初中物理聲學(xué)基本知識及計算題辨析

　　1.汽車在筆直的公路上作勻速直線運動，速度為v1=20m/s，在汽車正前方L=270m處有一山崖，此時汽車鳴笛，又前進(jìn)一段路程s 聽到回聲，已知聲速為340m/s，求s

　　解:聲音"往返"的路程和汽車所行路程的"和"是汽車鳴笛時與山崖距離的二倍，汽車行駛的時間等于聲音傳播的時間
　　由270m*2=340m/s*[s/(20m/s)]+s可求出s =30m

　　2.什么是次聲波?次聲波對人體有什么危害?有哪些方面的應(yīng)用?

　　答:次聲(Infrasound)是指頻率低于人類聽覺可分辨的頻率范圍的聲波，人耳可分辨的頻率范圍大致為20Hz～20000Hz。次聲波的頻率20Hz以下,也就是說發(fā)出次電波的聲源每秒振動次數(shù)小于20.
　　10Hz以下的次聲波可以跨山越洋，傳播數(shù)千千米以遠(yuǎn)。1983年夏季，印度尼西亞蘇門答臘和爪哇之間的喀拉喀托火山發(fā)生了一次震驚全球的火山爆發(fā)，產(chǎn)生的次聲波曾繞地球轉(zhuǎn)了3圈，歷時108小時。1986年1月29日0時38分，美國航天飛機(jī)"挑戰(zhàn)者"號升空爆炸，產(chǎn)生的次聲波歷時12小時53分鐘。
　　次聲波具有較大的破壞性。高空大氣湍流產(chǎn)生的次聲波能折斷萬噸巨輪上的桅桿，能將飛機(jī)撕得四分五裂；地震或核爆炸所激發(fā)的次聲波能將高大的建筑物摧毀；海嘯帶來的次聲波可將岸上的房屋毀壞。次聲的頻率與人體器官的固有頻率相近(人體各器官的固有頻率為3~17Hz，頭部的固有頻率為8 ~12Hz，腹部內(nèi)臟的固有頻率為4~6Hz)，當(dāng)次聲波作用于人體時，人體器官容易發(fā)生共振，引起人體功能失調(diào)或損壞，血壓升高，全身不適；頭腦的平衡功能亦會遭到破壞，人因此會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)感、惡心難受。許多住在高層建筑上的人在有暴風(fēng)時會感到頭暈惡心，這就是次聲波作怪的緣故。如果次聲波的功率很強，人體受其影響后，便會嘔吐不止、呼吸困難、肌肉痙攣、神經(jīng)錯亂、失去知覺，甚至內(nèi)臟血管破裂而喪命。
　　另一方面，通過研究自然現(xiàn)象產(chǎn)生的次聲波的特性和產(chǎn)生機(jī)制，可以更深入地認(rèn)識這些現(xiàn)象的特性和規(guī)律。例如人們利用測定極光產(chǎn)生次聲波的特性來研究極光活動的規(guī)律等。利用接收到的被測聲源所輻射出的次聲波，探測它的位置、大小和其他特性，例如通過接收核爆炸、火箭發(fā)射火炮或臺風(fēng)所產(chǎn)生的次聲波去探測這些次聲源的有關(guān)參量。許多災(zāi)害性現(xiàn)象如火山噴發(fā)、龍卷風(fēng)和雷暴等在發(fā)生前可能會輻射出次聲波，因此有可能利用這些前兆現(xiàn)象預(yù)測災(zāi)害事件。 次聲波的應(yīng)用前景很廣闊，大致可分為下列幾個方面： (1)通過研究自然現(xiàn)象產(chǎn)生的次聲波的特性和產(chǎn)生機(jī)制，更深入地認(rèn)識這些現(xiàn)象的特性和規(guī)律。例如人們利用測定極光產(chǎn)生次聲波的特性來研究極光恬動的規(guī)律等。
　　(2)利用接收到的被測聲源所輻射出的次聲波，探測它的位置、大小和其他特性，例如通過接收核爆炸、火箭發(fā)射火炮或臺風(fēng)所產(chǎn)生的次聲波去探測這些次聲源的有關(guān)參量。
　　(3)預(yù)測自然災(zāi)害性事件，許多災(zāi)害性現(xiàn)象如火山噴發(fā)、龍卷風(fēng)和雷暴等在發(fā)生前可能會輻射出次聲波，因此有可能利用這些前兆現(xiàn)象預(yù)測災(zāi)害事件。
　　(4)次聲在大氣中傳播時，很容易受到大氣媒質(zhì)的影響，它與大氣中風(fēng)和溫度分布等有密切的聯(lián)系。因此可以通過測定自然或人工產(chǎn)生的次聲波在大氣中傳播特性的測定，可以探測某些大規(guī)模氣象的性質(zhì)和規(guī)律。這種方法的優(yōu)點在于可以對大范圍大氣進(jìn)行連續(xù)不斷的探測和監(jiān)視。
　　(5)通過測定次聲波與大氣中其他波動的相互作用的結(jié)果，探測這些活動特性。例如在電離層中次聲波的作用使電波傳播受到行進(jìn)性干擾�？梢酝ㄟ^測定次聲波的特性，更進(jìn)一步揭示電離層擾動的規(guī)律。同樣，通過測定聲波與重力波或其他波動的作用，可以研究這些波動的活動規(guī)律。
　　(6)人和其他生物不僅能夠?qū)Υ温暜a(chǎn)生某種反應(yīng)，而且他(它)們的某些器官也會發(fā)出微弱的次聲，因此可以利用測定這些次聲波的特性來了解人體或其他生物相應(yīng)器官的活動情況。
　　(7)次聲波武器即一種由高能放大器驅(qū)動特制揚聲器發(fā)射大功率20赫以下的低頻聲波即次聲波的武器裝置，一般由次聲波發(fā)生器、動力裝置和控制系統(tǒng)組成。 目前研制的次聲波武器主要有兩類：一是神經(jīng)型次聲波武器，它的振蕩頻率同人類大腦的阿爾法節(jié)律（8～12赫）極為相近，產(chǎn)生共振時能強烈刺激大腦，使人神經(jīng)錯亂，癲狂不止；另一類是內(nèi)臟器官型次聲波武器，其振蕩頻率與人體內(nèi)臟器官的固有振蕩頻率相近，可使人的五臟六腑產(chǎn)生強烈共振，破壞人的平衡感和方向感，使人惡心、嘔吐及劇烈不適而失去戰(zhàn)斗力。次聲波還有滲透性強的特點，次聲波炸彈一旦命中目標(biāo)，轉(zhuǎn)瞬之間，在方圓十幾千米的地面上，所有的人將統(tǒng)統(tǒng)受到傷害。次聲波可穿透15米厚的混凝土和坦克裝甲鋼板，即使人員躲進(jìn)地鐵、防空洞或坦克、裝甲車輛內(nèi)也不能幸免。次聲波彈和中子彈一樣，只殺傷生物而不摧毀建筑物，但它的殺傷威力卻大大超過中子彈。為預(yù)防劫機(jī)事件，美國目前研制出一種次聲波槍。這種新型聲波武器可以發(fā)射“聲波子彈”，即集束聲波。威力強大的集束聲波能夠使劫機(jī)分子暫時失去行動能力，從而阻止劫機(jī)事件的發(fā)生。但這種聲波不會對飛機(jī)本身造成絲毫損害。美國新增加的空中警察將配備這種新型聲波槍。

　　3.假定前后2次聲音傳到人的耳朵里，如果兩次聲音到達(dá)人耳的先后時間間隔大于0.1秒，人耳就能區(qū)分這兩次聲音，也就是說，兩次聲音傳到人耳的時間間隔不足0.1秒，人耳就只能停到一次聲音。有人做了一個實驗。請一位同學(xué)在裝滿水的直鐵管上敲擊一下，是鐵管發(fā)出聲音，其余同學(xué)沿鐵管分別在不同位置將耳朵貼近鐵管聽，A說聽到1次響聲,B說聽到2次響聲,C說聽到3次響聲，已知聲音在空氣中的傳播速度是340m/s,在水中的傳播速度是1700m/s,在鋼鐵中的傳播速度是5100m/s，請問A,B,C三位同學(xué)的位置到敲擊點的距離各在什么范圍內(nèi)？

　　解:聲音在空氣 水 鐵管中均能傳播,且速度不同,它們分別是340m/s 1500m/s 5200m/s
　　(1)A只聽到一次聲音的是通過空氣傳播而來,設(shè)其距離聲源為S1,則:
　　S1/340m/s -S1/5200m/s<0.1秒 S1/340m/s -S1/1500m/s<0.1秒
　　解得:S1<36.4米
　　(2)B只聽到兩次聲音的是分別通過空氣和水傳播而來,設(shè)其距離聲源為S2,則:
　　S2/340m/s -S2/1500m/s>0.1秒 S2/340m/s -S2/5200m/s<0.1秒
　　解得:44米>S2>36.4米
　　(3)C聽到D三次聲音的是分別通過空氣 水和鐵管傳播而來,設(shè)其距離聲源為S3
　　S3/340m/s -S3/1500m/s>0.1秒 S3/340m/s -S3/5200m/s>0.1秒
　　解得:S3 >44米

　　4.蝴蝶在飛行時不停地扇動翅膀，但我們聽不到蝴蝶飛行的聲音，這是因為（ ）

　　答:因為蝴蝶在飛行時躍然不斷地扇動翅膀,但翅膀每秒振動的次數(shù)小于20,所發(fā)出的聲音的,頻率小于 20赫茲,為次聲波,人耳聽不到次聲波.
　　
 

　　 歡迎使用手機(jī)、平板等移動設(shè)備訪問中考網(wǎng)，2023中考一路陪伴同行！>>點擊查看