Question

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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，所以声呐在潜艇上的重要性更为突出，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，声波的频率大多为10 kHz～30 kHz，由于这种声波的频率较高，可以形成较强的指向性。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到______kHz。
（2）①如果停在海水中的潜艇发出的声波信号在10 s内接收到经潜艇反射回来的信号，且信号频率不变，潜艇与潜艇的距离s₁是_______（设声波在海水中传播速度为1 500 m/s）。
②停在海水中的潜艇继续监控潜艇，突然接到潜艇反射回来的声波频率是变低的，且测出潜艇的速度是20 m/s，方向始终在潜艇、的连线上，经后潜艇B与潜艇的距离s₂为_________。
（3）在月球上能否用声呐技术来测量物体间的距离？为什么？

Answer 1

（1）10  20  （2）7 500 m  8 700 m  （3）不能。因为月球周围是真空，真空不能传播声音。
解析：（1）人耳只能听到频率范围为20 Hz～20 000 Hz的声音，声呐发出的声波频率大多为10 kHz～30 kHz；因此人耳听到的声呐发出的声波频率范围为10 kHz～20 kHz。
（2）声波在水中传播的总距离为：
由于声波是反射回来的信号，所以两艘潜艇之间的距离
=60 s
1后，潜艇B行驶的路程
现在两艘潜艇之间的距离。
（3）月球周围是真空，因为真空不能传声，所以用声呐技术无法测量月球表面物体之间的距离。