尺伸出桌面的长度,钢尺振动发出声音的音调会逐渐_____ 当钢尺伸出桌面超过一定长度时,虽然用同样的力拨动钢尺振动,却听不到声音,这是由于_____

 

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