19. 情境素材 教材变式「2026广东惠州大亚湾开发区期中，★★☆」(10分)我们知道，声音在不同介质中传播的速度不同，表格中列出了一些介质中的声速。已知在长为850 m的空金属管一端敲击一下，在另一端先后听到两个声音，两声音相隔2.33 s(此时气温为15 ℃)。问：

(1)第二次听到的声音是通过哪种介质传来的？说明理由。
(2)敲击后声音通过空气传到另一端要多长时间？
(3)声音在金属管中的传播速度是多大？该金属管可能是由什么材料制成的？

19.解析 (1)第二次听到的声音是通过空气传来的,因为声音在空气中传播速度较慢,在金属管中传播速度较快。
(2)声音通过15 ℃的空气传到另一端需要的时间t空气=s/v空气=850 m/340 m/s=2.5 s。
(3)声音在金属管内传播的时间t金属=t空气-Δt=2.5 s-2.33 s=0.17 s,则声音在金属管内传播的速度v金属=s/t金属=850 m/0.17 s=5 000 m/s;查表知,金属管可能是铝制成的。

【分析】
要解决这道题，需明确声音在不同介质中的传播速度规律：一般固体中声速大于液体，液体大于气体，因此声音在金属管（固体）中传播更快，在空气中传播更慢，先听到金属传来的声音，后听到空气传来的。解题时，先根据声速差异判断第二次声音的介质，再利用速度公式$v=\frac{s}{t}$计算空气传声的时间，结合时间差算出金属管传声的时间，进而求得金属中的声速，最后对照表格确定材料。
【解析】
(1) 第二次听到的声音是通过空气传来的。理由：声音在不同介质中传播速度不同，固体（金属管）中的声速比气体（空气）中的声速大，所以声音在金属管中传播更快，先到达另一端；在空气中传播更慢，后到达，因此第二次听到的是空气传来的声音。
(2) 已知气温为$15°C$，空气的声速$v_{空气}=340\ \mathrm{m/s}$，金属管长度$s=850\ \mathrm{m}$。根据速度公式$v=\frac{s}{t}$，声音通过空气传到另一端的时间：
$t_{空气}=\frac{s}{v_{空气}}=\frac{850\ \mathrm{m}}{340\ \mathrm{m/s}}=2.5\ \mathrm{s}$。
(3) 已知两声音相隔$\Delta t=2.33\ \mathrm{s}$，声音在金属管中传播的时间比空气短，因此：
$t_{金属}=t_{空气}-\Delta t=2.5\ \mathrm{s}-2.33\ \mathrm{s}=0.17\ \mathrm{s}$。
再根据速度公式，声音在金属管中的传播速度：
$v_{金属}=\frac{s}{t_{金属}}=\frac{850\ \mathrm{m}}{0.17\ \mathrm{s}}=5000\ \mathrm{m/s}$。
对照表格中的声速数据，声速为$5000\ \mathrm{m/s}$对应的介质是铝，所以该金属管可能是由铝制成的。
【答案】
(1) 第二次听到的声音是通过空气传来的，理由见解析；
(2) 2.5 s；
(3) 声音在金属管中的传播速度是5000 m/s，该金属管可能是由铝制成的。
【知识点】
声速的应用；速度公式的运用；声音在不同介质的传播速度
【点评】
本题结合表格数据考查声速的基础计算，核心是利用速度公式推导时间和速度，需理解声音在不同介质中传播速度的差异，是声现象章节的常规应用题型，难度适中。
【难度系数】
0.5