(4.0分) (2019九下·湛江月考) 阅读下面的短文,回答问题潜艇的“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10kHz﹣30kHz之间,由于这种声波的频率较高,可以形成较强指向性。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。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________kHz到________kHz。(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B潜艇反射回来的信号,且信号频率不变,潜艇B与潜艇A的距离s1是________。(设声波在海水中传播速度为1 500m/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) 在月球上能否用声呐技术来测量物体间的距离?为什么?

考查要点：本题综合考查声音的特性、回声测距原理、多普勒效应以及声音传播条件的应用。

解题核心思路：

1. 第（1）题需结合人耳听觉范围与声呐频率范围的交集；
2. 第（2）题需注意回声测距中总路程与单程路程的转换，以及多普勒效应判断物体运动方向；
3. 第（3）题需明确声音传播的介质条件。

破题关键点：

• 人耳听觉范围：20Hz～20kHz；
• 回声测距公式：$s = v \cdot t$（注意时间需取单程）；
• 多普勒效应：频率变低→物体远离声源；
• 声音传播条件：需介质，真空无法传播。

第（1）题

关键点：声呐频率范围为10kHz～30kHz，但人耳听觉上限为20kHz。
结论：人耳能听到的频率范围是两者的交集，即10kHz～20kHz。

第（2）题

第①问

计算单程时间

总时间10s为声波往返时间，单程时间为：
$t = \frac{10}{2} = 5 \, \text{s}$

计算距离

根据公式$s = v \cdot t$：
$s_1 = 1500 \, \text{m/s} \times 5 \, \text{s} = 7500 \, \text{m}$

第②问

判断运动方向

回声频率变低→潜艇B远离潜艇A。

计算移动距离

潜艇B速度$v = 20 \, \text{m/s}$，时间$t = 60 \, \text{s}$：
$s_{\text{移动}} = 20 \times 60 = 1200 \, \text{m}$

计算总距离

原距离$s_1 = 7500 \, \text{m}$，增加移动距离：
$s_2 = 7500 + 1200 = 8700 \, \text{m}$

第（3）题

关键点：月球表面是真空，声音无法传播。
结论：不能用声呐技术，因为真空不能传声。