Question

【題目】聲吶是利用水中聲波對水下目標進行探測、定位和通信的電子設備，是水聲學中應用廣泛的一種重要裝置．聲吶能夠向水中發射聲波，聲波的頻率大多在10kHz﹣30kHz之間，由于這種聲波的頻率較高，可以形成較強指向性．聲波在水中傳播時，如果遇到潛艇、水雷、魚群等目標，就會被反射回來，反射回來的聲波被聲吶接收，根據聲信號往返時間可以確定目標的距離．
聲吶發出聲波碰到的目標如果是運動的，反射回來的聲波（下稱“回聲”） 的音調就會有所變化，它的變化規律是：如果回聲的音調變高，說明目標正向聲吶靠攏；如果回聲的音調變低，說明目標遠離聲吶．
（1）在月球上能否用聲吶技術來測量物體間的距離？為什么？
（2）如果停在海水中的潛艇A發出的聲波信號在10s內接收到經B潛艇反射回來的信號，且信號頻率不變，則潛艇B與潛艇A的距離s1是多少（設聲波在海水中傳播速度為1500m/s）
（3）停在海水中的潛艇A繼續監控潛艇B，突然接到潛艇B反射回來的聲波頻率是變低的，且測出潛艇B的速度是20m/s，方向始終在潛艇A、B的連線上，經一分鐘后潛艇B與潛艇A的距離s2為多少．

Answer 1

【答案】
（1）解：在月球上不能用聲吶技術來測量物體間的距離，因為月球上是真空，而聲音不能在真空中傳播．
（2）解：超聲波從潛艇A傳到潛艇B的時間：

t= ×10s=5s，

∵v=

s=vt=1500m/s×5s=7500m；

（3）解：1分鐘后，潛艇B行駛的路程sB=vBt=20m/s×60s=1200m

因為聲波頻率變低，所以潛艇B是遠離聲吶，

現在兩艘潛艇之間的距離s2=s1+sB=7500m+1200m=8700m．

【解析】（1）聲音的傳播需要介質，能夠在固體、液體和氣體中傳播，真空不能傳聲；（2）先算出超聲波從潛艇A傳到潛艇B的時間，再根據速度公式求兩者的距離；（3）首先算出1分鐘內潛艇B通過的距離，根據聲波頻率的變化分析出潛艇AB之間的距離變化，從而計算出二者之間的距離．