专题03：利用回声测距离及声速的计算【解析版】

专题03利用回声测距离及声速的计算一、知识精讲一、知识精讲一、声与信息 1.声音传递信息：是指通过分析声音或回声可以得到某些信息。2.声传递信息的应用：蝙蝠捕食、倒车雷达、声呐、超声导盲仪、“B”超等。（1）回声定位与测距①回声定位：蝙蝠在飞行过程中，会发出超声波，这些声波遇到障碍物或昆虫时会反射回来，根据回事到来的方位和时间，蝙蝠可以确定目标的位置，这叫回声定位。②回声测距：当声源静止时，声音从发出到碰到障碍物反射回声源处所走过的距离，是声源到障碍物距离的两倍，即，其中t为从发声到接收到回声的时间，v声为声音的传播速度。（2）倒车雷达：利用超声波探测汽车后方障碍物的距离，告知驾驶员周围障碍物的情况；（3）声呐设备：利用声波在水中的传播和反射特性，对水下目标进行探测，广泛用于鱼群探测、船舶导航和海底地质地貌的勘测等。二、题型先知二、题型先知TOC\o"1-1"\h\u一．声音在不同介质中的传播速度（共6小题） 1二．回声测距离的应用（共20小题） 2三、实战演练三、实战演练一．声音在不同介质中的传播速度（共6小题）1．某课外活动小组的同学为了体验声音在不同介质是传播速度不同的物理现象，小红在输送水的直铁管道（充满水）上敲击一下，使铁管发出清脆的声音；小明沿铁管在水管的某一位置耳朵贴近铁管听声（已知声音在空气中的传播速度是v气＝340m/s，在水中的传播速度是v水＝1700m/s，在钢铁中的传播速度是v铁＝5100m/s），若实验中小明只能听到一次响声，则小明的位置到敲击点的距离范围是（）A．s≤42.5m B．s＜36.43m C．s≤255m D．255m＞s≥36.4m【解答】解：声音到达人耳的先后顺序（传声物质）依次是：铁、水、空气。设声音传播的距离为s米。要分辨（相邻的）空气和水传来的声音，应有：，解得：s1≥42.5m，要分辨（相邻的）水和铁传来的声音，应有：，解得：s2≥255m，要分辨（相邻的）空气和铁传来的声音，应有：，解得：s3≥36.4m，所以小明的位置到敲击点的距离：s≥255m时，三种物质传播的声音到达听音者的时间间隔均等于或大于0.1s，能听到三次敲击声。小明的位置到敲击点的距离：255m＞s≥42.5m时，水和铁传播的声音到达听音者的时间间隔小于0.1s（不能区分），但水和空气传播的时间间隔仍然等于或大于0.1s，能听到两次敲击声。小明的位置到敲击点的距离：当36.4m≤s＜42.5m时，虽然空气和铁传来的声音时间间隔大于等于0.1s，但两次声音中夹杂着一次从水中传来的声音，使得相邻的两次声音时间间隔小于0.1s，所以，只能听见一次声音。实验中小明只听到一次响声，则小明的位置距离敲击点的距离范围是s≤42.5m。故选：A。2．甲同学将耳朵贴在一根15m铁管的一端，乙同学在另一端用力敲一下铁管，甲同学能听到（空气中声速为340m/s，铁中声速为5200m/s）（）A．1次敲击声 B．3次敲击声 C．4次敲击声 D．5次敲击声【解答】解：由于声音在不同介质中的传播速度不同，在固体传播最快，而在气体中传播最慢。当乙同学在一端用力敲一下铁管。甲同学将耳朵贴在一根长铁管的另一端时，声音会传播两次，即第一次是通过铁管这一固体传播过来的，另一次是通过铁管周围的空气传播过来的。由于铁管长15m，故其通过铁管传播的时间是，据v＝可知，t＝＝≈0.00288s；同理声音通过空气传播的时间是：t＝＝≈0.0441s；分析上述数据，可知声音通过空气和铁管的传播时间之差小于0.1s，所以此时人耳朵是不能区分开这两次声音的，故只能听到一次声音。故选：A。3．同学将耳朵贴在一根20m装满水的铁管的一端，乙同学在另一端用力敲一下铁管，甲同学能听到（已知空气中的声速为340m/s，水中声速为1500m/s，铁中声速为5200m/s）（）A．1次敲击声 B．2次敲击声 C．3次敲击声 D．多次敲击声【解答】解：由于声音在不同介质中的传播速度不同，在固体传播最快，而在气体中传播最慢。当乙同学在一端用力敲一下铁管。甲同学将耳朵贴在一根长铁管的另一端时，声音会传播三次，即第一次是通过铁管这一固体传播过来的，另一次是通过水传播过来的，还有一次通过铁管周围的空气传播。声音在铁、水、空气中传播20m所用的时间分别为：t1＝＝≈0.004s；t2＝≈0.0133s；t3＝＝≈0.0588s。分析上述数据，人耳能够区分两次声音的时间间隔0.1s，故能听到一次声音。故选：A。4．甲同学将耳朵贴在一根20m铁管的一端，乙同学在另一端用力敲一下铁管，甲同学能听到（空气中声速为340m/s，铁中声速为5200m/s）（）A．1次敲击声 B．2次敲击声 C．3次敲击声 D．4次敲击声【解答】解：由于声音在不同介质中的传播速度不同，在固体传播最快，而在气体中传播最慢。当乙同学在一端用力敲一下铁管。甲同学将耳朵贴在一根长铁管的另一端时，声音会传播两次，即第一次是通过铁管这一固体传播过来的，另一次是通过铁管周围的空气传播过来的。由于铁管长20m，故其通过铁管传播的时间是，据v＝可知，t＝＝≈0.00385s；同理声音通过空气传播的时间是：t＝＝≈0.0588s分析上述数据，可知声音通过空气和铁管的传播时间之差小于0.1s，所以此时人耳朵是不能区分开这两次声音的，故只能听到一次声音。故选：A。5．一根长为L的直钢管，当在其中一端敲击一下时，其同学在另外一端听到了两次响声，并用秒表测量出时间间隔为t；第一次的响声是通过钢管（选填“空气”或“钢管”）传递过来的，已知声音在空气中传播速度为v0，则声音在钢管中传播的速度表达式v1＝（用题目中的字符表达）。【解答】解：声音在钢管中传播的速度大于在空气中传播的速度，所以先听到的那次响声是通过钢管传来的；由v＝可得，声音在空气中传播的时间为：t0＝，声音在钢管中传播的时间为：t1＝，由于声音在空气中的速度较慢，所以声音在空气中传播的时间较长，则听到两次响声的时间间隔t＝t0一t1，t＝﹣，解之可得声音在钢管中传播的速度：v1＝。故答案为：钢管；。6．某中学八年级课外活动小组的同学为了体验“声音在不同介质中传播速度不同”的物理现象，他们请一位同学在输送水的直铁管道（充满水）上敲击一下，使铁管发出清脆的声音，其余同学沿铁管分别在不同位置耳朵贴近铁管听声。实验结束以后，A同学只听到一次响声；B同学听到2次响声；C同学听到3次响声。已知声音在空气中的传播速度是v气＝340m/s，在水中的传播速度是v水＝1700m/s，在铁中的传播速度是v铁＝5100m/s。若A、B、C三位同学的位置到敲击点的距离分别为xA、xB、xC，则它们的大小分别满足的条件是xA＜42.5m；42.5m≤xB＜255m；xC≥255m。（请按照xA、xB、xC的顺序填空）【解答】解：声音到达人耳的先后顺序（传声物质）依次是：铁、水、空气。设声音传播的距离为x。要分辨（相邻的）空气和水传来的声音，应有：﹣≥0.1s，解得：xA≥42.5m；要分辨（相邻的）水和铁传来的声音，应有：﹣≥0.1s，解得：xB≥255m；结论：C同学与敲击点处的距离：xC≥255m时，三种物质传播的声音到达听音者的时间间隔均等于或大于0.1s，能听到三次敲击声。B同学与敲击点处的距离：255m＞xB≥42.5m时，水和空气传播的时间间隔等于或大于0.1s（可以分辨）；空气和铁传播的时间间隔等于或大于0.1s（可以分辨）；水和铁传播的声音到达听音者的时间间隔小于0.1s（不能区分）；A同学与敲击点处的距离：xA＜42.5m时，任意两种物质传播的声音到达听音者的时间间隔均小于0.1s，只能听到一次敲击声。故答案为：xA＜42.5m；42.5m≤xB＜255m；xC≥255m。二．回声测距离的应用（共20小题）7．如图（a）所示，停在公路旁的公安巡逻车利用超声波可以监测车速：巡逻车上测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差，就能测出车速。在图（b）中，P1、P2是测速仪先后发出的两次超声波信号，n1、n2分别是测速仪检测到的P1、P2经反射后的信号。设测速仪匀速扫描，P1与P2之间的时间间隔为3.6s，超声波在空气中传播的速度为340m/s，假设被测汽车沿直线匀速行驶，则下列说法正确的是（）A．图b中每小格表示的时间是0.2s B．测速仪第一次发出的信号到被测汽车收到时，汽车距测速仪的距离是408m C．测速仪第二次发出的信号到被测汽车收到时，汽车距测速仪的距离是136m D．汽车的行驶速度是40m/s【解答】解：（1）图b中P1与P2之间的时间间隔为3.6s，每小格表示的时间t＝＝0.4s；故A错误；（2）由图b可知，测速仪第一次发出的信号（超声波）到被测汽车所用的时间t1＝×0.4s×3＝0.6s，因为v＝，所以测速仪第一次发出的信号到被测汽车收到时，汽车距测速仪的距离：s1＝vt1＝340m/s×0.6s＝204m，故B错误；（3）由图b可知，测速仪第二次发出的信号到被测汽车所用的时间t2＝×0.4s×2＝0.4s，因为v＝，所以测速仪第二次发出的信号到被测汽车收到时，汽车距测速仪的距离：s2＝vt2＝340m/s×0.4s＝136m，故C正确；由于汽车距测速仪的距离在逐渐减小，说明汽车逐渐靠近测试仪；（4）汽车在两次与信号相遇的过程中，行驶的距离：s＝s1﹣s2＝204m﹣136m＝68m，这段距离用时：t＝Δt+t2﹣t1＝3.6s+0.4s﹣0.6s＝3.4s，汽车的速度：v汽车＝＝20m/s，故D错误。故选：C。8．为了监督司机是否遵守限速规定，交管部门在公路上安装了固定测速仪。如图所示，测速仪向汽车发出两次短促的超声波信号，第一次发出信号到测速仪接收到经汽车反射回来的信母用时0.3s，第二次发出信号到测速仪接收到经汽车反射回来的信号用时0.5s，若发出两次信号的时间间隔是1.6s，超声波的速度是340m/s。则下列说法正确的是（）A．汽车遇到第一次信号时，距测速仪102m B．汽车是向靠近测速仪方向行驶的 C．汽车在两次遇到信号间隔过程中，行驶了68m D．该汽车在此次监测过程中没有超速【解答】解：A、根据题意可知，第一次发出信号到汽车遇到第一次信号的时间t1＝×0.3s＝0.15s，由v＝可知，汽车遇到第一次信号时，距测速仪的距离：s1＝vt1＝340m/s×0.15s＝51m，故A错误；B、根据题意可知，第二次发出信号到汽车遇到第二次信号的时间t2＝×0.5s＝0.25s，由于t1＜t2，所以汽车是向远离测速仪方向行驶的，故B错误；C、由v＝可知，汽车遇到第二次信号时，距测速仪的距离：s2＝vt2＝340m/s×0.25s＝85m，则汽车在两次遇到信号间隔过程中，行驶的路程：Δs＝s2﹣s1＝85m﹣51m＝34m，故C错误；D、汽车在两次遇到信号间隔过程中所用的时间：Δt＝1.6s﹣t1+t2＝1.6s﹣0.15s+0.25s＝1.7s，汽车的行驶速度：v′＝＝＝20m/s＝72km/h，由图可知，该路段汽车的限速为100km/h，所以该汽车在此次监测过程中没有超速，故D正确。故选：D。9．国之重器“海斗一号”为全海深自主遥控潜水器。当它静止在海面时，向海底发出超声波，经t1时间接收到反射回来的回声；若潜水器在海面上发出超声波脉冲的同时，竖直向下做匀速直线运动，t2后接收到反射回来的回声。已知超声波在海水中的速度是v，则潜水器下潜的速度为（）A． B． C． D．【解答】解：已知超声波在海水中的速度是v，海底的深度为：s深＝vt1，潜艇下潜时，超声波传播的距离加上潜艇下潜的距离等于海深的2倍，即vt2+v艇t2＝2××vt1，潜艇下潜的速度：v艇＝。故选：A。10．如图所示是交管部门在公路上设置的限速牌和固定测速仪，测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差，测出被测物体的速度。汽车向放置在道路中间的测速仪匀速驶来，测速仪向汽车发出两次短促的超声波信号。第一次发出信号到测速仪接收到经汽车反射回来的信号用时0.5s，第二次发出信号到测速仪接收到经汽车反射回来的信号用时0.4s，若测速仪发出两次信号的时间间隔是0.85s，超声波的速度是340m/s，下列说法正确的是（）A．汽车第一次碰到信号的位置距测速仪170m B．汽车两次碰到信号的位置相距为34m C．该汽车在这段时间内没有超速行驶 D．汽车两次碰到信号的时间间隔为0.85s【解答】解：A、测试仪第一次发出的信号到达汽车的时间：t1＝×0.5s＝0.25s，由v＝可知，测速仪此时与汽车的距离s1＝v声t1＝340m/s×0.25s＝85m，故A错误；B、测试仪第二次发出的信号到达汽车的时间：t2＝×0.4s＝0.2s，由v＝可知，汽车第二次碰到信号时测速仪与汽车的距离s2＝v声t2＝340m/s×0.2s＝68m，则汽车两次碰到信号的位置相距：Δs＝s1﹣s2＝85m﹣68m＝17m，故B错误；CD、汽车两次碰到信号的时间间隔是：Δt＝0.85s﹣0.25s+0.2s＝0.8s，则汽车这段时间的速度：v车＝＝＝21.25m/s＝76.5km/h＜80km/h，没有超速，故C准确，D错误。故选：C。11．超声测速仪向障碍物发射时间极短的脉冲超声波，根据接收到的反射信号时间关系可以测量物体速度，如图所示，测速仪B向迎面匀速行驶的汽车A发射两次脉冲波的时间间隔为4.5s。发射第一个脉冲后1.4s收到反射信号，发射第二个脉冲后0.4s收到反射信号，则汽车接收第一次信号时，汽车距测速仪的距离为238m，汽车接收第二次信号时，汽车距测速仪的距离为68m，汽车两次接收到信号的时间间隔为4s，汽车行驶的速度42.5m/s。（超声波在空气中传播的速度为340m/s）【解答】解：由v＝可得，测速仪第一次发出的信号与汽车相遇时，汽车距测速仪的距离：s1＝v声×＝340m/s×＝238m；第二次发出的信号与汽车相遇时，汽车距测速仪的距离：s2＝v声×＝340m/s×＝68m；则汽车行驶的路程：s′＝s1﹣s2＝238m﹣68m＝170m；汽车行驶的时间：t′＝Δt﹣+＝4.5s﹣0.7s+0.2s＝4s，则汽车行驶的速度：v′＝＝＝42.5m/s。故答案为：238；68；4；42.5。12．为了监督司机遵守限速规定，交管部门在公路上设置了固定测速仪，如图所示，汽车向放置在道路中间的测速仪匀速驶来，测速仪向汽车发出两次短促的（超声波）信号。第一次发出信号到测速仪接收到信号用时0.2s，第二次发出信号到测速仪接收到信号用时0.05s。若发出两次信号的时间间隔是1.85s，汽车在两次接受信号间隔过程中行驶的距离是25.5m，汽车的速度是14.37m/s。（超声波的传播速度是340m/s）【解答】解：（1）第一次发出信号到测速仪接收到信号用时0.1s，所以第一次信号到达汽车的时间为0.1s，由v＝得，汽车接收到第一次信号时，汽车距测速仪：s1＝v声t1＝340m/s×0.1s＝34m，第二次发出信号到测速仪接收到信号用时0.025s，所以第二次信号到达汽车的时间为0.025s，s2＝v声t2＝340m/s×0.025s＝8.5m汽车在两次信号的间隔过程中，行驶了：s′＝s1﹣s2＝34m﹣8.5m＝25.5m；（2）这25.5m共用时间：t′＝Δt﹣t1+t2＝1.85s﹣0.1s+0.025s＝1.775s，所以汽车的车速为：v′＝＝≈14.37m/s。故答案为：25.5；14.37。13．汽车匀速行驶，在距离隧道右侧入口165m处开始鸣笛，司机经过1s听到隧道入口处山崖反射回来的回声，则汽车的行驶速度是15m/s。此时，他看到这条长150m的隧道内有一工人正在检修设备，立即亮灯提醒工人离开。恰好工人正好处在向左、向右跑都能安全脱险的位置。为了安全脱险，工人奔跑的最小速度是5m/s。（当时声音的速度v声＝315m/s）。【解答】解：（1）笛声传播的路程和汽车行驶的路程的总和：s总＝165m×2＝330m，笛声传播的路程：s声＝v声t＝315m/s×1s＝315m，汽车行驶的路程：s车＝s总﹣s声＝330m﹣315m＝15m，汽车的速度为：v车＝＝＝15m/s，（2）此时汽车到隧道右出口的距离：s＝165m﹣15m＝150m，由v＝得汽车到达隧道右出口的时间：t右＝＝＝10s，汽车到达隧道左出口的时间：t左＝＝＝20s，设工人距右出口的距离为s右，则距离左出口的距离为150m﹣s右，设最小奔跑速度为v，则向右跑时：v＝，向左跑时：v＝＝，＝，即：＝，解得：s右＝50m，最小奔跑速度：v＝＝＝5m/s。故答案为：15；5。14．如图所示，某超声波测速仪在某次测速中，每隔一定周期T发出一束超声波，超声波遇车发生反射，并被测速仪接收。已知发出第一束超声波后，经过t1时间接收到回声；发出第二束超声波后，经过t2时间接收到回声。（超声波在空气中传播的速度为v声，被测汽车沿直线匀速行驶）求：汽车的速度是（用题中字母表示）。【解答】解：测速仪第一次发出超声波时到达了汽车处所用时间t1；测速仪第一次发出的信号从汽车处返回到测速仪时，汽车距测速仪：s1＝v声t1；测速仪第二次发出超声波时到达了汽车处所用时间t2；第二次发出的信号从汽车处返回到测速仪时，汽车距测速仪：s2＝v声t2；因此汽车在两次与信号相遇的过程中，行驶了：s′＝s1﹣s2＝v声（t1﹣t2）；汽车行驶这段路程共用时间t′＝T+﹣；所以汽车的车速为：v′＝＝＝。故答案为：。15．高速路上安装了测速仪来监控道路上的违章行驶。测速仪对着前方行驶而来的汽车连续两次发射超声波。测速仪第一次发射超声波到接收汽车反射的超声波经过了0.2s，则汽车第一次反射超声波时距测速仪34m；测速仪两次发射超声波间隔0.8s，从第二次发射到接收汽车的反射波经过了0.1s，则测到的车速是22.67m/s。（声速取340m/s）【解答】解：（1）测速仪第一次发出超声波时到达汽车处所用的时间：t1＝＝0.1s，当汽车第一次反射信号时距测速仪的距离：s1＝v声t1＝340m/s×0.1s＝34m；（2）测速仪第二次发出超声波时到达汽车处所用的时间：t2＝＝0.05s，当汽车第二次反射信号时距测速仪的距离：s2＝v声t2＝340m/s×0.05s＝17m；汽车在两次与信号相遇的过程中，行驶了：s＝s1﹣s2＝34m﹣17m＝17m，这17m共用了：t＝Δt+t2﹣t1＝0.8s+0.05s﹣0.1s＝0.75s所以汽车车速为：v＝＝≈22.67m/s。故答案为：34；22.67。16．在高速公路上常用超声波测速仪测量汽车的车速。它是根据测速仪发出并接收超声波脉冲信号的时间差，测出汽车的速度。如图所示，某次固定的超声波测速仪测出汽车正以40m/s的速度匀速向右行驶。设超声波测速仪连续发出两次脉冲信号的时间间隔为1.5s，那么该超声波测速仪所收到的这两次脉冲信号的时间间隔为1.9s。（超声波在空气中传播的速度为340m/s）【解答】解：设第一次超声波信号从发出到被反射回来的时间间隔Δt1，第二次超声波信号从发出到被反射回来的时间间隔Δt2，超声波测速仪所接收到的脉冲信号的时间间隔为t，则第一次发出的超声波与汽车相遇时超声波前进距离为：s1＝v声Δt1，第二次发出的超声波与汽车相遇时超声波前进距离为：s2＝v声Δt2，汽车运动的时间：t′＝1.5s+（Δt2﹣Δt1）则汽车在t′s内通过的路程：Δs＝s2﹣s1＝v声（Δt2﹣Δt1），两次脉冲运动的时间差：Δt2﹣Δt1＝t﹣1.5s已知汽车的速度为40m/s，则汽车的速度：v车＝＝＝＝40m/s，解答：Δt2﹣Δt1＝0.4s，则超声波测速仪所收到的这两次脉冲信号的时间间隔：t＝（Δt2﹣Δt1）+1.5s＝0.4s+1.5s＝1.9s。故答案为：1.9。17．如图所示，汽车向放置在道路中间的测速仪匀速驶来，测速仪向汽车发出短促的（超声波）信号。第一次发出信号到测速仪回收到信号用时0.6s，第二次发出信号到测速仪回收到信号用时0.4s，若发出两次信号的时间间隔是1.1s，则汽车在测速仪两次接收信号间隔过程中行驶的距离是30.6m。（超声波在空气中的速度是340m/s）【解答】解：第一次发出信号到测速仪接收到信号用时0.6s，所以第一次信号到达汽车的时间为t1＝×0.6s＝0.3s，由v＝可得：汽车接收到第一次信号时，汽车距测速仪距离：s1＝v声t1＝340m/s×0.3s＝102m；第二次发出信号到测速仪接收到信号用时0.4s，所以第二次信号到达汽车的时间为t2＝×0.4s＝0.2s，汽车接收到第二次信号时，汽车距测速仪：s2＝v声t2＝340m/s×0.2s＝68m；汽车在接收到两次信号的间隔过程中，行驶的距离：s车＝s1﹣s2＝102m﹣68m＝34m。汽车从接收到第一次信号到接收到第二次信号过程中，汽车的行驶时间：t＝Δt﹣t1+t2＝1.1s﹣0.3s+0.2s＝1s，所以汽车的车速为：，由下图可知，测速仪两次接收信号的时间间隔t′＝Δt﹣2t1+2t2＝1.1s﹣0.6s+0.4s＝0.9s，所以汽车在测速仪两次接收信号间隔过程中行驶的距离为s'＝vt′＝34m/s×0.9s＝30.6m。故答案为：30.6。18．如图为超声波测速装置：超声波测速仪每秒发出一个较强的超声波脉冲，它在空气中以340m/s速度传播，当它遇到障碍物后，超声波被反射回来，被超声波测速仪接收到一个较弱的脉冲信号。由此可以测定障碍物移动的速度。如图是超声波测速仪监测某车时的信息。（1）该车在靠近测速仪（选填“远离”或“靠近”）。（2）汽车在接收到两个信号之间的时间内前进的距离34m。（3）该车行驶速度为37.78m/s。【解答】解：（1）由图可知，第一次发出信号到接收到超声波返回信号用时0.4s；第二次发出信号到接收到返回信号用时0.2s，则第二次发出信号到接收到返回信号用时短，则汽车是在靠近测速仪；（2）由v＝可知，第一次接受到信号汽车到测速仪的距离：s1＝v声×t1＝340m/s××0.4s＝68m，第二次接受到信号汽车到测速仪的距离：s2＝v声×t2＝340m/s××0.2s＝34m，汽车在接收到两个信号之间的时间内前进的距离是：Δs＝s1﹣s2＝68m﹣34m＝34m；（3）由图可知，发出两次信号的时间间隔是1s，汽车接收第一次信号到接收第二次信号的时间：t＝t0﹣t1+t2＝1s﹣×0.4s+×0.2s＝0.9s，则汽车的速度：v＝＝≈37.78m/s。故答案为：（1）靠近；（2）34；（3）37.78。19．利用声呐探测海深时，是利用回声的原理。如图所示，当探测船到达探测海面时，由船上的发声仪器发出声音，在6s后，接收到回声，请求出此处海的深度？（v海水＝1500米/秒）【解答】解：超声波从海面到海底用的时间：t＝×6s＝3s，由v＝得海的深度：s＝v海水t＝1500m/s×3s＝4500m。答：此处海的深度为4500m。20．如图所示火车在笔直的轨道上匀速行驶，在从山崖驶向大桥的过程中，当火车头距离桥头150m处鸣笛，鸣笛5s后火车头到达桥头，此时车头的司机听到来自山崖的回声。（声音在空气中的传播速度按330m/s计算）（1）计算火车的速度；（2）鸣笛时，火车车头到山崖的距离。【解答】解：（1）火车的速度：v车＝＝＝30m/s；（2）声音传播的路程：s声＝v声t＝330m/s×5s＝1650m，司机鸣笛时车到山崖的距离为s，则：2s＝s声﹣s车，所以s＝＝＝750m。答：（1）火车的速度为30m/s；（2）鸣笛时，火车车头到山崖的距离为750m。21．潜艇静止在马里亚那海沟（世界上最深的海沟）的海面，向海沟发出超声波，14.0s后接收到反射回来的回声；若潜艇在海面上发出超声波脉冲的同时，竖直向下做匀速直线运动，13.9s后接收到反射回来的回声。已知超声波在水中的速度是1500m/s．求：（1）超声波到达海底所用时间；（2）马里亚那海沟距海平面的深度；（3）潜艇向下做匀速直线运动的速度。【解答】解：（1）超声波从潜艇传到海底的时间：t1＝s＝7s；（2）由v＝可得，马里亚那海沟的深度：s＝vt＝1500m/s×7s＝10500m；（3）回声从海底返回到潜艇所用时间：t2＝t﹣t1＝13.9s﹣7s＝6.9s，6.9s内回声的路程为：s1＝vt2＝1500m/s×6.9s＝10350m，13.9s内潜艇向下运动的路程：s2＝s﹣s1＝10500m﹣10350m＝150m，潜艇向下做匀速直线运动的速度：v′＝＝≈10.8m/s。答：（1）超声波到达海底所用时间为7s；（2）马里亚那海沟距海平面的深度为10500m；（3）潜艇向下做匀速直线运动的速度为10.8m/s。22．我国海军在东海某区域进行相关军事演习。在演习过程中，一架距海面170米高处的直升飞机垂直向海面发射超声波，分别收到海面和海面下行驶的潜水艇的2次反射讯号。（超声波在空气中的传播速度v1＝340m/s；超声波在海水中的传播速度v2＝1500m/s；参考计算公式：v＝）求：①直升飞机收到海面反射讯号的时间t1；②若直升飞机收到海面下行驶的潜水艇的反射讯号时间t为1.2秒，则潜水艇在海面下的深度s2为多少。【解答】解：①由v＝可得，直升飞机收到海面反射讯号的时间t1＝＝＝1s，②声波在水中走一趟的时间t2＝＝0.1s，由v＝可得潜水艇在海面下的深度s2＝v2t2＝1500m/s×0.1s＝150m。答：①直升飞机收到海面反射讯号的时间t1为1s；②若直升飞机收到海面下行驶的潜水艇的反射讯号时间t为1.2秒，则潜水艇在海面下的深度s2为150m。23．小明同学向远处的大楼大喊一声，经4秒后收听到回声，已知空气中声音传播的速度为340米/秒，则：（1）小明距离大楼多少米？（2）这种方法能否用来测量月亮与地球之间的距离？其原