初中物理沪科版八年级全册第三节 超声与次声一课一练

一．选择题（共5小题）

1．海底地形测绘船依靠声呐设备收集信息，信息的载体是（　　）

A．超声波 B．次声波 C．红外线 D．紫外线

2．如图所示是一款超声导盲手杖，它可以通过发射超声波并接收反射波，探测周围5m内障碍物的情况，将其处理成语言信号及时播放出来。它能帮助盲人辨别障碍物的方位、距离、大小甚至形状等信息，方便出行。下列说法正确的是（　　）

A．超声波的频率低于20Hz 

B．该超声导盲手杖的定位原理与声呐测距的原理相同 

C．该导盲杖利用了声音可以传递能量 

D．在地震、海啸等自然灾害来临之前会产生超声波

3．下列现象不属于利用超声波的是（　　）

A．眼镜店利用声波清洗眼镜 

B．医生利用“B”超给病人检查 

C．机械厂利用声波进行金属探伤 

D．升旗仪式国旗下用话筒演讲

4．如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．人的听觉频率范围是85～1100Hz 

B．狗既能听到次声波也能听到超声波 

C．蝙蝠能听到次声波 

D．大象能听到超声波

5．2020年11月10日，“奋斗者”号载人潜水器创造了10909m的中国载人深潜新记录，且在耐压结构设计及安全性评估、钛合金材料制备及焊接、声学通信定位、智能控制技术等方面实现多项重大技术突破。下列说法正确的是（　　）

A．潜水器中的人在深海中是用超声波与外界通话 

B．下潜时，以潜水器中的人为参照物，潜水器是静止的 

C．潜水器中的声音传播速度约为3.0×108m/s 

D．钛合金制成潜水器“战甲”，是因为钛合金密度大、熔点低等特点

二．填空题（共3小题）

6．据中国地震台网测定，北京时间2022年3月26日0时21分，在青海省海西蒙古族藏族白治州德令哈市发生6.0级地震，震源深度10千米，震源监测是利用地震波中纵波和横波的传播速度不同，来监测震的位置，地震波属于 　   　。（选填“超声波”或“次声波”）

7．科学家利用超声波定向性好、在水中传播距离远的特点制成 　   　装置，用于发现潜艇、鱼群等水下目标，测绘海底地形；利用次声波能够 　   　，传得很远的特点，获取地震、台风信息，有效地避免自然灾害产生的损失。

8．动物的听觉范围通常与人不同。大象的语言可以用人耳听不到的 　   　波交流，蝙蝠可以利用 　   　波进行捕食。

三．实验探究题（共2小题）

9．目前超声波指纹识别已被广泛用于手机加密。超声波指纹识别原理是利用超声波具有穿透材料的能力，且随材料的不同产生大小不同的回波（超声波到达不同材质表面时，被吸收、穿透与反射的程度不同）。因此，利用皮肤与空气对于声波阻抗的差异，就可以区分指纹波峰和波谷所在的位置。其工作过程就和用声呐探测海底深度类似，是靠特定频率的信号反射来探知指纹的纹路和表面皮肤的深浅，据此绘制出指纹的“高低起伏”并进行识别，仅凭一张指纹的平面图是无法蒙混过关的，安全系数大大增加。超声波指纹识别技术所使用的超声波频率10Hz﹣10Hz，能量被控制在对人体无损的程度。

（1）超声波指纹识别是通过声波获取指纹的信息，以下各项应用中与此不同的是 　   　。

A.科技工作者利用声呐探测海底深度

B.技工利用超声波给金属工件探伤

C.医生利用超声波除去人体内的结石

D.渔民利用声呐探测鱼群位置

（2）放大手指局部，表面是凹凸不平的。下面是超声指纹识别系统，在发出超声波遇到手指上A、B、C、D、E五个位置，测得回收信号的时间分别为0.30ms、0.36ms、0.30ms、0.36ms、0.26ms。根据时间，求出手指与手机平面的距离，就可以绘出指纹的大致形状，则该处指纹的大致形状如图中的 　   　。（1ms＝0.001s）

10．阅读短文，回答问题

超声波及其应用

超声波是一种频率高于20000赫兹的声波，“可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。

超声波加湿器（如图）在干燥的冬季比较常用，它的工作原理是把超声波通入水罐中，剧烈的振动会使罐中的水破碎成“白雾”，再用小风扇把雾滴吹入室内，就可以增加室内空气湿度。

声呐被称为潜艇的“耳目”。声呐能够向水中发射超声波，超声波在水中传播时，如果遇到潜艇、水雷、鱼群等目标，就会被反射回来，反射回来的超声波被声呐接收，根据声信号往返时间可以确定目标的距离。此外利用声呐装置还可以测绘海底的地形。

（1）一般情况下，超声波在空气中的传播速度约为 　   　。

（2）超声波能够引起“剧烈的振动”，是因为超声波频率高，具有较高的 　   　。水破碎成“白雾”的过程是否属于物态变化？　   　（选填“是”或“否”）。

（3）利用超声波具有 　   　等特点制成声呐；若声音在海水中的传播速度为1500m/s，某潜艇的声呐从向鱼群发射超声波，到接收到回声所用时间为2s，则鱼群距潜艇的距离约为 　   　m。

（4）超声波指纹识别是通过声波获取指纹的信息，以下各项应用中与此类似的是 　   　。

A.超声波体外碎石

B.医生用B超诊断病情

C.超声波加湿器对空气加湿

D.超声波清洗眼镜片

四．计算题（共2小题）

11．地震发生时会产生次声波，已知次声波在海水中的传播速度是1500m/s；若某次海啸发生的中心位置离最近的陆地距离为300km，则：

（1）最近陆地上仪器接收到地震发出的次声波所需要的时间是多少？

（2）若海浪的推进速度是200m/s，小明跑步的速度为6m/s，则最近陆地上仪器从接收到地震发出的次声波到海啸巨浪登岸的这段时间内，小明能跑多远？

12．声音在海水中的传播速度是1530m/s，为了开辟新航道，某科学探测船装有回声探测仪器，探测水下有无暗礁，如图所示，探测船发出的声音信号0.8s后被探测仪器接收。

（1）探测船发出的声音信号是 　   　（选填“超声波”、“普通声波”或“次声波”），因为它 　   　、穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远。除此之外它还有其他广泛的应用，请试举一例：　   　。

（2）通过计算说明海底障碍物到探测船舱底的距离是多少？

（3）一艘探测船在海上航行时，轮船上的一位气象学家将一只氢气球在脸颊上贴了一下，大叫一声，马上向大家发出紧急报告：“海上风暴即将来临”。就在当天夜里，海上发生了强烈的风暴，一只氢气球怎么能预报海上的风暴呢？试分析气象学家判断风暴的物理学依据是：风暴来临前一般前会产生 　   　，引起气球内 　   　，人耳能够听到 　   　，从而推测风暴来临。

参考答案与试题解析

一．选择题（共5小题）

1．【解答】解：声呐设备是利用超声波来传递信息的。

故选：A。

2．【解答】解：A、振动频率高于20000Hz的声波是超声波，低于20Hz的声波叫做次声波，故A错误；

B、该导盲手杖是利用回声定位来探测前方障碍物的，与声呐测距原理相同，故B正确；

C、使用该导盲杖，使盲人可以辨别障碍物的方位、距离、大小、形状等信息，说明了声音可以传递信息，故C错误；

D、地震、海啸等自然灾害来临前，一般会发出次声波，故D错误。

故选：B。

3．【解答】解：A、眼镜店利用声波清洗眼镜，是利用超声波可以传递能量，故A不符合题意；

B、“B超”利用超声穿透能力强，来对人体进行检查，故B不符合题意；

C、机械厂利用声波进行金属探伤，是利用超声波可以传递信息；故C不符合题意；

D、升旗仪式国旗下用话筒演讲，是声音的频率在20～20000Hz之间，不是超声波，故D符合题意。

故选：D。

4．【解答】解：A、人的听觉频率范围是20Hz～20000Hz，故A错误；

B、狗的听觉频率范围是15Hz～50000Hz，所以狗既能听到次声波也能听到超声波，故B正确；

C、蝙蝠的听觉频率范围是1000Hz～120000Hz，所以蝙蝠不能听到次声波，故C错误；

D、大象的听觉频率范围是1Hz～20000Hz，所以大象不能听到超声波，故D错误。

故选：B。

5．【解答】解：

A、因电磁波的传播速度快，不容易受到外界条件的影响，所以潜水器与外界的通讯是利用电磁波传递信息，故A错误；

B、潜水器相对潜水器中的人位置不变，故潜水器是静止的，故B正确；

C、潜水器中的声音传播速度远小于3.0×108m/s，故C错误；

D、“奋斗者”号载人潜水器的外壳用钛合金制作，是因为钛合金的密度大、强度高，故D错误。

故选：B。

二．填空题（共3小题）

6．【解答】解：地震产生的声波频率约1～10Hz，所以地震波属于次声波。

故答案为：次声波。

7．【解答】解：（1）超声波具有方向性好、在水中传播距离远等特点，据此制成声呐装置；

（2）次声波比超声波更容易绕过障碍物，所以次声波传播时能量损失小，传得远；次声波可以作为预报地震，台风的依据和监测核爆炸的手段。

故答案为：声呐；很容易绕过障碍物。

8．【解答】解：人的听觉范围是20Hz～20000Hz，大象用次声波交流，蝙蝠可以利用超声波进行捕食。

故答案为：次声；超声。

三．实验探究题（共2小题）

9．【解答】解：（1）A、科技工作者利用声呐探测海底深度，利用声音可以传递信息；

B、技工利用超声波给金属工件探伤，利用声音可以传递信息；

C、医生利用超声波除去人体内的结石，利用声音可以传播能量；

D、渔民利用声呐探测大海鱼群，利用声音可以传递信息；

故选：C；

（2）由题意可知，发出的超声波遇到手指上A、B、C、D、E五个位置，测得回收信号的时间分别为0.30ms、0.36ms、0.30ms、0.36ms、0.26ms，根据s＝vt可知，速度一定时，时间越长通过的路程越远，

因为0.36ms＞0.30ms＞0.26ms，所以sB＝sD＞sA＝sC＞sE，即B、D到手机的距离是相同的（最远），而离手机最近的是E，A、C在中间且相等，因此，对照图片可知，则该处指纹的大致形状如图中的A

故答案为：（1）C；（2）A。

10．【解答】解：（1）声音在空气中的传播速度约为340m/s，声速与声音的频率无关，故超声波在空气中的传播速度约为340m/s；

（2）超声波能把水打散形成白雾，说明超声波具有能量，白雾是小水珠，水破碎成白雾，不属于物态变化；

（3）声呐是利用超声波易反射等特点制成的；

超声波从潜艇到鱼群所用的时间为：t2s＝1s，

则鱼群到潜艇的距离为：s＝vt＝1500m/s×1s＝1500m；

（4）超声波能够识别指纹是利用超声波可以传递信息，医生用B超诊断病情也是利用超声波可以传递信息，而超声波体外碎石、超声波加湿器对空气加湿、超声波清洗眼镜片都是利用超声波可以传递能量，故B正确。

故答案为：（1）340m/s；（2）能量；否；（3）易反射；1500；（4）B。

四．计算题（共2小题）

11．【解答】解：（1）由v可得，岸上仪器接收到地震发出的次声波所需要的时间：

t声200s；

（2）海浪到最近陆地所用的时间：

t浪1500s，

逃生的时间：Δt＝t浪﹣t声＝1500s﹣200s＝1300s，

小明跑出路程s小明＝v小明Δt＝1300s×6m/s＝7800m。

答：（1）岸上仪器接收到地震发出的次声波所需要的时间是200s；

（2）小明能跑7800m。

12．【解答】解：（1）超声波具有方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能等特点，所以探测船发出的声音信号是超声波，医院中的B超利用超声波检查身体；

（2）发出的声音信号0.8s后被探测仪器接收，

超声波从船所在的位置到障碍物的时间：t0.8s＝0.4s，

根据速度公式v，障碍物到船的距离：

s＝vt＝1530m/s×0.4s＝612m；

（3）风暴来临前一般会产生次声波，次声波引起气球内氢气振动，人耳能听到球内氢气振动发出的声音，从而推测出风暴是否来临。

故答案为：（1）超声波；方向性好；医院中的B超利用超声波检查身体；（2）612m；（3）次声波；氢气振动；氢气振动发出的声音。

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