Question

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，可以形成较强指向性．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．

（1）在月球上能否用声呐技术来测量物体间的距离？为什么？

（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，则潜艇B与潜艇A的距离s₁是多少（设声波在海水中传播速度为1500m/s）

（3）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为多少．

Answer 1

分析：  （1）声音的传播需要介质，能够在固体、液体和气体中传播，真空不能传声；

（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）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．

解答：  解：（1）在月球上不能用声呐技术来测量物体间的距离，因为月球上是真空，而声音不能在真空中传播．

（2）超声波从潜艇A传到潜艇B的时间：

t=×10s=5s，

∵v=

∴潜艇B与潜艇A的距离：

s=vt=1500m/s×5s=7500m；

（3）1分钟后，潜艇B行驶的路程s_B=v_Bt=20m/s×60s=1200m

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s₂=s₁+s_B=7500m+1200m=8700m．

答：（1）不能，因为月球上是真空，而声音不能在真空中传播；

（2）潜艇B与潜艇A的距离s₁是7500m；

（3）经一分钟后潜艇B与潜艇A的距离s₂为8700m．