题目
我们知道:声音在不同介质中传播的速度不同。阅读表中一些介质中的声速,回答问题:在空心金属管的一端敲击一下,在另一端先后听到两个声音,已知敲击后声音通过空气传到另一端需要的时间为2.5s,两声相隔2.33s(此时气温约为15℃)。 一些介质中的声速v(m/s) 空气(0℃) 331 铜 3750 空气(15℃) 340 铝 5000 水(常温) 1500 铁 5200 (1)求空心金属管的长。(2)求声音在该金属管中的传播速度,及该金属管可能是由什么材料制成?
我们知道:声音在不同介质中传播的速度不同。阅读表中一些介质中的声速,回答问题:在空心金属管的一端敲击一下,在另一端先后听到两个声音,已知敲击后声音通过空气传到另一端需要的时间为2.5s,两声相隔2.33s(此时气温约为15℃)。
(1)求空心金属管的长。
(2)求声音在该金属管中的传播速度,及该金属管可能是由什么材料制成?
| 一些介质中的声速v(m/s) | |||
| 空气(0℃) | 331 | 铜 | 3750 |
| 空气(15℃) | 340 | 铝 | 5000 |
| 水(常温) | 1500 | 铁 | 5200 |
(2)求声音在该金属管中的传播速度,及该金属管可能是由什么材料制成?
题目解答
答案
解:(1)声音在15℃空气中的传播速度v空气=340m/s,t空气=2.5s,空心金属管的长s=v空气t空气=340m/s×2.5s=850m;
(2)声音在空气传播速度小于在金属管中传播速度,则声音在空气传播时间大于在金属管中传播时间,所以由题意可知声音在金属管内传播的时间t金属=t空气-Δt=2.5s-2.33s=0.17s;
则声音在金属管内传播的速度v金属=$\frac{s}{{t}_{金属}}$=$\frac{850m}{0.17s}$=5000m/s,对比表中数据可知,该金属管可能是铝制成的。
答:(1)空心金属管的长为850m;
(2)声音在该金属管中的传播速度为5000m/s,对比表中数据可知,该金属管可能是铝制成的。
(2)声音在空气传播速度小于在金属管中传播速度,则声音在空气传播时间大于在金属管中传播时间,所以由题意可知声音在金属管内传播的时间t金属=t空气-Δt=2.5s-2.33s=0.17s;
则声音在金属管内传播的速度v金属=$\frac{s}{{t}_{金属}}$=$\frac{850m}{0.17s}$=5000m/s,对比表中数据可知,该金属管可能是铝制成的。
答:(1)空心金属管的长为850m;
(2)声音在该金属管中的传播速度为5000m/s,对比表中数据可知,该金属管可能是铝制成的。
解析
考查要点:本题主要考查声音在不同介质中的传播速度差异,以及利用速度公式进行计算的能力。
解题核心思路:
- 确定传播时间差:通过空气传播的时间与金属管传播的时间之差,建立方程求解。
- 速度公式的应用:利用公式 $s = v \cdot t$ 计算长度,再通过长度和时间求金属中的声速。
破题关键点:
- 明确时间关系:总时间差是空气传播时间与金属传播时间的差值。
- 对比声速表:根据计算结果匹配表格中的材料。
第(1)题
已知:
- 空气中的声速 $v_{\text{空气}} = 340 \, \text{m/s}$(15℃时)
- 声音通过空气传播时间 $t_{\text{空气}} = 2.5 \, \text{s}$
求解金属管长度:
根据公式 $s = v \cdot t$,直接代入数据:
$s = 340 \, \text{m/s} \times 2.5 \, \text{s} = 850 \, \text{m}$
第(2)题
已知:
- 声音在空气传播时间 $t_{\text{空气}} = 2.5 \, \text{s}$
- 两声时间差 $\Delta t = 2.33 \, \text{s}$
求金属管中的传播时间:
时间差为空气传播时间与金属传播时间之差,即:
$t_{\text{金属}} = t_{\text{空气}} - \Delta t = 2.5 \, \text{s} - 2.33 \, \text{s} = 0.17 \, \text{s}$
求金属中的声速:
利用公式 $v = \frac{s}{t}$,代入长度 $s = 850 \, \text{m}$ 和时间 $t_{\text{金属}} = 0.17 \, \text{s}$:
$v_{\text{金属}} = \frac{850 \, \text{m}}{0.17 \, \text{s}} = 5000 \, \text{m/s}$
匹配材料:
对比表格中的声速数据,$5000 \, \text{m/s}$ 对应铝,因此金属管可能是铝制。