专项01 有关声速的计算（重难点训练）物理苏科版2024八年级上册

专项01 有关声速的计算 一．回声测速的计算（共5小题） 二．声音同时在不同介质中传播的计算问题（共5小题） 三．汽车鸣笛回声的计算问题（共6小题） 四．声速的测量（共2小题） 五．其他声速计算问题（共2小题） 一．回声测速的计算（共5小题） 1．交通部门常用测速仪来检测车速。测速原理是测速仪前后两次发出并接收到被测车反射回的超声波信号，再根据两次信号的时间差，测出车速，如图甲所示。某次测速中，测速仪发出与接收超声波的情况如图乙所示，x表示超声波与测速仪之间的距离。则该被测汽车速度约为（假设超声波的速度为340 m/s，且保持不变）（　　） A．28.33m/s B．13.60m/s C．14.78m/s D．14.17m/s 【答案】D 【详解】由图可知，超声波第一次从测速仪发出到与汽车相遇的地点A，经过的时间为s，根据可知，超声波通过的距离 超声波第二次从测速仪发出到与汽车相遇的地点B，经过的时间 超声波通过的距离 所以AB之间的距离 测速仪发出的超声波两次间隔时间为1s，且测速仪第一次发出超声波记为0时刻，则超声波第一次从测速仪发出到与汽车相遇的地点A，经过的时间为0.16s，超声波第二次发出的时刻为1s末，超声波第二次与车相遇在B点的时刻应该是 汽车从A点到B点行驶的时间 所以汽车行驶的速度 故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 2．如图，超声波测速仪A，向远离自己而去的汽车B发出两次脉冲波的时间间隔为4.5s，第一个脉冲1.4s后收到反射信号。发射第二个脉冲3.0s后收到反射信号（声音在空气中速度为340m/s）（　　） A．汽车接收到第一次脉冲，距离测速仪的距离为248m B．汽车接收到第一次脉冲，距离测速仪的距离为250m C．汽车接收到两次脉冲波的时间间隔是4.3s D．汽车接收到两次脉冲波的时间间隔是5.3s 【答案】D 【详解】测速仪第一次发出的信号从汽车B处返回到测速仪所用时间     由得，汽车B距测速仪 测速仪第二次发出的信号从汽车B处返回到测速仪所用时间 汽车B收到两次信号的时间间隔是 故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 3．如图甲所示是在高速公路上常见的测速反馈装置，其主要部分是一个测速仪。其原理如图乙所示，汽车向测速仪的方向匀速驶来，测速仪向汽车发出两次短促的（超声波）信号，超声波信号遇见汽车前面板，反射回测速仪。测速仪第一次发出信号到测速仪接收到信号用时0.6s，测速仪第二次发出信号到测速仪接收到信号用时0.2s，发出两次信号的时间间隔是1.9s，超声波的速度是340m/s。求： （1）第一次发出的信号遇见汽车时，汽车距测速仪有多远； （2）从第一次信号遇见汽车时，到第二次信号遇见汽车时，汽车行驶的距离； （3）汽车经过上述路段的速度是多少？（可能用到的丙图。丙图中ABCD四点分别表示：测速仪第一次发出信号时、第一次发出的信号遇见汽车时、测速仪第二次发出信号、第二次发出的信号遇见汽车时，汽车的位置。） 【答案】（1）102m；（2）68m；（4）40m/s 【详解】解：（1）第一次发出的信号到达汽车的时间 由可得，汽车接收到第一次信号时，距测速仪 （2）第二次发出的信号到达汽车的时间 汽车接收到第二次信号时，距测速仪 所以从第一次信号遇见汽车时，到第二次信号遇见汽车时，汽车行驶的距离 （3）在两次信号的间隔过程中，汽车行驶的距离 汽车行驶时间 汽车的速度 答：（1）汽车接收到第一次信号时，距测速仪有102m； （2）汽车接收到第二次信号时，距测速仪有68m； （4）汽车的速度是40m/s。 4．如图（a）（b）为高速路上距离传感器发出和接收超声波检测汽车速度的示意图。    （1）超声波 在真空中传播（选填“可以”或“不能”）； （2）如图（a）所示，已知超声波的速度为340m/s，某次检测车速时，传感器发出至接收超声波信号用了1s，超声波信号遇到汽车时，汽车与传感器之间的距离是 m； （3）如图（b）所示，P1、P2是测速仪发出的超声波信号，n1、n2分别是P1、P2由汽车反射回来的信号。设测速仪匀速扫描，P1、P2之间的时间间隔为6s，图中每1小格的时间为 s。汽车在接收到P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离 m。 【答案】 不能 170 0.2 102 【详解】（1）[1]声音的传播需要介质，真空不能传声，因此超声波不能在真空中传播。 （2）[2]超声波传播的距离 s声=v声t声=340m/ s×ls=340m 由于声音发生了反射，所以超声波信号遇到汽车时，汽车与传感器之间的距离为 （3）[3] P1、P2的间隔的刻度值为30个格，时间长为6s，则图中每l小格的时间为 [4]P1、n1之间间隔的刻度值为12，所以对应的时间为 0.2s×12=2.4s P2、n2之间间隔的刻度值9，所以对应的这两点之间对应的时间为 0.2s×9=1.8s P1、n1之间的时间为超声波第一次从测速仪发出后遇到行进的汽车又回来所用的时间，所以超声波传播到汽车所用的时间t为 由此可以求出汽车在接收到P1的信号时汽车与测速仪之间距离 s1=vt1=340m/s×1.2s=408m 同理可求出汽车在接收P2信号时汽车与测速仪之间的距离 由此可知，汽车在接收到P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离 s=s1-s2=408m-306m=102m 5．阅读短文，回答问题： 蝙蝠与测速仪 蝙蝠是利用超声波的高手，它视觉很差，被认为是动物界的“盲人”。为了研究蝙蝠如何在黑暗的夜晚捕食昆虫，意大利科学家将蝙蝠和猫头鹰一起放在完全黑暗的密室里。研究发现，   蝙蝠能轻易地分辨方位、躲避障碍物，而猫头鹰会撞上障碍物。如果将蝙蝠的耳朵堵住，它就会丧失方向感，不能躲避障碍物。直到1930年，哈佛大学的一位大学生才利用仪器探测到蝙蝠发出的是超声波，从而揭开了蝙蝠捕食之谜。原来，黑暗中飞行的蝙蝠通过鼻腔每秒发射 10-20 次超声波，这种声波可以探索到很小的障碍物，声波遇到障碍物后便会发生反射。蝙蝠根据接受到反射回来声音的方向和时间间隔，就能了解周围环境，辨别位置和捕食昆虫。这种利用声波在传播过程中有反射现象的原理探测物体方位和距离的方式叫回声定位。 科学家受到回声定位的启发，发明了超声波测速仪.图甲是公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪每隔一定的时间发射一次超声波，显示屏上能显示发出和接收到的超声波信号，   并能读出两个信号的时间差，从而测出被测物体的位置和速度.如果发出的超声波遇不到反射物，显示屏上只显示发出的超声波，如图乙中的p1、p2所示；如果测速仪正前方有一辆汽车， 测速仪将接收到汽车反射回来的超声波，p1、p2的发射波n1、n2如图丙所示。 （1）科学家将蝙蝠和猫头鹰一起放在完全黑暗的密室里，发现蝙蝠能轻易地分辨方位、躲避障碍物。这一过程属于科学探究中的 ； A．提出问题    B．猜想假设         C．进行实验 D．得出结论 （2）如果图乙和图丙中的p1、p2之间的时间间隔，则测速仪每秒钟发射 次超声波， 图丙中p1、n1之间的时间间隔t1=0.2s，超声波在空气中传播速度是v=340m/s，可知超声波第一次发射时汽车离测速仪的距离为 m； （3）图丙p2、n2之间的时间间隔t2小于之p1、n1之间间隔t1，由此可以判断汽车的运动情况是 ； A．静止                   B．向左运动            C．向右运动     D．无法判断 （4）在另一实验中，某志愿者的刹车反应时间（即图中“反应过程”所用时间）是 0.4s。该志愿者驾车以72km/h 的速度在实验场的水平路面上匀速行驶，从发现情况到汽车停止，行驶距离33m， 则经过 m 距离后汽车才开始减速；若志愿者边打电话边驾车，以 72km/h 的速度在试验场的水平路面上匀速行驶，在发现情况到汽车停止，行驶距离 39m，此时志愿者的刹车反应时间是 s。由此研究可知，驾驶员驾驶时打电话，驾驶员的刹车反应会 。（选填“变快”、“变慢”或“不变”） 【答案】 C 2 34 B 8 0.7 变慢 【详解】（1）[1]科学家将蝙蝠和猫头鹰一起放在完全黑暗的密室里，发现蝙蝠能轻易地分辨方位、躲避障碍物。这是在进行实验，故属于科学探究中的进行实验，故C符合题意。 故选C。 （2）[2]根据题意知道，图乙和图丙中的p1、p2之间的时间间隔是，则测速仪每秒钟发射超声波次数是 [3]因为图丙中p1、n1之间的时间间隔t1=0.2s，则超声波第一次发射后到汽车接到p1时所用时间是 由可知：超声波第一次发射后到汽车接到p1时，超声波通过的路程是 （3）[4]根据题意知道，则超声波发射后到汽车接到时所用时间是 根据可知，汽车离测速仪的距离 即汽车离测速仪的距离在变小，由甲图可知是汽车是向左运动，故B符合题意。 故选B。 （4）[5]由可得，志愿者的反应距离为 [6]志愿者边打电话边驾车比没有接听电话反应过程多出的距离 志愿者边打电话边驾车比没有接听电话反应过程多出的时间 志愿者边打电话边驾车的刹车反应时间 [7]由此实验及上述数据表明，驾驶员驾驶时打电话，驾驶员的刹车反应会变慢。 二．声音同时在不同介质中传播的计算问题（共5小题） 6．某同学欲测出一段较长的废铁轨的长度，小明同学戴了一块电子表，他们让小明将耳朵贴在铁轨的一端，另一位同学用力敲击铁轨的另一端，小明听到一声敲击声后，经过1.4s又听到一声敲击声。铁轨的长度是(声音在空气中的速度为340m/s声音在铁轨中的速度为5100m/s)（   ） A．510m B．540m C．340m D．680m 【答案】A 【详解】一般情况下，固体传声速度大于气体传声速度，故第一次声音是通过铁轨传播，第二次声音是通过空气传播，已知小明听到两次声音的间隔时间为1.4s，设铁轨长度为s，则 t空气-t铁=1.4s 解得 s=510m 故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 7．甲同学在一根85米的装满水的铁管的一端敲一下铁管，乙同学在铁管的另一端贴近管壁，可听到（　　）（已知声音在铁、水和空气中的传播速度依次为5200m/s，1500m/s，和340m/s，人耳能分清前后两次声音的时间间隔要大于0.1s） A．一次敲击声 B．两次敲击声 C．三次敲击声 D．无法确定 【答案】B 【详解】声音通过85米长的空气、水、铁需要的时间分别为 彼此的时间间隔为 所以，人们能分别出通过空气和水传过来的声音，但不可以把通过水与铁传过来的声音区分开来，所以，人们能够听到两个敲击声。故ACD不符合题意；B符合题意。 故选B。 8．某课外小组的同学为了体验声音在不同介质中传播速度不同的物理现象进行下列研究，（已知人耳能区分两次声音的最小时间间隔为0.1s，在当前环境下声音在空气中的传播速度，在软木中的传播速度，在水中的传播速度，在钢铁中的传播速度v铁=5200m/s。）。现有一段长为51m的长直软木，当小明在一端用力敲击一下长直软木时，将耳朵贴在软木另一端倾听的小华经 s听到响声，小华能听到 次响声；而小红同学在输送水的长直铁管道（充满水）上敲击一下，使铁管发出清脆的声音，小亮沿长直铁管某一位置耳朵贴近铁管听声。若实验中小亮只听到一次响声，则小亮的位置距离敲击点的距离范围是 m。（选填“s<44m”、“44~211m”或“s>211m”） 【答案】 0.102 1 s<44m 【详解】[1][2]当小明在一端用力敲击一下长直软木时，声音在软木中传播的时间为 则将耳朵贴在软木另一端倾听的小华经0.102s听到响声，声音在空气中传播的时间为 两次时间间隔为 所以小华能听到1次响声。 [3]声音到达人耳的先后顺序（传声物质）依次是：铁、水、空气。设声音传播的距离为s。要分辨（相邻的）空气和水传来的声音，应有 解得。 要分辨（相邻的）水和铁传来的声音，应有 解得。 要分辨（相邻的）空气和铁传来的声音，应有 解得。 所以，小亮的位置到敲击点的距离：s>211m时，三种物质传播的声音到达听音者的时间间隔均等于或大于0.1s，能听到三次敲击声。小亮的位置到敲击点的距离211m>s>44m时，水和铁传播的声音到达听音者的时间间隔小于0.1s（不能区分），但水和空气传播的时间间隔仍然等于或大于0.1s，能听到两次敲击声。小亮的位置到敲击点的距离36.4m<s<44m时，虽然空气和铁传来的声音时间间隔大于等于0.1s，但两次声音中夹杂着一次从水中传来的声音，使得相邻的两次声音时间间隔小于0.1s，所以，只能听见一次声音。实验中小亮只听到一次响声，则小亮的位置距离敲击点的距离范围是s<44m。 9．小美同学在长铁管的一端敲一下，小智同学在铁管的另一端听到两次声音；听到第一次声音的时间为0.34s，声音在空气中的传播速度为，声音在钢铁中的传播速度为。问： (1)小智同学听到的第一次声音是通过 传来的； (2)铁管的长度是多少 ？ (3)听到两次声音的间隔时间为多少秒 ？ 【答案】(1)铁管 (2)1700m (3)4.66s 【详解】（1）声音在固体中传播的速度最快，故小智同学听到的第一次声音是通过铁管传来的。 （2）铁管的长度为 （3）声音在空气中传播的时间为 两次声音间隔的时间为 10．短文填空。 “原来钓鱼才是抖音运动的顶流” 小崔爸爸是钓鱼爱好者，这天小崔发现爸爸的钓具中多了一个新设备——冰上声呐探鱼器（如图甲）、小崔通过说明书发现，其声呐工作面内部是一个超声波发生器，利用超声波 的特点可以测量各种距离，如河道宽、水深、冰层厚度等。 小崔尝试使用其测量自家院子宽度，将其尾部紧靠院子一侧墙壁，对准另一侧院墙按下开关，结果显示135m，明显不符，原来他错选了测水深模式，则院子的实际宽度 m。（设声音在水中的传播速度v水=1530m/s，是空气中声速的4.5倍，不计设备自身长度） 一天，小崔随爸爸来到某冰钓钓场的冰面上，用多功能开关选择计时模式（记录从超声波发射到接收的时间），接着紧贴冰洞中的水面（与冰面齐平）按下开关，显示数值为t1=0.02s，则此处水深为 m。 随后他在邻近冰面上紧贴冰面再次测试，超声波穿透冰层水层碰到水底后反射回来的时间为，若声音在冰中的传播速度为，则冰层厚度为 m。（用t1、t2、、表示） 【答案】 方向性好、穿透力强 30 15.3 【详解】[1]由于超声波传播过程中，方向性好、穿透力强，所以常用超声波测量各种距离。 [2]声音在水中的传播速度v水=1530m/s，是空气中声速v空的4.5倍，则院子的实际宽度 [3]从超声波发射到接收的时间为0.02s，则此处水深 [4]设冰层厚度为s冰，冰层下水深为s水，在水中传播的时间为t水，在冰中传播的时间为t冰，则有 即 并且总时间 解得 则冰的厚度为 三．汽车鸣笛回声的计算问题（共6小题） 11．一辆汽车在匀速行驶，道路前方有一座高山，司机鸣笛并在6s后听到回声，若汽车行驶速度为20m/s，司机从鸣笛到听到回声，汽车行驶了 m，司机听到回声时距离高山 m。与此同时，复兴号列车车身长428m，正以68m/s的速度驶入长1000m的平直隧道，复兴号在进入隧道时鸣笛9.4s，在隧道另一端口的护路工人听到鸣笛的时间为 s。（空气中声速340m/s） 【答案】 120 960 7.52 【详解】[1]汽车行驶的路程 s车=v车t=20m/s×6s=120m [2]声音传播的距离 s声=v声t=340m/s×6s=2040m 设司机鸣笛时汽车到高山的距离为s，则 2s=s声+s车=2040m+120m=2160m 解得 s=1080m 司机听到回声时汽车到高山的距离 s′=s-s车=1080m-120m=960m[3]假设列车静止在隧道口鸣笛时间为9.4秒，则隧道另一端口的护路工人听到鸣笛的时间为9.4s，列车以68m/s的速度行驶，因此列车在鸣笛结束时已经行驶路程 s1= v1t1=68m/s×9.4s= 639.2m 声音传播这段时间 实际列车第9.4s末鸣笛声到隧道另一端口则少用t2的时间，所以在隧道另一端口的护路工人听到鸣笛的时间 12．一辆汽车在匀速行驶过程中司机鸣笛后4s才听到前方一座高山的回声。若汽车行驶速度为20m/s，声音传播的速度为340m/s，求： (1)司机从鸣笛到听到回声，汽车行驶的路程是多少？ (2)从鸣笛到听到回声时，声音传播的距离是多少？ (3)听到回声时距高山的距离是多少？ (4)听到回声后司机还要行驶多少时间到达高山？ 【答案】(1)80m (2)1360m (3)640m (4)32s 【详解】（1）司机从鸣笛到听到回声，汽车行驶的路程是 （2）声音传播的距离 （3）司机鸣笛时汽车到高山的距离为 听到回声时距高山的距离是 （4）听到回声后司机到达高山的时间 13．一辆客车在某高速公路上行驶，在经过某直线路段时，司机驾车做匀速直线运动。司机发现其正要通过正前方高山悬崖下的隧道，于是鸣笛，经t1=8秒后听到回声，听到回声后又行驶t2=27秒，司机第二次鸣笛，又经t3=6秒后听到回声。求： （1）客车的速度为多少米每秒？（假定声音在空气中的速度为340m/s） （2）客车第一次鸣笛时与悬崖的距离为多少米？ 【答案】（1）10m/s；（2）1400m 【详解】解：（1）设客车第一次鸣笛时与悬崖的距离为 L，客车匀速行驶的速度为 v。根据题意可知，第一次鸣笛时客车到悬崖距离的2倍等于声音传播距离与客车行驶距离之和，即 听到回声后客车继续行驶t2=27秒，司机第二次鸣笛，此时客车距离悬崖的距离为 根据题意可知，第二次鸣笛时客车到悬崖距离的2倍等于声音传播距离与客车行驶距离之和，即 联立则有 （2） 客车第一次鸣笛时与悬崖的距离为 答：（1） 客车的速度为10m/s； （2） 客车第一次鸣笛时与悬崖的距离为1400m。 14．一辆汽车在平直的公路上正对山崖以一定的速度保持不变直线行驶，汽车在离山崖A处鸣笛，当汽车行驶4s后在B处时刚好听到山崖对鸣笛的回声，汽车每秒行驶的距离是10m（声音在空气中每秒传播的距离340m），求B点离山崖多少m？ 【答案】660 【详解】解：汽车行驶的速度v车=10m/s，由得在t=4s的时间内，汽车行驶的距离 s车=v车t=10m/s×4s=40m 由得笛声传播的距离 s声=v声t=340m/s×4s=1360m 听到回声的B点离山崖的距离为s2，则 2s2=s声﹣s车 答：B点离山崖为660m。 15．一辆汽车匀速驶向一座高山，司机鸣笛后4s听到回声，若汽车行驶速度为72km/h，则（声音在空气中传播的速度是340m/s） （1）听到回声时，声音通过路程是多少？ （2）司机鸣笛时距离高山有多远？ 【答案】（1）1360m；（2）720m 【详解】（1）听到回声时，声音通过路程 （2）汽车速度 由 得，听到回声时，汽车通过路程 设司机鸣笛时汽车到高山的距离为s， 则 答：（1）听到回声时，声音通过路程为1360m。 （2）听到回声时汽车到高山的距离是720m。 16．如图所示，火车在笔直的轨道上匀速行驶，在从山崖驶向大桥的过程中，当火车车头距离桥头150m时鸣笛，鸣笛5s后火车车头到达桥头，此时车头的司机听到来自山崖的回声。（声音在空气中的传播速度按340m/s计算） 求：（1）火车的速度； （2）鸣笛时，火车车头到山崖的距离。 【答案】（1）30m/s；（2）775m 【详解】解：（1）由可知，火车的速度 v车==30m/s （2）由可知，声音传播的路程 s声=v声t=340m/s×5s=1700m 鸣笛时，火车车头到山崖的距离 s==775m 答：（1）火车的速度为30m/s； （2）鸣笛时，火车车头到山崖的距离为775m。 四．声速的测量（共2小题） 17．如图为某声速测量仪器的实验装置图，甲、乙是声信号采集器，铜铃到甲、乙的距离s1=20cm，s2=80cm；敲打铜铃后，声音被甲、乙接收，液晶显示屏会显示甲、乙接收到声信号的时间差，单位为ms（1ms=10-3s），下列说法错误的是（　　） A．敲打铜铃，液晶显示屏上的示数为1.765，此时测得声速约为340m/s B．已知温度越高，声速越大。当加热铜铃与乙之间的空气后敲打铜铃，液晶显示屏的示数将变小 C．若将铜铃放在甲、乙连线的中点，敲打铜铃，液晶显示屏的示数为0 D．若将铜铃、甲和乙从左向右依次摆放在同一条直线上，甲、乙位置固定不动，移动铜铃，铜铃离甲越远时敲打铜铃，液晶显示屏的示数越大 【答案】D 【详解】A．由题意知 s1=20cm=0.2m s2=80cm=0.8m Δt=1.765ms=1.765×10-3s 由题意知，时间差为 即 解得v≈340m/s，故A正确，不符合题意； B．当加热铜铃与乙之间的空气后，向乙传播的声音速度变大，而向甲传播的声音速度不变，则v声′>v声；则 因v声′>v声，所以Δt′<Δt，即液晶显示屏的示数（显示的时间差）将变小，故B正确，不符合题意； C．若将铜铃放在甲、乙连线的中点，铜铃与甲的距离和与乙的距离是相等的，根据可知，声音传到甲、乙的时间相同，所以液晶屏的示数为0，故C正确，不符合题意； D．若将铜铃、甲和乙从左向右依次摆放在同一条直线上，甲、乙位置固定不动，移动铜铃，铜铃离甲越远时，由于甲乙间的距离是一定的，则声音传到甲、乙的距离差是一定的，因此时间差是一定的，所以液晶显示屏的数值不变，故D错误，符合题意。 故选D。 18．小明利用手机来测量声速，实验场景如图所示：他将一根木条平放在楼梯台阶边缘，小球放置在木条上，手机放在地面A点，打开手机的“声学秒表”软件，用钢尺水平击打木条使其飞出的同时小球下落，手机接收到钢尺的击打声开始计时，接收到小球落地的撞击声停止计时，测得台阶距离地面的高度h=3.2m，击打声与撞击声的时间间隔；小球下落时间t=0.8s；求声速大小为多少? 【答案】320m/s 【详解】声音所走的路程为3.2m，击打声与撞击声的时间间隔⊿t=0.79s；小球下落时间t=0.8s，则击打声传递到手机所需的时间为 声速大小为 五．其他声速计算问题（共2小题） 19．站在百米赛跑终点的计时员，听到起跑的枪声后立即开始计时，测得小郑同学百米赛跑的时间是13.00s，则小郑同学跑百米的真实时间是（声音在空气中的传播速度为340m/s）（　　） A．13.29s B．13.00s C．12.71s D．无法确定 【答案】A 【详解】声音传播100m所用的时间为 小郑同学跑出百米的真实时间为 故BCD不符合题意，A符合题意。 故选A。 20．甲、乙两人站在一堵光滑的墙壁前，两人之间相距102m，且距离墙壁均为68m。如图所示。甲开了一枪后，乙先后听到两声枪响之间的时间间隔为（已知空气中声音的传播速度为340m/s）（　　） A．0.1s B．0.2s C．0.3s D．0.4s 【答案】B 【详解】由题可知，两次声音一次为直接通过空气传播，一次为经过墙壁反射后传播，由速度公式可知直接通过空气传播所用的时间 经墙壁反射后传播所用的时间 则前后两次听到的时间间隔 t=t1-t2=0.5s-0.3s=0.2s 故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 16 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专项01 有关声速的计算 一．回声测速的计算（共5小题） 二．声音同时在不同介质中传播的计算问题（共5小题） 三．汽车鸣笛回声的计算问题（共6小题） 四．声速的测量（共2小题） 五．其他声速计算问题（共2小题） 一．回声测速的计算（共5小题） 1．交通部门常用测速仪来检测车速。测速原理是测速仪前后两次发出并接收到被测车反射回的超声波信号，再根据两次信号的时间差，测出车速，如图甲所示。某次测速中，测速仪发出与接收超声波的情况如图乙所示，x表示超声波与测速仪之间的距离。则该被测汽车速度约为（假设超声波的速度为340 m/s，且保持不变）（　　） A．28.33m/s B．13.60m/s C．14.78m/s D．14.17m/s 2．如图，超声波测速仪A，向远离自己而去的汽车B发出两次脉冲波的时间间隔为4.5s，第一个脉冲1.4s后收到反射信号。发射第二个脉冲3.0s后收到反射信号（声音在空气中速度为340m/s）（　　） A．汽车接收到第一次脉冲，距离测速仪的距离为248m B．汽车接收到第一次脉冲，距离测速仪的距离为250m C．汽车接收到两次脉冲波的时间间隔是4.3s D．汽车接收到两次脉冲波的时间间隔是5.3s 3．如图甲所示是在高速公路上常见的测速反馈装置，其主要部分是一个测速仪。其原理如图乙所示，汽车向测速仪的方向匀速驶来，测速仪向汽车发出两次短促的（超声波）信号，超声波信号遇见汽车前面板，反射回测速仪。测速仪第一次发出信号到测速仪接收到信号用时0.6s，测速仪第二次发出信号到测速仪接收到信号用时0.2s，发出两次信号的时间间隔是1.9s，超声波的速度是340m/s。求： （1）第一次发出的信号遇见汽车时，汽车距测速仪有多远； （2）从第一次信号遇见汽车时，到第二次信号遇见汽车时，汽车行驶的距离； （3）汽车经过上述路段的速度是多少？（可能用到的丙图。丙图中ABCD四点分别表示：测速仪第一次发出信号时、第一次发出的信号遇见汽车时、测速仪第二次发出信号、第二次发出的信号遇见汽车时，汽车的位置。） 4．如图（a）（b）为高速路上距离传感器发出和接收超声波检测汽车速度的示意图。    （1）超声波 在真空中传播（选填“可以”或“不能”）； （2）如图（a）所示，已知超声波的速度为340m/s，某次检测车速时，传感器发出至接收超声波信号用了1s，超声波信号遇到汽车时，汽车与传感器之间的距离是 m； （3）如图（b）所示，P1、P2是测速仪发出的超声波信号，n1、n2分别是P1、P2由汽车反射回来的信号。设测速仪匀速扫描，P1、P2之间的时间间隔为6s，图中每1小格的时间为 s。汽车在接收到P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离 m。 5．阅读短文，回答问题： 蝙蝠与测速仪 蝙蝠是利用超声波的高手，它视觉很差，被认为是动物界的“盲人”。为了研究蝙蝠如何在黑暗的夜晚捕食昆虫，意大利科学家将蝙蝠和猫头鹰一起放在完全黑暗的密室里。研究发现，   蝙蝠能轻易地分辨方位、躲避障碍物，而猫头鹰会撞上障碍物。如果将蝙蝠的耳朵堵住，它就会丧失方向感，不能躲避障碍物。直到1930年，哈佛大学的一位大学生才利用仪器探测到蝙蝠发出的是超声波，从而揭开了蝙蝠捕食之谜。原来，黑暗中飞行的蝙蝠通过鼻腔每秒发射 10-20 次超声波，这种声波可以探索到很小的障碍物，声波遇到障碍物后便会发生反射。蝙蝠根据接受到反射回来声音的方向和时间间隔，就能了解周围环境，辨别位置和捕食昆虫。这种利用声波在传播过程中有反射现象的原理探测物体方位和距离的方式叫回声定位。 科学家受到回声定位的启发，发明了超声波测速仪.图甲是公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪每隔一定的时间发射一次超声波，显示屏上能显示发出和接收到的超声波信号，   并能读出两个信号的时间差，从而测出被测物体的位置和速度.如果发出的超声波遇不到反射物，显示屏上只显示发出的超声波，如图乙中的p1、p2所示；如果测速仪正前方有一辆汽车， 测速仪将接收到汽车反射回来的超声波，p1、p2的发射波n1、n2如图丙所示。 （1）科学家将蝙蝠和猫头鹰一起放在完全黑暗的密室里，发现蝙蝠能轻易地分辨方位、躲避障碍物。这一过程属于科学探究中的 ； A．提出问题    B．猜想假设         C．进行实验 D．得出结论 （2）如果图乙和图丙中的p1、p2之间的时间间隔，则测速仪每秒钟发射 次超声波， 图丙中p1、n1之间的时间间隔t1=0.2s，超声波在空气中传播速度是v=340m/s，可知超声波第一次发射时汽车离测速仪的距离为 m； （3）图丙p2、n2之间的时间间隔t2小于之p1、n1之间间隔t1，由此可以判断汽车的运动情况是 ； A．静止                   B．向左运动            C．向右运动     D．无法判断 （4）在另一实验中，某志愿者的刹车反应时间（即图中“反应过程”所用时间）是 0.4s。该志愿者驾车以72km/h 的速度在实验场的水平路面上匀速行驶，从发现情况到汽车停止，行驶距离33m， 则经过 m 距离后汽车才开始减速；若志愿者边打电话边驾车，以 72km/h 的速度在试验场的水平路面上匀速行驶，在发现情况到汽车停止，行驶距离 39m，此时志愿者的刹车反应时间是 s。由此研究可知，驾驶员驾驶时打电话，驾驶员的刹车反应会 。（选填“变快”、“变慢”或“不变”） 二．声音同时在不同介质中传播的计算问题（共5小题） 6．某同学欲测出一段较长的废铁轨的长度，小明同学戴了一块电子表，他们让小明将耳朵贴在铁轨的一端，另一位同学用力敲击铁轨的另一端，小明听到一声敲击声后，经过1.4s又听到一声敲击声。铁轨的长度是(声音在空气中的速度为340m/s声音在铁轨中的速度为5100m/s)（   ） A．510m B．540m C．340m D．680m 7．甲同学在一根85米的装满水的铁管的一端敲一下铁管，乙同学在铁管的另一端贴近管壁，可听到（　　）（已知声音在铁、水和空气中的传播速度依次为5200m/s，1500m/s，和340m/s，人耳能分清前后两次声音的时间间隔要大于0.1s） A．一次敲击声 B．两次敲击声 C．三次敲击声 D．无法确定 8．某课外小组的同学为了体验声音在不同介质中传播速度不同的物理现象进行下列研究，（已知人耳能区分两次声音的最小时间间隔为0.1s，在当前环境下声音在空气中的传播速度，在软木中的传播速度，在水中的传播速度，在钢铁中的传播速度v铁=5200m/s。）。现有一段长为51m的长直软木，当小明在一端用力敲击一下长直软木时，将耳朵贴在软木另一端倾听的小华经 s听到响声，小华能听到 次响声；而小红同学在输送水的长直铁管道（充满水）上敲击一下，使铁管发出清脆的声音，小亮沿长直铁管某一位置耳朵贴近铁管听声。若实验中小亮只听到一次响声，则小亮的位置距离敲击点的距离范围是 m。（选填“s<44m”、“44~211m”或“s>211m”） 9．小美同学在长铁管的一端敲一下，小智同学在铁管的另一端听到两次声音；听到第一次声音的时间为0.34s，声音在空气中的传播速度为，声音在钢铁中的传播速度为。问： (1)小智同学听到的第一次声音是通过 传来的； (2)铁管的长度是多少？ (3)听到两次声音的间隔时间为多少秒？ 10．短文填空。 “原来钓鱼才是抖音运动的顶流” 小崔爸爸是钓鱼爱好者，这天小崔发现爸爸的钓具中多了一个新设备——冰上声呐探鱼器（如图甲）、小崔通过说明书发现，其声呐工作面内部是一个超声波发生器，利用超声波 的特点可以测量各种距离，如河道宽、水深、冰层厚度等。 小崔尝试使用其测量自家院子宽度，将其尾部紧靠院子一侧墙壁，对准另一侧院墙按下开关，结果显示135m，明显不符，原来他错选了测水深模式，则院子的实际宽度 m。（设声音在水中的传播速度v水=1530m/s，是空气中声速的4.5倍，不计设备自身长度） 一天，小崔随爸爸来到某冰钓钓场的冰面上，用多功能开关选择计时模式（记录从超声波发射到接收的时间），接着紧贴冰洞中的水面（与冰面齐平）按下开关，显示数值为t1=0.02s，则此处水深为 m。 随后他在邻近冰面上紧贴冰面再次测试，超声波穿透冰层水层碰到水底后反射回来的时间为，若声音在冰中的传播速度为，则冰层厚度为 m。（用t1、t2、、表示） 三．汽车鸣笛回声的计算问题（共6小题） 11．一辆汽车在匀速行驶，道路前方有一座高山，司机鸣笛并在6s后听到回声，若汽车行驶速度为20m/s，司机从鸣笛到听到回声，汽车行驶了 m，司机听到回声时距离高山 m。与此同时，复兴号列车车身长428m，正以68m/s的速度驶入长1000m的平直隧道，复兴号在进入隧道时鸣笛9.4s，在隧道另一端口的护路工人听到鸣笛的时间为 s。（空气中声速340m/s） 12．一辆汽车在匀速行驶过程中司机鸣笛后4s才听到前方一座高山的回声。若汽车行驶速度为20m/s，声音传播的速度为340m/s，求： (1)司机从鸣笛到听到回声，汽车行驶的路程是多少？ (2)从鸣笛到听到回声时，声音传播的距离是多少？ (3)听到回声时距高山的距离是多少？ (4)听到回声后司机还要行驶多少时间到达高山？ 13．一辆客车在某高速公路上行驶，在经过某直线路段时，司机驾车做匀速直线运动。司机发现其正要通过正前方高山悬崖下的隧道，于是鸣笛，经t1=8秒后听到回声，听到回声后又行驶t2=27秒，司机第二次鸣笛，又经t3=6秒后听到回声。求： （1）客车的速度为多少米每秒？（假定声音在空气中的速度为340m/s） （2）客车第一次鸣笛时与悬崖的距离为多少米？ 14．一辆汽车在平直的公路上正对山崖以一定的速度保持不变直线行驶，汽车在离山崖A处鸣笛，当汽车行驶4s后在B处时刚好听到山崖对鸣笛的回声，汽车每秒行驶的距离是10m（声音在空气中每秒传播的距离340m），求B点离山崖多少m？ 15．一辆汽车匀速驶向一座高山，司机鸣笛后4s听到回声，若汽车行驶速度为72km/h，则（声音在空气中传播的速度是340m/s） （1）听到回声时，声音通过路程是多少？ （2）司机鸣笛时距离高山有多远？ 16．如图所示，火车在笔直的轨道上匀速行驶，在从山崖驶向大桥的过程中，当火车车头距离桥头150m时鸣笛，鸣笛5s后火车车头到达桥头，此时车头的司机听到来自山崖的回声。（声音在空气中的传播速度按340m/s计算） 求：（1）火车的速度； （2）鸣笛时，火车车头到山崖的距离。 四．声速的测量（共2小题） 17．如图为某声速测量仪器的实验装置图，甲、乙是声信号采集器，铜铃到甲、乙的距离s1=20cm，s2=80cm；敲打铜铃后，声音被甲、乙接收，液晶显示屏会显示甲、乙接收到声信号的时间差，单位为ms（1ms=10-3s），下列说法错误的是（　　） A．敲打铜铃，液晶显示屏上的示数为1.765，此时测得声速约为340m/s B．已知温度越高，声速越大。当加热铜铃与乙之间的空气后敲打铜铃，液晶显示屏的示数将变小 C．若将铜铃放在甲、乙连线的中点，敲打铜铃，液晶显示屏的示数为0 D．若将铜铃、甲和乙从左向右依次摆放在同一条直线上，甲、乙位置固定不动，移动铜铃，铜铃离甲越远时敲打铜铃，液晶显示屏的示数越大 18．小明利用手机来测量声速，实验场景如图所示：他将一根木条平放在楼梯台阶边缘，小球放置在木条上，手机放在地面A点，打开手机的“声学秒表”软件，用钢尺水平击打木条使其飞出的同时小球下落，手机接收到钢尺的击打声开始计时，接收到小球落地的撞击声停止计时，测得台阶距离地面的高度h=3.2m，击打声与撞击声的时间间隔；小球下落时间t=0.8s；求声速大小为多少? 五．其他声速计算问题（共2小题） 19．站在百米赛跑终点的计时员，听到起跑的枪声后立即开始计时，测得小郑同学百米赛跑的时间是13.00s，则小郑同学跑百米的真实时间是（声音在空气中的传播速度为340m/s）（　　） A．13.29s B．13.00s C．12.71s D．无法确定 20．甲、乙两人站在一堵光滑的墙壁前，两人之间相距102m，且距离墙壁均为68m。如图所示。甲开了一枪后，乙先后听到两声枪响之间的时间间隔为（已知空气中声音的传播速度为340m/s）（　　） A．0.1s B．0.2s C．0.3s D．0.4s 7 / 7 学科网（北京）股份有限公司 $$