题目
我们知道,声音在不同介质中传播的速度不同。阅读下表,回答问题。已知在长为0.85km的空金属管一端敲击一下,在另一端先后听到两个声音,两声相隔2.33s(此时气温约为15℃)。问一些介质中的声速v/(m•s-1) 空气(0℃) 331 冰 3230 空气(15℃) 340 铜 3750 煤油(25℃) 1324 铝 5000 水(常温) 1500 铁 5200 (1)第二次听到的声音是通过哪种介质传来的?(2)敲击后声音通过空气传到另一端要多长时间?(3)声音在金属管中的传播速度是多大?该金属管可能是由什么材料制成的?
我们知道,声音在不同介质中传播的速度不同。阅读下表,回答问题。已知在长为0.85km的空金属管一端敲击一下,在另一端先后听到两个声音,两声相隔2.33s(此时气温约为15℃)。问一些介质中的声速v/(m•s-1)
(1)第二次听到的声音是通过哪种介质传来的?
(2)敲击后声音通过空气传到另一端要多长时间?
(3)声音在金属管中的传播速度是多大?该金属管可能是由什么材料制成的?
| 空气(0℃) | 331 | 冰 | 3230 |
| 空气(15℃) | 340 | 铜 | 3750 |
| 煤油(25℃) | 1324 | 铝 | 5000 |
| 水(常温) | 1500 | 铁 | 5200 |
(2)敲击后声音通过空气传到另一端要多长时间?
(3)声音在金属管中的传播速度是多大?该金属管可能是由什么材料制成的?
题目解答
答案
解:(1)声音在空气传播速度慢,在金属管中传播速度快,第二次听到的声音是通过空气传来的;
(2)由v=$\frac{s}{t}$得,
声音在空气中传播的时间是:t=$\frac{s}{{v}_{空气}}$=$\frac{850m}{340m/s}$=2.5s;
(3)声音在金属管内传播的时间:t金属=t空气-△t=2.5s-2.33s=0.17s;
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。
查表知:金属管是铝制成的。
答:(1)第二次听到的声音是通过空气传来的;
(2)敲击后声音通过空气传到另一端要2.5s;
(3)声音在金属管中的传播速度是5000m/s,该金属管可能是由铝制成的。
(2)由v=$\frac{s}{t}$得,
声音在空气中传播的时间是:t=$\frac{s}{{v}_{空气}}$=$\frac{850m}{340m/s}$=2.5s;
(3)声音在金属管内传播的时间:t金属=t空气-△t=2.5s-2.33s=0.17s;
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。
查表知:金属管是铝制成的。
答:(1)第二次听到的声音是通过空气传来的;
(2)敲击后声音通过空气传到另一端要2.5s;
(3)声音在金属管中的传播速度是5000m/s,该金属管可能是由铝制成的。
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及时间计算,涉及速度公式的应用和数据分析能力。
解题核心思路:
- 介质影响声速:声音在固体中传播速度最快,液体次之,气体最慢。
- 时间差分析:两次声音的时间差由声音在金属管和空气中的传播时间差决定。
- 公式应用:利用速度公式 $v = \frac{s}{t}$ 及其变形计算时间或速度。
破题关键点:
- 确定传播顺序:金属管(固体)传播时间短,空气(气体)传播时间长,因此第一次声音通过金属管传来,第二次通过空气传来。
- 时间差关系:金属管传播时间 = 空气传播时间 - 时间差。
- 查表匹配:通过计算得到的金属管声速,对照表格判断材料。
第(1)题
关键思路:声音在不同介质中的传播速度不同。金属管是固体,传播速度远快于空气(气体)。因此,第一次声音通过金属管传来,第二次通过空气传来。
第(2)题
已知条件
- 距离 $s = 0.85 \, \text{km} = 850 \, \text{m}$
- 空气中的声速 $v_{\text{空气}} = 340 \, \text{m/s}$
计算时间
根据公式 $t = \frac{s}{v}$:
$t_{\text{空气}} = \frac{850}{340} = 2.5 \, \text{s}$
第(3)题
金属管传播时间
时间差 $\Delta t = 2.33 \, \text{s}$,因此:
$t_{\text{金属}} = t_{\text{空气}} - \Delta t = 2.5 - 2.33 = 0.17 \, \text{s}$
金属管中的声速
根据公式 $v = \frac{s}{t}$:
$v_{\text{金属}} = \frac{850}{0.17} = 5000 \, \text{m/s}$
匹配材料
对照表格,声速为 $5000 \, \text{m/s}$ 的材料是铝。