【題目】兩根細(xì)桿放入水里,它們相互平行且相距為.猛敲其中一根桿,問(wèn):經(jīng)過(guò)多少時(shí)間敲擊聲音傳到第二根桿上某點(diǎn),且該點(diǎn)與敲擊處距離為?聲音在水中和在桿里傳播速度分別為.

【答案】當(dāng)時(shí),信號(hào)傳播時(shí)間為;

當(dāng)時(shí),信號(hào)傳播時(shí)間為.

【解析】

在第一根桿上敲擊點(diǎn)用表示,接收聲音信號(hào)的點(diǎn)用表示(如圖所示).聲音沿直線傳播;或者先沿桿傳播,后來(lái)在水中傳播(這等同于先在水中傳播到第二根桿,再沿桿傳到,這兩種情況只需討論一種情況即可).沿哪種傳播路徑聲音將較快地傳到點(diǎn),這與題目提供的參數(shù)有關(guān).

當(dāng)時(shí).顯然,聲音信號(hào)沿直線較快傳到點(diǎn).在這種情況下信號(hào)傳播時(shí)間為

.

現(xiàn)在假定.研究從點(diǎn)同時(shí)發(fā)出兩個(gè)信號(hào),一個(gè)信號(hào)沿直線直接傳到點(diǎn),另一個(gè)信號(hào)先沿桿傳播小段距離點(diǎn),然后從水中傳到點(diǎn)(如上圖所示).表示,由于較小,兩條路徑的差()近似等于,因此,信號(hào)沿路徑與路徑傳播時(shí)間差為

.

當(dāng)滿足條件時(shí),差為負(fù)值.因此聲音沿直線較快地傳到點(diǎn),并經(jīng)歷時(shí)間為;當(dāng)滿足條件,差為正值,即沿折線(先沿桿傳播,后在水中傳播)聲音信號(hào)較快地傳到點(diǎn).

設(shè)在后一種情況下聲音沿桿傳到某點(diǎn)(如下圖所示),

對(duì)應(yīng),然后沿直線傳播.該信號(hào)傳播時(shí)間等于

.

綜合上述研究的情況,得到相對(duì)聲音在兩點(diǎn)之間傳播時(shí)間為最短這一問(wèn)題的答案:

當(dāng)時(shí),信號(hào)傳播時(shí)間為

當(dāng)時(shí),信號(hào)傳播時(shí)間為

.

注意:當(dāng)滿足條件時(shí),信號(hào)可以沿路徑或沿路徑傳播.信號(hào)沿這三條路徑傳播均能同時(shí)傳到點(diǎn),但是它們的強(qiáng)度將不同,沿路徑傳過(guò)去的信號(hào)在界面上發(fā)生一次折射并且將且有大致相同振幅.而沿路徑全程傳過(guò)去的信號(hào)發(fā)生兩次折射后則將減弱很多.

還要注意:在傳到點(diǎn)的第一信號(hào)之后將聽(tīng)到很長(zhǎng)時(shí)間的不甚清晰的嘈雜聲,這是因?yàn)槁曇魪臈U上各點(diǎn)發(fā)出,但是這些信號(hào)要遲些才能傳播到.在這種情況下將出現(xiàn),如同超音速飛機(jī)飛行時(shí)或閃電時(shí)所發(fā)生的現(xiàn)象:觀察者先看到飛機(jī)或閃電,而后聽(tīng)到轟隆聲.

聲音在不同介質(zhì)中從一點(diǎn)傳到另一點(diǎn)的情況,或者是物體在不同區(qū)域有著不同的速度,當(dāng)其從一點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到另一點(diǎn)的情況,都存在著一時(shí)間極值的問(wèn)題,對(duì)這類(lèi)問(wèn)題比較成熟的討論方法是運(yùn)用費(fèi)馬原理,或?qū)⒄凵涠蛇w移到此,進(jìn)行應(yīng)用.本題所給出的解答實(shí)際上是將這一規(guī)律在此重新推導(dǎo)了一遍.

但對(duì)于本題,我們想進(jìn)一步說(shuō)明的是,我們平時(shí)在解答一個(gè)問(wèn)題時(shí),應(yīng)不僅僅滿足于結(jié)論的得到,更應(yīng)思考與問(wèn)題相關(guān)的一些外圍現(xiàn)象,如本題后面的兩點(diǎn)注意.這兩點(diǎn)注意對(duì)這一背景下的聲學(xué)現(xiàn)象作了更深刻的物理說(shuō)明,也讓我們更全面地看清了這一背景下聲音傳播的全貌,這種分析與思考不僅僅是為了應(yīng)試,而是全面提升我們分析物理問(wèn)題的方法與視野,這是有很大的積極意義的.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中地理 來(lái)源: 題型:

【題目】下圖為“我國(guó)東南沿海某城市周?chē)r(nóng)業(yè)分布示意圖”,該城鎮(zhèn)周?chē)植加屑Z食種植業(yè)、花卉業(yè)、乳畜業(yè)和林果業(yè)。讀圖,完成下面小題。

1有關(guān)圖中a、b、c、d四地農(nóng)業(yè)的敘述,正確的是(  )

A.a地種植小麥B.b地種植花卉C.c地飼養(yǎng)水牛D.d地發(fā)展林果業(yè)

2圖中a地農(nóng)業(yè)地域類(lèi)型及其形成的主要社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件是(  )

A.商品谷物農(nóng)業(yè)、地廣人稀B.大牧場(chǎng)放牧業(yè)、雨熱同期

C.乳畜業(yè)、市場(chǎng)廣闊D.季風(fēng)水田農(nóng)業(yè)、勞動(dòng)力豐富

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科目:高中地理 來(lái)源: 題型:

【題目】 6月7日,一位觀測(cè)者在某條回歸線上使用位置、角度固定的普通相機(jī),以相同的時(shí)間間隔持續(xù)拍攝太陽(yáng),再通過(guò)疊加獲得當(dāng)日從日出到日落的太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)圖(下圖),太陽(yáng)在R位置時(shí)樹(shù)影最短。

讀圖,結(jié)合所學(xué)知識(shí)完成下面小題。

1太陽(yáng)位于R所指位置時(shí),相機(jī)朝向和他所在緯度分別是

A.朝北 23.5°NB.朝北 23.5°S

C.朝南 23.5°SD.朝南 23.5°N

2若觀測(cè)者要在同一地點(diǎn),使用同樣方法再次獲得完全相同的太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)圖,在不考慮天氣狀況的條件下,拍攝日期應(yīng)選擇在

A.6月17日前后B.6月27日前后

C.7月7日前后D.7月27日前后

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科目:高中地理 來(lái)源: 題型:

【題目】目前,中國(guó)人口總量約為美國(guó)的4.3倍,預(yù)計(jì)2050年中美兩國(guó)人口總量分別為14. 17億、4.03億。下圖是中國(guó)和美國(guó)適齡勞動(dòng)人口(15-64歲)數(shù)量變化預(yù)測(cè)圖。讀圖回答下面小題。

1下列判斷正確的是

A. 2014年適齡勞動(dòng)人口數(shù)量中國(guó)與美國(guó)相等 B. 2014年非勞動(dòng)人口比重中國(guó)遠(yuǎn)大于美國(guó)

C. 2050年非勞動(dòng)人口比重中國(guó)比美國(guó)大 D. 2050年適齡勞動(dòng)人口數(shù)量中國(guó)比美國(guó)少

2針對(duì)圖示適齡勞動(dòng)人口的變化趨勢(shì),當(dāng)前我國(guó)應(yīng)當(dāng)

①調(diào)整計(jì)劃生育政策 ②加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整

③完善社會(huì)養(yǎng)老保險(xiǎn)制度 ④引進(jìn)外籍勞工

A. ①②③ B. ①③④ C. ②③④ D. ①②④

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科目:高中地理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,一個(gè)人站在廣場(chǎng)中央,對(duì)著甲、乙、丙三個(gè)伙伴吹哨子,哨子的發(fā)音頻率為,甲、乙、丙分別在廣場(chǎng)的南、東、北三面,而丁以速度乘車(chē)從西面駛來(lái),忽然一陣穩(wěn)定的風(fēng)由南向北吹來(lái),速度,當(dāng)時(shí)聲速為,問(wèn):甲、乙、丙、丁四人聽(tīng)到哨聲的頻率各是多少?

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科目:高中地理 來(lái)源: 題型:

【題目】讀圖回答下列問(wèn)題。

(1)甲、乙兩圖表示的氣候,在氣溫上的相同點(diǎn)是_______;不同點(diǎn)是_______。

(2)甲、乙兩圖在降水上的不同點(diǎn)是_______

(3)甲圖氣候分布在大陸_______岸,乙圖氣候分布在大陸_______岸。

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科目:高中地理 來(lái)源: 題型:

【題目】讀“我國(guó)某山脈及其兩側(cè)地質(zhì)剖面圖”,完成下面小題。

1圖中列出多種巖石,其中不可能存在化石的巖石是

A.砂頁(yè)巖B.花崗巖

C.石灰?guī)rD.砂礫巖

2圖中甲地所在地表的地質(zhì)作用主要是

A.風(fēng)化作用、風(fēng)蝕作用

B.風(fēng)化作用、流水作用

C.冰川侵蝕作用、冰川沉積作用

D.海浪侵蝕作用、海浪沉積作用

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科目:高中地理 來(lái)源: 題型:

【題目】下圖示意京津冀地區(qū)部分城市與北京的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系指數(shù),數(shù)值越大說(shuō)明聯(lián)系越緊密。據(jù)此完成下面小題。

1廊坊經(jīng)濟(jì)聯(lián)系指數(shù)較石家莊大的原因主要是

A.經(jīng)濟(jì)水平較高B.城市等級(jí)較低

C.離北京市較近D.勞動(dòng)力較豐富

2廊坊的燕郊鎮(zhèn)因有30萬(wàn) “北漂”在此安家而成為北京的“睡城”。“睡城”興起的最主要原因是

A.房?jī)r(jià)較低B.就業(yè)機(jī)會(huì)較多

C.環(huán)境質(zhì)量較好D.經(jīng)濟(jì)聯(lián)系緊密

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科目:高中地理 來(lái)源: 題型:

【題目】閱讀圖文資料,完成下列要求。

加拉帕戈斯群島(科隆群島)隸屬厄瓜多爾,位于秘魯寒流、南赤道暖流和赤道逆流交匯處,由多個(gè)島嶼組成。該群島東西約為300km,南北約為200Km,距離南美大陸約1000km,由海底抬升的熔巖堆積物形成,被稱(chēng)為“活的生物進(jìn)化博物館”和“海洋生物的大熔爐”。

(1)分析加拉帕戈斯群島的干早、涼爽氣候特征的成因

(2)分析在該群島不適宜建設(shè)港口的原因。

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