第三节 超声波与次声波（重难点训练）物理沪科版2024八年级全一册

第三节 超声波与次声波 一、超声波及其应用（17题） 二、次声波及其作用（7题） 三、创新题（3题） 一、超声波及其应用（17题） 1. （2025四川宜宾）声在生活中有着广泛的应用。下列主要利用声音传递能量的是（　　） A. 医院里的常见医疗设备“B超” B. 探测鱼群所用的设备“声呐” C. 中医诊病四个途径中的“闻” D. 清洗眼镜的设备“超声波清洗机” 2.如图是一种便携式“声波盒”，工作时可以产生48000Hz的“高频波”使液体振动，从而将放入盒中的物体清洗干净。关于该“高频波”下列说法正确的是( ) A. 它在15°C空气中的传播速度约为340m/s； B. 它可以在真空中传播； C. 人耳能够听见它； D. 它不是由物体振动产生的 3. 如图，今年春晚舞蹈类节目《秧BOT》中的机器人H1群组和演员一起扭秧歌表演令人惊叹！音乐的节奏和韵律是机器人动作的依据，机器人需要通过先进的AI算法“听懂”音乐，并根据音乐的节奏实时调整动作。下列有关说法错误的是（　　） A．机器人H1的身高约180cm B．现场画面是通过超声波实现转播的 C．音乐声是通过空气传给机器人的 D．机器人根据音乐的节奏实时调整动作，说明声音能传递信息 4. （2025湖南一模）图为094型核潜艇，它是我国国防力量的重要组成部分。它在水下航行时是通过声呐系统发出的超声波感知附近海域的情况。下列说法正确的是（　　） A. 超声波不是由物体的振动产生 B. 超声波的传播不需要介质 C. 感知附近海域情况是利用超声波传递信息 D. 潜艇上的舰员能够听见超声波 5. （2024内蒙古包头）如图，某款变频超声波驱蚊器能够发出不同频率的超声波，干扰蚊子的感觉和行为，达到驱蚊效果。关于驱蚊器发声的分析，下列说法错误的是（ ） A. 驱蚊器发声体通过振动发出声音 B. 驱蚊器发出的声音能够在空气中传播 C. 驱蚊器发出的声音可以被人听到 D. 调高驱蚊器振动频率，声音的音调变高 6.英国科学家切断番茄植株的茎，用人耳倾听没有引起任何听觉。但在靠近茎的切口处放置录音机录音，然后用超大音量、超低速度播放，居然能清晰地听到“尖叫”声。这说明，番茄植株遭受伤害后，会发 出（　　） A．响度很小的超声 B．响度很大的超声 C．响度很小的次声 D．响度很大的次声 7.“B超”机是利用超声波来诊断病情的，但是人们都听不到它发出的声音，这是因为（　　） A．声音太大 B．声音频率大于人能听到的最大频率 C．声音太小 D．声音频率小于人能听到的最小频率 8.下列关于声音的利用，与其他三项不同的是（　　） A．超声波清洗眼镜 B．收听广播 C．倒车雷达 D．大象间的交流 9.下列事例中不是利用声传递信息的是（　　） A．利用超声波给金属工件探伤； B．听到上课铃响同学们都走进教室； C．通过声学仪器接收到的次声波判断地震的方位； D．用超声波能粉碎人体内的“小石头” 10.（2025·内蒙古兴安盟一模）超声波洗碗机是一种常用电器。洗碗机发出的超声波（　　） A．是由物体振动产生的 B．可以在真空中传播 C．传播速度是3×105km/s D．不能传递能量 11.成都市交管局为了监督司机是否遵守限速规定，在机场路上（一段平直的）安装了固定测速仪，此路段限速为100km/h。如图所示，汽车正在向放置在机场路上的测速仪水平匀速驶离，测速仪向汽车发出两次短促的超声波信号；第一次发出信号到测速仪接收到经汽车反射回来的信号用时0.6s，第二次发出信号到测速仪接收到经汽车反射回来的信号用时1s，若发出两次信号的时间间隔是1.5s，超声波的速度是340m/s，则（　　） A．超声波信号第一次被汽车反射时，距测速仪204m； B．汽车正在朝着测速仪的方向运动； C．汽车从反射第一次信号到反射第二次信号过程中，所用时间为1.7s； D．该汽车速度为163.2km/h，超速了。 12. 如图所示，汽车前方的盲区是由于车身设计的缘故，阻挡了驾驶员视线而形成的。盲区的形成是由于光的 ；现在汽车的排气管上都安装有消声器，消声器的作用是在 处减弱噪声；汽车的倒车雷达是利用 （填“超声波”、“次声波”或“电磁波”）来工作的。 13. 倒车雷达是利用超声波来工作的；如果倒车雷达发出信号后，接收到回声，已知声波在空气中的传播速度为，则障碍物距汽车为 。 14. （2024四川泸州）2024年4月10日，雪龙号圆满完成中国第40次南极科考任务。雪龙号在科考活动中经过某海洋区域时，利用回声定位原理从海面竖直向海底发射超声波，从发射到接收到回声所用的时间为4s，若声音在海水中的传播速度为，该处海洋的深度为________m；探测器发出的超声波由声源的________而产生的；在月球表面不能用超声波代替激光来探测距离，原因是________。 15.（2025浙江杭州一模）为了监督司机是否遵守限速规定，交管部门在公路上安装了固定测速仪。汽车向放置在道路中间的测速仪匀速驶来，测速仪向汽车发出两次短促的超声波信号。第一次发出信号到测速仪接收到经汽车反射回来的信号用时0.5s，第二次发出信号到测速仪接收到经汽车反射回来的信号用时0.3s，若发出两次信号的时间间隔是1.1s，超声波的速度是340m/s，则汽车的速度是多少？ 16. （2025广东省一模）阅读下列短文，回答问题。 超声波测速 超声波是振动频率高于20000Hz的声波，它具有指向性好、反射能力强、能量集中等特点，可用于测距、测速等。测距是测速的基础，如图甲所示，超声波测速仪向静止的汽车发射超声波信号简称信号，同时开始计时，信号传播过程中遇到汽车会被反射，测速仪接收到返回的信号停止计时，根据记录的时间及其与路程、速度的关系，可计算出汽车与测速仪之间的距离。图乙是信号传播过程的图象，s表示信号与测速仪之间的距离，t表示信号传播的时间。 测速仪测量汽车速度的原理是：测速仪向运动的汽车先后发射两次信号，根据汽车在两次遇到信号之间所通过的路程及所用的时间，由速度公式可得出汽车的平均速度。 测速仪在公路上对某跑车进行测速时，向匀速驶来的跑车发射两次信号，两次发射信号的时间间隔是，第一次发射信号到接收用时，第二次发射信号到接收用时。经测速仪测定，该跑车超速，驾驶员将受到交警部门处罚。超声波速度取 （1）人耳______ 选填“能”或“不能”听到超声波，超声波测速是利用了超声波的指向性好、能量集中、______ 等特点。 （2）如图乙所示，若，则静止的汽车与测速仪之间的距离为______ m。 （3）通过计算，在图丙中，大致画出测速仪对该跑车发射的两次信号传播过程的图象从第一次发射信号开始计时，跑车在两次遇到信号之间通过的路程为______ m，跑车的速度大小为______ 。 17.阅读下列短文，回答问题。 超声波指纹识别技术 传统指纹识别TouchID已成为智能手机的标配。随着黑科技超声波指纹识别技术SenseID的出现，屏下指纹的全面屏手机变得越来越普及。与传统指纹识别不同，超声波指纹识别技术是通过发射超声波扫描紧贴屏幕的指纹，并根据接收到的反射超声波分析得出指纹的信息，进行比对解锁。超声波是频率超过人类听觉上限的声波，具有较强的穿透能力，能够穿透玻璃、铝、不锈钢、蓝宝石或塑料等。此外，超声波扫描能够不受手指上可能存在的污物影响，例如汗水、护手霜或凝露等，从而提供一种更稳定、更精确的认证方法。 （1）超声波是指频率高于　　Hz的声音，人耳通常　　（选填“能”或“不能”）听到超声波。 （2）SenseID系统能置于手机内部，是因为超声波具有　 　。 （3）SenseID系统利用了仿生学原理，它模仿了下列哪个选项的生物　　。 A.蝙蝠 B.蜘蛛 C.青蛙 D.猫 （4）某手机利用SenseID，从发出超声波到接收到指纹反射的超声波，用时8×10﹣6s，可知SenseID系统到手机屏幕表面的距离为　　mm。（超声波传播的速度取900m/s，不计SenseID系统的大小） （5）SenseID系统向手指上若干个位置发射超声波，检测到被手指反射的信号时所需的时间随位置的变化情况如图1所示，由图可知这些位置指纹的大致形状，图2选项最符合的是 　　。 二、次声波及其作用（7题） 18.2022年3月14日，广东省惠州市惠东县海域发生4.1级地震，附近城市的居民表示有不同程度的震感。一些动物能感觉到地震之前发出的声波，而人耳却听不见，这是因为此声波（　　） A．声音的响度较小 B．振动频率低于20Hz C．为超声波 D．不具有能量 19.下列事例是利用声传递能量的是（　　） A. 医生用听诊器诊断病情 B. 利用超声波排除人体内的结石 C. 渔民捕鱼时利用声呐探测鱼群的位置 D. 蝙蝠利用“回声定位”确定目标的位置 20.2020年11月9日在新疆伊犁州巩留县发生了3.1级地震，震源深度13km，有些动物能比人提前感觉到，是因为它们能“听到”地震时伴随产生的 _____。蜜蜂1min振翅26400次，蝴蝶20s振翅120次，蚊子10s振翅6400次，其中音调最高的是 _____（选填“蜜蜂”、“蝴蝶”或“蚊子”）。人耳 _____（选填“能”、“不能”）听到蝴蝶振翅的声音。 21. 为了使学生有个安静的学习环境，我们在教学楼周围植树，这是在 减弱噪声（选填“声源处”、“传播过程中”或“人耳处”）；外科医生常利用超声波振动除去人体内结石，这是利用了声波能传递 ；监测员利用仪器接收 ，可以监测地震、台风位置，这是利用了声波能传递 。 22．如图甲所示，超声清洗机是利用声能够传递 工作的；如图乙所示，蝙蝠回声定位是利用声能够传递 。 23．如图是人和一些动物发声和听觉的频率范围。他们所发出的声音都是由于发声部位 而产生的；人耳听不见超声波，是因为超声波的频率大于 Hz；地震前通常有次声波产生，人、海豚和大象能最先感觉到的是 。 24．下表为人和一些动物的发声频率范围和听觉频率范围，阅读表格数据，参照表格回答： （1）从上表中你可以知道什么？（写出两点） （2）地震前夕，一些动物有异常反应，如老鼠出洞、鸡鸣狗叫等，而人却感觉不到，这是为 什么？ 三、创新题（3题） 25. 在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图如图所示，测速仪B发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号的时间差，测出被测物体的速度。测速仪B相邻两次发射超声波脉冲的时间间隔。某时刻（记为）测速仪B发出第一个超声波脉冲，时，测速仪B接收到被小车反射的第一个超声波脉冲；时，测速仪B接收到被小车反射的第二个超声波脉冲。超声波在空气中传播的速度，若汽车是匀速行驶的，则（　　） A．小车反射第一个超声波脉冲时，与测速仪B的距离为204m B．小车反射第二个超声波脉冲时，与测速仪B的距离为289m C．小车在两次反射超声波脉冲的时间内前进的距离为17m D．小车运动的速度大小约为34m/s 26. （2025·常州一模）正常灰鲸的发声频率范围为。生物学家发现变异灰鲸Alice，其发声频率为，导致正常灰鲸“听不见”Alice的声音，如图所示为海豚的发声频率和听觉频率范围，灰鲸与海豚同属海洋哺乳动物。由此推理：正常灰鲸听觉频率范围（黑色横条）很可能是（　　）    A．   B．   C．   D．   27. （2025云南一模）我国自主研制的“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功完成了万米级海试。潜水器配备了国际先进水平的声学系统，声学系统由母船部分和潜水器本体部分组成，为“奋斗者”号实现了水声通信、精细探测和定位导航。 水声通信是“奋斗者”号与母船之间唯一的沟通方式。由于可见光和电磁波在海水中传播时衰减很快，也无法通过一根连接母船的线缆来进行通信。所以科学家为“奋斗者”号量身定制了一套数字水声通信系统，如图所示，它将语言和文字等信息编码调制后，通过换能器进行发射和接收，实现数据交互，把所有的关键数据语潜水器准确、高效地与母船进行沟通。 精细探测为“奋斗者”号在水下航行和作业提供了安全保障。尽管马里亚纳海沟两侧都是非常陡峭的海山，但是“奋斗者”号安装有前视成像声呐设备，可对前方海山的距离和轮廓进行实时探测，帮助它精准避开障碍物。 定位导航使“奋斗者”号水下作业精准高效。由于水下没有卫星定位，必须使用声学定位。下潜之前，科学家通过设备的标定实验，使声学系统可以输出精确的速度等关键数据，再将定位与多普勒测速仪、惯性导航设备组合后进行导航，就能实现万米海底“大海捞针”，“奋斗者”号仅半小时就收回了之前在海底布放的一些目标物。 （1）由于可见光和电磁波在海水中传播时衰减很快，因此____是“奋斗者”号与母船之间沟通的唯一方式； （2）前视成像声呐设备能发出______（选填“超声波”或“次声波”），让潜水器在漆黑的万米深海中精准避障。这说明声音能传递______（选填“信息”或“能量”）； （3）请写出“奋斗者”号声学系统的一个优点：_________。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第三节 超声波与次声波 一、超声波及其应用（17题） 二、次声波及其作用（7题） 三、创新题（3题） 一、超声波及其应用（17题） 1. （2025四川宜宾）声在生活中有着广泛的应用。下列主要利用声音传递能量的是（　　） A. 医院里的常见医疗设备“B超” B. 探测鱼群所用的设备“声呐” C. 中医诊病四个途径中的“闻” D. 清洗眼镜的设备“超声波清洗机” 【答案】D 【解析】A．B超利用超声波反射成像，传递人体内部结构信息，属于传递信息，故A不符合题意； B．声呐通过接收反射声波探测鱼群位置，属于传递信息，故B不符合题意； C．中医“闻”是通过听声音获取病情信息，属于传递信息，故C不符合题意； D．超声波清洗机利用超声波振动能量去除污渍，属于传递能量，故D符合题意。 故选D。 2.如图是一种便携式“声波盒”，工作时可以产生48000Hz的“高频波”使液体振动，从而将放入盒中的物体清洗干净。关于该“高频波”下列说法正确的是( ) A. 它在15°C空气中的传播速度约为340m/s； B. 它可以在真空中传播； C. 人耳能够听见它； D. 它不是由物体振动产生的 【答案】A 【解析】A、这里的“高频波”其实是超声波，超声波在15°C空气中的传播速度约为340m/s，故A正确； B、超声波与可听声一样，都不能在真空中传播，故B错误； C、48000Hz的“高频波”是超声波，超出了人耳的听觉频率范围，人耳不能听到它，故C错误； D、超声波与可听声一样，都是由物体振动产生的，故D错误。 故选：A。 3. 如图，今年春晚舞蹈类节目《秧BOT》中的机器人H1群组和演员一起扭秧歌表演令人惊叹！音乐的节奏和韵律是机器人动作的依据，机器人需要通过先进的AI算法“听懂”音乐，并根据音乐的节奏实时调整动作。下列有关说法错误的是（　　） A．机器人H1的身高约180cm B．现场画面是通过超声波实现转播的 C．音乐声是通过空气传给机器人的 D．机器人根据音乐的节奏实时调整动作，说明声音能传递信息 【答案】B 【解析】A．成年人的身高约为1.7m=170cm，图中机器人比人的身高高一点，约为180cm，故A正确，不符合题意； B．现场画面是通过电磁波实现转播的，故B错误，符合题意； C．声音的传播需要介质，音乐声是通过空气传给机器人的，故C正确，不符合题意； D．声音能够传递信息和能量，机器人根据音乐的节奏实时调整动作，说明声音能传递信息，故D正确，不符合题意。 故选B。 4. （2025湖南一模）图为094型核潜艇，它是我国国防力量的重要组成部分。它在水下航行时是通过声呐系统发出的超声波感知附近海域的情况。下列说法正确的是（　　） A. 超声波不是由物体的振动产生 B. 超声波的传播不需要介质 C. 感知附近海域情况是利用超声波传递信息 D. 潜艇上的舰员能够听见超声波 【答案】C 【解析】A．声音是由物体振动产生的，超声波也是由物体的振动产生，故A错误； B．声音的传播都需要介质，超声波也是声波，它的传播也需要介质，故B错误； C．感知附近海域情况是利用声呐系统发出的超声波在传递信息，故C正确； D．超声波是振动频率大于20000Hz的声音，超出了人的感知范围，潜艇上的舰员不能够听见，故D错误。故选C。 5. （2024内蒙古包头）如图，某款变频超声波驱蚊器能够发出不同频率的超声波，干扰蚊子的感觉和行为，达到驱蚊效果。关于驱蚊器发声的分析，下列说法错误的是（ ） A. 驱蚊器发声体通过振动发出声音 B. 驱蚊器发出的声音能够在空气中传播 C. 驱蚊器发出的声音可以被人听到 D. 调高驱蚊器振动频率，声音的音调变高 【答案】C 【解析】A．声音是由物体振动产生的，驱蚊器发声体通过振动发出声音，故A正确，不符合题意； B．声音的传播需要介质，驱蚊器发出的声音能够在空气中传播，故B正确，不符合题意； C．驱蚊器能够发出不同频率的超声波，而超声波不在人的听觉范围之内，故C错误，符合题意； D．声音的音调决定于振动的频率。调高驱蚊器振动频率，声音的音调变高，故D正确，不符合题意。 故选C。 6.英国科学家切断番茄植株的茎，用人耳倾听没有引起任何听觉。但在靠近茎的切口处放置录音机录音，然后用超大音量、超低速度播放，居然能清晰地听到“尖叫”声。这说明，番茄植株遭受伤害后，会发 出（　　） A．响度很小的超声 B．响度很大的超声 C．响度很小的次声 D．响度很大的次声 【答案】A 【解析】用超大音量播放表示原来的响度小；超低速度播放表示原来的音调高，番茄植株遭受伤害后，会发出响度很小的超声，故A正确，BCD错误。故选A。 7.“B超”机是利用超声波来诊断病情的，但是人们都听不到它发出的声音，这是因为（　　） A．声音太大 B．声音频率大于人能听到的最大频率 C．声音太小 D．声音频率小于人能听到的最小频率 【答案】B 【解析】医用B超利用的是超声波，不在人的听觉频率范围内，比人的正常听觉频率范围要高，所以人们听不见。故选B。 8.下列关于声音的利用，与其他三项不同的是（　　） A．超声波清洗眼镜 B．收听广播 C．倒车雷达 D．大象间的交流 【答案】A 【解析】超声波清洗眼镜，利用了声音能够传递能量；收听广播、倒车雷达、大象间的交流，都是利用声音传递信息，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 9.下列事例中不是利用声传递信息的是（　　） A．利用超声波给金属工件探伤； B．听到上课铃响同学们都走进教室； C．通过声学仪器接收到的次声波判断地震的方位； D．用超声波能粉碎人体内的“小石头” 【答案】D 【解析】A．利用超声波给金属工件探伤，是利用了声音传递信息，故A不符合题意； B．听到上课铃响同学们都走进教室，是利用了声音传递信息，故B不符合题意； C．通过声学仪器接收到的次声波判断地震的方位，是利用了声音传递信息，故C不符合题意； D．用超声波能粉碎人体内的“小石头”，是利用了声音传递能量，故D符合题意。 故选D。 10.（2025·内蒙古兴安盟一模）超声波洗碗机是一种常用电器。洗碗机发出的超声波（　　） A．是由物体振动产生的 B．可以在真空中传播 C．传播速度是3×105km/s D．不能传递能量 【答案】A 【解析】A．超声波是一种不可听声，是由物体振动产生的，故A正确； B．声音不能在真空中传播，超声波不能在真空中传播，故B错误； C．超声波在空气中的传播速度约为340m/s，故C错误； D．超声波既可以传递信息，也可以传递能量，故D错误。 故选A。 11.成都市交管局为了监督司机是否遵守限速规定，在机场路上（一段平直的）安装了固定测速仪，此路段限速为100km/h。如图所示，汽车正在向放置在机场路上的测速仪水平匀速驶离，测速仪向汽车发出两次短促的超声波信号；第一次发出信号到测速仪接收到经汽车反射回来的信号用时0.6s，第二次发出信号到测速仪接收到经汽车反射回来的信号用时1s，若发出两次信号的时间间隔是1.5s，超声波的速度是340m/s，则（　　） A．超声波信号第一次被汽车反射时，距测速仪204m； B．汽车正在朝着测速仪的方向运动； C．汽车从反射第一次信号到反射第二次信号过程中，所用时间为1.7s； D．该汽车速度为163.2km/h，超速了。 【答案】C 【解析】A．由v=得：汽车接收到第一次信号时，汽车距测速仪s1=v声t1=340m/s××0.6s=102m 故A错误； B．由题意：汽车正在向放置在机场路上的测速仪水平匀速驶离，故B错误； C．汽车从反射第一次信号到反射第二次信号过程中，所用时间t=t-t1+t2=1.5s-0.3s+0.5s=1.7s 故C正确； D．汽车接收到第二次信号时，汽车距测速仪s2=v声t2=340m/s××1s=170m 汽车在两次接收到信号时行驶的距离s′=s2-s1=170m-102m=68m 行驶68m所用的时间t′=t=1.7s 所以汽车的车速为v′===40m/s=40×3.6km/h=144km/h 144km/h大于100km/h，故超速，144km/h163.2km/h，故D错误。 故选C。 12. 如图所示，汽车前方的盲区是由于车身设计的缘故，阻挡了驾驶员视线而形成的。盲区的形成是由于光的 ；现在汽车的排气管上都安装有消声器，消声器的作用是在 处减弱噪声；汽车的倒车雷达是利用 （填“超声波”、“次声波”或“电磁波”）来工作的。 【答案】 直线传播 声源 超声波 【解析】光在同种均匀介质中沿直线传播，所以盲区的形成是由于光的直线传播。 现在汽车的排气管上都安装有消声器，噪声是从排气管上发出的，消声器的作用是在声源处减弱噪声。 汽车的倒车雷达是利用超声波来工作的。 13. 倒车雷达是利用超声波来工作的；如果倒车雷达发出信号后，接收到回声，已知声波在空气中的传播速度为，则障碍物距汽车为 。 【答案】6.8 【解析】倒车雷达的工作原理是声音传播过程中触碰到障碍物返回被信号接收器接收，即车辆距离障碍物的距离 ， 声音0.04s传播的路程为 则车辆距离障碍物的距离 14. （2024四川泸州）2024年4月10日，雪龙号圆满完成中国第40次南极科考任务。雪龙号在科考活动中经过某海洋区域时，利用回声定位原理从海面竖直向海底发射超声波，从发射到接收到回声所用的时间为4s，若声音在海水中的传播速度为，该处海洋的深度为________m；探测器发出的超声波由声源的________而产生的；在月球表面不能用超声波代替激光来探测距离，原因是________。 【答案】 振动 真空不能传声 【解析】声音传播到海底所用的时间为 该处海洋的深度为 一切声音都是由于物体振动产生的，探测器发出的超声波由声源的振动而产生的。 声音的传播需要介质，月球表面没有空气，是真空，真空不能传声，所以，在月球表面不能用超声波代替激光来探测距离。 15.（2025浙江杭州一模）为了监督司机是否遵守限速规定，交管部门在公路上安装了固定测速仪。汽车向放置在道路中间的测速仪匀速驶来，测速仪向汽车发出两次短促的超声波信号。第一次发出信号到测速仪接收到经汽车反射回来的信号用时0.5s，第二次发出信号到测速仪接收到经汽车反射回来的信号用时0.3s，若发出两次信号的时间间隔是1.1s，超声波的速度是340m/s，则汽车的速度是多少？ 【答案】34m/s 【解析】由v=s/t得，汽车接收到第一次信号时，汽车距测速仪 汽车接收到第二次信号时，汽车距测速仪 因此汽车在两次信号的间隔过程中，行驶了s′=s1−s2=85m−51m=34m 这34m共用了t′=t−t1+t2=1.1s−0.25s+0.15s=1s 所以汽车的车速为 答：汽车的速度是34m/s。 16. （2025广东省一模）阅读下列短文，回答问题。 超声波测速 超声波是振动频率高于20000Hz的声波，它具有指向性好、反射能力强、能量集中等特点，可用于测距、测速等。测距是测速的基础，如图甲所示，超声波测速仪向静止的汽车发射超声波信号简称信号，同时开始计时，信号传播过程中遇到汽车会被反射，测速仪接收到返回的信号停止计时，根据记录的时间及其与路程、速度的关系，可计算出汽车与测速仪之间的距离。图乙是信号传播过程的图象，s表示信号与测速仪之间的距离，t表示信号传播的时间。 测速仪测量汽车速度的原理是：测速仪向运动的汽车先后发射两次信号，根据汽车在两次遇到信号之间所通过的路程及所用的时间，由速度公式可得出汽车的平均速度。 测速仪在公路上对某跑车进行测速时，向匀速驶来的跑车发射两次信号，两次发射信号的时间间隔是，第一次发射信号到接收用时，第二次发射信号到接收用时。经测速仪测定，该跑车超速，驾驶员将受到交警部门处罚。超声波速度取 （1）人耳______ 选填“能”或“不能”听到超声波，超声波测速是利用了超声波的指向性好、能量集中、______ 等特点。 （2）如图乙所示，若，则静止的汽车与测速仪之间的距离为______ m。 （3）通过计算，在图丙中，大致画出测速仪对该跑车发射的两次信号传播过程的图象从第一次发射信号开始计时，跑车在两次遇到信号之间通过的路程为______ m，跑车的速度大小为______ 。 【答案】不能  反射能力强  68  51  60 【解析】人耳可听声的频率范围是：，超声波是振动频率高于20000Hz的声波，故人耳不能听到超声波；超声波具有指向性好、反射能力强、能量集中等特点，可用于测距、测速等； 汽车遇到超声波时的时间为：， 车与测速仪之间的距离为； 第一次超声波传播的距离为：， 第二次超声波传播的距离为：， 图像如图所示； 测速过程中，跑车通过的路程为：， 跑车行驶的时间为：， 跑车的速度为：。 17.阅读下列短文，回答问题。 超声波指纹识别技术 传统指纹识别TouchID已成为智能手机的标配。随着黑科技超声波指纹识别技术SenseID的出现，屏下指纹的全面屏手机变得越来越普及。与传统指纹识别不同，超声波指纹识别技术是通过发射超声波扫描紧贴屏幕的指纹，并根据接收到的反射超声波分析得出指纹的信息，进行比对解锁。超声波是频率超过人类听觉上限的声波，具有较强的穿透能力，能够穿透玻璃、铝、不锈钢、蓝宝石或塑料等。此外，超声波扫描能够不受手指上可能存在的污物影响，例如汗水、护手霜或凝露等，从而提供一种更稳定、更精确的认证方法。 （1）超声波是指频率高于　　Hz的声音，人耳通常　　（选填“能”或“不能”）听到超声波。 （2）SenseID系统能置于手机内部，是因为超声波具有　 　。 （3）SenseID系统利用了仿生学原理，它模仿了下列哪个选项的生物　　。 A.蝙蝠 B.蜘蛛 C.青蛙 D.猫 （4）某手机利用SenseID，从发出超声波到接收到指纹反射的超声波，用时8×10﹣6s，可知SenseID系统到手机屏幕表面的距离为　　mm。（超声波传播的速度取900m/s，不计SenseID系统的大小） （5）SenseID系统向手指上若干个位置发射超声波，检测到被手指反射的信号时所需的时间随位置的变化情况如图1所示，由图可知这些位置指纹的大致形状，图2选项最符合的是 　　。 【答案】（1）20000；不能；（2）较强的穿透能力；（3）A；（4）3.6；（5）A。 【解析】（1）超声波的频率高于20000Hz，人耳的听觉频率在20Hz～20000Hz； （2）超声波有较强的穿透能力； （3）根据超声波回声定位分析； （4）先求出超声波到达指纹的时间，再根据速度公式求出距离的大小； （5）超声波的传播速度一定，距离越远，则接收到的超声波所用的时间越长。 【解答】 （1）超声波是指频率高于20000Hz的声音，不在人耳的听觉频率内，所以人耳通常不能听到超声波； （2）SenseID系统能置于手机内部，是因为超声波具有较强的穿透能力； （3）超声波指纹识别装置是利用仿生学原理制成的，在选项中的几类动物中，蝙蝠可以发出超声波，会利用回声定位捕捉昆虫和躲避障碍，因此，它模仿的是蝙蝠，而蜘蛛、青蛙、猫都不能发出超声波，故A正确； （4）从发出超声波到接收到指纹反射的超声波，用时8×10﹣6s，则超声波到达指纹的时间为：t＝×8×10﹣6s＝4×10﹣6s； 根据v＝可知，SenseID系统到手机屏幕表面的距离为： s＝vt＝900m/s×4×10﹣6s＝3.6×10﹣3m＝3.6mm； （5）检测到被手指反射的信号时所需的时间随位置的变化情况如图1所示，超声波的传播速度一定，距离越远，则接收到的超声波所用的时间越长，所以与1图对应的指纹的特点是A。 二、次声波及其作用（7题） 18.2022年3月14日，广东省惠州市惠东县海域发生4.1级地震，附近城市的居民表示有不同程度的震感。一些动物能感觉到地震之前发出的声波，而人耳却听不见，这是因为此声波（　　） A．声音的响度较小 B．振动频率低于20Hz C．为超声波 D．不具有能量 【答案】B 【解析】BC．地震时会发出次声波，次声波的振动频率低于20Hz，不在人的听觉范围内，某些动物能感觉到地震之前发出的次声波，故B符合题意，C不符合题意； A．响度是指声音的强弱，是由振动的振幅决定的，音调指声音的高低，是由振动的频率决定的，人耳听不见次声波与声音的响度无关，故A不符合题意； D．声音可以传递信息和能量，次声波具有能量，故D不符合题意。 故选B。 19.下列事例是利用声传递能量的是（　　） A. 医生用听诊器诊断病情 B. 利用超声波排除人体内的结石 C. 渔民捕鱼时利用声呐探测鱼群的位置 D. 蝙蝠利用“回声定位”确定目标的位置 【答案】B 【解析】A、医生通过听诊器给病人诊病，是利用声音传递信息，故A不符合题意； B、医生利用超声波振动除去病人体内的结石，是利用声音能够传递能量，故B符合题意； C、渔民捕鱼时利用声呐探测鱼群的位置，是利用声音传递信息，故C不符合题意； D、蝙蝠的回声定位确定目标的位置，是利用声音来传递信息的，故D不符合题意. 20.2020年11月9日在新疆伊犁州巩留县发生了3.1级地震，震源深度13km，有些动物能比人提前感觉到，是因为它们能“听到”地震时伴随产生的 _____。蜜蜂1min振翅26400次，蝴蝶20s振翅120次，蚊子10s振翅6400次，其中音调最高的是 _____（选填“蜜蜂”、“蝴蝶”或“蚊子”）。人耳 _____（选填“能”、“不能”）听到蝴蝶振翅的声音。 【答案】次声波；蚊子；不能。 【解析】地震时伴随着次声波的产生，有些动物能能听到次声波。 蜜蜂每1min翅膀振动26400次，蜜蜂翅膀振动频率为 蝴蝶每20s翅膀振动120次，蝴蝶翅膀 蚊子每10s翅膀振动6400次，蚊子翅膀振动频率 因为蚊子翅膀振动频率>蜜蜂翅膀振动频率>蝴蝶翅膀振动频率，所以，蚊子的音调最高。 人耳的听声范围是20~20000Hz，因为蝴蝶翅膀振动频率小于20Hz，是次声波，所以人耳听不到。 21. 为了使学生有个安静的学习环境，我们在教学楼周围植树，这是在 减弱噪声（选填“声源处”、“传播过程中”或“人耳处”）；外科医生常利用超声波振动除去人体内结石，这是利用了声波能传递 ；监测员利用仪器接收 ，可以监测地震、台风位置，这是利用了声波能传递 。 【答案】 传播过程中 能量 次声波 信息 【解析】在教学楼周围植树，浓密的树叶可以吸收或反射噪声，这是在传播过程中减弱噪声。 由于超声波具有方向性好、能量易于集中的特点，可以利用超声波振动除去人体内结石，这是利用了声波能传递能量。地震、台风发出的是次声波，利用接收的到次声波来监测地震和台风，这是声音传递了信息。 22．如图甲所示，超声清洗机是利用声能够传递 工作的；如图乙所示，蝙蝠回声定位是利用声能够传递 。 【答案】能量；信息。 【解析】超声波能清洗机清洗眼镜等物件，说明声音能够传递能量；蝙蝠利用超声波来探测昆虫，利用的是声音可以传递信息。 23．如图是人和一些动物发声和听觉的频率范围。他们所发出的声音都是由于发声部位 而产生的；人耳听不见超声波，是因为超声波的频率大于 Hz；地震前通常有次声波产生，人、海豚和大象能最先感觉到的是 。 【答案】振动；20000；大象。 【解析】声音是物体振动产生的，人和动物能发声是由发声部位振动产生的。 人耳的听觉范围是20~20000Hz，频率高于20000Hz的声波叫超声波。 因为地震产生的次声波频率低于20Hz，而图中的大象听觉频率是1~20000Hz，正是在此范围之内，而人和海豚听觉频率都不在此范围内，所以大象最先感觉到。 24．下表为人和一些动物的发声频率范围和听觉频率范围，阅读表格数据，参照表格回答： （1）从上表中你可以知道什么？（写出两点） （2）地震前夕，一些动物有异常反应，如老鼠出洞、鸡鸣狗叫等，而人却感觉不到，这是为 什么？ 【答案】（1）人的最高听觉频率比其他的动物低；人和动物的发声频率都比听觉频率范围小。（2）地震前会发出次声波，人听不到，但有一些动物能够听到。 【解析】（1）人的最高听觉是20000 Hz，其他动物最高听觉都大于这个数值，说明人最高听 觉频率比其他动物低。人的发声频率是85 Hz——1100 Hz，这个范围比其他动物的都小。 （2）地震前夕，有次声波产生，次声波频率小于20 Hz，人听到声必须声的频率大于20 Hz。 从表中可以看出狗就能听到地震发出的次声波。从中可知，平时狗无缘无故有强烈的反应，间 接可以判断是否可能某地有地震。 三、创新题（3题） 25. 在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图如图所示，测速仪B发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号的时间差，测出被测物体的速度。测速仪B相邻两次发射超声波脉冲的时间间隔。某时刻（记为）测速仪B发出第一个超声波脉冲，时，测速仪B接收到被小车反射的第一个超声波脉冲；时，测速仪B接收到被小车反射的第二个超声波脉冲。超声波在空气中传播的速度，若汽车是匀速行驶的，则（　　） A．小车反射第一个超声波脉冲时，与测速仪B的距离为204m B．小车反射第二个超声波脉冲时，与测速仪B的距离为289m C．小车在两次反射超声波脉冲的时间内前进的距离为17m D．小车运动的速度大小约为34m/s 【答案】AC 【解析】A．由题意可知，t=0时，测速仪B发出第一个超声波脉冲，t1=1.2s时，测速仪B接收到被小车反射的第一个超声波脉冲，则小车反射第一个超声波脉冲时，与测速仪B的距离为 故A符合题意； B．测速仪B相邻两次发射超声波脉冲的时间间隔为0.4s，则测速仪B发出第二个超声波脉冲的时间为，t2=1.7s时，测速仪B接收到被小车反射的第二个超声波脉冲，则小车反射第二个超声波脉冲时，与测速仪B的距离为 故B不符合题意； C．小车在两次反射超声波脉冲的时间内前进的距离为 故C符合题意； D．t=0时，测速仪B发出第一个超声波脉冲，t1=1.2s时，测速仪B接收到被小车反射的第一个超声波脉冲，故小车反射第一个超声波脉冲的时间为0.6s；测速仪B发出第二个超声波脉冲的时间为，t2=1.7s时，测速仪B接收到被小车反射的第二个超声波脉冲，故小车反射第二个超声波脉冲的时间为1.05s，则小车两次反射超声波脉冲的时间间隔为 则小车运动的速度约为 故D不符合题意。 故选AC。 26. （2025·常州一模）正常灰鲸的发声频率范围为。生物学家发现变异灰鲸Alice，其发声频率为，导致正常灰鲸“听不见”Alice的声音，如图所示为海豚的发声频率和听觉频率范围，灰鲸与海豚同属海洋哺乳动物。由此推理：正常灰鲸听觉频率范围（黑色横条）很可能是（　　）    A．   B．   C．   D．   【答案】C 【解析】根据海豚的听觉频率和发声频率范围，其听觉频率范围比发声频率范围大，且听觉频率最高值比发声频率最高值大；正常灰鲸的发声频率范围为15Hz~25Hz，则正常灰鲸的听觉频率最高值会比25Hz高，最低值比15 Hz低，但是正常灰鲸“听不见”Alice发出频率为52Hz的声音，则听觉频率最高值会低于52Hz；故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 27. （2025云南一模）我国自主研制的“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功完成了万米级海试。潜水器配备了国际先进水平的声学系统，声学系统由母船部分和潜水器本体部分组成，为“奋斗者”号实现了水声通信、精细探测和定位导航。 水声通信是“奋斗者”号与母船之间唯一的沟通方式。由于可见光和电磁波在海水中传播时衰减很快，也无法通过一根连接母船的线缆来进行通信。所以科学家为“奋斗者”号量身定制了一套数字水声通信系统，如图所示，它将语言和文字等信息编码调制后，通过换能器进行发射和接收，实现数据交互，把所有的关键数据语潜水器准确、高效地与母船进行沟通。 精细探测为“奋斗者”号在水下航行和作业提供了安全保障。尽管马里亚纳海沟两侧都是非常陡峭的海山，但是“奋斗者”号安装有前视成像声呐设备，可对前方海山的距离和轮廓进行实时探测，帮助它精准避开障碍物。 定位导航使“奋斗者”号水下作业精准高效。由于水下没有卫星定位，必须使用声学定位。下潜之前，科学家通过设备的标定实验，使声学系统可以输出精确的速度等关键数据，再将定位与多普勒测速仪、惯性导航设备组合后进行导航，就能实现万米海底“大海捞针”，“奋斗者”号仅半小时就收回了之前在海底布放的一些目标物。 （1）由于可见光和电磁波在海水中传播时衰减很快，因此____是“奋斗者”号与母船之间沟通的唯一方式； （2）前视成像声呐设备能发出______（选填“超声波”或“次声波”），让潜水器在漆黑的万米深海中精准避障。这说明声音能传递______（选填“信息”或“能量”）； （3）请写出“奋斗者”号声学系统的一个优点：_________。 【答案】（1）声波 （2）超声波 信息 （3）超声波的传播距离远 【解析】（1）由文中可知，水声通信是“奋斗者”号与母船之间唯一的沟通方式。 （2）声能传递信息和能量，声呐是利用超声波能传递信息的特点。 （3）“奋斗者”号声学系统“无线链路”灵活、方便；通信距离远等。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$