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【典型例题3】
为一种身高测量仪，其顶部的感应器竖直向下发射超声波信号，经下方物体反射后返回，被感应器接收。某同学站上测高台，感应器记录信号从发射到接收所经历的时间为$5× 10^{-3}\ \mathrm{s}$。已知感应器距测高台的距离为2.5 m，空气中的声速取340 m/s，则该同学的身高为（）。
A.1.70 m
B.1.65 m
C.0.85 m
D.0.80 m
思路导引 感应器记录信号从发射到接收所经历的时间为$5× 10^{-3}\ \mathrm{s}$，超声波从感应器到该同学头部的传播时间为该时间的$\frac{1}{2}$，则感应器到该同学头部的距离$s=vt=340\ \mathrm{m/s}× \frac{1}{2}×5× 10^{-3}\ \mathrm{s}=0.85\ \mathrm{m}$，该同学的身高$h=2.5\ \mathrm{m}-0.85\ \mathrm{m}=1.65\ \mathrm{m}$。
答案 B
为一种身高测量仪，其顶部的感应器竖直向下发射超声波信号，经下方物体反射后返回，被感应器接收。某同学站上测高台，感应器记录信号从发射到接收所经历的时间为$5× 10^{-3}\ \mathrm{s}$。已知感应器距测高台的距离为2.5 m，空气中的声速取340 m/s，则该同学的身高为（）。A.1.70 m
B.1.65 m
C.0.85 m
D.0.80 m
思路导引 感应器记录信号从发射到接收所经历的时间为$5× 10^{-3}\ \mathrm{s}$，超声波从感应器到该同学头部的传播时间为该时间的$\frac{1}{2}$，则感应器到该同学头部的距离$s=vt=340\ \mathrm{m/s}× \frac{1}{2}×5× 10^{-3}\ \mathrm{s}=0.85\ \mathrm{m}$，该同学的身高$h=2.5\ \mathrm{m}-0.85\ \mathrm{m}=1.65\ \mathrm{m}$。
答案 B
答案
B
解析
【分析】本题利用超声波测距的原理计算同学身高，解题思路为：超声波从感应器发射到接收的总时间是往返时间，因此感应器到同学头部的单程时间为总时间的一半；再根据速度公式算出感应器到同学头部的距离，最后用感应器到测高台的总距离减去该距离，即可得到同学的身高。
【解析】1. 计算超声波单程传播时间：已知总时间为$5×10^{-3}\ \mathrm{s}$，则单程时间$t=\frac{1}{2}×5×10^{-3}\ \mathrm{s}=2.5×10^{-3}\ \mathrm{s}$；2. 根据速度公式$v=\frac{s}{t}$，计算感应器到同学头部的距离：$s=vt=340\ \mathrm{m/s}×2.5×10^{-3}\ \mathrm{s}=0.85\ \mathrm{m}$；3. 计算同学身高：感应器距测高台2.5 m，因此同学身高$h=2.5\ \mathrm{m}-0.85\ \mathrm{m}=1.65\ \mathrm{m}$。
【答案】B
【知识点】声速测距、速度公式应用
【点评】本题结合实际身高测量场景，考查超声波测距原理与速度公式的应用，需明确超声波往返时间对应两倍单程距离，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】0.6
【解析】1. 计算超声波单程传播时间：已知总时间为$5×10^{-3}\ \mathrm{s}$，则单程时间$t=\frac{1}{2}×5×10^{-3}\ \mathrm{s}=2.5×10^{-3}\ \mathrm{s}$；2. 根据速度公式$v=\frac{s}{t}$，计算感应器到同学头部的距离：$s=vt=340\ \mathrm{m/s}×2.5×10^{-3}\ \mathrm{s}=0.85\ \mathrm{m}$；3. 计算同学身高：感应器距测高台2.5 m，因此同学身高$h=2.5\ \mathrm{m}-0.85\ \mathrm{m}=1.65\ \mathrm{m}$。
【答案】B
【知识点】声速测距、速度公式应用
【点评】本题结合实际身高测量场景，考查超声波测距原理与速度公式的应用，需明确超声波往返时间对应两倍单程距离，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】0.6
【跟踪练习】
3. 有一天雷雨交加，同学们在物理实验室中利用声速跟气温的关系图进行下列探究活动。小单看见一道闪电后惊呼起来，小挺随即记录下从看到闪电到听到雷声的时间，为4 s。此时室内外温度均为15 ℃，小挺经过计算后安慰小单，打雷处离他们很远，不用害怕。光的传播时间可忽略不计。
(1)求打雷处离他们的距离。
(2)已知人耳能分清两个声音的时间间隔至少为0.1 s，同学们都没有听到小单惊呼声的回声，实验室墙壁离同学们的距离应满足什么条件？
(3)物理实践活动课上，同学们利用回声测声速。测得某一障碍物离他们173 m，发声后1 s他们听到了回声，则此时声速为多少？请利用声速跟气温的关系图，求出当时的气温。
综合运用·融合
4. 降低噪声影响，守护听力健康，增强全民爱耳护耳意识，是我们共同的责任。下列与声音有关的说法正确的是(
A. 打雷时捂住耳朵可以防止雷声产生
B. 在学校周围植树是在声源处控制噪声
C. 航母上的起飞引导员佩戴耳罩是在人耳处减弱噪声
D. 广场上喇叭播放的歌曲一定是乐音
3. 有一天雷雨交加，同学们在物理实验室中利用声速跟气温的关系图进行下列探究活动。小单看见一道闪电后惊呼起来，小挺随即记录下从看到闪电到听到雷声的时间，为4 s。此时室内外温度均为15 ℃，小挺经过计算后安慰小单，打雷处离他们很远，不用害怕。光的传播时间可忽略不计。
(1)求打雷处离他们的距离。
(2)已知人耳能分清两个声音的时间间隔至少为0.1 s，同学们都没有听到小单惊呼声的回声，实验室墙壁离同学们的距离应满足什么条件？
(3)物理实践活动课上，同学们利用回声测声速。测得某一障碍物离他们173 m，发声后1 s他们听到了回声，则此时声速为多少？请利用声速跟气温的关系图，求出当时的气温。
综合运用·融合
4. 降低噪声影响，守护听力健康，增强全民爱耳护耳意识，是我们共同的责任。下列与声音有关的说法正确的是(
C
)。A. 打雷时捂住耳朵可以防止雷声产生
B. 在学校周围植树是在声源处控制噪声
C. 航母上的起飞引导员佩戴耳罩是在人耳处减弱噪声
D. 广场上喇叭播放的歌曲一定是乐音
答案
3.(1)1 360 m
(2)小于 17 m
(3)346 m/s 25 ℃
【解析】(1)由题图可知，温度为 15 ℃时，声音在空气中的传播速度v=340 m/s，由v=s/t可得，打雷处离他们的距离 s₁=vt₁=340 m/s×4 s=1 360 m。
(2)恰能听到回声时，声音从人传播到实验室墙壁所用的时间 t₂=0.1 s×1/2=0.05 s，声音在15 ℃的空气中的传播速度v=340 m/s，因为没有听到回声，所以实验室墙壁离同学们的距离小于 s₂=vt₂=340 m/s×0.05 s=17 m。
(3)声音传播到障碍物所用的时间 t₃=1/2×1 s=0.5 s，此时声速 v'=s₃/t₃=173 m/0.5 s=346 m/s，根据声速跟气温的关系图可知，当时的气温是 25 ℃。
4.C
【解析】打雷时捂住耳朵可以减弱听到的雷声的响度，但不能防止雷声产生，A错误。在学校周围植树是在传播过程中控制噪声，B错误。航母上的起飞引导员佩戴耳罩是在人耳处减弱噪声，C正确。广场上喇叭播放的歌曲有时会干扰别人的正常休息，这时它属于噪声，D错误。
(2)小于 17 m
(3)346 m/s 25 ℃
【解析】(1)由题图可知，温度为 15 ℃时，声音在空气中的传播速度v=340 m/s，由v=s/t可得，打雷处离他们的距离 s₁=vt₁=340 m/s×4 s=1 360 m。
(2)恰能听到回声时，声音从人传播到实验室墙壁所用的时间 t₂=0.1 s×1/2=0.05 s，声音在15 ℃的空气中的传播速度v=340 m/s，因为没有听到回声，所以实验室墙壁离同学们的距离小于 s₂=vt₂=340 m/s×0.05 s=17 m。
(3)声音传播到障碍物所用的时间 t₃=1/2×1 s=0.5 s，此时声速 v'=s₃/t₃=173 m/0.5 s=346 m/s，根据声速跟气温的关系图可知，当时的气温是 25 ℃。
4.C
【解析】打雷时捂住耳朵可以减弱听到的雷声的响度，但不能防止雷声产生，A错误。在学校周围植树是在传播过程中控制噪声，B错误。航母上的起飞引导员佩戴耳罩是在人耳处减弱噪声，C正确。广场上喇叭播放的歌曲有时会干扰别人的正常休息，这时它属于噪声，D错误。
解析
【分析】
第(1)问：从声速-气温关系图中获取15℃对应的声速，利用速度公式结合闪电到雷声的时间（忽略光的传播时间）计算打雷处距离；第(2)问：回声是声音往返过程，人耳分清回声的时间间隔至少0.1s，因此声音从人到墙壁的时间为间隔的一半，用速度公式计算最小距离，未听到回声说明距离小于该值；第(3)问：回声总时间1s，声音到障碍物的时间为总时间的一半，用障碍物距离除以该时间得声速，再从图中找对应声速的气温。
【解析】
(1) 由声速与气温的关系图可知，15℃时声速v=340m/s，根据v=s/t，打雷处距离：s₁=vt₁=340m/s×4s=1360m。
(2) 人耳分清回声的时间间隔至少0.1s，声音从人到墙壁的时间t₂=0.1s×1/2=0.05s，墙壁最小距离s₂=vt₂=340m/s×0.05s=17m，未听到回声说明距离小于17m。
(3) 声音到障碍物的时间t₃=1s×1/2=0.5s，此时声速v'=s₃/t₃=173m/0.5s=346m/s，结合关系图得对应气温为25℃。
【答案】
(1)1360m；(2)小于17m；(3)346m/s，25℃
【知识点】
声速与气温关系、速度公式应用、回声测距
【点评】
本题综合考查声速计算与回声测距，需结合图像提取信息，是声现象的基础应用题型，注重知识的实际运用。
【难度系数】
0.6
【分析】
逐一分析选项，结合噪声控制、乐音与噪声的概念判断：A选项捂住耳朵是减弱听到的雷声，无法防止雷声产生；B选项植树是在传播过程减弱噪声；C选项戴耳罩是在人耳处减弱噪声；D选项喇叭歌曲若干扰他人则属于噪声，并非一定是乐音。
【解析】
A选项：捂住耳朵只能减弱听到的雷声，不能防止雷声产生，A错误；
B选项：学校周围植树是在声音传播过程中控制噪声，不是声源处，B错误；
C选项：航母起飞引导员佩戴耳罩，是在人耳处减弱噪声，C正确；
D选项：广场喇叭歌曲若影响他人正常生活则属于噪声，并非一定是乐音，D错误。
【答案】
C
【知识点】
噪声的控制、乐音与噪声
【点评】
本题考查噪声控制途径与噪声判断，属于基础概念题，需准确区分噪声的三个控制环节，易混淆声源处、传播过程、人耳处的区别。
【难度系数】
0.7
第(1)问：从声速-气温关系图中获取15℃对应的声速，利用速度公式结合闪电到雷声的时间（忽略光的传播时间）计算打雷处距离；第(2)问：回声是声音往返过程，人耳分清回声的时间间隔至少0.1s，因此声音从人到墙壁的时间为间隔的一半，用速度公式计算最小距离，未听到回声说明距离小于该值；第(3)问：回声总时间1s，声音到障碍物的时间为总时间的一半，用障碍物距离除以该时间得声速，再从图中找对应声速的气温。
【解析】
(1) 由声速与气温的关系图可知，15℃时声速v=340m/s，根据v=s/t，打雷处距离：s₁=vt₁=340m/s×4s=1360m。
(2) 人耳分清回声的时间间隔至少0.1s，声音从人到墙壁的时间t₂=0.1s×1/2=0.05s，墙壁最小距离s₂=vt₂=340m/s×0.05s=17m，未听到回声说明距离小于17m。
(3) 声音到障碍物的时间t₃=1s×1/2=0.5s，此时声速v'=s₃/t₃=173m/0.5s=346m/s，结合关系图得对应气温为25℃。
【答案】
(1)1360m；(2)小于17m；(3)346m/s，25℃
【知识点】
声速与气温关系、速度公式应用、回声测距
【点评】
本题综合考查声速计算与回声测距，需结合图像提取信息，是声现象的基础应用题型，注重知识的实际运用。
【难度系数】
0.6
【分析】
逐一分析选项，结合噪声控制、乐音与噪声的概念判断：A选项捂住耳朵是减弱听到的雷声，无法防止雷声产生；B选项植树是在传播过程减弱噪声；C选项戴耳罩是在人耳处减弱噪声；D选项喇叭歌曲若干扰他人则属于噪声，并非一定是乐音。
【解析】
A选项：捂住耳朵只能减弱听到的雷声，不能防止雷声产生，A错误；
B选项：学校周围植树是在声音传播过程中控制噪声，不是声源处，B错误；
C选项：航母起飞引导员佩戴耳罩，是在人耳处减弱噪声，C正确；
D选项：广场喇叭歌曲若影响他人正常生活则属于噪声，并非一定是乐音，D错误。
【答案】
C
【知识点】
噪声的控制、乐音与噪声
【点评】
本题考查噪声控制途径与噪声判断，属于基础概念题，需准确区分噪声的三个控制环节，易混淆声源处、传播过程、人耳处的区别。
【难度系数】
0.7
