“神秘而恐怖”的声音---次声波
次声波的特点是来源广、传播远、能够绕过障碍物传得很远.次声的声波频率很低,在20Hz以下,波长却很长,传播距离也很远.它比一般的声波、光波和无线电波都要传得远.例如,频率低于1Hz的次声波,可以传到几千以至上万千米以外的地方.次声波具有极强的穿透力,不仅可以穿透大气、海水、土壤,而且还能穿透坚固的钢筋水泥构成的建筑物,甚至连坦克、军舰、潜艇和飞机都不在话下.次声波在空气中的传播速度也是340m/s,由于次声波频率很低,大气对其吸收甚小,当次声波传播几千千米时,其吸收还不到万分之几,所以它传播的距离较远,能传到几千米至十几万千米以外.1883年8月,南苏门答腊岛和爪哇岛之间的克拉卡托火山爆发,产生的次声波在空气中传播,绕地球三圈.1961年,前苏联在北极圈内新地岛进行核试验激起的次声波绕地球转了5圈.7000Hz的声波用一张纸即可阻挡,而7Hz的次声波可以穿透十几米厚的钢筋混凝土.4Hz-8Hz的次声能在人的胸腔和腹腔里产生共振,可使心脏出现强烈共振及肺壁受损.军事的次声波武器,就是产生的次声波与人体发生共振,使共振的器官或部位发生位移和变形,而造成人体损伤以至死亡的一种武器.只伤害人员,不会造成环境污染,其恐怖程度可见一斑.
1948年初,一艘荷兰货船在通过马六甲海峡时,一场风暴过后,全船海员莫名其妙地死光.在匈牙利鲍拉得利山洞入口, 3名旅游者齐刷刷地突然倒地,停止了呼吸.50年前,美国一个物理学家罗伯特·伍德专门为英国伦敦一家新剧院做音响效果检查,当剧场开演后,罗伯特·伍德悄悄打开了次声仪器,仪器无声无息地在工作着.不一会儿,剧场内一部分观众便出现了惶惶不安的神情,并逐渐蔓延至整个剧场,当他关闭仪器后,观众的神情才恢复正常.这就是著名的次声波反应试验.
有些动物能听到次声波,也有一些动物能发出次声波.能听见次声波的常见动物有狗(15Hz-50000Hz)、大象(1Hz-20000Hz)、鲸(15Hz-10000Hz)、水母(8Hz-13Hz).能发出次声波的常见动物有大象(用脚踩踏地面发出次声波)、鳄鱼(靠振动背部发出次声波)、老虎(虎啸拥有次声波的威力,可以震错位人的耳朵关节,声音由低到高,能传播很远).既能发出次声波又能听到次声波的常见动物有大象和鲸鱼.可见,在自然灾害面前,动物往往能提前预警,不是没有道理的.
(1)苏门答腊火山爆发产生的次声波绕地球三圈,约为120000km,则这次次声波传播的时间约为
(2)次声波在空气中传播时能量损失很
(3) 次声波武器主要利用了次声波可以很好的传递
(4)大象可以通过叫声或脚踏大地向同类传递信息,要想给较远地方的同类传递信息,大象应该
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超声波测速
能引起人的听觉的声音频率在20Hz~20000Hz范围内,超声波是振动频率高于20000Hz的声波,它具有指向性好、反射能力强、能量集中等特点,可用于测距、测速等。
测距是测速的基础,如图1所示,超声波测速仪向静止的汽车发射超声波信号(简称信号),同时开始计时,信号传播过程中遇到汽车会被反射,测速仪接收到返回的信号停止计时,根据记录的时间及其与路程、速度的关系,可计算出汽车与测速仪之间的距离。图2甲是信号传播过程的s-t图像,s表示信号与测速仪之间的距离,t表示信号传播的时间。
测速仪测量汽车速度的原理是:测速仪向运动的汽车先后发射两次信号,根据汽车在两次遇到信号之间所通过的路程及所用的时间,由速度公式可得出汽车的速度。测速仪在公路上对运动的汽车进行测速时,向匀速驶来的汽车发射两次信号,两次发射信号的时间间隔是1.0s,第一次发射信号到接收用时0.6s,第二次发射信号到接收用时0.3s,两次信号传播过程的s-t图像如图2乙所示(t从第一次发射信号开始计时)。 超声波速度取340m/s。
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请根据上述材料,回答下列问题:
(1)人耳
(2)如图2甲所示,若t=0.4s,则静止的汽车与测速仪之间的距离为
(3)匀速运动的汽车在两次遇到信号之间通过的路程为
(4)匀速运动汽车的速度大小为
不知道你的手机用多久了?如果用的时间够久的话,指纹识别模块(Home键或手机背盖处的指纹识别模块)是不是已经磨损了?或者你的手指上有汗或手指脱皮,是不是指纹识别就失效了?利用超声波指纹识别,就不会出现上面说的那些情况。具体来讲,超声波指纹识别属于第三代指纹识别技术,其工作原理与声呐探测海底深度类似。超声波能穿透材料,而且材料的不同,超声波被反射、吸收的情况会有变化,产生的回波自然也就不同,皮肤与空气对超声波的阻抗不同,就可以区分指纹波峰和波谷的位置,也就做出指纹的三维图像。超声波指纹识别的优点很明显:首先,手指无需接触指纹模块,也就不会出现指纹模块被磨损的情况,这也意味着超声波指纹识别模块可以隐在手机内部,手机外观也就会得到提升;其次,超声波的识别深度是可以穿过手指表皮的,手指脱皮也不用怕识别不了,如果手指有水或汗液,照样能识别;最后,在安全性上,因为超声波识别的是三维图像,像以前那样只需一张指纹平面图是无法蒙混过关的。
(1)超声波指纹识别是通过超声波获取指纹信息,以下各项应用中与此类似的是
A.超声波焊接器
B.超声波清洗器
C.医生用B超诊断病情
D.医生用超声波击碎结石
(2)已知超声波在海水中的传播速度约为1500m/s,向海底垂直发射超声波,若6s后收到回声信号,则海底深度为
(3)放大手指局部,表面是凸凹不平的。图甲是超声波指纹识别系统,手机发出超声波遇到手指上 A、B、C、D、E五个位置,测得回收信号的时间分别为0.30ms、0.36ms、0.30ms、0.36ms、0.26ms,根据时间,求出手指与手机平面的距离,就可以绘出指纹的大致形状,则该处指纹的大致形状是图乙中的
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扫地机器人是一款能自动清扫的智能家用电器,如图所示。机器人通过电动机旋转产生高速气流,将灰尘、杂物吸入集尘盒,其防滑轮皮采用凸凹材质制成;底部安装有塑料刷,用于清扫吸附在地板上的灰尘及轻小物体;前端装有感应器,通过发射、接收超声波或红外线来侦测障碍物。当剩余电量减为电池容量的
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表一:
额定工作电压 | 12V | 额定功率 | 36W |
电池容量 | 3750mAh | 工作噪音 | ![]() |
表二:
真空度![]() | 400 | 450 | 500 | 550 | 600 |
风量![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() |
吸入功率![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() |
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(2)该机器人正常工作时的电流为
(3)下列说法中错误的是
A.机器人工作时发出的声音不会对人的听力造成损伤
B.当遇到玻璃门等透明障碍物时,使用红外线感应器效果较好
(4)由表二数据可知,当风量为
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扫地机器人
扫地机器人是一款能自动清扫的智能家用电器,如图所示。机器人通过电动机旋转产生高速气流,将灰尘、杂物吸入集尘盒;其防滑轮皮采用凸凹材质制成;底部安装有塑料刷,用于清扫吸附在地板上的灰尘及轻小物体;前端装有感应器,通过发射、接收超声波或红外线来侦测障碍物。当剩余电量减为电池容量的20%时,机器人会主动寻找充电器充电。额定工作电压 | 12V | 额定功率 | 30W |
电池容量 | 2500mAh | 工作噪音 | <50dB |
(2)下列说法中
A.机器人在工作时,内置的电动机可以把电能转化为机械能
B.地面有静电时,轻小物体会吸附在地板上而不易清扫
C.机器人发射出的超声波与大象之间交流时所用的“声音”相同
D.当遇到玻璃门等透明障碍物时,使用超声波感应器效果较好
(3)该机器人充满电后至下一次自动充电前能够连续正常工作的最长时间为
潜艇的“耳目”——声呐
潜艇(如图所示)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10~30kHz之间,由于这种声波的频率较高,可以形成较强的指向性。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,说明目标远离声呐。
(1)对于这种声呐发出的声波,下列说法错误的是
A.定向性好
B.易获得较集中的声能
C.属于次声波
D.在海水中的速度比空气中的快地多
(2)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
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20m/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
(4)假如你是一位城市建设的规划者,你将采取怎样的措施减弱噪声给人们带来的危害?(举出两例即可)
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超声波指纹识别技术
传统指纹识别技术(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(如图所示)变得越来越普及。与传统指纹识别技术不同,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,具有穿透力强的特点,能够穿透玻璃、铝、不锈钢、蓝宝石和塑料等物质。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。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/12/10/e9693dc8-3934-4351-aee3-7dd595f3799a.png?resizew=147)
(1)超声波是指频率高于
(2)SenseID系统能置于手机内部。是因为超声波具有
(3)以下超声波的应用中用到的原理与超声波指纹识别的原理不同的是
A.利用超声波探测海底深度
B.利用超声波给金属工件探伤
C.利用超声波清洗钟表等精密仪器
亚声
频率小于20Hz的声波叫做亚声。
亚声看不见,听不见。可它却无处不在。地震、火山爆发、风暴、海浪冲击、热核爆炸等都会产生亚声,科学家借助仪器可以“听见”它。
亚声的传播速度和可听声波相同,但它传播的距离较远,亚声还具有很强的穿透能力。可以穿透建筑物,掩蔽所等障碍物。甚至可以穿透十几米厚的钢筋混凝土。
亚声会干扰人的神经系统正常功能,危害人体健康。一定强度的亚声,能使人头晕、恶心。有人认为,晕车、晕船就是车、船在运行时产生的亚声引起的。人内脏的固有频率和亚声波极为相似。当二者相同时,会形成内脏的共振。严重时,把内脏震坏而丧生。
亚声的应用大致有一下几个方面:
1研究自然亚声的特性和产生机制,预测自然灾害性事件。人们利用一种叫“水母耳”的仪器,监测风暴发出的亚声,即可在风暴到来之前发出警报;
2通过测定亚声在大气中传播的特性,可探测某些大规模气象过程的性质和规律。如沙尘暴,龙卷风以及大气中电磁波的扰动等;
3亚声在军事上的应用。利用亚声的强穿透性制造出能穿透坦克、装甲车的武器,亚声武器一般只伤害人员,不会造成环境污染。
请回答以下问题:
(1)文中提到的亚声就是
(2)亚声在常温条件下空气中的传播速度为
(3)人们利用一种叫“水母耳”的仪器,监测风暴发出的亚声,即可在风暴到来之前发出警报,说明亚声除了可以传播能量外,还可以传播
(4)下列不同频率的声波能与亚声产生共振的是
A. 8Hz B. 800Hz
C. 8000Hz D. 80000Hz
(5)在月球上能否利用亚声武器来克敌?为什么?
1.蝙蝠在黑暗中能自由地飞翔,但用蜡堵住其耳朵,即使把它放在明亮的房间里,它却像喝醉酒一样,一次一次地碰到障碍物,后来,物理学家证实了蝙蝠能发出①波,靠这种波的回声来确定目标和距离。
2.如果把八只同样的玻璃杯盛不同深度的水用一根细棒依次敲打杯子,可以发现声音的②和盛水量有关。如果调节适当,可演奏简单的乐谱,由此我们不难知道古代“编钟”的道理。
3.许多年前,“马克·波罗”号帆船在“火地岛”失踪,经过多年的研究,揭开了“死亡之迷”,他们都是死于亚声,这是一种人耳听不到的声音,频率低于20Hz,而人的内脏的固有频率和亚声波极为相似,当二者相同时,会形成内脏的共振,严重时,把内脏振坏而丧生。
(1)请你将上面短文中①和②两处补上恰当的文字:①
(2)亚声是指我们学过的
(3)从短文3中可以看出,人体内脏的固有频率低于
A.蝙蝠在黑暗中能自由地飞翔,用蜡封住其耳朵,虽然把它放在明亮的房间里,仍像喝醉酒一样,一次次地碰到障碍物,后来,物理学家证实了蝙蝠能发出 ①
B.如果把八只同样的玻璃杯盛不同深度的水,再用一根细棒依次敲打杯子,可以发现声音的 ②
C.许多年前,“马克·波罗”号帆船在“火地岛”失踪,经过多年的研究,揭开了“死亡之谜”,他们都是死于亚声,这是一种人耳听不到的声音,频率低于20Hz,而人的内脏的固有频率和亚声波极为相似,当二者相同时,会形成内脏的共振,严重时,把内脏振坏而使人丧生.
(1)请你将上面短文A、B中①和②两处补上恰当的文字:①
(2)文中的“亚声”是指我们学过的
(3)从短文C中可以看出,人体内脏的固有频率大致在
超声波指纹识别技术
传统指纹识别TouchlD已成为智能手机的标配。随着黑科技超声波指纹识别技术SenselD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。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。
请根据短文内容,回答下列问题:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/12/29/8b426088-a19e-457c-a348-83c0d7644708.png?resizew=413)
(1)超声波
(2)SenselD系统利用了仿生学原理,它模仿了下列哪个选项的生物
A.蝙蝠 B.蜘蛛 C.青蛙 D.猫
(3)SenselD系统向手指上若干个位置发射超声波,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1所示,由图可知这些位置指纹的大致形状,图2选项最符合的是
地震预警
地震预警,是指在地震发生后,利用地震波传播速度小于电磁发传播速度的特点,提前对地震波尚未到达的地方进行提醒,以减小相关区域的灾害损失。
地震波的频率一般在20Hz以下。其波长很长,具有极强的穿透能力,能轻松穿透大气、海水、土壤、岩石等物质。由于地震波频率很低,周围环境对其吸收非常小,传播几千公里时,衰减仅为万分之几,所以其传播的距离极远,能传到十几万公里以外。
地震波按传播方式分为三种类型:纵波、横波和面波。纵波地壳中传播速度最快,约为6千米/秒,破坏性最弱。横波传播速度约为3千米/秒,破坏性较强。当横波与纵波相遇叠加后,会激发出面波。横波和面波是造成建筑物破坏的主要因素。
自然界中传播速度最快就是电磁波了,其速度能达到3×108m/s。在智能手机普及的今天,只需要在纵波到达监测点后,通过网络或信息提醒人们做好抵卸横波和面波的准备即可达到地震预警的目的(如图甲)。研究表明,如果提前3秒预警,可使人员伤亡减少14%;如果提前10秒预警,可使人员伤亡减少39%:如果提前60秒预警,则可使人员伤亡减少95%。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/6/24/fda781d8-deb2-4576-acdd-948f9a99d0aa.png?resizew=529)
(1)地震产生的地震波属于
(2)结合图乙,当地震波传来时,能“听”到地震波的动物是
(3)如图甲,若震源距监测点60km,距离受灾群众90km,地震发生后,地震局在
【推荐3】阅读下列短文,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)超声波是指频率高于
(2)现行的科技下人类
(3)SenseID系统能置于手机内部,是因为超声波具有
(4)SenseID系统利用了仿生学原理,它模仿了下列哪个选项的生物
A.蝙蝠 B.蜘蛛 C.青蛙 D.猫
(5)SenseID系统向手指上若干个位置发射超声波,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1所示,由图可知这些位置指纹的大致形状,图2选项最符合的是