登录
16.如图所示为声速测量仪的实验装置及其使用说明书,根据使用说明书,回答下列问题.
使用说明书
1.甲、乙为声信号采集器.
2.用小槌敲打铜铃,声音被甲、乙接收.
3.液晶屏显示甲、乙接收到信号的时差,单位为秒(s).
(1)若铜铃放置在甲、乙的中点,即$s_1=s_2$,敲打铜铃,则液晶显示屏的示数为
(2)把声速测量仪放置于某液体中,将铜铃移至甲、乙之间,且三者在同一直线上.铜铃发出声音后,液晶显示屏上显示0.001 s,已知$s_1=0.4\ \mathrm{m},s_2=1.8\ \mathrm{m}$,则声音在该液体中的传播速度约为
(3)通常情况下,声音在空气中的传播速度约为340 m/s,若小明调整甲、乙间距为34 cm,再将铜铃放到乙的右边距离乙20 cm处,并与甲、乙在一条直线上,敲击铜铃,则液晶显示屏的示数为
使用说明书
1.甲、乙为声信号采集器.
2.用小槌敲打铜铃,声音被甲、乙接收.
3.液晶屏显示甲、乙接收到信号的时差,单位为秒(s).
(1)若铜铃放置在甲、乙的中点,即$s_1=s_2$,敲打铜铃,则液晶显示屏的示数为
0
s.(2)把声速测量仪放置于某液体中,将铜铃移至甲、乙之间,且三者在同一直线上.铜铃发出声音后,液晶显示屏上显示0.001 s,已知$s_1=0.4\ \mathrm{m},s_2=1.8\ \mathrm{m}$,则声音在该液体中的传播速度约为
1400
m/s.(3)通常情况下,声音在空气中的传播速度约为340 m/s,若小明调整甲、乙间距为34 cm,再将铜铃放到乙的右边距离乙20 cm处,并与甲、乙在一条直线上,敲击铜铃,则液晶显示屏的示数为
0.001
s.增大铜铃到乙的距离,液晶显示屏的示数不变
(选填“变大”“变小”或“不变”).答案
16.(1)0 (2)1400 (3)0.001 不变
解析
【分析】
本题围绕声音传播的时间差展开，核心是利用速度公式$v=\frac{s}{t}$，分析声音到达甲、乙两个采集器的时间差。解题时需明确声音到甲、乙的距离关系，结合声速推导时间差或计算声速。
(1) 铜铃在甲、乙中点时，声音到甲、乙的距离相等，声速相同，传播时间相等，时间差为0；
(2) 时差是声音到乙的时间与到甲的时间之差，结合距离差可求声速；
(3) 计算声音到甲、乙的距离差，结合空气中声速求时间差；增大铜铃到乙的距离时，甲、乙与铜铃的距离差不变，时间差不变。
【解析】
(1) 当铜铃在甲、乙中点时，声音传播到甲的距离$s_甲=s_1$，传播到乙的距离$s_乙=s_2$，由题意$s_1=s_2$，声速$v$相同，根据$t=\frac{s}{v}$，得$t_甲=t_乙$，则时间差$\Delta t=t_乙-t_甲=0\ \mathrm{s}$，故显示屏示数为$0$；
(2) 设声音在液体中的传播速度为$v$，声音到甲的时间$t_1=\frac{s_1}{v}$，到乙的时间$t_2=\frac{s_2}{v}$，时差$\Delta t=t_2-t_1=\frac{s_2-s_1}{v}$，代入数据$s_2-s_1=1.8\ \mathrm{m}-0.4\ \mathrm{m}=1.4\ \mathrm{m}$，$\Delta t=0.001\ \mathrm{s}$，解得$v=\frac{1.4\ \mathrm{m}}{0.001\ \mathrm{s}}=1400\ \mathrm{m/s}$；
(3) 甲、乙间距$s_{甲乙}=34\ \mathrm{cm}=0.34\ \mathrm{m}$，铜铃在乙右侧$20\ \mathrm{cm}=0.2\ \mathrm{m}$处，声音到甲的距离$s_甲'=0.34\ \mathrm{m}+0.2\ \mathrm{m}=0.54\ \mathrm{m}$，到乙的距离$s_乙'=0.2\ \mathrm{m}$，时间差$\Delta t'=\frac{s_甲'-s_乙'}{v_{空气}}=\frac{0.54\ \mathrm{m}-0.2\ \mathrm{m}}{340\ \mathrm{m/s}}=0.001\ \mathrm{s}$；当增大铜铃到乙的距离时，设铜铃到乙的距离为$d$，则声音到甲的距离为$s_{甲乙}+d$，时间差$\Delta t''=\frac{(s_{甲乙}+d)-d}{v_{空气}}=\frac{s_{甲乙}}{v_{空气}}$，因$s_{甲乙}$和$v_{空气}$不变，故时间差不变，即显示屏示数不变。
【答案】
(1)0 (2)1400 (3)0.001；不变
【知识点】
声速、速度公式应用、时间差计算
【点评】
本题考查声学中声音传播的时间差计算，核心是利用速度公式分析距离差与时间差的关系，属于基础应用题型，需明确采集器与声源的距离对时间差的影响，难度适中。
【难度系数】
0.5
本题围绕声音传播的时间差展开，核心是利用速度公式$v=\frac{s}{t}$，分析声音到达甲、乙两个采集器的时间差。解题时需明确声音到甲、乙的距离关系，结合声速推导时间差或计算声速。
(1) 铜铃在甲、乙中点时，声音到甲、乙的距离相等，声速相同，传播时间相等，时间差为0；
(2) 时差是声音到乙的时间与到甲的时间之差，结合距离差可求声速；
(3) 计算声音到甲、乙的距离差，结合空气中声速求时间差；增大铜铃到乙的距离时，甲、乙与铜铃的距离差不变，时间差不变。
【解析】
(1) 当铜铃在甲、乙中点时，声音传播到甲的距离$s_甲=s_1$，传播到乙的距离$s_乙=s_2$，由题意$s_1=s_2$，声速$v$相同，根据$t=\frac{s}{v}$，得$t_甲=t_乙$，则时间差$\Delta t=t_乙-t_甲=0\ \mathrm{s}$，故显示屏示数为$0$；
(2) 设声音在液体中的传播速度为$v$，声音到甲的时间$t_1=\frac{s_1}{v}$，到乙的时间$t_2=\frac{s_2}{v}$，时差$\Delta t=t_2-t_1=\frac{s_2-s_1}{v}$，代入数据$s_2-s_1=1.8\ \mathrm{m}-0.4\ \mathrm{m}=1.4\ \mathrm{m}$，$\Delta t=0.001\ \mathrm{s}$，解得$v=\frac{1.4\ \mathrm{m}}{0.001\ \mathrm{s}}=1400\ \mathrm{m/s}$；
(3) 甲、乙间距$s_{甲乙}=34\ \mathrm{cm}=0.34\ \mathrm{m}$，铜铃在乙右侧$20\ \mathrm{cm}=0.2\ \mathrm{m}$处，声音到甲的距离$s_甲'=0.34\ \mathrm{m}+0.2\ \mathrm{m}=0.54\ \mathrm{m}$，到乙的距离$s_乙'=0.2\ \mathrm{m}$，时间差$\Delta t'=\frac{s_甲'-s_乙'}{v_{空气}}=\frac{0.54\ \mathrm{m}-0.2\ \mathrm{m}}{340\ \mathrm{m/s}}=0.001\ \mathrm{s}$；当增大铜铃到乙的距离时，设铜铃到乙的距离为$d$，则声音到甲的距离为$s_{甲乙}+d$，时间差$\Delta t''=\frac{(s_{甲乙}+d)-d}{v_{空气}}=\frac{s_{甲乙}}{v_{空气}}$，因$s_{甲乙}$和$v_{空气}$不变，故时间差不变，即显示屏示数不变。
【答案】
(1)0 (2)1400 (3)0.001；不变
【知识点】
声速、速度公式应用、时间差计算
【点评】
本题考查声学中声音传播的时间差计算，核心是利用速度公式分析距离差与时间差的关系，属于基础应用题型，需明确采集器与声源的距离对时间差的影响，难度适中。
【难度系数】
0.5
17.一辆汽车以某一速度正对山崖行驶，鸣笛后2 s听到回声，汽车从鸣笛到司机听到回声前进了40 m.已知声音在空气中的传播速度为340 m/s，则鸣笛处到山崖的距离以及汽车的速度分别是（
A.340 m 10 m/s
B.170 m 20 m/s
C.360 m 20 m/s
D.410 m 10 m/s
C
）A.340 m 10 m/s
B.170 m 20 m/s
C.360 m 20 m/s
D.410 m 10 m/s
答案
17.C
解析
【分析】
首先明确已知条件：汽车行驶时间$ t=2s $，这段时间内汽车前进的距离$ s_{车}=40m $，声音在空气中的传播速度$ v_{声}=340m/s $。解题思路：1. 先计算2s内声音传播的总路程；2. 分析声音传播路程与鸣笛处到山崖距离、汽车前进距离的关系（声音从鸣笛处到山崖再返回，总路程等于鸣笛处到山崖距离的2倍减去汽车前进的距离）；3. 据此求出鸣笛处到山崖的距离；4. 利用速度公式计算汽车的行驶速度。
【解析】
1. 计算2s内声音传播的距离：
$ s_{声}=v_{声}t=340m/s×2s=680m $
2. 设鸣笛处到山崖的距离为$ s $，根据声音传播的路程关系：$ s_{声}=2s - s_{车} $，因此：
$ s=\frac{s_{声}+s_{车}}{2}=\frac{680m+40m}{2}=360m $
3. 计算汽车的速度：
$ v_{车}=\frac{s_{车}}{t}=\frac{40m}{2s}=20m/s $
综上，鸣笛处到山崖的距离为360m，汽车的速度为20m/s，对应选项C。
【答案】
C
【知识点】
回声测距、速度公式应用
【点评】
本题考查回声测距的实际应用，核心是理清声音传播路程与汽车行驶路程、目标距离的关系，结合速度公式即可求解，属于中等难度的物理应用题。
【难度系数】
0.5
首先明确已知条件：汽车行驶时间$ t=2s $，这段时间内汽车前进的距离$ s_{车}=40m $，声音在空气中的传播速度$ v_{声}=340m/s $。解题思路：1. 先计算2s内声音传播的总路程；2. 分析声音传播路程与鸣笛处到山崖距离、汽车前进距离的关系（声音从鸣笛处到山崖再返回，总路程等于鸣笛处到山崖距离的2倍减去汽车前进的距离）；3. 据此求出鸣笛处到山崖的距离；4. 利用速度公式计算汽车的行驶速度。
【解析】
1. 计算2s内声音传播的距离：
$ s_{声}=v_{声}t=340m/s×2s=680m $
2. 设鸣笛处到山崖的距离为$ s $，根据声音传播的路程关系：$ s_{声}=2s - s_{车} $，因此：
$ s=\frac{s_{声}+s_{车}}{2}=\frac{680m+40m}{2}=360m $
3. 计算汽车的速度：
$ v_{车}=\frac{s_{车}}{t}=\frac{40m}{2s}=20m/s $
综上，鸣笛处到山崖的距离为360m，汽车的速度为20m/s，对应选项C。
【答案】
C
【知识点】
回声测距、速度公式应用
【点评】
本题考查回声测距的实际应用，核心是理清声音传播路程与汽车行驶路程、目标距离的关系，结合速度公式即可求解，属于中等难度的物理应用题。
【难度系数】
0.5
