题目内容

19.某中学物理活动小组同学查阅资料,得到声音在某些物质中的传播速度(见表),一根足够长且裸露在地面的铁管,管中充满水,当气温为20℃时,小组中的一位同学在铁管的一端敲击一下,另一位同学在管子另一端听.
 物质温度(℃) 速度(m/s) 
 空气 20  340
 水 20 1450
 松木 20 3320
 铁 20 4900
(1)该同学能听到几次敲击声?(要求说明判断理由)
(2)如果听到最后一次敲击声离敲击时间为1.2s,则这条直铁管长约多少米?
(3)如果听到最后一次敲击声离敲击时间为0.4s,则这条直铁管长约为多少米?听另一端的同学也可以听到几次敲击声?

分析 (1)此题要从声音的传播速度来解决.声音在固体、液体和气体的传播速度不同,因此在铁管的另一端会听到三次敲击声.
(2)最后听到的是声音以最慢的速度传过来的,所以铁管的长度就用这个最慢的速度乘以时间来计算.
(3)人耳区分两次声音的最短时间为0.1s,若时间间隔小于0.1s,人耳将无法区分.

解答 解:
(1)声音在固体的传播速度最快,在气体中传播速度最慢,液体中传播速度在固体和气体之间.当在铁管一端敲击时,声音就会从铁管、铁管里的水和空气三种介质里传播,所以会听到三次声音.
(2)最后听到的是从空气中传来的,所以速度是340m/s,则铁管长:L=vt=340m/s×1.2s=408m.
(3)若最后一次敲击声离敲击时间为0.4s,则铁管长:L′=vt′=340m/s×0.4s=136m.
声音通过铁管传播需要的时间:t铁=$\frac{L′}{{v}_{铁}}$=$\frac{136m}{4900m/s}$≈0.028s,
声音通过水传播需要的时间:t水=$\frac{L′}{v}$=$\frac{136m}{1450m/s}$≈0.094s,
则通过铁管和水传播的两次声音间隔小于0.1s,人耳不能区分,两次声音会融合到一起,所以另一端的同学听到2次敲击声.
答:(1)该同学能听到3次敲击声;
(2)如果听到最后一次敲击声离敲击时间为1.2s,则这条直铁管长约408米;
(3)如果听到最后一次敲击声离敲击时间为0.4s,则这条直铁管长约为136米;听另一端的同学可以听到2次敲击声.

点评 声音在不同介质中传播速度不同,根据这一特点可以解释生活中的一些现象.

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