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6. [福建期中] 如图所示,小孟驾驶汽车在两壁平行的山崖中,距离山崖A较近,若声音的速度为340 m/s,求:
(1)若汽车静止,鸣笛后4 s听见第一次回声,则汽车离较近的山崖A的距离是多少?
(2)若汽车以20 m/s的速度面向较近的山崖A行驶,当他鸣笛后,经过3 s后听到一次回声,若汽车看成匀速直线运动,求听到回声时离山崖A多远?
(3)再经过4 s听见第二次回声,则山崖A和山崖B的距离是多少?
(1)若汽车静止,鸣笛后4 s听见第一次回声,则汽车离较近的山崖A的距离是多少?
(2)若汽车以20 m/s的速度面向较近的山崖A行驶,当他鸣笛后,经过3 s后听到一次回声,若汽车看成匀速直线运动,求听到回声时离山崖A多远?
(3)再经过4 s听见第二次回声,则山崖A和山崖B的距离是多少?
答案
(1)由 $v=\frac{s}{t}$ 可知，若汽车静止，则声音4 s传播的路程 $s=v_{\mathrm{声}}t=340\ \mathrm{m/s}×4\ \mathrm{s}=1\ 360\ \mathrm{m}$，汽车离较近的山崖A的距离 $s_A=\frac{1}{2}s=\frac{1}{2}×1\ 360\ \mathrm{m}=680\ \mathrm{m}$。
(2)由 $v=\frac{s}{t}$ 可知，声音从发出到被较近山崖A返回所传播的路程 $s_{\mathrm{声}1}=v_{\mathrm{声}}t_1=340\ \mathrm{m/s}×3\ \mathrm{s}=1\ 020\ \mathrm{m}$，汽车行驶的路程 $s_{\mathrm{车}1}=v_{\mathrm{车}}t_1=20\ \mathrm{m/s}×3\ \mathrm{s}=60\ \mathrm{m}$，听到回声时距离山崖A的距离 $s_1=\frac{1}{2}(s_{\mathrm{声}1}-s_{\mathrm{车}1})=\frac{1}{2}×(1\ 020\ \mathrm{m}-60\ \mathrm{m})=480\ \mathrm{m}$。
(3)汽车在起始位置距离较近的山崖的距离 $s_1'=\frac{1}{2}(s_{\mathrm{声}1}+s_{\mathrm{车}1})=\frac{1}{2}×(1\ 020\ \mathrm{m}+60\ \mathrm{m})=540\ \mathrm{m}$，声音从发出到被较远山崖B返回所传播的路程 $s_{\mathrm{声}2}=v_{\mathrm{声}}t_2=340\ \mathrm{m/s}×(3\ \mathrm{s}+4\ \mathrm{s})=2\ 380\ \mathrm{m}$，汽车行驶的路程 $s_{\mathrm{车}2}=v_{\mathrm{车}}t_2=20\ \mathrm{m/s}×(3\ \mathrm{s}+4\ \mathrm{s})=140\ \mathrm{m}$，汽车在起始位置距离较远的山崖的距离 $s_2=\frac{1}{2}(s_{\mathrm{声}2}-s_{\mathrm{车}2})=\frac{1}{2}×(2\ 380\ \mathrm{m}-140\ \mathrm{m})=1\ 120\ \mathrm{m}$，则山崖A和山崖B的距离 $s_{AB}=s_1'+s_2=540\ \mathrm{m}+1\ 120\ \mathrm{m}=1\ 660\ \mathrm{m}$。
(2)由 $v=\frac{s}{t}$ 可知，声音从发出到被较近山崖A返回所传播的路程 $s_{\mathrm{声}1}=v_{\mathrm{声}}t_1=340\ \mathrm{m/s}×3\ \mathrm{s}=1\ 020\ \mathrm{m}$，汽车行驶的路程 $s_{\mathrm{车}1}=v_{\mathrm{车}}t_1=20\ \mathrm{m/s}×3\ \mathrm{s}=60\ \mathrm{m}$，听到回声时距离山崖A的距离 $s_1=\frac{1}{2}(s_{\mathrm{声}1}-s_{\mathrm{车}1})=\frac{1}{2}×(1\ 020\ \mathrm{m}-60\ \mathrm{m})=480\ \mathrm{m}$。
(3)汽车在起始位置距离较近的山崖的距离 $s_1'=\frac{1}{2}(s_{\mathrm{声}1}+s_{\mathrm{车}1})=\frac{1}{2}×(1\ 020\ \mathrm{m}+60\ \mathrm{m})=540\ \mathrm{m}$，声音从发出到被较远山崖B返回所传播的路程 $s_{\mathrm{声}2}=v_{\mathrm{声}}t_2=340\ \mathrm{m/s}×(3\ \mathrm{s}+4\ \mathrm{s})=2\ 380\ \mathrm{m}$，汽车行驶的路程 $s_{\mathrm{车}2}=v_{\mathrm{车}}t_2=20\ \mathrm{m/s}×(3\ \mathrm{s}+4\ \mathrm{s})=140\ \mathrm{m}$，汽车在起始位置距离较远的山崖的距离 $s_2=\frac{1}{2}(s_{\mathrm{声}2}-s_{\mathrm{车}2})=\frac{1}{2}×(2\ 380\ \mathrm{m}-140\ \mathrm{m})=1\ 120\ \mathrm{m}$，则山崖A和山崖B的距离 $s_{AB}=s_1'+s_2=540\ \mathrm{m}+1\ 120\ \mathrm{m}=1\ 660\ \mathrm{m}$。
解析
【分析】
本题是回声测距结合速度公式的应用，核心思路是：回声是声音从声源到障碍物再返回声源的路程，即声音传播的路程为声源到障碍物距离的2倍，需结合汽车的运动状态分析路程关系。
(1)汽车静止时，鸣笛后听到的第一次回声，声音传播的总路程是汽车到山崖A距离的2倍，利用速度公式算出声音总路程后除以2，即可得到汽车到A的距离；
(2)汽车向山崖A行驶时，鸣笛后3s听到回声，此过程中声音传播的路程与汽车行驶的路程的差值，等于听到回声时汽车到A距离的2倍（汽车靠近A，声音往返的路程差对应2倍当前距离），据此计算；
(3)先算出鸣笛时汽车到A的初始距离，再计算听到第二次回声的总时间，结合声音和汽车的路程差得到鸣笛时汽车到B的初始距离，两者相加即为山崖A、B的总距离。
【解析】
(1)已知声速$v_{\mathrm{声}}=340\ \mathrm{m/s}$，汽车静止时鸣笛到听到回声的时间$t_1=4\ \mathrm{s}$，根据$v=\frac{s}{t}$，声音传播的总路程：
$s_{\mathrm{声}1}=v_{\mathrm{声}}t_1=340\ \mathrm{m/s} × 4\ \mathrm{s}=1360\ \mathrm{m}$
因声音传播的路程是汽车到山崖A距离的2倍，故汽车离A的距离：
$s_A=\frac{1}{2}s_{\mathrm{声}1}=\frac{1}{2} × 1360\ \mathrm{m}=680\ \mathrm{m}$
(2)已知汽车速度$v_{\mathrm{车}}=20\ \mathrm{m/s}$，鸣笛到听到回声的时间$t_2=3\ \mathrm{s}$，声音传播的路程：
$s_{\mathrm{声}2}=v_{\mathrm{声}}t_2=340\ \mathrm{m/s} × 3\ \mathrm{s}=1020\ \mathrm{m}$
汽车行驶的路程：
$s_{\mathrm{车}1}=v_{\mathrm{车}}t_2=20\ \mathrm{m/s} × 3\ \mathrm{s}=60\ \mathrm{m}$
汽车向A行驶，听到回声时到A的距离为声音与汽车路程差的$\frac{1}{2}$：
$s_1=\frac{1}{2}(s_{\mathrm{声}2}-s_{\mathrm{车}1})=\frac{1}{2} × (1020\ \mathrm{m}-60\ \mathrm{m})=480\ \mathrm{m}$
(3)鸣笛时汽车到A的初始距离：
$s_A'=\frac{1}{2}(s_{\mathrm{声}2}+s_{\mathrm{车}1})=\frac{1}{2} × (1020\ \mathrm{m}+60\ \mathrm{m})=540\ \mathrm{m}$
听到第二次回声的总时间$t_3=3\ \mathrm{s}+4\ \mathrm{s}=7\ \mathrm{s}$，声音传播的路程：
$s_{\mathrm{声}3}=v_{\mathrm{声}}t_3=340\ \mathrm{m/s} × 7\ \mathrm{s}=2380\ \mathrm{m}$
汽车行驶的路程：
$s_{\mathrm{车}2}=v_{\mathrm{车}}t_3=20\ \mathrm{m/s} × 7\ \mathrm{s}=140\ \mathrm{m}$
鸣笛时汽车到B的初始距离：
$s_B=\frac{1}{2}(s_{\mathrm{声}3}-s_{\mathrm{车}2})=\frac{1}{2} × (2380\ \mathrm{m}-140\ \mathrm{m})=1120\ \mathrm{m}$
山崖A和B的距离：
$s_{AB}=s_A'+s_B=540\ \mathrm{m}+1120\ \mathrm{m}=1660\ \mathrm{m}$
【答案】
(1)680 m；(2)480 m；(3)1660 m
【知识点】
回声测距、速度公式、匀速直线运动
【点评】
本题为声现象中回声测距的典型应用题，结合匀速直线运动的路程计算，需准确分析不同运动状态下声音与汽车的路程关系，是初中物理声章节的常考题型，能较好考查学生的逻辑分析与公式应用能力。
【难度系数】
0.5
本题是回声测距结合速度公式的应用，核心思路是：回声是声音从声源到障碍物再返回声源的路程，即声音传播的路程为声源到障碍物距离的2倍，需结合汽车的运动状态分析路程关系。
(1)汽车静止时，鸣笛后听到的第一次回声，声音传播的总路程是汽车到山崖A距离的2倍，利用速度公式算出声音总路程后除以2，即可得到汽车到A的距离；
(2)汽车向山崖A行驶时，鸣笛后3s听到回声，此过程中声音传播的路程与汽车行驶的路程的差值，等于听到回声时汽车到A距离的2倍（汽车靠近A，声音往返的路程差对应2倍当前距离），据此计算；
(3)先算出鸣笛时汽车到A的初始距离，再计算听到第二次回声的总时间，结合声音和汽车的路程差得到鸣笛时汽车到B的初始距离，两者相加即为山崖A、B的总距离。
【解析】
(1)已知声速$v_{\mathrm{声}}=340\ \mathrm{m/s}$，汽车静止时鸣笛到听到回声的时间$t_1=4\ \mathrm{s}$，根据$v=\frac{s}{t}$，声音传播的总路程：
$s_{\mathrm{声}1}=v_{\mathrm{声}}t_1=340\ \mathrm{m/s} × 4\ \mathrm{s}=1360\ \mathrm{m}$
因声音传播的路程是汽车到山崖A距离的2倍，故汽车离A的距离：
$s_A=\frac{1}{2}s_{\mathrm{声}1}=\frac{1}{2} × 1360\ \mathrm{m}=680\ \mathrm{m}$
(2)已知汽车速度$v_{\mathrm{车}}=20\ \mathrm{m/s}$，鸣笛到听到回声的时间$t_2=3\ \mathrm{s}$，声音传播的路程：
$s_{\mathrm{声}2}=v_{\mathrm{声}}t_2=340\ \mathrm{m/s} × 3\ \mathrm{s}=1020\ \mathrm{m}$
汽车行驶的路程：
$s_{\mathrm{车}1}=v_{\mathrm{车}}t_2=20\ \mathrm{m/s} × 3\ \mathrm{s}=60\ \mathrm{m}$
汽车向A行驶，听到回声时到A的距离为声音与汽车路程差的$\frac{1}{2}$：
$s_1=\frac{1}{2}(s_{\mathrm{声}2}-s_{\mathrm{车}1})=\frac{1}{2} × (1020\ \mathrm{m}-60\ \mathrm{m})=480\ \mathrm{m}$
(3)鸣笛时汽车到A的初始距离：
$s_A'=\frac{1}{2}(s_{\mathrm{声}2}+s_{\mathrm{车}1})=\frac{1}{2} × (1020\ \mathrm{m}+60\ \mathrm{m})=540\ \mathrm{m}$
听到第二次回声的总时间$t_3=3\ \mathrm{s}+4\ \mathrm{s}=7\ \mathrm{s}$，声音传播的路程：
$s_{\mathrm{声}3}=v_{\mathrm{声}}t_3=340\ \mathrm{m/s} × 7\ \mathrm{s}=2380\ \mathrm{m}$
汽车行驶的路程：
$s_{\mathrm{车}2}=v_{\mathrm{车}}t_3=20\ \mathrm{m/s} × 7\ \mathrm{s}=140\ \mathrm{m}$
鸣笛时汽车到B的初始距离：
$s_B=\frac{1}{2}(s_{\mathrm{声}3}-s_{\mathrm{车}2})=\frac{1}{2} × (2380\ \mathrm{m}-140\ \mathrm{m})=1120\ \mathrm{m}$
山崖A和B的距离：
$s_{AB}=s_A'+s_B=540\ \mathrm{m}+1120\ \mathrm{m}=1660\ \mathrm{m}$
【答案】
(1)680 m；(2)480 m；(3)1660 m
【知识点】
回声测距、速度公式、匀速直线运动
【点评】
本题为声现象中回声测距的典型应用题，结合匀速直线运动的路程计算，需准确分析不同运动状态下声音与汽车的路程关系，是初中物理声章节的常考题型，能较好考查学生的逻辑分析与公式应用能力。
【难度系数】
0.5
7.为了测定声音在钢中的传播速度,取一长664 m的钢轨,在其一端用铁锤沿钢轨方向敲击一下,在另一端听到两次响声,记录两次响声相隔的时间是1.87 s,当时声音在空气中的速度为332 m/s。
(1)声音在钢轨中从一端传到另一端所用的时间是多少秒?
(2)声音在钢轨中的传播速度是多少?(结果保留整数)
(3)如果敲击另一根完全相同的钢轨,在另外一端第一次听到响声的时间为0.2 s,则这根新钢轨的长度是多少米?
(1)声音在钢轨中从一端传到另一端所用的时间是多少秒?
(2)声音在钢轨中的传播速度是多少?(结果保留整数)
(3)如果敲击另一根完全相同的钢轨,在另外一端第一次听到响声的时间为0.2 s,则这根新钢轨的长度是多少米?
答案
(1)声音在空气中传播的时间 $t_1=\frac{s}{v_1}=\frac{664\ \mathrm{m}}{332\ \mathrm{m/s}}=2\ \mathrm{s}$，声音在钢轨中从一端传到另一端所用的时间 $t_2=t_1-\Delta t=2\ \mathrm{s}-1.87\ \mathrm{s}=0.13\ \mathrm{s}$。
(2)声音在钢轨中的传播速度 $v_2=\frac{s}{t_2}=\frac{664\ \mathrm{m}}{0.13\ \mathrm{s}}\approx5\ 108\ \mathrm{m/s}$。
(3)这根新钢轨的长度 $s'=v_2t'=5\ 108\ \mathrm{m/s}×0.2\ \mathrm{s}=1\ 021.6\ \mathrm{m}$。
(2)声音在钢轨中的传播速度 $v_2=\frac{s}{t_2}=\frac{664\ \mathrm{m}}{0.13\ \mathrm{s}}\approx5\ 108\ \mathrm{m/s}$。
(3)这根新钢轨的长度 $s'=v_2t'=5\ 108\ \mathrm{m/s}×0.2\ \mathrm{s}=1\ 021.6\ \mathrm{m}$。
解析
【分析】
本题利用声音在不同介质中传播速度不同的特点，结合速度公式$v=\frac{s}{t}$解题。思路为：先根据钢轨长度和空气中声速算出声音在空气中的传播时间，再利用两次响声的时间差（空气传声时间与钢轨传声时间的差）求出声音在钢轨中的传播时间；接着用钢轨长度除以该时间得到钢轨中的声速；最后用求出的钢轨声速和新钢轨的传声时间计算新钢轨的长度。
【解析】
(1) 已知钢轨长度$s=664\ \mathrm{m}$，空气中声速$v_1=332\ \mathrm{m/s}$，根据速度公式$v=\frac{s}{t}$，声音在空气中的传播时间：
$t_1=\frac{s}{v_1}=\frac{664\ \mathrm{m}}{332\ \mathrm{m/s}}=2\ \mathrm{s}$
由于声音在钢轨中传播速度更快，传播时间更短，两次响声的时间差$\Delta t = t_1 - t_2$，因此声音在钢轨中的传播时间：
$t_2 = t_1 - \Delta t = 2\ \mathrm{s} - 1.87\ \mathrm{s}=0.13\ \mathrm{s}$
(2) 声音在钢轨中的传播速度：
$v_2=\frac{s}{t_2}=\frac{664\ \mathrm{m}}{0.13\ \mathrm{s}}\approx5108\ \mathrm{m/s}$
(3) 已知新钢轨中第一次听到响声的时间（即钢轨传声时间）$t'=0.2\ \mathrm{s}$，则新钢轨的长度：
$s'=v_2 t'=5108\ \mathrm{m/s}×0.2\ \mathrm{s}=1021.6\ \mathrm{m}$
【答案】
(1) $0.13\ \mathrm{s}$；(2) $5108\ \mathrm{m/s}$；(3) $1021.6\ \mathrm{m}$
【知识点】
声速、速度公式应用
【点评】
本题结合声音在不同介质中传播速度的差异，考查速度公式的实际应用，核心是理解两次响声的时间差为空气与钢轨传声的时间差，属于基础物理应用题，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题利用声音在不同介质中传播速度不同的特点，结合速度公式$v=\frac{s}{t}$解题。思路为：先根据钢轨长度和空气中声速算出声音在空气中的传播时间，再利用两次响声的时间差（空气传声时间与钢轨传声时间的差）求出声音在钢轨中的传播时间；接着用钢轨长度除以该时间得到钢轨中的声速；最后用求出的钢轨声速和新钢轨的传声时间计算新钢轨的长度。
【解析】
(1) 已知钢轨长度$s=664\ \mathrm{m}$，空气中声速$v_1=332\ \mathrm{m/s}$，根据速度公式$v=\frac{s}{t}$，声音在空气中的传播时间：
$t_1=\frac{s}{v_1}=\frac{664\ \mathrm{m}}{332\ \mathrm{m/s}}=2\ \mathrm{s}$
由于声音在钢轨中传播速度更快，传播时间更短，两次响声的时间差$\Delta t = t_1 - t_2$，因此声音在钢轨中的传播时间：
$t_2 = t_1 - \Delta t = 2\ \mathrm{s} - 1.87\ \mathrm{s}=0.13\ \mathrm{s}$
(2) 声音在钢轨中的传播速度：
$v_2=\frac{s}{t_2}=\frac{664\ \mathrm{m}}{0.13\ \mathrm{s}}\approx5108\ \mathrm{m/s}$
(3) 已知新钢轨中第一次听到响声的时间（即钢轨传声时间）$t'=0.2\ \mathrm{s}$，则新钢轨的长度：
$s'=v_2 t'=5108\ \mathrm{m/s}×0.2\ \mathrm{s}=1021.6\ \mathrm{m}$
【答案】
(1) $0.13\ \mathrm{s}$；(2) $5108\ \mathrm{m/s}$；(3) $1021.6\ \mathrm{m}$
【知识点】
声速、速度公式应用
【点评】
本题结合声音在不同介质中传播速度的差异，考查速度公式的实际应用，核心是理解两次响声的时间差为空气与钢轨传声的时间差，属于基础物理应用题，难度适中。
【难度系数】
0.6
8. ★★★ 某两名同学为了体验声音在不同介质中传播速度不同的物理现象，让一名同学在输送水的直铁管的一端敲一下，使铁管发出清脆的声音，另一同学在铁管另一端用耳朵贴近铁管听声音。（已知人耳区别两次声音的间隔时间最短为0.1 s；为了简化计算，取空气中的声速为300 m/s，水中的声速为1 500 m/s，铁中的声速为5 000 m/s）下列说法正确的是 （
A.若听到了3次响声，则第一次响声一定是由空气中传来的
B.如果管中装满水，只听到1次响声，管道最长为30 m
C.如果管中装满水，要听到3次响声，管道至少要214.3 m
D.选择能听到3次声音的最短管道做实验，听到的第1次和第2次声音的时间间隔约为0.57 s
C
）A.若听到了3次响声，则第一次响声一定是由空气中传来的
B.如果管中装满水，只听到1次响声，管道最长为30 m
C.如果管中装满水，要听到3次响声，管道至少要214.3 m
D.选择能听到3次声音的最短管道做实验，听到的第1次和第2次声音的时间间隔约为0.57 s
答案
声音可以在空气、水、铁中传播，且在铁中传播的速度最快，在水中次之，在空气中传播的速度最慢，所以若听到了3次响声，则第一次响声一定是由铁管中传来的，故A错误；设声音传播的距离为s，要分辨空气和铁管中传来的声音，应有 $\frac{s}{300\ \mathrm{m/s}}-\frac{s}{5\ 000\ \mathrm{m/s}}＞0.1\ \mathrm{s}$，解得 $s＞31.9\ \mathrm{m}$，所以如果管中装满水，只听到1次响声，管道最长为31.9 m，故B错误；要分辨水和铁管中传来的声音，应有 $\frac{s'}{1\ 500\ \mathrm{m/s}}-\frac{s'}{5\ 000\ \mathrm{m/s}}＞0.1\ \mathrm{s}$，解得 $s'＞214.3\ \mathrm{m}$，要分辨空气和水中传来的声音，应有 $\frac{s''}{300\ \mathrm{m/s}}-\frac{s''}{1\ 500\ \mathrm{m/s}}＞0.1\ \mathrm{s}$，解得 $s''＞37.5\ \mathrm{m}$，故C正确；选择能听到3次声音的最短管道做实验，即 $L'\approx214.3\ \mathrm{m}$，则 $\frac{L'}{v_{\mathrm{水}}}-\frac{L'}{v_{\mathrm{铁}}}=\frac{214.3\ \mathrm{m}}{1\ 500\ \mathrm{m/s}}-\frac{214.3\ \mathrm{m}}{5\ 000\ \mathrm{m/s}}\approx0.1\ \mathrm{s}$，故D错误。故选C。
解析
【分析】
本题考查声音在不同介质中的传播规律，核心是利用人耳区分两次声音的最小时间间隔（0.1s）判断听到声音的次数。解题思路：1. 明确声音在铁、水、空气中的传播速度大小（v铁＞v水＞v空气），速度越快，声音传播相同距离的时间越短；2. 要听到n次声音，需相邻两次声音的到达时间差≥0.1s，反之时间差小于0.1s则无法区分，只能听到1次；3. 对每个选项，根据对应的时间差条件列方程计算，判断选项说法是否正确。
【解析】
已知：v铁=5000m/s，v水=1500m/s，v空气=300m/s，人耳区分两次声音的最小时间间隔Δt=0.1s。
选项A：声音在铁中传播最快，最先到达另一端，若听到3次响声，第一次响声一定来自铁管，而非空气，故A错误。
选项B：若管中装满水，要只听到1次响声，需空气和铁传来的声音时间差＜0.1s，列方程：$\frac{s}{v_{空气}} - \frac{s}{v_{铁}} ＜ 0.1s$，代入数据得$\frac{s}{300} - \frac{s}{5000} ＜ 0.1$，解得s＜31.9m，即管道最长为31.9m，而非30m，故B错误。
选项C：要听到3次响声，需水和铁传来的声音时间差≥0.1s，同时空气和水传来的声音时间差≥0.1s。先计算水和铁的时间差条件：$\frac{s'}{v_{水}} - \frac{s'}{v_{铁}} ≥0.1s$，代入得$\frac{s'}{1500} - \frac{s'}{5000} ≥0.1$，解得s'≥214.3m；验证空气和水的时间差：当s'=214.3m时，$\frac{214.3}{300} - \frac{214.3}{1500}≈0.57s＞0.1s$，满足区分条件，故管道至少214.3m时能听到3次响声，C正确。
选项D：能听到3次声音的最短管道为214.3m，第一次是铁传来，第二次是水传来，时间差为$\frac{214.3}{1500} - \frac{214.3}{5000}≈0.1s$，而非0.57s，故D错误。
【答案】
C
【知识点】
声音的传播速度，人耳的听觉特性
【点评】
本题结合不同介质的声速，考查人耳区分声音的条件，需准确运用时间差公式计算，是声现象的典型应用题型，注重物理知识的实际应用。
【难度系数】
0.4
本题考查声音在不同介质中的传播规律，核心是利用人耳区分两次声音的最小时间间隔（0.1s）判断听到声音的次数。解题思路：1. 明确声音在铁、水、空气中的传播速度大小（v铁＞v水＞v空气），速度越快，声音传播相同距离的时间越短；2. 要听到n次声音，需相邻两次声音的到达时间差≥0.1s，反之时间差小于0.1s则无法区分，只能听到1次；3. 对每个选项，根据对应的时间差条件列方程计算，判断选项说法是否正确。
【解析】
已知：v铁=5000m/s，v水=1500m/s，v空气=300m/s，人耳区分两次声音的最小时间间隔Δt=0.1s。
选项A：声音在铁中传播最快，最先到达另一端，若听到3次响声，第一次响声一定来自铁管，而非空气，故A错误。
选项B：若管中装满水，要只听到1次响声，需空气和铁传来的声音时间差＜0.1s，列方程：$\frac{s}{v_{空气}} - \frac{s}{v_{铁}} ＜ 0.1s$，代入数据得$\frac{s}{300} - \frac{s}{5000} ＜ 0.1$，解得s＜31.9m，即管道最长为31.9m，而非30m，故B错误。
选项C：要听到3次响声，需水和铁传来的声音时间差≥0.1s，同时空气和水传来的声音时间差≥0.1s。先计算水和铁的时间差条件：$\frac{s'}{v_{水}} - \frac{s'}{v_{铁}} ≥0.1s$，代入得$\frac{s'}{1500} - \frac{s'}{5000} ≥0.1$，解得s'≥214.3m；验证空气和水的时间差：当s'=214.3m时，$\frac{214.3}{300} - \frac{214.3}{1500}≈0.57s＞0.1s$，满足区分条件，故管道至少214.3m时能听到3次响声，C正确。
选项D：能听到3次声音的最短管道为214.3m，第一次是铁传来，第二次是水传来，时间差为$\frac{214.3}{1500} - \frac{214.3}{5000}≈0.1s$，而非0.57s，故D错误。
【答案】
C
【知识点】
声音的传播速度，人耳的听觉特性
【点评】
本题结合不同介质的声速，考查人耳区分声音的条件，需准确运用时间差公式计算，是声现象的典型应用题型，注重物理知识的实际应用。
【难度系数】
0.4
