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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的距离是__________。(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的距离为__________。
(3)在月球上能否用声呐技术来测量物体间的距离?_____为什么?_____
一辆汽车朝山崖匀速行驶,在离山崖700m处鸣笛,汽车直线向前行驶80m后,司机刚好听到刚才鸣笛的回声,已知声音在空气中的传播速度是330m/s,求汽车行驶的速度。
超声波在海水中的传播速度是1500m/s.用超声波测位仪竖直向海底发射超声波,经过4s收到海底返回的声波,求该处海深是多少?
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 | 强 | 强 | 较强 | 弱 | 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。
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__________ .
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_____。