第二章 专题训练 与声速相关综合计算
1．为了开辟新航道，探测船的船底装有回声探测仪器，探测水下有无暗礁，如图所示。探测船发出的声音信号经1s被探测仪接收到，声音在海水中传播的平均速度为1500m/s。求障碍物与探测船间的距离。
2．长度为150m的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，如图，火车头距离桥头200m处鸣笛，鸣笛5s后，火车头到达桥头，此时车头的司机听到来至山崖的回声（声音在空气中桥的传播速度为340m/s）。
（1）计算火车的速度。
（2）鸣笛时，火车车头到山崖的距离。
（3）若听到回声30s后，车尾驶过桥尾，计算大桥的长度。
3．驾车行驶在公路上时经常会看到测速设备，如图所示。测速仪固定，一辆汽车正在向测速仪做匀速直线运动，某一时刻t=0时，测速仪发出一超声波脉冲，t=0.6s时测速仪接收到经汽车反射的超声波脉冲，t=1.8s时测速仪再次发出一超声波脉冲，t=2.2s时测速仪再次接收到经汽车反射的第二个超声波脉冲。假设超声波的速度为340m/s，根据以上测量数据，请问被测汽车的车速是多少？
4．一门反坦克炮瞄准一辆坦克，开炮后经过0.6s看到炮弹在坦克上爆炸，再经过2.1s听到爆炸的声音。求：（已知声音在空气中的速度：v声=340m/s）
（1）反坦克炮距坦克多远？
（2）炮弹的飞行速度多大？
（3）若某射击目标距反坦克炮23.8km，那么炮弹以此速度从发射到命中目标需要多少时间？
．蝙蝠是靠发出的超声波定位的，声波在碰到昆虫后会被反射回来。某次飞行中，蝙蝠在距离昆虫s1=90m处发出超声波，蝙蝠向昆虫方向飞行s2=10m后刚好收到从昆虫身上反射回来的回声，已知超声波的传播速度为v1=340m/s。求：
（1）从蝙蝠发出超声波到蝙蝠收到回声时，超声波传播的距离s为多少？
（2）蝙蝠飞行的平均速度v2。
6．爱思考的子涵同学和可欣同学利用周末时间制定了一个测量声速的实验方案：他们找到一栋大楼前的一大片空地上，先测量了试验点A点到大楼的垂直距离为50m，然后子涵站在A点连续敲击木棒、调整敲打节奏，直到回声与下一次原声重合。同一位置的可欣从某次听到声音开始计时，此后听到第20次敲击时停止计时，测得总时间为5.9s。利用上述实验数据求解声速。（结果保留到整数位）
7．接力比赛是人们非常喜欢的项目。4×400m接力比赛是接力赛跑项目之一，在跑道上进行，由4名运动员组成一队，每人各跑400m距离的接力赛跑。第一棒运动员以右手持棒，采用蹲踞式起跑，第二、三、四棒接棒运动员均采用站立式或半蹲踞式起跑。如图所示是在学校运动会上4×400m接力比赛上的情景。当甲班最后同学冲过终点时，乙班刚好第四名同学接棒，甲班接力同学的成绩为4min10s，求：
（1）在学校运动会直跑道上百米赛跑，甲、乙两个计时员用同样的表测一个运动员的成绩，甲看到发令枪冒烟时按表，乙听到发令枪声响时按表，哪个计时员测出的成绩更真实有效？请通过计算说明他们测出的时间大约相差多少秒（结果保留两位小数，空气中声速是340m/s）；
（2）甲班四名同学的平均速度的大小为多少米每秒；
（3）当甲班最后同学冲过终点时，乙班前三名运动员的平均速度为多少米每秒？
8．汽车遇到意外情况时紧急停车要经历反应和制动两个过程。汽车在反应过程中做匀速直线运动，在制动过程中做减速直线运动直至停下。如图甲所示，某司机驾车以25m/s的速度匀速前行，突然发现前方有障碍物，要紧急停车，在反应过程中，汽车保持原速度匀速前行了18m，在制动过程中，用时3.28s滑行42m才能停下。求：
（1）该司机的反应时间；
（2）汽车在反应和制动总过程的平均速度；
（3）若该车匀速驶入某超声测速路段，如图乙所示，当汽车与测速仪间距OA＝48m时，测速仪向汽车发出超声波，测速仪从发出超声波至接收到反射回来的超声波共用时0.3s，求汽车的速度。（已知超声波的速度为340m/s）
9．国庆期间，爸爸带小明驾车到动车甲站，然后乘动车去乙地玩。他们从早上6∶30驾车出发，从出发地点到动车甲站要通过的路程是40km，小明打算乘坐的动车时刻表如下表，
车次 开车时间（甲站） 到达时间（乙地）
D1 07∶31 09∶35
求：（1）D1列车由甲站到乙地需要运行多长时间；
（2）小明爸爸驾驶的小汽车某时刻的速度表盘如图所示，如果小汽车全程保持这个速度行驶，小明和爸爸能否在动车开车前到达动车甲站；
（3）动车行驶途中需要经过一个隧道，动车以某一速度匀速行驶向正前方隧道时，在距离迋道500m处开始鸣笛，司机在鸣笛后经过2.5s听到隧道口处山產反射的回声，声音的传播速度为340m/s，动车的速度是多少？
10．小明和小军想估测一段铁路的长度，但由于没有合适的直尺所以不能如愿以偿。学习了声学的知识后，他们想到了解决问题的方法。
物质 声速/（m/s） 物质 声速/（m/s）
空气 340 铝 5000
海水 1531 铁、钢 5200
大理石 3310 铜 3750
实验：小明在一段铁路的一端用锤子敲击一下铁轨，小军在这段铁路的另一端听到两次响声，记录两次响声的时间差为2s；
查阅资料：小明和小军上网查询了一些关于声速的数据如上表。请帮他们计算出这段铁路的长度。（结果保留一位小数）
11．声呐是利用水中声波对水下目标进行探测、定位和通信的电子设备，是水声学中应用广泛的一种重要装置。声呐能够向水中发射声波，根据声信号往返时间可以确定目标的距离。声呐发出声波碰到的目标如果是运动的，反射回来的声波（下称“回声”）的音调就会有所变化，它的变化规律是：如果回声的音调变高，说明目标正在向声呐靠拢；如果回声的音调变低，说明目标正在远离声呐。求：
（1）如果停在海水中的潜艇A发出的声波信号在10s内接收到经潜艇B反射回来的信号，且信号频率不变，潜艇B与潜艇A的距离s1是多少？（设声波在海水中传播速度为1500m/s）
（2）停在海水中的潜艇A继续监控潜艇B，突然接到潜艇B反射回来的声波频率是变低的，且测出潜艇B的速度是15m/s，方向始终在潜艇A、B的连线上，潜艇B运动1分钟后，潜艇A以20m/s的速度追击潜艇B，多长时间将追上？
12．如图甲为某地距离传感器发出和接收超声波检测汽车速度的示意图。
（1）已知超声波的速度为，某次检测车速时，传感器发出至接收超声波信号用了0.4s，超声波信号遇到汽车时，汽车与传感器之间的距离是多少米？
（2）如果将距离传感器与计算机连接，可以将物体运动的 图像显示在计算机的屏幕上。利用传感器测得某一汽车在平直公路上运动的图像如图乙所示，请在图丙中画出汽车运动的图像；
（3）遵守交通规则是每个公民的自觉行为，为了他人的安全同时也能保障自己的安全。从标志牌上看，在遵守交通规则的前提下，从标志牌到威海匀速行驶的汽车最快需用多长时间才能到达威海。
参考答案
1．750m
2．（1）40m/s；（2）750m；（3）1050m
3．20m/s
4．（1）714m；（2）1190m/s；（3）20s
5．（1）170m；（2）20m/s
6．322m/s
7．（1）甲测出的成绩更真实有效，0.29；（2）6.4；（3）4.8
8．（1）0.72s；（2）15m/s；（3）20m/s
9．（1）2h4min；（2）能；（3）60m/s
10．727.6m
11．（1）7500m；（2）1680s
12．（1）；（2） ；（3）
