题目内容

10.潜艇作战时需要长时间在水下潜航,它不能浮出水面使用雷达观察,而只能依靠声呐进行探测,声呐能够向水中发射声波,声波参水中传播时,如果遇到潜艇、水雷、鱼群等目标,就会被反射回来,被声呐接收后根据声信号往返时间可以确定目标的距离,如果目标是静止的,反射回来的信号音调不会变化;如果目标是运动的,反射回来的信号音调就会有所变化,它的变化规律是:如果音调变高,说明目标正向声呐靠拢;如果音调变低,说明目标远离声呐.
(1)如果停在海水中的潜艇A发出的声波信号在20s内接收到经B潜艇反射回来的信号,且信号音调不变,潜艇B与潜艇A的距离是多少?(设声波在海水中传播速度为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反射回来的声波音调是变低的,且测出潜艇B的速度是10m/s,方向始终在潜艇A、B的连线上,经5min后潜艇B与潜艇A的距离是多少?

分析 (1)先算出超声波从潜艇A传到潜艇B的时间,再根据速度公式求两者的距离;
(2)首先算出1分钟内潜艇B通过的距离,根据声波频率的变化分析出潜艇AB之间的距离变化,从而计算出二者之间的距离.

解答 解:
(1)超声波从潜艇A传到潜艇B的时间:
t=$\frac{1}{2}$×20s=10s,
由v=$\frac{s}{t}$得潜艇B与潜艇A的距离:
s1=vt=1500m/s×10s=15000m;
(2)5分钟后,潜艇B行驶的路程sB=vBt=10m/s×300s=3000m
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=15000m+3000m=18000m.
答:(1)潜艇B与潜艇A的距离是15000m;
(2)经5min后潜艇B与潜艇A的距离是18000m.

点评 本题综合性很强,考查学生对声音知识的综合运用能力.在计算距离时,注意回声测距需要计算单程的长度,这一点容易失误.

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