3.4 声波的应用 同步练习-2025-2026学年北师大版八年级物理上册

第三章 声现象 第四节 声波的应用 基础知识点内容 1.在弹性介质中，只要波源所激起的纵波的频率在20-20000 Hz之间，就能引起人的听觉，这一频率范围内的振动称为声振动，由声振动所激起的纵波称为声波。声波借助各种介质向四面八方传播。声波通常是纵波，也有横波，声波所到之处的质点沿着传播方向在平衡位置附近振动，声波的传播实质上是能量在介质中的传递。 2.超声波：频率大于20000Hz 超声波的应用： ①医学领域： （1）医学影像 超声波在医学中最常见的应用是B超检查。通过向人体发射超声并接收反射信号，可生成器官、血管、胎儿等实时图像，安全无辐射，广泛用于产科、心血管和肿瘤诊断。 （2）治疗与手术 高强度聚焦超声（HIFU）可通过聚焦能量产生高温，用于无创消融肿瘤或治疗子宫肌瘤。此外，超声波还能辅助药物渗透（如皮肤给药）或促进骨骼愈合。 ②工业检测： （1）无损探伤 超声波可穿透金属、塑料等材料，通过检测反射波判断内部裂纹、气泡或结构缺陷，广泛应用于航空航天、汽车制造、管道检测等领域。 （2）测厚与材料分析 通过测量超声波在材料中传播的时间，可精准计算材料厚度或评估材料性质（如密度、弹性模量）。 ③清洁与加工 （1）超声波清洗 利用高频振动产生微小气泡（空化效应），可高效清除精密零件（如眼镜、电路板、医疗器械）表面的油污、灰尘，清洁效果优于传统方法。 （2）材料处理 超声波能加速化学反应（如超声波辅助合成）、破碎细胞（生物实验室提取DNA）或均匀混合纳米材料。 ④测距与导航 （1）测距与避障 超声波传感器通过计算声波发射与接收的时间差，可测量距离，常用于汽车倒车雷达、机器人避障或无人机定高。 （2）水下探测 声呐系统利用超声波探测海底地形、定位鱼群或搜索水下目标（如沉船），是海洋勘探和军事领域的重要工具。 ⑤生物学研究 （1）动物行为研究 蝙蝠、鲸类等动物通过超声波进行回声定位或交流。科学家通过分析它们的声波信号，研究其行为模式或生态习性。 （2）植物与微生物应用 超声波可刺激植物种子萌发或增强抗病性；在污水处理中，超声波能分解有机污染物或灭活有害微生物。 ⑥其他新兴领域 （1）空气加湿器：超声波将水雾化成微小颗粒，实现快速加湿。 （2）触觉反馈：通过超声阵列在空中产生触觉压力，用于虚拟现实交互。 （3）能源勘探：分析地层反射的超声波信号，辅助石油或矿产探测。 3.次声波：频率小于20Hz 次声波的应用： （1）在自然灾害监测与预警方面，次声波技术通过捕捉火山爆发、地震、台风、海啸等自然现象产生的次声信号，实现早期预警。例如，海浪摩擦或岩浆运动会释放次声波，其传播速度远超灾害本身，使监测系统能在风暴或海啸到达前数小时发出警报。‌23 类似地，核爆炸、火箭发射等人工源产生的次声波也可被全球监测网络定位，用于核禁试条约核查或军事侦测。‌ （2）工业与基础设施监测中，次声波用于非破坏性检测。大型机械如风力发电机、锅炉或管道在故障前会产生特征次声信号，通过分析这些信号可实现预防性维护，避免事故。‌‌同时，次声波能穿透混凝土等材料，适用于桥梁、水坝等结构的健康监测，评估其稳定性。‌‌ （3）医学领域，次声波可用于生物组织成像与治疗。例如，次声波诊疗仪可通过分析人体器官（如心脏）发出的微弱次声特性，间接评估其功能状态。‌‌此外，次声波在药物输送或癌症治疗中也展现出潜力，但相关技术仍处于探索阶段。‌‌ （4）海洋探测与环境应用中，次声波在水下传播衰减小，可用于潜艇定位、海底地形测绘或海洋动态观测。在农业方面，次声波还可用于人工催雨，通过激发雾滴振动促进凝结。‌‌ （5）军事应用上，次声波因强穿透性和远距离传播特性，被研究用于次声波武器概念，理论上可通过与人体器官共振造成伤害。‌‌5 但此类应用存在争议，且尚未有实用化武器部署。‌‌同时，次声波可辅助侦测远距离爆炸或飞行器活动，作为战略预警手段。‌‌ （6）动物行为研究也揭示了次声波的自然作用，如大象和鲸鱼利用次声波进行远距离通讯，人类通过研究这些信号可加深对动物生态的理解。‌ 4.语音识别 ①定义：语音识别是让机器通过识别和理解过程把语音信号转变为相应的文本或命令的技术。‌ ②语音识别应用 （1）在消费电子与智能家居领域，语音识别驱动智能助手（如苹果Siri、亚马逊Alexa）实现语音交互，用户可通过语音指令控制手机操作、发送消息或查询信息‌12。同时，该技术集成于智能音箱、电视及车载系统中，支持语音搜索、导航控制及娱乐操作，解放双手并增强交互便捷性‌。 （2）医疗健康行业利用语音识别优化临床流程，例如医生通过语音输入快速记录病历，减少文书工作负担，并提升诊断效率‌。此外，该技术在辅助诊断和健康管理中也展现出应用潜力。 （3）客户服务与商业自动化是另一重要领域，智能语音客服系统可处理常见咨询、执行外呼任务，并通过实时语音转写实现呼叫中心质检，降低人工成本‌。庭审记录、会议纪要等场景也依赖语音识别进行高效文本生成‌。 （4）交通出行与无障碍服务通过语音技术增强安全性与包容性，例如车载语音控制系统允许驾驶员通过语音命令操作功能，减少分心‌‌。同时，语音合成技术为视障人士提供文字转语音服务，促进信息平等获取‌‌。 （5）教育与媒体传播领域应用语音识别实现内容创作与个性化学习，如有声读物、新闻播报及视频配音，满足多样化需求‌。实时字幕生成技术则广泛应用于直播、会议及法庭记录，提升信息可及性‌ 题型练习 一．单选题 1.下列现象中，能说明声音可以传递信息的是（ ） A.利用超声波清洗眼镜 B.听到雷声预示着可能下雨 C.用超声波碎石 D.超声波能使烛焰晃动 2.根据小资料所给信息判断，可以发出或听到次声波的动物是（ ） A．人 B．狗 C．猫 D．海豚 3.声音既能传递信息，又能传递能量。下列应用是利用声音能够传递能量的是（ ） A.利用倒车雷达泊车 B.利用超声波为结石患者击碎结石 C.利用彩超观察胎儿的生长情况 D.利用声呐探测海底地形地貌 4.如图所示，有一款新型的折叠导盲杖，使用时导盲杖会持续发出超声波，若前进方向上遇到障碍物，导盲杖会接收到反射信号并发出提示音，离障碍物越近提示音越尖锐，从而提醒盲人绕开障碍物。下列说法正确的是（ ） A.导盲杖提示音警示盲人绕开障碍物说明声音可以传递能量 B.盲人听到的尖锐提示音其实是被地面反射回人耳的超声波 C.该导盲杖发出的超声波，因为响度太小从而人耳无法听到 D.该导盲杖对障碍物的定位原理与舰艇声呐的工作原理相同 5.为了监测车辆是否超速，在公路上安装了测速仪。一辆从开江开往达州的小车经过岔路监测点时，测速仪从第一次发出超声波信号，到经汽车反射后收到反射信号用了 0.6s。测速仪第二次发出超声波信号，到经汽车反射后收到反射信号用了 0.4s。若发出两次信号的时间间隔是 1.8s，设超声波的速度为 340m/s 保持不变。则下列说法正确的是（ ） A.第一次超声波与车相遇时，车与测速仪相距204m B.第二次超声波与车相遇时，车与测速仪相距102m C.超声波前后两次与车相遇时，车运动的时间是1.7s D.此路段限速80km/h，则车超速了 6.如图所示是我国自主研发的“奋斗者”号载人潜水器，其于2020年11月10日8时12分，成功坐底马里亚纳海沟，刷新了中国载人深潜的新纪录。“奋斗者”号载人潜水器在执行某次任务时，以20m/s的速度从海面开始匀速下潜，下潜51s时潜水器的探测声呐向海底沿竖直方向发射一束超声波，收到回声信息时潜水器距离海底9620m，已知超声波在海水中的速度是1500m/s。下列说法正确的是（ ） A.此海域的海水深度为10640m B.经过13s后潜水器收到回声信息 C.发射超声波时潜水器距离海底9750m D.超声波在海水中传播的距离为19760m 7.一艘科考船对某海域的海底形状利用声呐系统进行了测绘。具体方法是：在经过该海域水平面等间距的A、B、C、D、E五个位置时，向海底定向发射超声波，测得回收信号的时间分别为0.30s、0.16s、0.30s、0.14s、0.30s。根据时间，求出海底与海平面的距离，就可以绘出海底的大致形状，则该海域海底的大致形状如图中的（ ） A.B.C. D. 二．多选题 1.关于声波的应用，下列说法不正确的是（ ） A.智能手机的“智慧语音”解锁功能，主要是根据声音的响度这一特性来工作的 B.利用次声波可以监测地震、台风和核爆炸的强度 C.用超声波击碎人体内的结石是利用了声音可以传递信息 D.利用超声波可以测量地球到月球之间的距离 2.下列对超声波在生产、生活中的应用，描述正确的是（ ） A．舰船的声呐系统中利用了超声波 B．医生可以利用超声波检查身体 C．工人利用超声波可以清洗物体 D．海啸、地震的预警中利用了超声波 3.关于声现象，下列说法中正确的是（ ） A.超声波可以在真空中传播 B.“禁止鸣笛”是在声源处控制噪声 C.“轻声慢步”一词中，“轻声”是指声音的音调低 D.用超声波清洗钟表等精密仪器，说明声波能传递能量 4.如图所示的事例中，利用声波传递信息的是（ ） A. 蝙蝠靠超声波发现昆虫 B. 倒车雷达 C. 超声波清洗机 D. 医生用B超检查身体 5.如图所示，下列关于声现象的描述和分析，正确的是（ ） A. 图甲：运动员在水中也能听到音乐，说明声音在液体中也能传播 B. 图乙：演奏古筝时按压不同的弦，是为了改变响度大小 C. 图丙：医生用B超检查身体，说明声音可以传递信息 D. 图丁：防噪声耳罩是在传播过程中控制噪声的 6.超声测速仪与被测汽车在同一水平直线上，某次测速时，测速仪前后两次向汽车发出并接收到被汽车反射回来的超声波信号，该过程超声波与测速仪之间的距离s随时间t的变化如图所示，已知超声波的速度为340m/s，超声波的速度与车速均保持不变。下列说法正确的是（ ） A.汽车正在驶离测速仪 B.汽车的速度为30m/s C.图中为68m D.测速仪两次收到超声波的时间差为1.1s 三．实验填空题 1.高速路上安装了测速仪来监控道路上的违章行驶．测速仪对着前方行驶而来的汽车连续两次发射超声波．测速仪第一次发射超声波到接收汽车反射的超声波经过了，测速仪两次发射超声波间隔，从第二次发射到接收汽车的反射波经过了，则测到的车速是___________．（计算结果保留整数，声速取） 2.现给你如下器材：同频音叉一对、音叉锤、铁架台、乒乓球、线、扬声器、蜡烛、一端开口另一端包有橡皮膜的纸筒。请你从中挑选器材，设计一个实验证明：声音能传递能量。 要求： （1）写出实验器材； 。 （2）写出实验步骤及现象。（可画图辅助，但必须有必要的语言叙述） 。 四．计算题 中国无人机技术享誉世界，如图所示是新款无人机“御”。它的前、后、左、右、上、下六个方向都安装了智能感知系统，广泛应用在航拍、交通等领域。该款无人机摄像机拍摄速度11000帧秒（即 每秒拍摄画面帧数为11000帧）。 （1）若悬停在空中的无人机向固定在地面上的障碍物垂直发射超声波，经过0.08s收到回波，则其发射超声波时与障碍物间的距离为多少m？（已知超声波在空气中的传播速度为340m/s） （2）在轿车限速120km/h的某高速公路上，交警利用该无人机进行道路通行情况实时监测。无人机在某轿车通行1.05m的过程中拍摄330帧，则该监测的轿车是否超速。 答案： 一．1.B 2.B 3.B 4.D 5.C 6.B 7.B 二．1.ACD 2.ABC 3.BD 4.ABD 5.AC 6.ACD 三．1.26m/s 2.（1）实验器材：蜡烛、火柴、扬声器； （2）实验步骤及现象：①将一个功率较大的扬声器外接在电脑的音频输出上； ②点燃蜡烛，放在扬声器前，烛焰火焰的高度位于扬声器纸盒中央； ③在电脑打开音频文件，观察烛焰；发现烛焰晃动，说明声音具有能量。 四．（1） （2） 所以超速 1 学科网（北京）股份有限公司 $