专题02 声速的理解与运用（提优）2023-2024学年初中物理中考专项复习

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知识梳理
一、声速
1、声音的传播速度（声速）在不同介质中是不同的，一般来说，固体中声速最大，液体中次之，气体中最小。15 ℃空气中的声速是340 m/s。
2、固体传声快且能量损失小，所以固体的传声效果最好。
3、声速不但与介质的种类有关，还与温度有关，同种介质中，温度越高，声速越大。
二、回声
1、声音在传播过程中遇到障碍物，一部分声音会被反射回来，产生回声。
2、人耳能够分辨的回声必须与原声间隔0.1秒以上。要想把回声和原声区分开，人与反射声音的障碍物之间的距离至少为17m。
3、如果间隔时间小于0.1s，人耳不能区分原声与回声，此时回声起到加强原声的作用。
4、坚硬光滑的表面反射声波的能力强，松软多孔的表面吸收声波的能力弱。
5、除了被反射的部分外，还有部分声音会绕过障碍物，这就是我们能够听到隔壁房间声音的原因。
1.甲同学将耳朵贴在一根15m铁管的一端，乙同学在另一端用力敲一下铁管，甲同学能听到(空气中声速为340m/s，铁中声速为5200m/s)( )
A. 1次敲击声B. 3次敲击声C. 4次敲击声D. 5次敲击声
2.2015年1月，科学家在南极洲发现一个陨石凹坑，形状如圆形平底锅，在圆心A点大喊一声，经过6s听到回声．设空气中声速为340m/s，圆形凹坑的直径为( )
A. 510mB. 1020mC. 2040mD. 4080m
3.为了监督司机遵守限速规定，交管部门在公路上设置了固定测速仪，如图所示，测速仪向汽车发出两次短促的(超声波)信号。超声波经汽车反射并返回测速仪，第一次发出信号到测速仪接收到信号用时0.5s，第二次发出信号到测速仪接收到信号用时0.4s，若测速仪发出两次信号的时间间隔是1.05s，超声波的速度是340m/s，下列说法正确的是( )
A. 汽车第一次碰到信号的位置距测速仪170m
B. 汽车第二次碰到信号的位置距测速仪136m
C. 汽车两次碰到信号的时间间隔为1s
D. 汽车行驶的速度为34m/s
4.将一个气球放在机械手表与耳朵之间，听一听，你会发现( )
A. 放在气球的不同部位，听到的声音完全相同，与手表直接贴近耳朵的声音相同
B. 放在气球的不同部位，听到的声音有所不同，某位置听到的声音会比手表直接贴近耳朵的声音强
C. 放在气球的不同部位，听到的声音完全相同，与手表直接贴近耳朵的声音不同
D. 放在气球的不同部位，听到的声音有所不同，但听到的声音不会比手表直接贴近耳朵的声音强
5.已知声音在空气中传播的速度为v1，在钢轨中的传播速度为v2，有人用锤子敲了一下钢轨的一端，另一人在另一端听到两次声音的时间间隔为t，下列说法正确的是(v2>v1)
A. 钢轨的长度为v1v2v2−v1tB. 声在这段钢轨中传播的时间为v2v2−v1t
C. 钢轨的长度为v2−v1tD. 声在这段钢轨中传播的时间为t
6.两艘潜水艇相距l，以相同的速度v沿一直线航行，后艇的水声定位器发出一声音信号到达前艇并被反射回来，声音在海水中传播速度为v0，则后艇从发出信号到收到回声信号的时间为( )
A. 2lv0B. 2v0lv02−v2C. 2lvD. 2v0lv02+v2
7.距离爆炸点6km处的某人，先后两次听到爆炸的声音，第一次听到的声音是声波经水平直线传播而来的，第二次听到的声音是经过空中云层反射而来的。设声音在空气中的传播速度为340m/s，两次听到的爆炸声间隔时间为11.7s，则云层高度可能为( )
A. 4kmB. 6kmC. 8kmD. 10km
8.如图甲，超声波测速仪测量车速的示意图。测速仪可发出并接收超声波脉冲信号，并根据发出信号和接收信号的时间差，可测出被测物体的速度。图乙中P1、P2是测速仪两次发出超声波的时刻；n1、n2是测速仪接收前后两次汽车反射回来信号的时刻。已知P1、P2之间的时间间隔△t=0.9s，超声波在空气中传播的速度是340m/s；若汽车是匀速行驶的，则根据图乙可知，图中每小格表示的时间是______s，汽车行驶的速度是______m/s(第二空，结果保留一位小数)。
9.超声测速仪向障碍物发射时间极短的脉冲超声波，根据接收到的反射信号时间关系可以测量物体速度，如图所示，测速仪B向迎面匀速行驶的汽车A发射两次脉冲波的时间间隔为4.5s。发射第一个脉冲后1.4s收到反射信号，发射第二个脉冲后0.4s收到反射信号，则汽车接收第一次信号时，汽车距测速仪的距离为______ m，汽车接收第二次信号时，汽车距测速仪的距离为______ m，汽车两次接收到信号的时间间隔为______ s，汽车行驶的速度______ m/s。(超声波在空气中传播的速度为340m/s)
10.蝙蝠沿水平向右的方向匀速飞行，速度为v，当它到达O点时向前方发出一超声波，波速为u，当蝙蝠的前方前后分别有两个障碍物，如图所示。经过时间t，蝙蝠向前飞行了一段距离到达P点时恰好收到第一次反射波，则P点离第一个障碍物的距离是______ ；若相继收到前后两次反射波的时间为Δt，则前方两个障碍物前后间的距离是______ 。
11.汽车在高速公路上超速行驶是很危险的，为防止汽车超速，高速公路上都装有测量汽车速度的装置，下面是某同学在实验室模拟高速公路测速的装置，图甲为速度传感器的工作原理图，在这个系统中B为个能发射超声波的固定小盒子，工作时，小盒子B向做匀速直线运动的被测物体发出短暂的超声波脉冲，脉冲被运动的物体反射后又被小盒子B接收，从小盒子B发射超声波开始计时，经Δt时间再次发射超声披脉冲，图乙是得到的连续两次发射的超声波的x−t图像。其中x1、x2、Δt、t1、t2均为已知量。则超声波的速度为___________，物体的速度为___________。
12.汽车研学途中匀速行驶，在距离红旗渠隧道右侧入口165m处开始鸣笛，司机经过1s听到隧道入口处山崖反射回来的回声，则汽车的行驶速度是________m/s。此时，他看到这条长150m的隧道内有一工人正在检修设备，立即亮灯提醒工人离开。恰好工人正好处在向左、向右跑都能安全脱险的位置。为了安全脱险，工人奔跑的最小速度是________m/s。(当时声音的速度ν声=315m/s)。
13.探究潜艇的“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，所以声呐在潜艇上的重要性更为突出，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 kHz−30 kHz之间，由于这种声波的频率较高，可以形成较强的指向性。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，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：如果同声的音调变高，说明目标正向声呐靠拢；如果回声的音调变低，说明目标远高声呐，这种现象叫做开普勒效应。
请回答以下问题：
(1)入耳能够听到声呐发出的声波的频率范围是________kHz。
(2)在月球上________(填“能”或者“不能”)使用声呐技术来测量物体间的距离。原因是________。
(3)如果停在海水中的潜艇A发出的声波信号在10 s内接收到经潜艇B反射回来的信号，且信号频率不变，潜艇B与潜艇A的距离是________(设声波在海水中传播速度为1500 m/s)。
(4)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，则潜艇B在________(填“远离”或“靠近”)潜艇A，现测出潜艇8的速度是10 m/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的距离为________。
14.下图为一声速测量仪器的使用说明书和实验装置图，图中铜铃作为声源。请你认真阅读说明书，并完成下面的问题。

(1)若液晶显示屏显示的示数为0，下列关于铜铃所在的位置，最合理的是( )
A.甲处 B.乙处 C.甲乙中点处 D.甲乙连线的垂直平分线上
(2)一同学将铜铃放到甲的左边，并与甲乙在一条直线上，则铜铃在远离甲的过程中，液晶显示屏的数值将( )
A.变大 B.不变 C.变小 D.无法确定
(3)一同学想验证声速随传声介质温度升高而增大，把铜铃固定放在甲的左边，并与甲乙在一条直线上，然后打开实验室空调提高室内温度，此时他会发现液晶显示屏的数值( )
A.变大 B.变小 C.不变 D.无法判断
(4)如图中，已知S1=20cm，S2=80cm，液晶显示屏上显示：1.875，则此时声速约为 m/s．
15.某兴趣小组的甲、乙、丙三位同学合作估测常温下声音在空气中的传播速度。
(1)他们选择了鼓(含鼓槌)做实验，除这器材外，至少还需要的实验器材是______和______。
(2)如图1所示，甲负责敲鼓、乙负责计时、丙负责听声。实验步骤如下，请你将实验操作的步骤B补充完整。
A、量出甲、乙两人之间的直线距离s，并记录；
B、甲同学用力敲一下鼓，乙同学在______时立即开始记时；
C、负责听声的丙同学听到鼓声时就立即喊“停”，听到丙同学“停”的指令，乙同学立即按停秒表；
D、将测得的时间t记录下来；
E、计算出声音的速度v声，则v声=______。
(3)实验过后，三位同学反思自己的实验过程，认识到用这样的方法所测量的声音传播时间可能不是很准确度，原因是：______。
(4)挫折使人进步，甲、乙两同学通过网上交流，认识到手机软件在实验中可以发挥神奇的功效，于是他们下载了一款名为Pℎypℎx的物理实验手机软件继续进行实验。该软件能够自动记录下所接收到的两次响声之间的时间间隔，当手机接收到第一次响声时能自动开始计时，当再次接收到响声时能自动停止计时，而且它对声音的响应非常灵敏，计时可精确到0.001s。下面是他们俩第二次实验的过程(如图2)：
A、找一空旷的广场，分别站于间距为s的A、B两处，打开手机软件做好计时准备。
B、甲先在自己的手机边击掌一次，乙听到甲的击掌声后，也在自己手机边击掌一次。
C、查看甲、乙两手机记录下的时间值，分别为t甲、t乙。问：
①本实验中两手机所记录的时间大小关系是t甲______t乙(>/=/