Question

【題目】閱讀下面的短文，回答問題。

潛艇的“耳目”﹣﹣聲吶

潛艇最大的特點是它的隱蔽性，作戰時需要長時間在水下潛航，這就決定它不能浮出水面使用雷達觀察，而只能依靠聲吶進行探測，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進行探測、定位和通信的電子設備，是水聲學中應用廣泛的一種重要裝置。

聲吶能夠向水中發射聲波，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，如果遇到潛艇、水雷、魚群等目標，就會被反射回來，反射回來的聲波被聲吶接收，根據聲信號往返時間可以確定目標的距離。聲吶發出聲波碰到的目標如果是運動的，反射回來的聲波（下稱“回聲”）的音調就會有所變化，它的變化規律是：如果回聲的音調變高，說明目標正向聲吶靠攏；如果回聲的音調變低，說明目標遠離聲吶，這種現象叫做多普調高效應Doppler effect。

（1）人耳能夠聽到 聲吶發出的聲波的頻率范圍是_____Hz到_____Hz。

（2）在月球上不能用 聲吶技術來測量物體間的距離，因為_____。

（3）如果停在海水中的潛艇A發出的聲波信號在10s后接收到經潛艇B反射回來的信號，且信號頻率不變，則潛艇B與潛艇A的距離是_____km，（設聲波在海水中傳播速度為1500m/s。）

（4）停在海水中的潛艇A繼續監控潛艇B，突然接到潛艇B反射回來的聲波頻率是變高的，則潛艇B是____（選填“遠離”或“靠近”）潛艇A，現測出潛艇B的速度是10m/s且大小不變，方向始終在潛艇A、B的連線上，經過兩分鐘后潛艇B與潛艇A的距離為_____m。

Answer 1

【答案】10000 20000 真空中不能傳聲 7.5 靠近 6300

【解析】

（1）超聲波是指高于20000Hz的聲音，次聲波是指低于20Hz的聲音，人耳無法聽到超聲和次聲，1kHz=1000Hz；（2）真空不能傳聲，所以無法使用聲吶；（3）根據回聲測量距離的原理，結合速度公式，來進行計算。

(1) 人耳只能聽到20Hz到20000Hz之間的聲音，聲吶發出的聲波頻率大多在10kHz30kHz之間；因此人耳聽到的聲吶發出的聲波頻率為：10kHz20kHz即10000Hz；

(2)月球之上沒有空氣，是真空，因為真空不能傳聲，所以不能用聲吶技術來測量物體間的距離；

(3) 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，所以潛艇B與潛艇A的距離是s1=s2=15000m=7500m；

(4)由題意可知如果反射回來的聲波頻率是變高的，即音調變高，說明目標正向聲吶靠近；潛艇B兩分鐘行駛的距離：潛艇B與潛艇A的距離為：7500m1200m=6300m.