现代科技中的物理学(七)

现代科技中的物理学(七) 1．阅读下列材料 神奇的莺莺塔 莺莺塔（如图）在山西省永济市普救寺内，这座塔最神奇之处在于它奇妙的声学效应！全塔共13层，高36.76m。在塔的附近敲击石块，人们在一定位置便可听到“咯哇、咯哇”类似青蛙的鸣叫，传说是匠师在筑塔时将金蛤蟆安放其中。实际真是这样吗？经多方面研究，莺莺塔回声机制主要有两个方面：①建筑材料表面光滑还涂有釉料，对声波具有良好的反射作用。②它的塔檐非常特殊。每层檐都有一个向内弯曲的弧度，入射到每层檐的声波都被全部反射后，声音再经过叠加、汇聚，最后使回声增强，并且这种叠加有时能使声音拖长、频率发生变化，使敲击石块的声音变成蛙鸣。北京天坛的回音壁也蕴涵着相同的物理原理。根据上述材料，请完成填空： 建筑材料表面光滑还涂有釉料，对声波具有良好的___________作用。敲打石块入射到每层檐的声波都被全部反射后，声音再经过叠加，有时能使声音拖长、频率发生变化。如果声音的频率变大，其音调将变__________。通过塔反射叠加能听到远处的声音，塔的作用就是提高了声音的___________；解释北京天坛的回音壁形成回声增强的原因___________。 2．阅读《天坛的声学三奇》回答问题。 天坛的声学三奇 北京天坛始建于1420年，原来为明清两代帝王祭天祈谷的场所，其建筑独特，结构精巧，是我国最有特色的古建筑之一，吸引了无数的中外游客。特别是人称“声学三奇”的回音壁、三音石和圜丘，更令人终生难忘。 回音壁是皇穹宇四周的圆环形围墙，如图1所示。平常情况下，两个人如果相隔几米距离，说话就很难听见。可是在回音壁边上，即使你和同伴在相距几十米的两地轻声对话，彼此还能听得清清楚楚，就像两个人面对面说话一样。原来回音壁表面非常整齐平滑，是声波很好的反射面。一个人在回音壁内侧对着墙低声说话，回音壁的表面能够多次反射声波，可以让说话声传播很远的距离，如图2所示，这就是回音壁的“秘密”。 三音石位于回音壁的圆心上。从皇穹宇到回音壁大门的大路是一条用白色石块铺的路，三音石就是从皇穹宇数起的第三玦铺路石。只要游亼站在这块石头上拍一下掌，就可以听到三下掌声。这种特殊的声学现象是回音壁造成的。当拍掌声发出后，声波就沿半径传播，经回音壁反射后，又沿原半径返回，就形成第二下掌声；第二下掌声沿半径又传向回音壁，反射后又汇集到圆心，形成了第三下掌声，如图3所示。如果拍手的能量足够大时，还会出现更多下掌声。 天坛的第三个声学奇迹是圜丘，如图4所示。在圜丘中央的天心石上无论喊话还是拍手，听到的声音都会特别响亮，而站在天心石以外说话，就没有这种感觉了原来，圜丘的台顶不是真正水平的，而是从中央往四周斜下去。人们站在天心石上喊话，传向四周的声音会有一部分被四周的石栏杆反射，射到稍有倾斜的台面后又反射到圜丘中央。因为圜丘台顶的半径较短，所以回声与原声间隔的时间也较短，因此原声与回声混在一起，使站在天心石上的人觉得声音格外响亮。 (1)回音壁可以让说话声传播很远的距离，是因为它的表面能够多次 ______ 声波； (2)当游客在圜丘台顶的天心石说话时，听到的声音格外响亮，这里的“响亮”是指声音的 ______ ；（选填“响度大”或“音调高”） (3)某同学站在三音石上拍手，0.2s后听到第一次回声，请你估算回音壁的半径，并写出估算过程（声音在空气中的传播速度约为340m/s）。 ( ) 3．阅读短文，回答问题： 多普勒效应 1842年的一天，奥地利一位名叫多普勒的数学家、物理学家正路过铁路交叉处，恰逢一列火车从他身旁驶过，他发现火车从远而近时鸣笛声变响，音调变尖，而火车从近而远时鸣笛声变弱，音调变低。他对这个物理现象产生了极大兴趣，就进行了研究。他发现当声源离观察者远去时，观察者接收到的声波的频率变小，音调变得低沉；当声源向观察者靠近时，观察者接收到的声波的频率变大，音调就变高，后来人把它称为“多普勒效应”。科学家们经研究发现多普勒效应适用于所有类型的波，包括电磁波。 声波的多普勒效应可用于交通中的测速，交通警察向行进中的车辆发射频率已知的超声波，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度。多普勒效应也可以用于医学的诊断，也就是我们平常说的彩超，即彩色多普勒超声。仪器发射一系列的超声波，经人体血管内的血液反射，因为血液流动的速度不同，反射后被仪器接收到的回声的频率就会有所不同，用不同颜色标识出，因而彩超既具有二维超声结构图像的优点，又同时提供了血流动力学的丰富信息。 (1)光是一种电磁波，所以光_____（选填“能”或“不能”）发生多普勒效应。 (2)交通中的测速仪和医学中的彩超都是应用多普勒效应原理工作的，仪器发射的超声波的频率与反射后接收到的回声的频率_____（选填“相同”或“不同”）。 (3