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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,所以声呐对潜艇的重要性更为突出,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10~30kHz之间,由于这种声波的频率较高,可以形成较好的指向性.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.

(1)人耳能够听到声呐发出的声波的频率范围是______kHz______kHz.

(2)①若停在海水中的潜艇A发出声信号在10s内收到经B潜艇反射回来信号,且信号频率不变,潜艇B与潜艇A的距离是_______m.(设声波在海水中速度为1500m/s);

②停在海水中的潜艇A继续监控潜艇B,突然接到潜艇B反射回来的声波频率是变低的,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的距离为________m. 

(3)在月球上能否用声呐技术来测量物体间的距离___?为什么______

【答案】10 20 7500 m 8700 m 不能.因为声呐发出的声波是需要介质来传播的,而月球上不存在能够传播声音的介质,所以在月球上不能用声呐技术来测量物体间的距离.

【解析】

(1)人耳只能听到20Hz20000Hz之间的声音,声呐发出的声波频率大多在10kHz30kHz之间,因此人耳听到的声呐发出的声波频率为:10kHz20kHz.(2)①声波在水中传播的总距离为:s=vt=1500m/s×10s=15000m由于声波是反射回来的信号,所以两艘潜艇之间的距离s1s=×15000m=7500m;②1分钟=60s.1分钟后,潜艇B行驶的路程sB=vBt=20m/s×60s=1200m,因为声波频率变低,所以潜艇B是远离声呐,现在两艘潜艇之间的距离s2=s1+sB=7500m+1200m=8700m;(3)月球上是真空,因为真空不能传声,所以不能用声呐技术测量物体之间的距离。

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