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1.[传统文化古籍]北宋时代的沈括，在他的著作《梦溪笔谈》中记载着：士兵枕着牛皮制成的箭筒睡在地上，能及早听到夜袭敌人的马蹄声。下列有关声音的描述正确的是（
A.士兵听到马蹄声不是由物体振动产生的
B.声音在真空中传播的速度是 340 m/s
C.只有牛皮制成的箭筒可以传播声音
D.一般固体传播声音比空气快
D
）A.士兵听到马蹄声不是由物体振动产生的
B.声音在真空中传播的速度是 340 m/s
C.只有牛皮制成的箭筒可以传播声音
D.一般固体传播声音比空气快
答案
1.D
解析
【分析】首先回忆声音的核心基础知识：声音由物体振动产生，传播需要介质（真空不能传声），不同介质中声速不同，一般固体传声速度快于液体、液体快于气体。再逐一判断选项的正误，找出正确答案。
【解析】逐一分析各选项：
选项A：所有声音都是由物体振动产生的，士兵听到的马蹄声也不例外，因此A错误；
选项B：声音的传播必须依赖介质，真空无法传声，不存在声音在真空中的传播速度，因此B错误；
选项C：固体、液体、气体都能作为传播声音的介质，并非只有牛皮箭筒可以传声，因此C错误；
选项D：通常情况下，声音在固体中的传播速度比在空气中更快，符合物理规律，因此D正确。
【答案】D
【知识点】声音的产生与传播、声速
【点评】本题结合传统文化古籍记载，考察声音的基础知识点，属于物理学科的基础题，注重知识的实际应用，难度较低。
【难度系数】0.8
【解析】逐一分析各选项：
选项A：所有声音都是由物体振动产生的，士兵听到的马蹄声也不例外，因此A错误；
选项B：声音的传播必须依赖介质，真空无法传声，不存在声音在真空中的传播速度，因此B错误；
选项C：固体、液体、气体都能作为传播声音的介质，并非只有牛皮箭筒可以传声，因此C错误；
选项D：通常情况下，声音在固体中的传播速度比在空气中更快，符合物理规律，因此D正确。
【答案】D
【知识点】声音的产生与传播、声速
【点评】本题结合传统文化古籍记载，考察声音的基础知识点，属于物理学科的基础题，注重知识的实际应用，难度较低。
【难度系数】0.8
2. 2025武汉中考 唐代诗人李白游黄鹤楼时留下了千古名句“黄鹤楼中吹玉笛，江城五月落梅花”。诗人既能辨别吹奏的乐器是笛子，又能辨别吹奏的曲子是《梅花落》，分别是依据声音特性中的 （
A.音调和音色
B.音色和音调
C.音调和响度
D.响度和音色
B
）A.音调和音色
B.音色和音调
C.音调和响度
D.响度和音色
答案
2.B 【点拨】音色指声音特色，可以辨别乐器，音调指声音高低，可以辨别乐曲，故B正确。
解析
【分析】要解决这道题，需先明确声音的三个特性（音调、响度、音色）的作用：音色是声音的特色，由发声体本身决定，不同乐器的音色不同，可用来辨别乐器；音调是声音的高低，由振动频率决定，不同乐曲的音符频率不同，可用来辨别乐曲。结合题目，辨别笛子（乐器）靠音色，辨别《梅花落》（曲子）靠音调，据此判断选项。
【解析】声音的特性中，音色反映声音的品质与特色，由发声体的材料、结构等决定，不同乐器的音色存在差异，因此诗人能辨别吹奏的乐器是笛子，依据的是音色；音调反映声音的高低，由发声体振动的频率决定，不同乐曲的音符振动频率不同，因此诗人能辨别吹奏的曲子是《梅花落》，依据的是音调。综上，对应选项B。
【答案】B
【知识点】声音的特性（音调、音色）
【点评】本题结合古诗情境考查声音特性的应用，属于基础题，需准确区分音调与音色的不同作用，结合实例理解即可。
【难度系数】0.3
【解析】声音的特性中，音色反映声音的品质与特色，由发声体的材料、结构等决定，不同乐器的音色存在差异，因此诗人能辨别吹奏的乐器是笛子，依据的是音色；音调反映声音的高低，由发声体振动的频率决定，不同乐曲的音符振动频率不同，因此诗人能辨别吹奏的曲子是《梅花落》，依据的是音调。综上，对应选项B。
【答案】B
【知识点】声音的特性（音调、音色）
【点评】本题结合古诗情境考查声音特性的应用，属于基础题，需准确区分音调与音色的不同作用，结合实例理解即可。
【难度系数】0.3
3. 编钟是我国春秋战国时期的打击乐器，现有四口大小不同的编钟，按从大到小的顺序排列，如图甲所示，其中有一编钟上有隐形的裂痕，为了查找出这口编钟，用锤子分别敲击它们，将所产生的声波输入同一示波器中时显示出对应的波形图如图乙所示。则下列说法正确的是（
A.敲编钟a用力最大，编钟b有裂痕
B.敲编钟c用力最大，编钟b有裂痕
C.敲编钟a用力最大，编钟d有裂痕
D.敲编钟c用力最大、编钟d有裂痕
D
）A.敲编钟a用力最大，编钟b有裂痕
B.敲编钟c用力最大，编钟b有裂痕
C.敲编钟a用力最大，编钟d有裂痕
D.敲编钟c用力最大、编钟d有裂痕
答案
3.D 【点拨】当编钟上有一隐形的裂痕时，其音色会与其他编钟不同，即对应的波形图也会有所不同；由图乙知，a、b、c三口编钟的波形相同，d的不同，所以d有裂痕；c的振幅最大，所用力最大，故ABC错误，D正确。
解析
【分析】要解决本题，需结合声音的特性（响度、音色）与波形图的对应关系分析：首先，响度由振幅决定，振幅越大，敲击时用力越大；其次，音色由发声体的材料、结构决定，有裂痕的编钟结构改变，音色会不同，对应的波形也会存在差异。通过观察波形图，对比振幅大小和波形的异同，即可找出正确结论。
【解析】1. 判断敲击用力大小：响度与振幅有关，振幅越大，说明敲击时用力越大。观察图乙的波形，编钟c的波形振幅最大，因此敲编钟c时用力最大。2. 判断有裂痕的编钟：编钟有裂痕时结构发生变化，音色会与其他编钟不同，对应的波形也会有差异。对比四个编钟的波形，a、b、c的波形一致，只有d的波形不同，因此编钟d有裂痕。综上，敲编钟c用力最大，编钟d有裂痕，对应选项D。
【答案】D
【知识点】声音的特性、波形图的应用
【点评】本题结合编钟的实际情境，考查声音的响度与音色在波形图中的体现，需要学生理解振幅、波形与声音特性的对应关系，难度适中，属于基础应用类题目。
【难度系数】0.5
【解析】1. 判断敲击用力大小：响度与振幅有关，振幅越大，说明敲击时用力越大。观察图乙的波形，编钟c的波形振幅最大，因此敲编钟c时用力最大。2. 判断有裂痕的编钟：编钟有裂痕时结构发生变化，音色会与其他编钟不同，对应的波形也会有差异。对比四个编钟的波形，a、b、c的波形一致，只有d的波形不同，因此编钟d有裂痕。综上，敲编钟c用力最大，编钟d有裂痕，对应选项D。
【答案】D
【知识点】声音的特性、波形图的应用
【点评】本题结合编钟的实际情境，考查声音的响度与音色在波形图中的体现，需要学生理解振幅、波形与声音特性的对应关系，难度适中，属于基础应用类题目。
【难度系数】0.5
4. 教材母题◆教材P51图2.4-2丙改编 如图是我国航空母舰上两位甲板引导员引导飞机起飞的情境。他们工作时要佩戴防噪声耳罩,这种控制噪声的措施属于(
A.防止噪声产生
B.监测噪声强弱
C.防止噪声进入耳朵
D.减小噪声传播速度
C
)A.防止噪声产生
B.监测噪声强弱
C.防止噪声进入耳朵
D.减小噪声传播速度
答案
4.C 【点拨】甲板引导员工作时要佩戴防噪声耳罩以保护听力，属于防止噪声进入耳朵。
解析
【分析】首先回忆控制噪声的三种途径：在声源处防止噪声产生、在传播过程中阻断噪声传播、在人耳处防止噪声进入耳朵。题目中甲板引导员佩戴防噪声耳罩，目的是避免噪声进入人耳，据此分析选项即可得出答案。
【解析】控制噪声的途径分为三类：①在声源处防止噪声产生；②在传播过程中阻断噪声传播；③在人耳处防止噪声进入耳朵。A选项，防止噪声产生是在声源处采取的措施，如给设备加装消声器，佩戴耳罩不属于此类，错误；B选项，监测噪声强弱只是测量噪声的大小，并非控制噪声的措施，错误；C选项，佩戴防噪声耳罩是在人耳处防止噪声进入耳朵，符合题意，正确；D选项，噪声的传播速度由介质和温度等因素决定，佩戴耳罩无法改变噪声的传播速度，错误。
【答案】C
【知识点】噪声的控制途径
【点评】本题考查噪声控制的基本途径，属于基础题，需牢记控制噪声的三个环节，结合实际措施判断对应途径即可。
【难度系数】0.8
【解析】控制噪声的途径分为三类：①在声源处防止噪声产生；②在传播过程中阻断噪声传播；③在人耳处防止噪声进入耳朵。A选项，防止噪声产生是在声源处采取的措施，如给设备加装消声器，佩戴耳罩不属于此类，错误；B选项，监测噪声强弱只是测量噪声的大小，并非控制噪声的措施，错误；C选项，佩戴防噪声耳罩是在人耳处防止噪声进入耳朵，符合题意，正确；D选项，噪声的传播速度由介质和温度等因素决定，佩戴耳罩无法改变噪声的传播速度，错误。
【答案】C
【知识点】噪声的控制途径
【点评】本题考查噪声控制的基本途径，属于基础题，需牢记控制噪声的三个环节，结合实际措施判断对应途径即可。
【难度系数】0.8
5. 真实情境 某中学运动会男子400米比赛时，发令员在起跑线后方某处，运动员在各自赛道的起点处等待发令，如图所示。发令枪响同时有闪光，下列判断正确的是（
A.枪声不是振动产生的
B.在第8赛道的运动员听到枪声最晚
C.枪声不是依靠空气传播的
D.发令员戴耳塞是在声源处减弱噪声
B
）A.枪声不是振动产生的
B.在第8赛道的运动员听到枪声最晚
C.枪声不是依靠空气传播的
D.发令员戴耳塞是在声源处减弱噪声
答案
5.B 【点拨】声音都是由物体振动产生的，枪声也是振动产生的，故A错误；由图可知，第8赛道的运动员距离发令员最远，声音传播的速度相同，由$v=\frac{s}{t}$可知，枪声传到第8赛道运动员的时间最长，故在第8赛道的运动员听到枪声最晚，故B正确；声音传播需要介质，枪声是通过空气传播的，故C错误；发令员戴耳塞是在人耳处减弱噪声，故D错误。
解析
【分析】
这道题考查声音的产生、传播及噪声控制的相关知识，需结合声音的基本规律和速度公式逐一分析选项。首先明确：①一切声音都由物体振动产生；②声音传播需要介质，通常在空气中传播；③减弱噪声的途径有声源处、传播过程中、人耳处；④根据$v=\frac{s}{t}$，速度一定时，路程越远，传播时间越长。再结合题图中各赛道与发令员的距离，判断每个选项的正误。
【解析】
逐一分析各选项：
1. 选项A：声音是由物体振动产生的，枪声也不例外，因此“枪声不是振动产生的”说法错误。
2. 选项B：由题图可知，第8赛道的运动员距离发令员最远，声音在空气中的传播速度恒定，根据公式$t=\frac{s}{v}$，路程$s$越大，传播时间$t$越长，所以第8赛道的运动员听到枪声最晚，该选项正确。
3. 选项C：声音的传播需要介质，枪声是通过空气传播的，因此“枪声不是依靠空气传播的”说法错误。
4. 选项D：发令员戴耳塞是为了防止噪声进入耳朵，属于在人耳处减弱噪声，并非声源处，该选项错误。
【答案】
B
【知识点】
声音的产生、声音的传播、噪声的控制
【点评】
本题结合运动会的真实场景，考查声音相关的基础知识点，需要学生掌握声音的产生、传播、噪声控制的核心内容，以及速度公式的简单应用，整体难度较低，属于基础题型。
【难度系数】
0.6
这道题考查声音的产生、传播及噪声控制的相关知识，需结合声音的基本规律和速度公式逐一分析选项。首先明确：①一切声音都由物体振动产生；②声音传播需要介质，通常在空气中传播；③减弱噪声的途径有声源处、传播过程中、人耳处；④根据$v=\frac{s}{t}$，速度一定时，路程越远，传播时间越长。再结合题图中各赛道与发令员的距离，判断每个选项的正误。
【解析】
逐一分析各选项：
1. 选项A：声音是由物体振动产生的，枪声也不例外，因此“枪声不是振动产生的”说法错误。
2. 选项B：由题图可知，第8赛道的运动员距离发令员最远，声音在空气中的传播速度恒定，根据公式$t=\frac{s}{v}$，路程$s$越大，传播时间$t$越长，所以第8赛道的运动员听到枪声最晚，该选项正确。
3. 选项C：声音的传播需要介质，枪声是通过空气传播的，因此“枪声不是依靠空气传播的”说法错误。
4. 选项D：发令员戴耳塞是为了防止噪声进入耳朵，属于在人耳处减弱噪声，并非声源处，该选项错误。
【答案】
B
【知识点】
声音的产生、声音的传播、噪声的控制
【点评】
本题结合运动会的真实场景，考查声音相关的基础知识点，需要学生掌握声音的产生、传播、噪声控制的核心内容，以及速度公式的简单应用，整体难度较低，属于基础题型。
【难度系数】
0.6
6. 我国海军的护航舰艇上，有一种神秘的声波武器——“金嗓子”，对海盗构成了有效威慑，若要阻挡这一武器的袭击，用薄薄的一层真空网即可，原因是
真空不能传声
。答案
6.真空不能传声
解析
【分析】首先明确“金嗓子”是声波武器，声波属于声音，回忆声音的传播规律：声音的传播必须依赖介质，固体、液体、气体都可以作为传声的介质，而真空环境中没有任何传声介质，因此声音无法在真空中传播，所以用薄薄的真空网就能阻挡这种声波武器的袭击。
【解析】声音的传播需要介质，真空环境中没有传声的介质，声波无法在真空中传播，因此真空网可以阻挡“金嗓子”声波武器的袭击。
【答案】真空不能传声
【知识点】声音的传播条件
【点评】本题考查声学中声音传播的基本条件，属于基础知识点，难度较低，学生只需掌握声音传播需要介质、真空不能传声的规律即可轻松解答。
【难度系数】0.9
【解析】声音的传播需要介质，真空环境中没有传声的介质，声波无法在真空中传播，因此真空网可以阻挡“金嗓子”声波武器的袭击。
【答案】真空不能传声
【知识点】声音的传播条件
【点评】本题考查声学中声音传播的基本条件，属于基础知识点，难度较低，学生只需掌握声音传播需要介质、真空不能传声的规律即可轻松解答。
【难度系数】0.9
7. 如图所示是超声波加湿器，它是利用超声波能够传递
能量
，将水滴击打成非常小的雾滴喷洒到空气中增加湿度的。超声波在水中的传播速度大于
（填“大于”“等于”或“小于”）在空气中的传播速度。答案
7.能量；大于 【点拨】超声波加湿器能利用超声波将水滴击打成非常小的雾滴，说明超声波能够传递能量。超声波在水中的传播速度大于在空气中的传播速度。
解析
【分析】
要解答本题，需掌握两个核心知识点：一是声的利用分类，二是不同介质中的声速规律。首先，判断超声波的作用：声的利用分为传递信息和传递能量，超声波加湿器能将水滴击打成雾滴，是利用了超声波传递能量的特性；其次，回忆声速的介质差异：声音在不同介质中传播速度不同，一般规律是固体＞液体＞气体，水是液体，空气是气体，因此超声波在水中的传播速度更快。
【解析】
1. 超声波加湿器将水滴击打成非常小的雾滴，这一过程依靠的是超声波的能量，说明超声波能够传递能量，故第一空填“能量”；
2. 声音在不同介质中传播速度不同，通常在液体中的传播速度大于在气体中的，超声波属于声波，因此它在水中的传播速度大于在空气中的，故第二空填“大于”。
【答案】
能量；大于
【知识点】
声的利用、声速
【点评】
本题结合生活中的超声波加湿器实例，考查声的利用和声速的基础知识点，属于识记类题目，难度较低，侧重考查学生对基础物理知识的应用能力。
【难度系数】
0.7
要解答本题，需掌握两个核心知识点：一是声的利用分类，二是不同介质中的声速规律。首先，判断超声波的作用：声的利用分为传递信息和传递能量，超声波加湿器能将水滴击打成雾滴，是利用了超声波传递能量的特性；其次，回忆声速的介质差异：声音在不同介质中传播速度不同，一般规律是固体＞液体＞气体，水是液体，空气是气体，因此超声波在水中的传播速度更快。
【解析】
1. 超声波加湿器将水滴击打成非常小的雾滴，这一过程依靠的是超声波的能量，说明超声波能够传递能量，故第一空填“能量”；
2. 声音在不同介质中传播速度不同，通常在液体中的传播速度大于在气体中的，超声波属于声波，因此它在水中的传播速度大于在空气中的，故第二空填“大于”。
【答案】
能量；大于
【知识点】
声的利用、声速
【点评】
本题结合生活中的超声波加湿器实例，考查声的利用和声速的基础知识点，属于识记类题目，难度较低，侧重考查学生对基础物理知识的应用能力。
【难度系数】
0.7
8. [新考法+小制作] 小荣用材料相同的金属管自制小乐器，当用金属小锤敲击图中所示不同长度的金属管时，
金属管
（填“金属小锤”或“金属管”）能发出 do(1)、re(2)、mi(3)、fa(4)、sol(5)、la(6)、si(7)等音调
（填“响度”“音调”或“音色”）不同的声音，已知金属管越短，其振动越快，则小荣演奏歌曲《两只老虎》中的“跑”时，应敲击的金属管是c
（填字母）。答案
8.金属管；音调；c 【点拨】声音是由物体振动产生的，用金属小锤敲击金属管时，是金属管在振动，所以金属管是发声体。音调是指声音的高低，由发声体的振动频率决定。不同长度的金属管，材料和粗细相同，敲击时振动频率不同，所以发出音调不同的声音。《两只老虎》中“跑”对应的音是“mi(3)”。因为金属管越短，振动越快，音调越高，“do(1)”“re(2)”“mi(3)”“fa(4)”“sol(5)”“la(6)”“si(7)”音调逐渐升高，对应的金属管应越来越短，所以“mi(3)”对应图中的第3个金属管，即应敲击的金属管是c。
解析
【分析】
首先明确敲击金属管时的发声体，再区分声音的特性，最后根据音调与金属管长度的对应关系，找到对应“跑”的金属管。用金属小锤敲击金属管时，振动发声的是金属管；音调由振动频率决定，不同长度的金属管振动频率不同，发出声音的音调不同；金属管越短振动越快、音调越高，因此音调从do到si逐渐升高时，对应金属管长度逐渐变短，再结合歌曲中“跑”对应的音即可找到答案。
【解析】
1. 确定发声体：用金属小锤敲击金属管时，是金属管振动产生声音，因此能发出声音的是金属管。
2. 区分声音特性：音调指声音的高低，由发声体的振动频率决定；不同长度的金属管材料相同，敲击时振动频率不同，所以发出声音的音调不同。
3. 对应金属管：已知金属管越短，振动越快，音调越高，因此do(1)到si(7)音调逐渐升高，对应的金属管长度逐渐变短。《两只老虎》中“跑”对应的音是mi(3)，观察图中金属管，长度从长到短依次为a、b、c、d、e、f、g，mi(3)对应第3个金属管，即c。
【答案】
金属管；音调；c
【知识点】
声音的产生；音调与频率的关系
【点评】
本题结合自制小乐器的情境，考查声学基础知识点，需要学生理解发声体的判断、音调的影响因素，难度适中，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.7
首先明确敲击金属管时的发声体，再区分声音的特性，最后根据音调与金属管长度的对应关系，找到对应“跑”的金属管。用金属小锤敲击金属管时，振动发声的是金属管；音调由振动频率决定，不同长度的金属管振动频率不同，发出声音的音调不同；金属管越短振动越快、音调越高，因此音调从do到si逐渐升高时，对应金属管长度逐渐变短，再结合歌曲中“跑”对应的音即可找到答案。
【解析】
1. 确定发声体：用金属小锤敲击金属管时，是金属管振动产生声音，因此能发出声音的是金属管。
2. 区分声音特性：音调指声音的高低，由发声体的振动频率决定；不同长度的金属管材料相同，敲击时振动频率不同，所以发出声音的音调不同。
3. 对应金属管：已知金属管越短，振动越快，音调越高，因此do(1)到si(7)音调逐渐升高，对应的金属管长度逐渐变短。《两只老虎》中“跑”对应的音是mi(3)，观察图中金属管，长度从长到短依次为a、b、c、d、e、f、g，mi(3)对应第3个金属管，即c。
【答案】
金属管；音调；c
【知识点】
声音的产生；音调与频率的关系
【点评】
本题结合自制小乐器的情境，考查声学基础知识点，需要学生理解发声体的判断、音调的影响因素，难度适中，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.7
9. ★★ 2026重庆期末 小德爸爸是钓鱼爱好者，这天小德发现爸爸的钓具中多了一个新设备——冰上声
呐探鱼器(如图甲所示)。小德通过说明书发现，声呐工作器内部是一个超声波发生器。某日，小德随爸爸来到某冰钓场的冰面上，用多功能开关选择计时模式(记录从超声波发射到接收的时间)，接着紧贴冰洞中的水面(与冰面齐平)按下开关，显示数值为$t_1=0.02\ \mathrm{s}$，则此处水深为
呐探鱼器(如图甲所示)。小德通过说明书发现，声呐工作器内部是一个超声波发生器。某日，小德随爸爸来到某冰钓场的冰面上，用多功能开关选择计时模式(记录从超声波发射到接收的时间)，接着紧贴冰洞中的水面(与冰面齐平)按下开关，显示数值为$t_1=0.02\ \mathrm{s}$，则此处水深为
15.3
m(设声音在水中的传播速度$v_{\mathrm{水}}=1\ 530\ \mathrm{m/s}$，不计设备自身长度)。随后他在邻近冰面上紧贴冰面再次测试，超声波穿透冰层水层碰到水底后反射回来的时间为$t_2$，若声音在冰中的传播速度为$v_{\mathrm{冰}}$，则冰层厚度为$\frac{v_{水}v_{冰}(t_1-t_2)}{2(v_{冰}-v_{水})}$
(用$t_1$、$t_2$、$v_{\mathrm{水}}$、$v_{\mathrm{冰}}$表示)。答案
9.$15.3$；$\frac{v_{水}v_{冰}(t_1-t_2)}{2(v_{冰}-v_{水})}$ 【点拨】水深$d=\frac{1}{2}s=\frac{1}{2}v_{水} t_1=\frac{1}{2}×1\ 530\ \mathrm{m/s}×0.02\ \mathrm{s}=15.3\ \mathrm{m}$，假设冰层厚度为$L$，则在水中传播的距离为$2d-2L$，在水中的传播时间$t'=\frac{2d-2L}{v_{水}}=\frac{v_{水} t_1-2L}{v_{水}}$，在冰中的传播时间为$t''=\frac{2L}{v_{冰}}$，总时间为$t_2=\frac{v_{水} t_1-2L}{v_{水}}+\frac{2L}{v_{冰}}$，解得$L=\frac{v_{水}v_{冰}(t_1-t_2)}{2(v_{冰}-v_{水})}$。
解析
【分析】
本题利用超声波的往返特性计算距离，超声波从发射到接收的时间是往返总时间，实际距离为声速乘以时间再除以2。首先计算水深时，超声波仅在水中传播，结合速度公式直接求解；计算冰层厚度时，总时间是超声波在冰层往返与剩余水层往返的时间之和，联立第一问的水深表达式即可解出结果。
【解析】
1. 计算水深：
超声波从发射到接收的时间为往返时间，因此水深是超声波在水中传播的单程距离，根据速度公式 $ v = \frac{s}{t} $，可得：
$ d = \frac{1}{2} v_{\mathrm{水}} t_1 = \frac{1}{2} × 1530\ \mathrm{m/s} × 0.02\ \mathrm{s} = 15.3\ \mathrm{m} $。
2. 计算冰层厚度：
设冰层厚度为 $ L $，则超声波在冰层中往返的路程为 $ 2L $，传播时间为 $ \frac{2L}{v_{\mathrm{冰}}} $；水层厚度为 $ d-L $，超声波在水层中往返的路程为 $ 2(d-L) $，传播时间为 $ \frac{2(d-L)}{v_{\mathrm{水}}} $。总时间 $ t_2 $ 为两者之和，代入 $ d = \frac{1}{2}v_{\mathrm{水}}t_1 $ 化简：
$\begin{aligned}t_2 &= \frac{2L}{v_{\mathrm{冰}}} + \frac{2(d-L)}{v_{\mathrm{水}}} \\t_2 &= \frac{2L}{v_{\mathrm{冰}}} + \frac{v_{\mathrm{水}}t_1 - 2L}{v_{\mathrm{水}}} \\t_2 &= \frac{2L}{v_{\mathrm{冰}}} + t_1 - \frac{2L}{v_{\mathrm{水}}} \\t_2 - t_1 &= 2L · \frac{v_{\mathrm{水}} - v_{\mathrm{冰}}}{v_{\mathrm{冰}}v_{\mathrm{水}}} \\L &= \frac{v_{\mathrm{水}}v_{\mathrm{冰}}(t_1 - t_2)}{2(v_{\mathrm{冰}} - v_{\mathrm{水}})}\end{aligned}$
【答案】
15.3；$\frac{v_{\mathrm{水}}v_{\mathrm{冰}}(t_1-t_2)}{2(v_{\mathrm{冰}}-v_{\mathrm{水}})}$
【知识点】
超声波测距、速度公式应用
【点评】
本题考查超声波测距的原理，核心是理解超声波往返时间对应两倍传播距离，需结合速度公式和方程联立求解，难度适中，考查学生对物理规律的应用能力。
【难度系数】
0.6
本题利用超声波的往返特性计算距离，超声波从发射到接收的时间是往返总时间，实际距离为声速乘以时间再除以2。首先计算水深时，超声波仅在水中传播，结合速度公式直接求解；计算冰层厚度时，总时间是超声波在冰层往返与剩余水层往返的时间之和，联立第一问的水深表达式即可解出结果。
【解析】
1. 计算水深：
超声波从发射到接收的时间为往返时间，因此水深是超声波在水中传播的单程距离，根据速度公式 $ v = \frac{s}{t} $，可得：
$ d = \frac{1}{2} v_{\mathrm{水}} t_1 = \frac{1}{2} × 1530\ \mathrm{m/s} × 0.02\ \mathrm{s} = 15.3\ \mathrm{m} $。
2. 计算冰层厚度：
设冰层厚度为 $ L $，则超声波在冰层中往返的路程为 $ 2L $，传播时间为 $ \frac{2L}{v_{\mathrm{冰}}} $；水层厚度为 $ d-L $，超声波在水层中往返的路程为 $ 2(d-L) $，传播时间为 $ \frac{2(d-L)}{v_{\mathrm{水}}} $。总时间 $ t_2 $ 为两者之和，代入 $ d = \frac{1}{2}v_{\mathrm{水}}t_1 $ 化简：
$\begin{aligned}t_2 &= \frac{2L}{v_{\mathrm{冰}}} + \frac{2(d-L)}{v_{\mathrm{水}}} \\t_2 &= \frac{2L}{v_{\mathrm{冰}}} + \frac{v_{\mathrm{水}}t_1 - 2L}{v_{\mathrm{水}}} \\t_2 &= \frac{2L}{v_{\mathrm{冰}}} + t_1 - \frac{2L}{v_{\mathrm{水}}} \\t_2 - t_1 &= 2L · \frac{v_{\mathrm{水}} - v_{\mathrm{冰}}}{v_{\mathrm{冰}}v_{\mathrm{水}}} \\L &= \frac{v_{\mathrm{水}}v_{\mathrm{冰}}(t_1 - t_2)}{2(v_{\mathrm{冰}} - v_{\mathrm{水}})}\end{aligned}$
【答案】
15.3；$\frac{v_{\mathrm{水}}v_{\mathrm{冰}}(t_1-t_2)}{2(v_{\mathrm{冰}}-v_{\mathrm{水}})}$
【知识点】
超声波测距、速度公式应用
【点评】
本题考查超声波测距的原理，核心是理解超声波往返时间对应两倍传播距离，需结合速度公式和方程联立求解，难度适中，考查学生对物理规律的应用能力。
【难度系数】
0.6
