第一章 常见的运动
七、超声波及其应用
基础过关全练
知识点 超声波及其应用
1.(2022内蒙古赤峰中考)下列事例中,利用声来传递信息的是 ( )
A.利用强超声波对金刚石等坚硬物品钻孔
B.超声波使液体微粒剧烈振动,加速溶质溶解
C.人暴露在150 dB的噪声环境中,耳内鼓膜会破裂出血
D.母象与小象通过次声波交流
2.【新素材·现代科技】超声波驱蚊器是通过模仿蚊子的天敌蜻蜓或雄蚊子的声音频率以达到驱赶雌蚊子效果的一种机器。它是一种环保的驱蚊产品,对人和动物完全无害,超声波驱蚊器驱蚊的原理可以理解为 ( )
A.超声波穿透力强 B.超声波能量很大
C.超声波能传递信息 D.超声波的声速很大
3.海豚能够发出超声波,老虎能够发出次声波。下列关于超声波和次声波的说法中正确的是( )
A.超声波听起来比较高亢
B.次声波听起来比较低沉
C.次声波可以传递信息也可以传递能量
D.超声波可以传递信息但不能传递能量
4.【教材P38图片变式】(2023北京十四中期中)(多选)根据小资料所给信息判断,可以发出或听到次声波的动物是 ( )
A.狗 B.猫 C.海豚 D.大象
5.【新独家原创】超声波洗牙是通过超声波的高频震荡作用去除牙石、菌斑和色泽并磨光牙面,以延迟菌斑和牙石的再沉积。超声波将牙石“震”下来,说明超声波具有 。若洗牙时超声波的振动频率为55 kHz,则声源在1秒内可以振动 次,这种超声波 (选填“能”或“不能”)被人耳听到。
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6.【跨学科·物理学与社会发展】(2023北京铁路二中期中,5,★☆☆)科学家曾用“引力波探测器”探测到13亿年前两个黑洞合并时产生的引力波,它的频率大约是100 Hz。能引起人的听觉的声音振动频率范围一般在20~20 000 Hz。关于这个引力波,下列说法中正确的是 ( )
A.它属于次声波 B.频率太低,人耳听不到它
C.它属于超声波 D.在1 s内,声源振动约100次
7.(2023北京朝阳期末,8,★☆☆)如图所示,超声波探伤仪能够快速便捷、无损伤、准确地对工件内部的裂纹、焊缝、气孔、砂眼等多种缺陷进行检测,广泛应用于电力、石化、航空航天、铁路交通等领域。下列表述中正确的是 ( )
A.超声波可以在真空中传播
B.超声波的产生不需要物体振动
C.超声波探伤仪主要利用声可以传递能量
D.超声波探伤仪主要利用声可以传递信息
8.【实验探究·设计实验】(2019江苏海门模拟,2,★☆☆)如图所示为音叉共鸣实验:两个频率相同的音叉,用橡皮槌敲击其中一个音叉,另一个未被敲击的音叉也会发出声音。此现象可以说明( )
A.声音能够传递能量 B.声音传播不需要介质
C.声音传播不需要时间 D.物体不振动也可以产生声音
9.(2022天津模拟,15改编,★★☆)科学家切断番茄植株的茎,用人耳倾听没有引起任何听觉。但在靠近茎的切口处放置录音机录音,然后用超大音量、超低速度播放,居然能清晰地听到“尖叫”声。这说明,番茄植株遭受伤害后,会发出( )
A.响度很小的超声 B.响度很大的超声
C.响度很小的次声 D.响度很大的次声
10.(2023北京四中期中,18,★★☆)(多选)关于声现象,下列说法中正确的是 ( )
A.海豚采用回声定位来觅食,是利用声来传递信息
B.通过研究火山爆发时产生的次声波可以了解火山的信息,这是利用了声来传递能量
C.在住宅小区周围设置绿化带,是从传播途径中减弱噪声
D.刷牙时能清晰地听见牙刷和牙齿摩擦的声音,主要是由于固体可以传声
11.(2023湖北黄冈模拟,14节选,★☆☆)张老师制作了一个声音炮(如图)。将塑料膜绷紧扎在圆桶的桶口,在桶底开一圆孔,在距离圆孔大约2 m的地方叠放一些空纸杯。用手迅速拍打塑料膜,发现纸杯被振落。此实验表明:声音能在 中传播;声波能传递 。
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12.【科学思维】阅读短文,回答问题。
超声波指纹识别技术
传统指纹识别TouchID已成为智能手机的标配。随着黑科技超声波指纹识别技术SenseID的出现,屏下指纹的全面屏手机变得越来越普及。
与传统指纹识别不同,超声波指纹识别技术是通过发射超声波扫描紧贴屏幕的指纹,并根据接收到的反射超声波分析得出指纹的信息,进行比对解锁。
超声波是频率超过人类听觉上限的声波,具有较强的穿透能力,能够穿透玻璃、铝、不锈钢、蓝宝石或塑料等。此外,超声波扫描能够不受手指上可能存在的污物影响,例如汗水、护手霜或凝露等,从而提供一种更稳定、更精确的认证方法。
(1)超声波 (选填“能”或“不能”)在真空中传播。
(2)某手机用SenseID从发出超声波到接收到指纹反射的超声波,用时8×10-6 s,可知SenseID系统到手机屏幕表面的距离为 m= nm。(超声波传播的速度取900 m/s)
(3)SenseID系统向手指上若干位置发射超声波,检测到被手指反射的信号时所需的时间随位置的变化情况如图所示,由图可知这些位置的指纹的大致形状,下列选项最符合的是 (选填选项字母)。
A B C
答案全解全析
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1.D 利用强超声波对金刚石等坚硬物品钻孔,超声波加速溶质溶解,150 dB的噪声使耳内鼓膜破裂出血,都是利用了声传递能量,故A、B、C不符合题意;母象与小象通过次声波交流,是利用了声传递信息,故D符合题意。
2.C 根据题目中的叙述可以判断超声波能传递信息。
3.C 能引起人听觉的声音频率在20~20 000 Hz,频率低于20 Hz的声是次声波,频率高于 20 000 Hz 的声是超声波,超声波、次声波的频率都不在人的听觉频率范围内,所以人听不到。次声波和超声波都属于声,声既可以传递信息,也可以传递能量。
4.AD 频率低于20 Hz的声为次声波,根据小资料可知,狗和大象能发出或听到次声波。故选A、D。
5.答案 能量 55 000 不能
解析 超声波将牙石“震”下来,说明超声波具有能量;频率是声源1秒内振动的次数,洗牙时超声波的振动频率为55 kHz,说明声源在1秒内振动55 000次,人耳的听觉频率范围是20~20 000 Hz,所以洗牙时所用的超声波不能被人耳听到。
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6.D 振动频率低于20 Hz的声是次声波,振动频率高于20 000 Hz的声是超声波,故A、C错误;人耳的听觉频率范围大约为20~20 000 Hz。引力波的频率大约是100 Hz,是指在1 s内振动约100次,在人的听觉频率范围内,人耳能够听到它,故B错误,D正确。故选D。
7.D 超声波属于声,声不能在真空中传播,故A错误;声音是由物体的振动产生的,超声波也是由物体振动产生的,故B错误;超声波在裂纹、焊缝、气孔、砂眼等处发生反射,通过超声探伤仪接收反射回来的超声波可以判断裂纹、焊缝、气孔、砂眼等缺陷的位置,主要利用了声可以传递信息,故C错误,D正确。故选D。
8.A 一个音叉振动时能够引起相同频率的另一个音叉振动,这说明声音传播时可以传递能量,故A正确;声音的传播需要介质,故B错误;声音的传播需要时间,故C错误;声音是由物体的振动产生的,不振动的物体不能产生声音,故D错误。
9.A 用超大音量播放表示原来的声音响度小;超低速度播放表示原来的声音音调高,则番茄植株遭受伤害后,会发出响度很小的超声。故选A。
技巧点拨 超声波的频率较高,穿透能力较强,容易发生反射;次声波频率较低,传播较远,能量损失较慢。
10.ACD 海豚采用回声定位觅食、通过研究火山爆发时产生的次声波了解火山的信息,都是利用了声来传递信息,故A正确,B错误;设置绿化带,可以在传播途径中减弱噪声,故C正确;声音的传播需要介质,固体、液体和气体都可以传播声音,刷牙时能清晰地听见牙刷和牙齿摩擦的声音,主要是因为固体可以传声,故D正确。故选A、C、D。
11.答案 空气 能量
解析 拍打塑料膜,塑料膜振动发声,纸杯被振落,说明声音通过空气传播到纸杯上,并且声波能传递能量。
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12.答案 (1)不能 (2)3.6×10-3 3.6×106 (3)A
解析 (1)超声波是频率超过人类听觉上限的声波,声的传播需要介质,所以超声波不能在真空中传播。(2)超声波传播的速度v=900 m/s,某手机用SenseID从发出超声波到接收到指纹反射的超声波,用时8×10-6 s,由v==3.6×10-3 m=3.6×106 nm。(3)指纹距离屏幕越近,接收到指纹反射的超声波所需时间越短,所以这些位置指纹的大致形状与检测到被手指反射的信号时所需的时间随位置的变化情况图一致,故A符合题意。故选A。
