Question

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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，聲波的頻率大多為10 kHz～30 kHz，由于這種聲波的頻率較高，可以形成較強的指向性。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。
（1）人耳能夠聽到聲吶發出的聲波的頻率范圍是_____kHz到______kHz。
（2）①如果停在海水中的潛艇發出的聲波信號在10 s內接收到經潛艇反射回來的信號，且信號頻率不變，潛艇與潛艇的距離s₁是_______（設聲波在海水中傳播速度為1 500 m/s）。
②停在海水中的潛艇繼續監控潛艇，突然接到潛艇反射回來的聲波頻率是變低的，且測出潛艇的速度是20 m/s，方向始終在潛艇、的連線上，經后潛艇B與潛艇的距離s₂為_________。
（3）在月球上能否用聲吶技術來測量物體間的距離？為什么？

Answer 1

（1）10  20  （2）7 500 m  8 700 m  （3）不能。因為月球周圍是真空，真空不能傳播聲音。
解析：（1）人耳只能聽到頻率范圍為20 Hz～20 000 Hz的聲音，聲吶發出的聲波頻率大多為10 kHz～30 kHz；因此人耳聽到的聲吶發出的聲波頻率范圍為10 kHz～20 kHz。
（2）聲波在水中傳播的總距離為：
由于聲波是反射回來的信號，所以兩艘潛艇之間的距離
=60 s
1后，潛艇B行駛的路程
現在兩艘潛艇之間的距離。
（3）月球周圍是真空，因為真空不能傳聲，所以用聲吶技術無法測量月球表面物體之間的距離。