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激光的应用
1958年,人类在实验室里激发出一种自然界中没有的光,这就是激光。激光束的平行度特别好,在传播很远的距离后仍能保持一定的强度。激光的这个特点使它可以用来进行精确的测距。对准目标发出一个极短的激光脉冲,测量发射脉冲和接收反射脉冲的时间间隔,就可以求出目标的距离。激光测距雷达就是根据这个原理制成的。
由于平行度好,激光可以会聚到很小的一点上,让这一点照射到光盘上,就可以读出光盘上记录的信息,经处理后还原成声音和图象,由于会聚点很小,光盘记录信息密度很高。
激光还有一个特点是亮度高,也就是说,它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量,如果把强大的激光束会聚起来照射到物体上,可以使物体被照的部分迅速上升到极高的温度,最难熔化的物质在一瞬间也要汽化了。因此可以利用激光束来切割各种物质、焊接金属以及在硬质材料上打孔。医学上可以用激光作“光刀”来切割皮肤,切除肿瘤,还可以用激光“焊接”脱落的视网膜。强激光可以在瞬间破坏敌人的飞行器,在军事上有广泛的应用。
(1)激光在真空中的传播速度为 。
(2)激光测距与初中物理学到的 测距原理相同。
(3)用激光作“光刀”来切割皮肤、切除肿瘤、“焊接”脱落的视网膜,是利用激光的 的特点。
我国正在研制的新一代“蛟龙号”深海探测器,目标探测深度 ,该深海探测器的全重为 。
(1)如果该深海探测器在未来的某一天来到大洋最深处马里亚纳海沟探测,下潜至某一深度处时,处于正上方海面处的科考船用声呐装置向“蛟龙号”发射声波,若从发出至接收到所用时间为 ,则“蛟龙号”的实际下潜深度为多少米(已知声音在海水中的传播速度为 ;
(2)若海面处的大气压为 ,海水密度为 ,则“蛟龙号”下潜至 时,所在位置处的压强为多少;
(3)若(1)问中“蛟龙号”处于悬浮状态,“蛟龙号”除空气仓部分的平均密度为 ,试计算“蛟龙号”空气仓的体积(空气仓中的空气质量不计)。
下表是某些介质的声速 v
介质 |
v/(m•s﹣1) |
介质 |
v/(m•s﹣1) |
水(5℃) |
1450 |
冰 |
3230 |
水(15℃) |
1470 |
软橡胶(常温) |
40至50 |
水(20℃) |
1480 |
软木 |
500 |
海水(25℃) |
1531 |
铁(棒) |
5200 |
(1)分析表格的信息,推断声速大小可能跟哪些因素有关?(只须写出两种) , .
(2)设海水温度为25℃,在海面用超声测位仪向海底垂直发射声波,经过2s后收到回波,根据公式,计算出海水深度为多少米?
科学工作者为了探测海底某处的深度,向海底垂直发射超声波,经过4 s收到回波信号,
(1)求海洋中深处的深度是多少(声音在海水中传播的速度是1 500 m/s);
(2)这种方法不能用来测量月亮与地球之间的距离,其原因是 .
(8分)利用回声可以测量声源到障碍物的距离。科学工作者为了探测海底某处的深度,从海面向海底垂直发射超声波,经过6秒后接到海底返回的声波。已知声音在海水中的传播速度约为1500米/秒,请回答下列问题:
(1)人耳能听到超声波吗?为什么?(2分)
(2)海洋的深度是多少?(3分)
(3)运用声波的反射,能否测量地球和月球之间的距离?为什么?(2分)
(4)请你再列举一个超声波在生产实际中的应用。(1分)
2007年12月22日上午,位于海面下几十米深处的“南海一号” 商船被打捞浮出海面,这是中国考古史上的又一突破. “南海一号”商船长约30米,是目前发现的最大的宋代船只,如图所示。
很早以前,我国考古队员就利用超声波方向性好的特点制成了一种装置安装在船上,用它发出的超声波对“南海一号”沉船进行了细致的探测。
(1)题中所指探测装置的名称是什么?
(2)已知超声波在海水中的速度为1500m/s,如果探测装置发出的信号后,从发出到遇到沉船,再到接受返回信号所花时间是0.024s,则沉船在海面下多深处?(注:该小题必须有必要的运算过程)
(3)该装置能不能用来探测月球与地球之间的距离?为什么?
2007年12月22日上午,位于海面下几十米深处的“南海一号” 商船被打捞浮出海面,这是中国考古史上的又一突破. “南海一号”商船长约30米,是目前发现的最大的宋代船只,如图所示。
很早以前,我国考古队员就利用超声波方向性好的特点制成了一种装置安装在船上,用它发出的超声波对“南海一号”沉船进行了细致的探测。
(1)题中所指探测装置的名称是什么?
(2)已知超声波在海水中的速度为1500m/s,如果探测装置发出的信号后,从发出到遇到沉船,再到接受返回信号所花时间是0.024s,则沉船在海面下多深处?(注:该小题必须有必要的运算过程)
(3)该装置能不能用来探测月球与地球之间的距离?为什么?
材料:人能够听到声音的频率范围从20Hz到20000Hz。低于20Hz的声音叫次声波,高于20000Hz的声音叫超声波。
超声波具有许多奇异特性:空化效应——超声波能在水中产生气泡,气泡爆破时释放出高能量,产生强冲击力的微小水柱,它不断冲击物件的表面,使物件表面及缝隙中的污垢迅速剥落,从而达到净化物件表面的目的。传播特性——它的波长短,在均匀介质中能够定向直线传播,根据这一特性可以进行超声波探伤、测厚、测距、医学诊断等。
(1)超声波的频率范围是__________________。
(2)超声波能够清洗物件是因为声波具有 ,举一个超声波的应用 。
(3)宇航员在月球上不能利用超声波测定两山之间的距离,是由于______________。
(4)若声音在海水中的传播速度为l 500 m/s,利用回声定位原理从海面竖直向海底发射超声波,到接收回声所用时间为4s,那么该处海洋的深度为_________m。
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10kHz~30kHz之间,由于这种声波的频率较高,可以形成较指向性。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__________________ m。(设声波在海水中传播速度为1500m/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_________________ m。(3)在月球上能否用声呐技术来测量物体间的距离?为什么?
阅读短文并回答。 超声波及其应用
人能够听到声音的频率范围从20HZ到20000HZ。低于20 HZ的声音叫次声波,高于20000HZ的声音叫超声波。
超声波具有许多奇异特性:空化效应——超声波能在水中产生气泡,气泡爆破时释放出高能量,产生强冲击力的微小水柱,它不断冲击物件的表面,使物件表面及缝隙中的污垢迅速剥落,从而达到净化物件表面的目的。传播特性——它的长短,在均匀介质中能够定向直线传播,根据这一特性可以进行超声探伤、测厚、测距、医学诊断等。
(1)超声波的频率范围是 。
(2)超声波能够清洗物件是因为声有 。
(3)宇航员在月球上不能利用超声波测定两山之间的距离,是由于 。
(4)若声音在海水中的传播速度为1500m/s,利用回声定位原理从海面竖直向海底发射超声波,到接受回声所用时间为4s,那么该处海洋的深度为 m。
利用回声可以测量声源到障碍物的距离。科学工作者为了探测海底某处的深度,从海面向海底垂直发发射超声波,经过4s后接收到回波信号,已知声波在海水中的传播速度为1530m/s,请简要回答或计算出下列问题。
⑴人耳能听到超声波吗? (填“能”或“不能”)
⑵被测量处海洋的深度为多少? 米
⑶利用超声波的反射能否进行太空测距?为什么?
⑷请你说出超声波的特点,两个即可。
⑸请你再说出超声波在实际生活中的两个应用的实例。
科学家向月球发射激光,经过大约2.6S接收到返回的信号,那么地球到月球的距离大约有多少千米?小明想用超声波探测地球到月球的距离,请问他能否到达目的?为什么?