Question

4．潛艇靜止在馬里亞那海溝（世界上最深的海溝）的海面，向海溝發(fā)出超聲波，14.0s后接收到反射回來的回聲；若潛艇在海面上發(fā)出超聲波脈沖的同時(shí)，豎直向下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，13.9s后接收到反射回來的回聲．已知超聲波在水中的速度是1500m/s．求：
（1）超聲波到達(dá)海底所用時(shí)間；
（2）馬里亞那海溝距海平面的深度；
（3）潛艇向下做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度．

Answer 1

分析 （1）聲音的反射產(chǎn)生回聲，14.0s后接收到反射回來的回聲可求單程時(shí)間；
（2）根據(jù)速度公式來計(jì)算馬里亞那海溝距海平面的深度即可；
（3）求出回聲從海底返回到潛艇所用時(shí)間以及路程，再利用速度公式來計(jì)算潛艇向下做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度．

解答 解：（1）超聲波從潛艇傳到海底的時(shí)間：
t₁=$\frac{14.0}{2}$s=7s；
（2）由v=$\frac{s}{t}$可得，馬里亞那海溝的深度：
s=vt=1500m/s×7s=10500m；
（3）回聲從海底返回到潛艇所用時(shí)間：
t₂=t-t₁=13.9s-7s=6.9s，
6.9s內(nèi)回聲的路程為：
s₁=vt₂=1500m/s×6.9s=1035m，
13.9s內(nèi)潛艇向下運(yùn)動(dòng)的路程：
s₂=s-s₁=10500m-10350m=150m，
潛艇向下做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度：
v′=$\frac{{s}_{2}}{t}$=$\frac{150m}{13.9s}$≈10.8m/s．
答：（1）超聲波到達(dá)海底所用時(shí)間為7s；
（2）馬里亞那海溝距海平面的深度為10500m；
（3）潛艇向下做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度為10.8m/s．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了回聲測(cè)距離的應(yīng)用及速度公式的應(yīng)用，確定超聲波從海面?zhèn)鞯胶５椎臅r(shí)間（單趟用時(shí)）是解題的關(guān)鍵．