Question

11．利用聲音可以傳遞信息，我們常常利用聲速來定位測(cè)距等，請(qǐng)你閱讀下表中一些介質(zhì)中的聲速，回答相應(yīng)的問題：

物質(zhì)	聲速（m/s）	物質(zhì)	聲速（m/s）
空氣（0℃）	331	冰	3230
空氣（15℃）	340	銅	3750
煤油（25℃）	1324	鋁	5100
水（常溫）	1500	鐵	5200

（1）由上表數(shù)據(jù)可知，聲音在介質(zhì)中的傳播速度與介質(zhì)的種類和介質(zhì)的溫度有關(guān)；
（2）一般而言，聲音在不同介質(zhì)中的傳播速度不同，固體（選填“固體”、“液體”或“氣體”）最快．
（3）夏天下暴雨前，往往電閃雷鳴，如果在看到閃電后4s聽到雷聲，那么閃電處距人為1360m（此時(shí)氣溫為15℃）．
（4）在與海平面垂直的方向上，運(yùn)用聲吶向海底發(fā)射超聲波，如果經(jīng)4s接收到來自大海底的回聲信號(hào)，則該處的海深為3000m．
（5）一位同學(xué)在一根足夠長(zhǎng)且管中充滿水的鐵棒一端敲擊一下，另一位同學(xué)在管子另一端聽，如果聽到第二聲和第一擊聲的時(shí)間差為0.37s，則這條直鐵管的長(zhǎng)度大約為多少米？
（6）在學(xué)校運(yùn)動(dòng)會(huì)上小紅成了一名一百米終點(diǎn)計(jì)時(shí)員，但由于她是聽到槍聲響后才開始計(jì)時(shí)，測(cè)出小明同學(xué)的成績(jī)?yōu)?1.46秒，請(qǐng)你通過計(jì)算求出小明同學(xué)的真實(shí)成績(jī)是多少秒？（假設(shè)此時(shí)氣溫約為15℃，計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)）

Answer 1

分析 （1）（2）根據(jù)表格提供的數(shù)據(jù)，分析得出聲音在介質(zhì)中的傳播速度與什么有關(guān)、聲音在不同介質(zhì)中的傳播速度大小關(guān)系；
（3）光速遠(yuǎn)大于聲速，雷電時(shí)先看到閃電后聽到雷聲，閃電的傳播時(shí)間忽略不計(jì)，已知聲速與雷聲的傳播時(shí)間，利用s=vt求閃電處到人的距離；
（4）先算出超聲波從海面?zhèn)鞯胶５椎臅r(shí)間，再根據(jù)速度公式求該處的海深；
（5）聲音在固體、液體和氣體的傳播速度不同，因此在鐵管的另一端會(huì)聽到好幾次敲擊聲．最后聽到的是聲音以最慢的速度傳過來的；
（6）如果計(jì)時(shí)員聽到槍聲才開始計(jì)時(shí)，這時(shí)運(yùn)動(dòng)員已經(jīng)跑了一段時(shí)間才開始計(jì)時(shí)，所以測(cè)得的時(shí)間偏小，少的剛好是聲音傳播100米所用的時(shí)間．

解答 解：
（1）由上表數(shù)據(jù)可知，聲音在0℃的空氣中的傳播速度331m/s，在15℃的空氣中的傳播速度340m/s，所以聲音在介質(zhì)中的傳播速度除了與介質(zhì)的種類有關(guān)外，還與介質(zhì)的溫度有關(guān)；
（2）一般而言，聲音在不同介質(zhì)中的傳播速度不同，在固體中最快、在氣體中最慢；
（3）由v=$\frac{s}{t}$得閃電處到人的距離：
s=vt=340m/s×4s=1360m；
（4）超聲波從海面?zhèn)鞯胶５椎臅r(shí)間：
t=$\frac{1}{2}$×4s=2s，
由v=$\frac{s}{t}$得該處的海深：
s=vt=1500m/s×2s=3000m；
（5）聲音在固體的傳播速度最快，在氣體中傳播速度最慢，液體中傳播速度在固體和氣體之間．當(dāng)在鐵管一端敲擊時(shí)，聲音就會(huì)從鐵管、鐵管里的水和空氣三種介質(zhì)里傳播，所以會(huì)聽到三次聲音．
第一聲是通過鐵管傳過來的，設(shè)傳播時(shí)間為t，由v=$\frac{s}{t}$得，s=v_鐵t，
第二聲是通過水傳播過來的，所用時(shí)間為t+0.37s，則s=v_水（t+0.37s），
因?yàn)閟相同，所以可得方程：
v_鐵t=v_水（t+0.37s），
5200m/s×t=1500m/s×（t+0.37s）
解得：t=0.15s，s=780m；
（6）聽到槍聲才開始計(jì)時(shí)，說明槍聲已經(jīng)傳播100m到達(dá)終點(diǎn)時(shí)才開始計(jì)時(shí)，測(cè)得時(shí)間肯定少了，
少的時(shí)間為t=$\frac{s}{t}$=$\frac{100m}{340m/s}$≈0.294s；
所以真實(shí)成績(jī)?yōu)?1.46s+0.294s=11.754s≈11.75s；
故答案為：
（1）溫度；
（2）固體；
（3）1360；
（4）3000；
（5）這條直鐵管的長(zhǎng)度大約為780m；
（6）小明同學(xué)的真實(shí)成績(jī)是11.75s．

點(diǎn)評(píng) 本題是關(guān)于聲速大小與什么有關(guān)、光速與聲速的比較、速度公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是速度公式及其變形的靈活運(yùn)用，還要知道雷和閃電是同時(shí)發(fā)生的這些生活常識(shí)．