初中物理每周一测——声现象计算

“好萌”老师每周一测——声现象计算16．在某金属管的一端敲一下钟，在管的另一端听到两次声音（第一次是由金属管传来的，第二次是由空气传来的），管长1020m，两次响声相隔2.5s．如果当时空气中的声速是340m/s，求该金属中的声速．17．一辆汽车在匀速行驶，道路前方有一座高山，司机鸣笛并在4s后听到回声，若汽车行驶速度为20m/s．求：（1）司机从鸣笛到听到回声，汽车行驶的路程？（2）司机听到回声时距离高山多远？18．已知声音在空气中传播的速度为340米/秒，在钢铁中传播的速度为5200米/秒，一人用锤子敲击一铁轨，另一人在铁轨另一端听到两次声响，过1.5秒后听到第一次声响．（1）这段铁路有多长？（2）大约还需要多长时间才能听到第二次声响？19．一辆客车在某高速公路上行驶，在经过某直线路段时，司机驾车做匀速直线运动．司机发现其正要通过正前方高山悬崖下的隧道，于是鸣笛，经t1=6秒后听到回声，听到回声后又行驶t2=16秒，司机第二次鸣笛，又经t3=2秒后听到回声，请根据以上数据计算：（1）客车第一次鸣笛时与悬崖的距离；（2）客车匀速行驶的速度并判断客车是否超速行驶．（已知此高速路段最高限速为120千米/小时，声音在空气中的传播速度为340米/秒）20．在海难打捞中，沉船定位和测量海深都要用到超声测位仪（又叫“声呐”），它的探测系统将所测出的数据送到中央运算器运算．如果已知超声波在海水中的速度为每秒1500米，超声波发出后经4秒后收到反射回的信号．（1）请计算沉船处有多深？（2）这种方法能否用来测量月亮与地球之间的距离？为什么？21．汽车行驶的正前方有一座高山，汽车以12m/s的速度匀速行驶，汽车鸣笛2s后，司机听到回声，则此时汽车距离高山有多远？（设声音在空气中的传播速度为340m/s）22．一只船在海上行驶，船上发出一鸣笛声，旅客在4s后听到前方悬崖反射回来的声音，问：（1）如果船鸣笛后马上停止行驶，求悬崖与船的距离．（2）若鸣笛的同时，船以20m/s的速度继续向前行驶，求悬崖与旅客听到回声处的距离？（气温为15℃）23．每年到正月十五的时候，小梦家总能看到附近广场上有很多市民放烟花，他在家看到烟花后2.5s 听到声音，请问小梦家离该广场大概多远？24．火车在进入隧道前必须鸣笛．若火车速度为80km/h，声音在空气中的速度是340m/s，司机在鸣笛后2s时听到自隧道口处的山崖反射的回声，则鸣笛时火车到隧道口的距离是多少？25．火车在进入隧道前必须鸣笛，一列火车的运行速度是72km/h，司机在鸣笛后2s听到隧道口处山崖反射的回声，（声音发出后遇到障碍物会被反射回来，声=340m/s）求：音在空气中的传播速度为v空（1）2s内声音传播的距离；（2）从司机鸣笛到听到回声火车前行多远？（3）火车鸣笛时离隧道口有多远？26．超声波在海水中的传播速度为1500m/s，如果从某处海面竖直向海底发出的超声波经4s返回海面．该处海水的深度是多少？27．图甲是公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发射超声波脉冲信号并接收被汽车反射回来的信号，根据发射和接收到信号间的时间差，可测出被测物体的速度．图乙中，P1、P2是测速仪发射的超声波信号，n1、n2分别是P1、P2被汽车反射回来的信号．P1、P2之间的时间间隔2s，超声波在空气中的传播速度v=340m/s，假设汽车始终在平直公路上匀速运动，根据图乙，求：（1）汽车在遇到两个脉冲信号P1、P2的时间内前进的距离s；（2）汽车行驶的速度v．车28．我国南极科考队的一艘测量船，以10m/s的速度前往距离基地144km远的海域进行探测，到达目的地后，科考人员将一束超声波垂直向海底发射（如图），测出从发射超声波到接收反射回波所用时间是4s，声音在水中的传播速度是1500m/s．求：（1）测量船到达目的地的时间．（2）所测的海水深度．29．某海洋科学考察船利用声呐发射声波，声波传到海底，再反射回海面共历时3s，此处海底深度为多少m（已知海水中声速为1530m/s）；这种方法不能用来测量月亮与地球之间的距离，其原因是什么？30．声音在空气中的速度是340m/s，一辆汽车匀速驶向一座高山，司机鸣笛后6s听到回声．若汽车速度是54km/h，则此时汽车距高山的距离为多少千米？“好萌”老师每周一测——声现象计算参考答案与试题解析16．在某金属管的一端敲一下钟，在管的另一端听到两次声音（第一次是由金属管传来的，第二次是由空气传来的），管长1020m，两次响声相隔2.5s．如果当时空气中的声速是340m/s，求该金属中的声速．【分析】由速度公式的变形公式求出声音在空气中的传播时间，然后根据题意求出声音在金属中的传播时间，最后由速度公式求出声音在金属中的传播速度．【解答】解：因为v=，所以声音的传播时间：t空气===3s，由题意知：t空气﹣t金属=2.5s，声音在金属中的传播时间：t金属=t空气﹣2.5s=3s﹣2.5s=0.5s，声音在金属中的传播速度v金属===2040m/s；答：金属中的声速是2040m/s．【点评】本题考查了求声音在金属中的传播速度问题，熟练应用速度公式的变形公式即可正确解题．17．一辆汽车在匀速行驶，道路前方有一座高山，司机鸣笛并在4s后听到回声，若汽车行驶速度为20m/s．求：（1）司机从鸣笛到听到回声，汽车行驶的路程？（2）司机听到回声时距离高山多远？【分析】（1）司机鸣笛后，声音传到高山返回汽车时，汽车以72km/h的速度已经前行了4s，根据速度公式可求汽车行驶的距离；（2）在这段时间内，声音和汽车行驶的路程之差是司机听到回声时汽车与高山距离的2倍，根据速度公式求司机听到回声汽车距高山的距离．【解答】解：（1）由v=得，汽车行驶的路程：s1=v车t=20m/s×4s=80m；（2）声音传播的距离：s2=v声t=340m/s×4s=1360m，设司机听到回声时汽车到高山的距离为s，则：2s=s2﹣s1，所以s=（s2﹣s1）=（1360m﹣80m）=640m．答：（1）司机从鸣笛到听到回声汽车行驶了80m；（2）司机听到回声时距离高山640m．【点评】本题考查了速度公式及回声测距离的应用，关键是弄清声音和汽车行驶的路程之差是司机听到回声时汽车与高山距离的2倍．18．已知声音在空气中传播的速度为340米/秒，在钢铁中传播的速度为5200米/秒，一人用锤子敲击一铁轨，另一人在铁轨另一端听到两次声响，过1.5秒后听到第一次声响．（1）这段铁路有多长？（2）大约还需要多长时间才能听到第二次声响？【分析】（1）已知声音在钢铁中传播的速度和传播时间，根据速度公式v=计算铁路的长度；（2）已知声音在空气中和钢铁中传播的速度以及铁路的长度，根据v=求出声音在铁轨和空气传播的时间之差，即听到第一次声响后第二次声响需要的时间．【解答】解：（1）根据公式v=可知，铁路的长度为：s=v铁t铁=5200m/s×1.5s=7800m；（2）根据公式v=可知，声音在空气中传播的时间为：t空==≈23s；声音在空气与铁轨中传播的时间之差为：△t=t空﹣t铁=23s﹣1.5s=21.5s．答：（1）这段铁路的长度为7800m；（2）大约还需要21.5s才能听到第二次声响．【点评】本题考查了声音在不同介质中的传播速度不同以及速度公式的应用，注意路程、速度和时间的单位应该统一．19．一辆客车在某高速公路上行驶，在经过某直线路段时，司机驾车做匀速直线运动．司机发现其正要通过正前方高山悬崖下的隧道，于是鸣笛，经t1=6秒后听到回声，听到回声后又行驶t2=16秒，司机第二次鸣笛，又经t3=2秒后听到回声，请根据以上数据计算：（1）客车第一次鸣笛时与悬崖的距离；（2）客车匀速行驶的速度并判断客车是否超速行驶．（已知此高速路段最高限速为120千米/小时，声音在空气中的传播速度为340米/秒）【分析】第一次鸣笛时客车到悬崖距离的2倍等于声音传播距离与汽车行驶距离之和，根据s=vt得出等式，然后减去司机第一次鸣笛后到第二次鸣笛前行驶的距离，进一步得出客车到悬崖的距离，再根据司机第二次鸣笛时客车到悬崖的距离的2倍等于声音传播距离与汽车行驶距离之和得出等式，然后联立等式即可求出客车行驶的速度，最后求出客车第一次鸣笛时与悬崖的距离．【解答】解：设客车第一次鸣笛时与悬崖的距离为L，客车匀速行驶的速度为v，整个过程如图所示：因第一次鸣笛时客车到悬崖距离的2倍等于声音传播距离与汽车行驶距离之和，所以，由v=可得：2L=v声t1+vt1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①听到回声后又行驶t2=16s时，客车离悬崖的距离为L﹣vt1﹣vt2，因司机第二次鸣笛时客车到悬崖的距离的2倍等于声音传播距离与汽车行驶距离之和，t3+vt3﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②所以有2（L﹣vt1﹣vt2）=v声①式﹣②式可得：v=v声=×340m/s=34m/s=122.4km/h，客车第一次鸣笛时与悬崖的距离：L=（v声+v）t1=×（340m/s+34m/s）×6s=1122m，因122.4km/h＞120km/h，所以，客车匀速行驶的速度是超速行驶．答：（1）客车第一次鸣笛时与悬崖的距离为1122m；（2）客车匀速行驶的速度为122.4km/h，客车是超速行驶．【点评】本题考查了速度公式的灵活应用，明确汽车行驶过程中各段距离之间的关系和时间关系是关键．20．在海难打捞中，沉船定位和测量海深都要用到超声测位仪（又叫“声呐”），它的探测系统将所测出的数据送到中央运算器运算．如果已知超声波在海水中的速度为每秒1500米，超声波发出后经4秒后收到反射回的信号．（1）请计算沉船处有多深？（2）这种方法能否用来测量月亮与地球之间的距离？为什么？【分析】（1）知道超声波从海面到海底再回到海面的时间，可以求出超声波从海面到海底的时间，再利用速度公式求海底深度；（2）超声波属于声波，声波的传播需要介质，不能在真空中传播，而月球表面是没有空气的．【解答】解：（1）因为v=，所以超声波从海面到沉船的时间：t=×4s=2s，所以沉船的深度为：s=vt=1500m/s×2s=3000m；（2）月亮周围没有空气，而声音不能在真空中传播，故超声波不能到达月亮，更不能利用声波的反射测出月亮到地球的距离．答：（1）沉船的深度为3000m；（2）不能；因为声音的传播需要介质，真空不能传声．【点评】本题考查了学生对速度公式的掌握和运用，本题关键：一是求出超声波单趟（从海面到海底）用的时间，二是知道声音不能在真空中传播．21．汽车行驶的正前方有一座高山，汽车以12m/s的速度匀速行驶，汽车鸣笛2s后，司机听到回声，则此时汽车距离高山有多远？（设声音在空气中的传播速度为340m/s）【分析】根据题意声音在2s内传播的路程加上汽车在2s内行驶的路程的和的一半即为鸣笛时到高山的距离，鸣笛时到高山的距离减去汽车行驶的路程就为听到回声时，车与前面高山的距离．【解答】解：2s内汽车行驶的路程s=vt=12m/s×2s=24m，2s内声音传播的路程s′=v′t=340m/s×2s=680m，那么鸣笛时到高山的距离s″=（s+s′）=×（24m+680m）=352m，听到回声时，车与前面高山的距离是s1=s″﹣s=352m﹣24m=328m．答：听到回声时，车与前面高山的距离为328m．【点评】本题考查了速度公式的计算，属于基础知识考题．22．一只船在海上行驶，船上发出一鸣笛声，旅客在4s后听到前方悬崖反射回来的声音，问：（1）如果船鸣笛后马上停止行驶，求悬崖与船的距离．（2）若鸣笛的同时，船以20m/s的速度继续向前行驶，求悬崖与旅客听到回声处的距离？（气温为15℃）【分析】（1）船鸣笛后马上停止行驶，声音所走的路程是声原处到障碍物的来回距离，再利用v=可求悬崖与船的距离．（2）司机听到回声时船距山崖的距离等于司机鸣笛时船到山崖的距离减去船行驶的距离；【解答】解：（1）t=×4s=2s，∵v=，∴悬崖与船的距离s=vt=340m/s×2s=680m．（2）在t=4s的时间内，船行驶的距离：s1=v1t=20m/s×4s=80m，声音传播的距离：s2=v2t=340m/s×4s=1360m，设司机鸣笛时船到山崖的距离为s，则：2s=s1+s2，所以s===720m，（2）司机听到回声船距山崖的距离：s′=s﹣s1=720m﹣80m=640m．答：（1）如果船鸣笛后马上停止行驶，悬崖与船的距离为680m．（2）悬崖与旅客听到回声处的距离为640m．【点评】本题考查了速度公式及回声测距离的应用，解题的关键是弄清：声音和船行驶的路程之和是鸣笛时船与山崖距离的2倍．23．每年到正月十五的时候，小梦家总能看到附近广场上有很多市民放烟花，他在家看到烟花后2.5s 听到声音，请问小梦家离该广场大概多远？【分析】在空气中光速远大于声速，光的传播时间可以忽略不计，声音的传播路程就是烟花散开处距小梦家的距离．【解答】解：由题意可知，声音传播的时间t=2.5s，声速v=340m/s，光的传播时间可以忽略不计，由v=可得，小梦家离广场的距离：s=vt=340m/s×2.5s=850m．答：小梦家离该广场的距离大概为850m．【点评】本题考查了速度公式的应用，类似现象：打雷时，我们总是先看见闪电后听到雷声，常见题目．24．火车在进入隧道前必须鸣笛．若火车速度为80km/h，声音在空气中的速度是340m/s，司机在鸣笛后2s时听到自隧道口处的山崖反射的回声，则鸣笛时火车到隧道口的距离是多少？【分析】此题的声源是运动的物体，用公式s=vt分别算出2s时间内声音传播的路程s1和火车前进的距离s2，鸣笛时列车距隧道口为s，则有2s=s1+s2，求出s．【解答】解：火车的速度v2=80km/h=m/s，由公式v=得火车鸣笛后2s时间内声音传播的路程为：s1=v1t=340m/s×2s=680m；2s内火车前进的距离为：s2=v2t=m/s×2s=m；根据关系式：2s=s1+s2；火车鸣笛时距隧道口距离为：s==≈362.2m．答：鸣笛时火车到隧道口的距离是362.2m．【点评】用公式s=vt求列车和声音在2s传播的距离s1、s2是本题的基础问题，找到鸣笛时的距离s和s1、s2的关系，是解出本题的难点，也是突破口．25．火车在进入隧道前必须鸣笛，一列火车的运行速度是72km/h，司机在鸣笛后2s听到隧道口处山崖反射的回声，（声音发出后遇到障碍物会被反射回来，声=340m/s）求：音在空气中的传播速度为v空（1）2s内声音传播的距离；（2）从司机鸣笛到听到回声火车前行多远？（3）火车鸣笛时离隧道口有多远？【分析】（1）再用公式s=vt算出2s时间内声音传播的距离s1；（2）根据先换后算的顺序进行单位换算；知道时间，利用s=vt求从司机鸣笛到听到回声火车前行距离s2；（3）鸣笛时火车距隧道口为s，则有2s=s1+s2，据此求出火车鸣笛时离隧道口距离s．【解答】解：（1）2s时间内声音传播的距离：s1=v声音t=340m/s×2s=680m；=72km/h=72×m/s=20m/s；（2）火车的速度v车由v=得从司机鸣笛到听到回声火车前行距离：s2=v车t=20m/s×2s=40m；（3）设鸣笛时火车距隧道口为s，则有2s=s1+s2，则火车鸣笛时离隧道口距离：s=（s1+s2）=（40m+680m）=360m．答：（1）2s内声音传播的距离是680m；（2）从司机鸣笛到听到回声火车行驶40m；（3）火车鸣笛时离隧道口有360m远．【点评】用公式s=vt求列车和声音在2s传播的距离s2、s1是本题的基础问题，找到鸣笛时的距离s和s1、s2的关系，是解出本题的难点，也是突破口．26．超声波在海水中的传播速度为1500m/s，如果从某处海面竖直向海底发出的超声波经4s返回海面．该处海水的深度是多少？【分析】先求出超声波从海面传到海底的时间，再根据速度公式v=就可求出此处海水的深度．【解答】解：超声波从海面传到海底的时间：t=×4s=2s，由v=得此处海的深度：s=vt=1500m/s×2s=3000m．答：该处海水的深度是3000m．【点评】本题考查了速度公式和回声测距离的应用，弄清超声波从海面传到海底的时间（单趟距离）是解题的关键．27．图甲是公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发射超声波脉冲信号并接收被汽车反射回来的信号，根据发射和接收到信号间的时间差，可测出被测物体的速度．图乙中，P1、P2是测速仪发射的超声波信号，n1、n2分别是P1、P2被汽车反射回来的信号．P1、P2之间的时间间隔2s，超声波在空气中的传播速度v=340m/s，假设汽车始终在平直公路上匀速运动，根据图乙，求：（1）汽车在遇到两个脉冲信号P1、P2的时间内前进的距离s；（2）汽车行驶的速度v．车【分析】由题意可知，P1、P2的时间间隔为2秒，根据图乙所示P1、P2的间隔的刻度值，以及P1、n1和P2、n2之间间隔的刻度值．可以求出P1、n1和P2、n2间的时间，即超声波由发出到接收所需要的时间．从而可以求出超声波前后两次从测速仪汽车所用的时间，结合声速，进而可以求出前后两次汽车到测速仪之间的距离．由于汽车向着测速仪方向运动，所以两者之间的距离在减小．汽车前后两次到测速仪之间的距离之差即为汽车前进的路程．由于两次超声波发出的时间间隔为2秒．汽车运动的时间为从第一次与超声波相遇开始，到第二次与超声波相遇结束．求出这个时间，就是汽车运动的时间．根据汽车运动的距离和时间，即可求出汽车的运动速度．【解答】解：（1）P1、P2的间隔的刻度值为20个格，时间长为2秒，P1、n1之间间隔的刻度值为8，所以对应的时间为0.8秒；P2、n2之间间隔的刻度值6，所以对应的这两点之间对应的时间为0.6秒．P1、n1之间的时间为超声波第一次从测速仪发出后遇到行进的汽车又回来所用的时间，所以超声波传播到汽车所用的时间t1为0.4秒．由此可以求出汽车在接收到p1的信号时汽车与测速仪之间距离：s1=vt1=340m/s×0.4s=136m；同理可求出汽车在接收p2信号时汽车与测速仪之间的距离：s2=vt2=340m/s×0.3s=102m．由此可知，汽车在接收到p1、p2两个信号之间的时间内前进的距离：s=136m﹣102m=34m．（2）设汽车运行34m的时间为t，汽车接收到p1信号到测速仪接收到p1的反射信号n1的时间为t1′=t′=0.2 s，测速仪接收到汽车信号又经t2′=2s﹣0.4 s=1.6 s发射p2，后又经t3=×0.2s=0.1s汽车接收到p2，所以汽车行驶34m距离所用时间t=t1′+t2′+t3′=（2s﹣0.4s）+0.3s=1.9s，所以汽车的速度v′==17.9m/s．答：（1）汽车在接收到p1、p2两个信号之间的时间内前进的距离为34m．（2）汽车的速度是17.9m/s．【点评】汽车在接收到信号之间的距离，要通过其与测速仪之间的距离的变化求出．如何确定汽车运动的时间，是此题的难点．两次信号的时间间隔虽然是2秒，但汽车在接收到两次信号时其其通过的路程所对应的时间不是2秒．要从起第一次接收到超声波的信号开始计时，到第二次接收到超声波的信号结束，由此来确定其运动时间．通过的路程与通过这段路程所用的时间对应上是解决此题关键．28．我国南极科考队的一艘测量船，以10m/s的速度前往距离基地144km远的海域进行探测，到达目的地后，科考人员将一束超声波垂直向海底发射（如图），测出从发射超声波到接收反射回波所用时间是4s，声音在水中的传播速度是1500m/s．求：（1）测量船到达目的地的时间．（2）所测的海水深度．【分析】（1）已知测量船的速度和路程，利用速度公式变形可求得测量船到达目的地的时间；（2）声音的反射产生回声，超声波发出后4s收到信号说明单程时间是2s，再根据速度公式s=vt来计算海底深度即可．【解答】解：（1）已知测量船的速度v=10m/s，路程s=144km=144000m，由v=可得，测量船到达目的地的时间t===14400s；（2）超声波从海面处传到海底的时间：t′=×4s=2s，由v=可得，海底深度：h=s′=v′t=1500m/s×2s=3000m．答：（1）测量船到达目的地的时间为14400s．（2）所测的海水深度为3000m．【点评】本题考查了学生对速度公式的掌握和运用，求出超声波单趟（从海面到海底）用的时间是本题的关键．29．某海洋科学考察船利用声呐发射声波，声波传到海底，再反射回海面共历时3s，此处海底深度为多少m（已知海水中声速为1530m/s）；这种方法不能用来测量月亮与地球之间的距离，其原因是什么？【分析】回声是指由声波的反射引起的声音的重复，亦可指反射回来的超声波信号，由此可知声波由海面传播到海底的时间，再根据速度计算公式计算出海底的深度；真空不能传声．【解答】解：根据回声的定义，则声波传到海底历时为t==1.5s，又因声速为1530m/s，由v=得，海底的深度为s=vt=1530m/s×1.5s=2295m．地球之外没有空气，因为声音不能在真空中传播，常用光波来测量距离．答：海底深度为2295m；不能，因为月球周围没有空气，真空不能传声．【点评】本题主要考查的是回声测距离的应用及声音的传播条件，比较简单．30．声音在空气中的速度是340m/s，一辆汽车匀速驶向一座高山，司机鸣笛后6s听到回声．若汽车速度是54km/h，则此时汽车距高山的距离为多少千米？【分析】知道声音传播的速度和汽车行驶的速度，根据s=vt求出两者6s内运动的距离，根据声音传播的距离减去汽车行驶的距离之差等于听到回声时距离高山距离2倍得出答案．【解答】解：由v=可得，声音和汽车在6s内通过的距离：s声=v声t=340m/s×6s=2040m，s车=v车t=m/s×6s=90m，因声音传播的距离减去汽车行驶的距离之差等于听到回声时距离高山距离2倍，所以，听到回声时距离高山的距离：s===975m=0.975km．答：此时汽车距高山的距离为0.975km．【点评】本题考查了速度公式及回声测距离的应用，关键是弄清声音传播的距离减去汽车行驶的距离之差等于听到回声时距离高山距离2倍．。