微风吹过,金属管风铃发出悦耳的声音.小明想探究管子发出声音的频率与长度、直径的关系.他选取了材料与管壁厚度都相同、长度和直径都不同的三根直管,将它们用细线悬挂,敲击后,测出各自发出声音的频率,数据如下表:
编号 | 长度/cm | 直径/cm | 频率/Hz |
1 | 1.50 | 2131 | |
2 | 31.00 | 2.00 | 1284 |
3 | 48.50 | 2.50 | 656 |
(1)用刻度尺测量1号管长度如图15所示,读数是____________cm.
(2)三根管中音调最低的是________号.
(3)根据表中数据,能否得出“管子发出声音的频率随长度、直径的增大都会减小”的结论?请说明你的理由.
答:______; 理由:_________________________________________________________.
(4)小明发现悬挂的金属管发出声音时在做有规律的摆动,认为金属管发出的声音是由于摆动所产生的.请设计一简单的实验来检验小明的想法,简要写出实验方案和判断方法.
实验方案:________________________;判断方法:________________________________________________________________________.
图15
阅读下面的短文.
潜艇的“耳目”——声呐
潜艇最大的特点是它的隐蔽性,作战时需要长时间在水下潜航,这就决定它不能浮出水面使用雷达观察,而只能依靠声呐进行探测,所以声呐在潜艇上的重要性更为突出,被称为潜艇的“耳目”.
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,声波的频率大多在10~30 kHz之间,由于这种声波的频率较高,可以形成较好的指向性.声波在水中传播时,如果遇到潜艇、水雷、鱼群等目标,就会被反射回来,反射回来的声波被声呐接收,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,说明目标正向声呐靠拢;如果回声的音调变低,说明目标正远离声呐.
请回答以下问题:
(1)人耳能够听到声呐发出的声波的频率范围是从________kHz到________kHz.
(2)①如果停在海水中的潜艇A发出声波信号,在10 s后接收到经潜艇B反射回来的信号,且信号频率不变,则潜艇B与潜艇A的距离s1是____________.(设声波在海水中传播速度为1500 m/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20 m/s,方向始终在潜艇A、B的连线上,经一分钟后潜艇B与潜艇A的距离s2为____________.
(3)在月球上能否用声呐技术来测量物体间的距离,为什么?
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图16