超声波指纹识别已被广泛用于手机加密。超声波指纹识别原理是利用超声波具有穿透材料的能力,且随着材料的不同产生大小不同的回波(超声波到达不同材质表面时,被吸收、穿透与反射的程度不同)。因此,利用皮肤与空气对超声波阻抗的差异,就可以区分指纹波峰和波谷所在的位置。其工作过程和用声呐探测海底深度类似,是靠特定频率的信号反射来探知指纹的纹路和表面皮肤的深浅,并据此绘制出指纹的“高低起伏”特征进行识别。
阅读上文,完成下面题目。
(1)频率高于Hz的声叫作超声波。已知超声波在海水中的传播速度约为1 500 m/s,向海底垂直发射超声波,若4 s后收到回声信号,则海底深度为m。
(2)超声波指纹识别是通过声波获取指纹的信息,以下各项应用与此不同的是(填字母)。
A.科技工作者利用声呐探测海底深度
B.技工利用超声波给金属工件探伤
C.医生利用超声波除去人体内的结石
D.渔民利用声呐探测大海鱼群
(3)放大手指局部，表面是凹凸不平的。超声波指纹识别系统在发出超声波后，遇到手指上A、B、C、D、E五个位置，测得回收信号的时间分别为0.30 ms、0.36 ms、0.30 ms、0.36 ms、0.26 ms。根据时间，手机自动测出手指与手机平面的距离，就可以绘出指纹的大致形状，则该处指纹的大致形状如图2.3-4中的所示。(1 ms=0.001 s)

(1)20 000；3 000(2)C
@@甲 

【分析】
本题包含三个小问题：
1. 第一题需掌握超声波的频率定义，再结合回声测距原理计算海底深度；
2. 第二题要区分超声波的应用是传递信息还是传递能量，判断各选项的作用类型；
3. 第三题根据超声波回收信号的时间判断距离，时间越长则距离越远，结合图像匹配指纹形状。
【解析】
(1) 频率高于20000Hz的声叫做超声波；
超声波从海面到海底的时间为往返时间的一半，即$ t=\frac{4s}{2}=2s $，根据公式$ s=vt $，海底深度$ s=1500m/s×2s=3000m $；
(2) 超声波指纹识别是利用声波传递信息；A选项声呐测海底深度、B选项超声波探伤、D选项声呐探测鱼群均是利用声传递信息；C选项超声波除人体内结石是利用声传递能量，故选C；
(3) 超声波回收信号时间越长，对应位置距离手机平面越远。已知时间：A(0.30ms)、B(0.36ms)、C(0.30ms)、D(0.36ms)、E(0.26ms)，因此B、D距离最远（指纹波峰），A、C距离中等，E距离最近（指纹波谷），符合图甲的形状，故选甲。
【答案】
(1)20000；3000 (2)C (3)甲
【知识点】
超声波的定义、回声测距、声的利用
【点评】
本题结合超声波的实际应用，考查基础概念与计算，需理解超声波的特性及应用类型，第三题需结合时间与距离的关系分析图像，难度适中。
【难度系数】
0.5