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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,所以声呐对潜艇的重要性更为突出,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10~30kHz之间,由于这种声波的频率较高,可以形成较好的指向性.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.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10kHz到20kHz.
(2)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是7500m(设声波在海水中传播速度为1500m/s).
(3)在月球上能否用声呐技术来测量物体间的距离?为什么?

分析 (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;
(3)真空不能传声,所以无法使用声呐.

解答 解:(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)超声波从潜艇A传到潜艇B的时间:
t=$\frac{1}{2}$×10s=5s,
因为v=$\frac{s}{t}$,所以潜艇B与潜艇A的距离:
s=vt=1500m/s×5s=7500m;
(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;(3)不能,因为真空中不能传播声音.

点评 本题综合性很强,考查学生对声音知识的综合运用能力,在计算距离时,注意回声测距需要计算单程的长度,这一点容易失误.

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