Question

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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，所以聲吶在潛艇上的重要性更為突出，被稱為潛艇的“耳目”．
聲吶是利用水中聲波對水下目標(biāo)進(jìn)行探測、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、魚群等目標(biāo)，就會被反射回來，反射回來的聲波被聲吶接收，根據(jù)聲信號往返時(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)動的，反射回來的聲波（下稱“回聲”）的音調(diào)就會有所變化，它的變化規(guī)律是：如果回聲的音調(diào)變高，說明目標(biāo)正向聲吶靠攏；如果回聲的音調(diào)變低，說明目標(biāo)遠(yuǎn)離聲吶．
請回答以下問題：
（1）人耳能夠聽到聲吶發(fā)出的聲波的頻率范圍是

10

kHz到

20

kHz．
（2）①如果停在海水中的潛艇A發(fā)出的聲波信號在10s內(nèi)接收到經(jīng)B潛艇反射回來的信號，且信號頻率不變，潛艇B與潛艇A的距離s₁是

7500m

．（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反射回來的聲波頻率是變低的，且測出潛艇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

8700m

．
（3）在月球上能否用聲吶技術(shù)來測量物體間的距離？為什么？

Answer 1

分析：（1）超聲是指高于20000Hz的聲音，次聲是指低于20Hz的聲音．人耳無法聽到超聲和次聲．
1kHz=1000Hz
（2）根據(jù)回聲測量距離的原理，結(jié)合速度公式，來進(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，所以無法使用聲吶．

解答：解：（1）人耳只能聽到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；
因此人耳聽到的聲吶發(fā)出的聲波頻率為：10kHz～20kHz．
（2）①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的信號，所以兩艘潛艇之間的距離s₁=

s

2

=

15000m

2

=7500m
②1分鐘=60s．
1分鐘后，潛艇B行駛的路程s_B=v_Bt=20m/s×60s=1200m
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=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)無法測量地球和月球之間的距離．
故答案為：
（1）10；20；（2）①7500m；②8700m；（3）不能，因?yàn)檎婵罩胁荒軅鞑ヂ曇簦?/div>

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