Question

11．利用聲音可以傳遞信息，我們常常利用聲速來定位測距等，請你閱讀下表中一些介質中的聲速，回答相應的問題：

物質	聲速（m/s）	物質	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）由上表數據可知，聲音在介質中的傳播速度與介質的種類和介質的溫度有關；
（2）一般而言，聲音在不同介質中的傳播速度不同，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（此時氣溫為15℃）．
（4）在與海平面垂直的方向上，運用聲吶向海底發(fā)射超聲波，如果經4s接收到來自大海底的回聲信號，則該處的海深為3000m．
（5）一位同學在一根足夠長且管中充滿水的鐵棒一端敲擊一下，另一位同學在管子另一端聽，如果聽到第二聲和第一擊聲的時間差為0.37s，則這條直鐵管的長度大約為多少米？
（6）在學校運動會上小紅成了一名一百米終點計時員，但由于她是聽到槍聲響后才開始計時，測出小明同學的成績?yōu)?1.46秒，請你通過計算求出小明同學的真實成績是多少秒？（假設此時氣溫約為15℃，計算結果保留兩位小數）

Answer 1

分析 （1）（2）根據表格提供的數據，分析得出聲音在介質中的傳播速度與什么有關、聲音在不同介質中的傳播速度大小關系；
（3）光速遠大于聲速，雷電時先看到閃電后聽到雷聲，閃電的傳播時間忽略不計，已知聲速與雷聲的傳播時間，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間，再根據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）如果計時員聽到槍聲才開始計時，這時運動員已經跑了一段時間才開始計時，所以測得的時間偏小，少的剛好是聲音傳播100米所用的時間．

解答 解：
（1）由上表數據可知，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，所以聲音在介質中的傳播速度除了與介質的種類有關外，還與介質的溫度有關；
（2）一般而言，聲音在不同介質中的傳播速度不同，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．當在鐵管一端敲擊時，聲音就會從鐵管、鐵管里的水和空氣三種介質里傳播，所以會聽到三次聲音．
第一聲是通過鐵管傳過來的，設傳播時間為t，由v=$\frac{s}{t}$得，s=v_鐵t，
第二聲是通過水傳播過來的，所用時間為t+0.37s，則s=v_水（t+0.37s），
因為s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）聽到槍聲才開始計時，說明槍聲已經傳播100m到達終點時才開始計時，測得時間肯定少了，
少的時間為t=$\frac{s}{t}$=$\frac{100m}{340m/s}$≈0.294s；
所以真實成績?yōu)?1.46s+0.294s=11.754s≈11.75s；
故答案為：
（1）溫度；
（2）固體；
（3）1360；
（4）3000；
（5）這條直鐵管的長度大約為780m；
（6）小明同學的真實成績是11.75s．

點評 本題是關于聲速大小與什么有關、光速與聲速的比較、速度公式的應用，關鍵是速度公式及其變形的靈活運用，還要知道雷和閃電是同時發(fā)生的這些生活常識．