人教版八年级物理上册同步考点专题训练 专题03 借助行程图进行声学的计算（原卷版+解析版）

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解题方法与技巧
1、解复杂的声学计算题:
（1）应结合行程线段图分析路程、速度和时间之间的关系。
（2）明确声音是沿直线传播还是发生了反射。
（3）注意发声体是运动的还是静止的，声音与发声体之间的位置关系等。
2、影响声速大小的因素：
（1）介质的种类；
（2）介质温度的高低。
典例分析＋变式训练
考点1 声在同种介质中的直线传播
【典例1-1】（2021秋•海州区期中）在2019年10月1日的庆祝中华人民共和国成立70周年的阅兵列式中，展示了我国自行研制的具有世界先进水平的歼﹣20战斗机，如图所示，其高空最大速度为2.5马赫（1马赫等于1倍声速），低空最大速度为1.2马赫。如飞机在飞越天安门时，距离地面高度1020m，且保持水平飞行，请回答：
（1）飞机的发动机轰鸣声，是通过什么介质传到人耳的？
（2）飞机的发动机轰鸣声，传到地面，最少需要多少时间？（此时的声速：340m/s）

【典例1-2】（2021秋•淮南期中）Phyphx是一款功能强大的物理实验手机软件，其中的一种功能是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便自动计时，当再次接收到响声时计时自动停止（类似于使用秒表时的启动和停止），由于对声音的响应非常灵敏，计时可精确到0.001s。
甲、乙两人使用装有上述软件的手机在空旷安静的广场上测量声音的传播速度。他们分别站于间距为s＝80m的A、B两处，打开手机软件做好计时准备。甲先在手机边击掌一次，乙听到击掌声之后，也在手机边击掌一次。查看甲、乙两手机均有效记录下了两次掌声的时间间隔，分别为t甲＝0.69s，t乙＝0.21s。试完成下列问题：
（1）如果声音在空气中每秒传播340m，则声音在0.001s内的传播距离为多少m？
（2）甲、乙两人测得空气中声音的传播速度是多少m/s？（结果保留1位小数）

【变式1-1】（2021秋•宜州区期中）超音速飞机的飞行速度常用马赫数表示，马赫数指的是声速的倍数（声速用15℃时声音在空气中的传播速度）。某超音速飞机飞行的马赫数为2.5，那么它的飞行速度是多少？若三亚到北京的距离为2550km，这架飞机以上述速度匀速从三亚飞到北京需要多少时间？
【变式1-2】（2021秋•深圳期中）Phyphx是一款功能强大的物理实验手机软件，其中的AcusticStpwatch功能能够自动记录下所接收到的两次响声之间的时间隔：当手机接收到第一次响声时便自动计时，当再次接收到响声时计时自动停止（类似于使用秒表时的启动和停止），由于对声音的响应非常灵敏，计时可精确到0.001s。
（1）若已知空气中的声速为340m/s，0.001s内声音的传播距离为多少？
（2）某人使用手机在空旷的平地山上，测量到对面山崖的距离。他在手机边击掌一次，手机第二次记录到掌声的回声时显示时间差是5秒。那么山崖距离人的距离多远？
现实中气压，温度对声音传播的速度都有影响，甲、乙两人使用手机在空旷安静的某地上测量该处声音的传播速度。他们分别站于间距测量值为s的A、B两处，打开手机软件做好计时准备。甲先在手机边击掌一次，乙听到击掌声之后，也在手机边击掌一次。
查看甲、乙两手机均有效记录下了两次掌声的时间间隔，分别为t甲、t乙。

（3）测得空气中声音的传播速度v声＝ （用s、t甲、t乙表示）
考点2 声在同种介质中的反射
【典例2-1】（2021秋•洛宁县期中）如图小明同学面对悬崖大叫一声：我爱物理，经过2.4s听到回声，小明与悬崖间的距离大约是多少米？

【典例2-2】如图所示，某兵工厂生产了一批新式步枪。为了测试子弹飞行的平均速度，一士兵手持步枪，在空旷的靶场瞄准510m外的靶子射击，枪筒旁边的声波探测器，先后探测到两次较强的声波，并在示波器上显示出来。第一次是枪响的声波，第二次是子弹击中靶子后的声波，示波器上每一大格表示的时间1s。（声音在空气中的传播速度为340m/s）求：
（1）子弹飞行的时间？
（2）子弹飞行的平均速度？

【变式2-1】（2021秋•镇江期末）如图所示，长为400m的火车从山崖沿笔直轨道匀速驶向大桥的过程中：火车头距离桥头200m时短暂鸣笛，经过8s，车头到达桥头，此时司机恰好听到鸣笛经过山崖反射的回声（空气中声速取340m/s）；听到回声30s后，车尾刚好驶过桥尾。求：

（1）火车行驶的速度。
（2）大桥的长度。
（3）鸣笛时，火车车头到山崖的距离。
【变式2-2】（2021秋•城固县期末）小程看到有些路段设置有禁鸣和测速标志，他查阅资料后得知测速原理是：测速仪前后两次发出并接收到被测车辆反射回来的超声波信号，再根据两次信号的时间差，测出车速某次测速中，测速仪发出与接收超声波的情况如图所示，x表示超声波与测速仪之间的距离（假设超声波传播速度为340m/s.且保持不变）.

（1）汽车行驶时发出的声音是通过 传入人耳的传播的；设置禁鸣标志是为了在 减弱噪声.
（2）上述测速路段限速为50km/h，则被测汽车是否超速？
考点3 声在不同种介质中的直线传播
【典例3-1】（2021秋•孟村县期末）为了测量声音在某根铁管中的传播速度，我们在铁管的一端敲一下，人的耳朵贴在铁管的另一端会听到两次声音，其时间间隔为2.6s。已知铁管的长度是952m，声音在空气中的传播速度是340m/s。问：
（1）敲响后，经过多长时间人耳第二次听到声音？
（2）声音在铁管中的速度是多少？
【变式3-1】小明和小军利用如下方法估测一段铁路长。
（1）实验：小明在铁路的一端用锤子敲击一下铁轨，小军在这段铁路的另一端听到两次响声，记录两次响声的时间差为2s。
（2）查阅资料：小明和小军上网查询知v空气＝340m/s、v铁轨＝5200m/s，请帮他们算出这段铁路的长。
【变式3-2】（2021秋•扶风县期末）我们可用下述方法测定钢里的声速：在钢管的一端敲一下，在管的另一端听到两次响声，第一次是由钢传来的，第二次是由空气传来的。若管长1020m，两次响声间隔2.8s，当时空气中的声速是340m/s，求：
（1）声音在空气中传播所用的时间；
（2）声音在钢里的传播速度。
考点4 声的直线传播与光的直线传播综合
【典例4-1】（2021秋•余干县校级期末）若正常人的反应时间（人接收到信号到采取措施完成的时间）为0.2s，若雷声和闪电同时产生，已知光的传播速度c光＝3×108m/s，声音的传播速度v声＝340m/s，选择其中恰当的数据大致计算的话，那么“迅雷不及掩耳”的雷声发生处距离人所在位置不会超过多远呢？
【变式4-1】（2021秋•松山区校级期中）某次在高空发生闪电打雷，若声音在空气中的传播速度是340m/s（不计光的传播时间），小明看到闪电隔3秒后听到雷声
（1）打雷的位置离小明有多远？
（2）光在空气中的传播速度是3×108m/s，光在空气中传播了相同的时间，走过的距离是多少米？
【变式4-2】军事演习，战士大明用单兵便携式火箭筒攻击敌方碉堡。发射火箭弹后，经过0.8s炮弹击中碉堡，大明同时看到爆炸的闪光；经过2.8s时大明听到爆炸的巨响。已知声音在空气中传播速度v声＝340m/s，忽略光在空气中的传播时间，问：
（1）大明距离敌方碉堡多少 米？
（2）火箭弹的飞行速度为多少？

能力提升训练
一、计算题。
1．（2021秋•凤山县期中）利用激光束测量月球和地球间的距离是目前最为精确的方法，测量工具是一架天文望远镜、一台激光器和登月行动中留在月球上的角反射列阵。1969年7月，阿波罗11号的宇航员第一次登上了月球，在上边放置了一台角反射器，如图所示。后来，人们又不断把角反射器送到月球，其中阿波罗15号的角反射器列阵由300块角反射镜组成，测月的误差已经减少到15cm。
（1）科学家们为什么不利用高能量、方向性好的超声波测量地球和月球之间的距离呢？
（2）若从发射激光开始到接收到反射回的激光共用时2.56s，则月球和地球间的距离约为多少？
2．（2021秋•任丘市期末）超声波测速仪是有效地监控汽车行驶速度的仪器，其工作原理如图所示。当小汽车进入监控区域时，测速仪向汽车发出超声波，超声波经汽车反射后又被测速仪接收。已知测速仪每隔2.6s发出一次信号，当一辆匀速行驶的小汽车进入测控区时，测速仪第一次从发出信号到接收到信号整个过程用时0.6s，第二次从发出信号到接收到信号整个过程用时0.4s。已知超声波的传播速度为340m/s，则：

（1）当汽车第一次反射信号时距测速仪有多远。
（2）这辆小汽车的速度为多少。
3．（2021秋•霍邱县期中）一根长为952m的铁管，小明在铁管的一端敲一下，小亮将耳朵贴在铁管的另一端会听到两次声音，其时间间隔为2.6s，已知声音在空气中每秒传播340m，则
（1）听到的两次声音中，第二次听到的声音是在什么介质中传播的；
（2）声音在铁管中每秒传播多少m。
4．（2021秋•上蔡县校级期中）有一天雷雨交加，小明同学在实验室中根据如图所示的“声速跟气温的关系图像”进行探究活动，小明同学发现看见闪电后4s可以听到雷声（空气中的光速为3×108m/s，不计光的传播时间），则：
（1）设当时的气温为15℃，打雷处离小明大约多少米？
（2）已知人耳能分清两个声音的时间间隔至少为0.1s，则小明想在实验室内听到自己的回声，他至少需要离墙壁多少米？
（3）第二天，小明对着某一离他173m的障碍物发出声音，经过1s听到了回声，请你求出当时的气温。

5．（2021秋•沛县期末）站在百米赛跑终点的计时员，在听到发令员的枪声后才按计时器，这时测得运动员的成绩为12.69s，已知声音在空气中每秒传播340m，求：
（1）测得成绩与真实成绩相差多少秒？
（2）运动员百米赛跑的真实速度是多大？
6．（2021秋•大通区期末）小明和小军想估测一段铁路的长度，但由于没有合适的直尺所以不能如愿以偿。学习了声学的知识后，他们想到了解决问题的方法。
（1）实验：小明在一段铁路的一端用锤子敲击一下铁轨，小军在这段铁路的另一端听到两次响声，记录两次响声的时间差为2s；
（2）查阅资料：小明和小军上网查询了一些关于声速的数据如上表，请帮他们计算出这段铁路的长度。（结果保留一位小数）
7．（2021秋•雁塔区校级期中）小明和小芳同学相互配合，想要测量声音在空气中传播的速度，小明在甲山顶大喊一声的同时按下秒表开始计时，当在乙山顶的小芳同学听到声音后立即按下秒表开始计时，等小芳反应过来后大喊一声同时按下秒表停止计时，小明听到小芳的声音后也按下秒表停止计时。小明的秒表计时t1＝11s，小芳的秒表计时t2＝1s，两山顶之间的距离s山＝1750m。
（1）若声音在空气中的传播速度是340m/s，则1s内声音传播的距离是多少米？
（2）实际测得空气中声音的传播速度为多少？
8．（2021秋•麻城市期中）站在百米跑道终点计时台上的甲、乙两名计时员，为同一跑道的运动员计时，甲看到起跑发令枪冒烟时开始计时，而乙则听到发令枪声才开始计时，则：
（1）甲、乙两名计时员谁计时准确？为什么？
（2）若甲、乙两名计时员的反应速度相同，他们计时相差大约是多少？（结果保留两位小数）
（3）如果甲纪录的结果是14.30s，则乙的纪录结果是多少？
9．（2021秋•灌阳县期末）利用声呐探测海深时，是利用回声的原理。如图所示，当探测船到达探测海面时，由船上的发声仪器发出声音，在6s后，接收到回声，请求出此处海的深度？（v海水＝1500米/秒）
10．（2021秋•邯山区期末）一辆沿平直公路匀速行驶的汽车在距前面山崖445m的A处鸣笛，经过2.5s后在B处听到回声。若汽车长度忽略不计，已知空气中声音的传播速度为340m/s，求：

（1）鸣笛声从发出到反射传回驾驶员耳中通过的路程：
（2）汽车从鸣笛到听到回声这段时间内通过的路程：
（3）汽车行驶的速度。
11．（2021秋•庐江县校级月考）我们知道，声音在不同介质中传播的速度不同。阅读下表，回答问题。已知在长为850m的空金属管一端敲击一下，在另一端先后听到两个声音，两声相隔2.33s（此时气温约为15℃）。问：
一些介质中的声速v/（m•s﹣1）
（1）第二次听到的声音是通过哪种介质传来的？
（2）敲击后声音通过空气传到另一端要多长时间？
（3）声音在金属管中的传播速度是多大？该金属管可能是由什么材料制成的？
12．（2022春•丰城市校级期末）如图所示是用运动传感器测小车速度的示意图，这个系统由A、B两个小盒组成，A盒装有红外线发射器和超声波发射器，B盒装有红外线接收器和超声波接收器，A盒被固定在向右运动的小车上，测量时A向B同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲，B盒接收到红外线脉冲时开始计时，接收到超声波脉冲时停止计时，若两者的时间差为t1，空气中的声速为v0。问：
（1）A与B之间的距离为多少？
（2）经过短暂的△t时间后，进行第二次测量，此次的时间差为t2，则小车运动的速度为多少？

13．（2020•苏州）Phyphx是一款功能强大的物理实验手机软件，其中的AcusticStpwatch功能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便自动计时，当再次接收到响声时计时自动停止（类似于使用秒表时的启动和停止），由于对声音的响应非常灵敏，计时可精确到0.001s。
甲、乙两人使用手机在空旷安静的广场上测量声音的传播速度。他们分别站于间距测量值为s的A、B两处，打开手机软件做好计时准备。甲先在手机边击掌一次，乙听到击掌声之后，也在手机边击掌一次。查看甲、乙两手机均有效记录下了两次掌声的时间间隔，分别为t甲、t乙。
（1）若已知空气中的声速为340m/s，0.001s内声音的传播距离为 m；
（2）本实验中两手机所记录的时间大小关系是t甲 t乙（＞/＝/＜）；
（3）测得空气中声音的传播速度v声＝ 。（用s、t甲、t乙表示）

物质
声速/（m/s）
物质
声速/（m/s）
空气
340
铝
5000
海水
1531
铁、钢
5200
大理石
3310
铜
3750
空气（0℃）
331
冰
3230
空气（15℃）
340
铜
3750
煤油（25℃）
1324
铝
5000
水（常温）
1500
铁
5200