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2.4 让声音为人类服务
一、单选题
1.从物理学的角度对下列有关声学实验或现象解释正确的是( )
A.图甲中,钢尺伸出桌面的长度越长,钢尺发出的声音音调越高
B.图乙中,医生用B超查看胎儿的发育情况,说明声波能传递能量
C.图丙中,用力敲鼓时,空气疏密部分的传播形成声波
D.图丁中,用嘴吹管的上方,上下推拉活塞,能改变哨音的音色
2.如图,是汽车领域广泛利用AI(人工智能)语音助手实现“人与车”全场景自然交互的情景。下列对AI语音助手分析正确的是( )
A.语音助手发出的声音不是振动产生的
B.语音助手发出的声音在空气中的传播速度约为3×108m/s
C.语音助手对指令作出回应,说明声音可以传递信息
D.切换不同性别声音模式实质是改变声音的响度
3.下列有关声音的说法正确的是( )
A.声音在真空中传播的速度是340m/s
B.“闻其声,知其人”是根据声音的音调判断的
C.医生通过听诊器给病人诊病是利用声波传递能量
D.老师讲课的声音是由声带振动产生的
4.下列现象中不是利用声获得信息的是( )
A.有经验的养蜂人听蜜蜂的“嗡嗡”声就知道它是否采了蜜
B.小民往水瓶里倒开水,能听出水瓶里的水满不满
C.人们利用超声波来清洗钟表等精细机械
D.夏天里人们挑西瓜,要捧起来拍两下听听声音来分辨西瓜的好坏
5.中华古诗词中蕴含着丰富的声学知识,下列有关解释正确的是( )
A.“转轴拨弦三两声,未成曲调先有情”中的琵琶声是由空气振动产生的
B.“谁家玉笛暗飞声,散入春风满洛城”中的笛声是通过空气传播的
C.“水石相搏,声如洪钟”中的“声如洪钟”是指声音的音调高
D.“柴门闻犬吠,风雪夜归人”说明声音具有能量
6.有一种电动牙刷,它能发出超声波,直达牙刷棕毛刷不到的地方,则下列说法正确的是( )
A.电动牙刷发出的超声波不能在空气中传播
B.超声波不是由物体振动产生的
C.超声波的音调很低所以人听不到
D.超声波能传递能量
二、填空题
7.地震台网通过地震时产生的 (选填“超声”或“次声”)波来监测地震,说明声音可以传递 (选填“信息”或“能量”)。
8.某同学按图所示进行实验,当喇叭发声时,可观察到肥皂液膜会出现振动现象,由此现象得出的结论是 .
9.阅读短文,回答问题:
声呐
光波在水中衰减较快,一般水下几十米深处光线就很差,电磁波在水中衰减也很快,而且波长越短,损失越大,即使用大功率的低频电磁波,也只能传播几十米.然而,声波在水中传播的衰减就小得多,在深海中爆炸一个几千克的炸弹,在两万公里外还可以收到信号。
2009年2月,法国核潜艇“凯旋”号和英国核潜艇“前卫”号在大西洋相撞一潜艇“遭受撞击和刮伤”,另一潜艇“声呐罩部分”严重受损.均配备先进声呐系统的两艘核潜艇,竟将“几百万分之一”的相撞机率变为现实。经调查,双方发生碰撞的原因之一可能是为了减少自身发出的噪音而关闭了声呐系统。
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.请回答以下问题:
(1)关于声呐所发出的波下列说法正确的是 ;
A.电磁波 B.超声波 C.次声波 D.光波
(2)人能够感受到声呐发出的波的频率范围是 kHz到 kHz;
(3)停在海水中的潜艇A监测到离它7500m的潜艇B,并持续监控潜艇B,接到潜艇B反射回来的声波频率是变高的,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的距离变为 m;
(4)下列有关说法不正确 的是
A.声呐系统是通过发射声波来定位的
B.关闭声呐系统是在声源处控制噪声
C.刮伤的痕迹是潜艇之间摩擦力作用的结果
D.潜艇做成流线型是为了减小在水里航行时受到的压强。
10.地震产生的声波属于 (选填“次声波”、“超声波”或“可听声”),人耳无法听到;现代技术中利用超声波进行金属探伤,是利用了声音可以传递 。
11.如图所示,正在工作的超声波加湿器是利用超声波能够传递 ,将水滴击打成非常小的雾喷洒到空气中增加湿度。从水滴到雾的过程是否发生了物态变化?若是,请指出发生了什么物态变化。若否,请说出理由: 。
12.如图所示,用鼓锤分别重敲和轻敲鼓面,铜鼓发出的声音的响度不同,同时可以通过乒乓球 ,来显示鼓面振动的情况;通过实验可知:鼓面的 越大,响度越大;如果把点燃的蜡烛放到鼓面附近,烛焰会随着鼓声跳动,这说明声音能传递 。
三、科普阅读题
13.阅读短文,回答问题
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10kHz~30kHz之间,由于这种声波的频率较高,可以形成较指向性.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.
请回答以下问题:
(1)声呐利用了声能传递 ,人耳能够听到声呐发出的声波的频率范围是 kHz到 kHz;
(2)①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,潜艇B与潜艇A的距离s1是 m.(设声波在海水中传播速度为1500m/s)
②停在海水中的潜艇A继续监控潜艇B,过段时间接到潜艇B反射回来的声波频率是变低的,则潜艇B在 (选填“远离”或“靠近”)潜艇A;
(3)在月球上 (选填“能”或“不能”)用声呐技术来测量物体间的距离。
四、计算题
14.阅读下面的短文,回答问题.
超声波及其应用
人能够听到声音的频率范围从20 Hz到20 000 Hz。低于20 Hz的声音叫次声波,高于20 000 Hz的声音叫超声波。
超声波具有许多奇异特性:空化效应——超声波能在水中产生气泡,气泡爆破时释放出高能量,产生强冲击力的微波水柱,这不断冲击物体的表面,使物体表面及缝隙中的污垢迅速剥落,从而达到净化物体表面的目的。传播特性——它的波长短,在均匀介质中能够定向直线传播,根据这一特性可以进行超声波探伤、测厚、测距、医学诊断等。
(1)超声波的频率范围是 。
(2)超声波能够清洗物体是因为声波具有 。
(3)宇航员在月球上不能利用超声波测定两山之间的距离,是由于 。
(4)若声音在海水中的传播速度为1 500 m/s,利用回声定位原理从海面竖直向海底发射超声波,到接收到回声所用时间为4 s,那么请计算该处海水的深度是多少 ?(请简要写出答题的计算过程)。
15.据统计,全国发生的车祸中有超过四分之一是超速引起的!为此,成都市近年来加大了道路限速监控管理,一种是“定点测速”,即监测汽车在某点的车速;另一种是“区间测速”,就是测探头算出汽车在某一区间行驶的平均速度,如果超过了该路段的最高限速,即被判为超速,若监测点相距24km,全程限速120km/h,一辆轿车通过监测点A、B的速度分别为100km/h和110km/h,通过两个监测点的时间如图所示,(已知:超声波在空气中传播的速度为340m/s)
(1)若采用“区间测速”,请通过计算判断,这辆轿车在该路段会不会被判超速?
(2)如图(a)所示,停在公路旁的公安巡逻车定点测速时,利用超声波可以监测车速,巡逻车上测速仪可以发出并接收超声波脉冲信号,某次一轿车以108km/h的速度朝巡逻车匀速驶来,距巡逻车148m时,巡逻车发出超声波信号,则经过多少秒巡逻车收到轿车反射回来的信号?
(3)在图(b)中,P1、P2是测速仪先后发出的超声波信号,n1、n2分别是测速仪检测到的P1、P2经反射后的信号。设测速仪匀速扫描,P1与P2之间的时间间隔为0.9s,根据图(b)可知:P1与n1之间的时间间隔tP1n1=0.3s,P2与n2之间的时间间隔tP2n2=0.2s。假设被测汽车沿直线匀速行驶,则该车速度为多少m/s?
五、综合题
16.阅读下列材料,按要求完成后面提出的问题.
材料一:蝙蝠在黑暗中能自由地飞翔,用蜡封住其耳朵,虽然把它放在明亮的房间里,仍像喝醉酒一样,一次一次地碰到障碍物,后来,物理学家证实了蝙蝠能发出①波,靠这种波的回声来确定目标和距离.
材料二:如果把八只同样的玻璃杯盛不同深度的水用一根细棒依次敲打杯子,可以发现声音的②和盛水量有关.如果调节适当,可演奏简单的乐谱,由此我们不难知道古代“编钟”的道理.材料三:一艘国际商船在“火地岛”发现了多年前神谜失踪的“马可·波罗”号帆船,船上的一切设备及物品却完好无损,但船员都早已遇难.科学家们经过研究揭开了船员的“死亡之谜”.他们死亡于风暴产生的一种人耳听不到的声波.这种声波的频率和人体内脏的固有频率相似,导致人体内脏发生共振,产生恶心、晕眩等症状,严重的会造成心脏被震坏出血,危及生命.
(1)请你将上面材料中①和②两处补上恰当的文字:
① ,② ;
(2)材料三所说的这种声波是指我们学过的 ;在这种声波环境下人体器官发生了共振说明了声音具有 .
答案解析部分
1.【答案】C
【知识点】声音的传播条件;音调及音调与频率的关系;音调、响度与音色的区分;声与信息
2.【答案】C
【知识点】声速;音色;声与信息
3.【答案】D
【知识点】声音的产生;声速;音色;声与信息
4.【答案】C
【知识点】声与信息;声与能量
5.【答案】B
【知识点】声音的传播条件;音调、响度与音色的区分;声与信息
6.【答案】D
【知识点】声音的产生;声音的传播条件;超声波与次声波;声与能量
7.【答案】次声;信息
【知识点】超声波与次声波;声与信息
8.【答案】声音可以传递能量
【知识点】声与能量
9.【答案】B;10;20;6300;D
【知识点】回声测距离的应用;超声波与次声波;声与信息
10.【答案】次声波;信息
【知识点】超声波与次声波;声与信息
11.【答案】能量;否,水滴和雾都为液态
【知识点】音调、响度与音色的区分;声与信息;声与能量
12.【答案】反弹的高度;振幅;能量
【知识点】响度及响度与振幅的关系;声与能量
13.【答案】信息;10;20;7500;远离;不能
【知识点】声速;声与信息
14.【答案】(1)高于20000Hz
(2)能量
(3)真空不能传声
(4)3000 m
【知识点】声音的传播条件;回声测距离的应用;超声波与次声波;声与能量
15.【答案】(1)由图可知,轿车的行驶时间:t=10:41﹣10:31=10min=h,
则轿车在该路段的平均速度:,
所以,采用“区间测速”,这辆轿车在该路段会被判超速;
答:这辆轿车在该路段会被判超速;
(2)声波信号发出后向前传播的同时,汽车匀速行驶,声波遇到汽车被反射,此后声波原路返回,声波向外传播和返回经过相同路程,用相同时间;声波和汽车的速度之和:v=v声+v车=340m/s+30m/s=370m/s,
声波遇到汽车的时间:,
巡逻车收到轿车反射回来的信号的时间为2t=2×0.4s=0.8s;
答:经过0.8s巡逻车收到轿车反射回来的信号;
(3)P1、P2的间隔的刻度值为9个格,时间长为0.9s,已知tP1n1=0.3s,测速仪第一次发出超声波后经0.15s到达了汽车处,而信号从汽车处返回测速仪,也行驶了0.15s;
P2、n2之间间隔的刻度值2个格,tP1n2=0.2s,测速仪第二次发出超声波时,经过了0.1s到达了汽车处,而信号从汽车处返回测速仪,也行驶了0.1s;
测速仪第一次发出的信号从汽车处返回到测速仪时,汽车距测速仪:
s1=v声tP1n1=×340m/s×0.3s=51m;
第二次发出的信号从汽车处返回到测速仪时,汽车距测速仪:
s2=v声tP1n2=×340m/s×0.2s=34m;
因此汽车在两次与信号相遇的过程中,行驶了:s′=s1﹣s2=51m﹣34m=17m;
这17m共用了:;
所以汽车的车速为:。
答:该车速度为20m/s。
【知识点】回声测距离的应用;声与信息
16.【答案】(1)超声;音调
(2)次声波;能量
【知识点】音调及音调与频率的关系;超声波与次声波;声与能量
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