《2025年天府前沿八年级物理上册教科版课时同步培优训练》

4.(郫都区期末)潜艇在某次执行任务时,正在以20m/s的速度匀速前进。潜艇向正前方某一固定障碍物发出一脉冲超声波,经过20s后接收到了回声,则接收到回声时,潜艇离障碍物____14800m。(声音在海水中的速度为1500m/s)

答案： 解：设潜艇发出超声波时距离障碍物为$s$。
潜艇在20s内行驶的距离：$s_{艇}=v_{艇}t=20m/s×20s=400m$
超声波在20s内传播的距离：$s_{声}=v_{声}t=1500m/s×20s=30000m$
由题意知，$s_{声}=s + (s - s_{艇})$，即$s_{声}=2s - s_{艇}$
则$2s = s_{声} + s_{艇}$，$s=\frac{s_{声}+s_{艇}}{2}=\frac{30000m + 400m}{2}=15200m$
接收到回声时潜艇离障碍物的距离：$s'=s - s_{艇}=15200m - 400m=14800m$
答：14800

5.(新编)小明站在一个大山谷中,想估测山谷的宽度。他大喊一声后经0.3s听到第一次回声,又经过0.2s听到第二次回声。请你帮他估算这个山谷的宽度。(声音在空气中的传播速度为340m/s)

答案： 【解析】：
本题主要考察声音传播距离、速度和时间的关系。小明在山谷中大喊，声音会向两侧传播，遇到山谷壁后反射回来，形成回声。通过测量听到回声的时间，可以估算出声音传播的距离，从而推算出山谷的宽度。
设人到左边山壁的距离为$s_1，$到右边山壁的距离为$s_2，$则山谷宽度$s = s_1 + s_2。$
声音在$t_1=0.3s$内传播的距离为$2s_1，$在$t_2 =0.3+0.2=0.5s$内传播的距离为$2s_2。$根据声音在空气中的传播速度v = 340m/s，我们可以利用速度公式s = vt来计算声音传播的距离。【答案】：解：设人到左边山壁的距离为$s_1，$到右边山壁的距离为$s_2，$则山谷宽度$s = s_1 + s_2。$声音在$t_1 = 0.3s$内传播的距离为$2s_1，$在$t_2 = 0.5s$内传播的距离为$2s_2。$由速度公式s = vt得：$s_1 = \frac{vt_1}{2} = \frac{340 × 0.3}{2} = 51m，$$s_2 = \frac{vt_2}{2} = \frac{340 × 0.5}{2} = 85m，$所以，山谷的宽度为：$s = s_1 + s_2 = 51 + 85 = 136m。$答：这个山谷的宽度为136m。

6.(新编)在一座大山前有条公路与大山垂直,公路上有一辆汽车以$v_{2}= 30m/s$的速度行驶时鸣笛一声,3s后听到回声。问：汽车鸣笛时与大山相距多远? (声速$v_{1}= 340m/s$)

答案： 解：设汽车鸣笛时与大山相距$s$米。
汽车在3秒内行驶的路程：$s_{车}=v_{2}t = 30m/s×3s = 90m$
声音在3秒内传播的路程：$s_{声}=v_{1}t = 340m/s×3s = 1020m$
由题意知，$s_{车}+s_{声}=2s$
则$s=\frac{s_{车}+s_{声}}{2}=\frac{90m + 1020m}{2}=555m$
答：汽车鸣笛时与大山相距555米。

7.(新编)一辆洒水车以某一速度沿直线垂直于隧道口匀速行驶时,在进入隧道前522m处鸣笛,司机在鸣笛3s后听到隧道口处山崖反射的回声,声音在空气中的速度为340m/s。

(1)3s内声音传播的距离是多少?
(2)洒水车行驶的速度是多少?
(3)如果洒水车距隧道口320m时,步行于隧道中某处的小尹刚好听到洒水车的音乐声(如图),他立刻向隧道前后两个方向跑,遇到洒水车时恰好都刚跑出隧道。如果小尹跑动的速度恒为3m/s,洒水车以第(2)问的速度行驶,试求该隧道的长度。

答案：
(1)解：由$v = \frac{s}{t}$得，3s内声音传播的距离：
$s_{声}=v_{声}t = 340m/s×3s = 1020m$
答：3s内声音传播的距离是1020m。
(2)解：设洒水车行驶的速度为$v_{车}$，洒水车在3s内行驶的距离：
$s_{车}=v_{车}t = v_{车}×3s$
鸣笛时洒水车距隧道口522m，声音传播的距离与洒水车行驶的距离之和等于鸣笛时洒水车到隧道口距离的2倍，即：
$s_{声}+s_{车}=2×522m$
$1020m + 3v_{车}=1044m$
$3v_{车}=1044m - 1020m = 24m$
$v_{车}=8m/s$
答：洒水车行驶的速度是8m/s。
(3)解：设隧道的长度为$L$，小尹距离隧道前入口的距离为$s$，则距离隧道后出口的距离为$L - s$。
洒水车距隧道口320m时，小尹听到音乐声，此时洒水车到隧道前入口的距离为320m，洒水车到达隧道前入口的时间：
$t_{1}=\frac{320m}{v_{车}}=\frac{320m}{8m/s}=40s$
小尹向隧道前入口跑，跑出隧道时刚好遇到洒水车，小尹跑的距离为$s$，则：
$s = v_{人}t_{1}=3m/s×40s = 120m$
小尹向隧道后出口跑，跑出隧道时也刚好遇到洒水车，此时洒水车从距隧道口320m处行驶到隧道后出口，行驶的距离为$320m + L$，所用时间：
$t_{2}=\frac{320m + L}{v_{车}}=\frac{320m + L}{8m/s}$
小尹跑的距离为$L - s$，则：
$L - s = v_{人}t_{2}$
$L - 120m = 3m/s×\frac{320m + L}{8m/s}$
$8(L - 120)=3(320 + L)$
$8L - 960 = 960 + 3L$
$8L - 3L = 960 + 960$
$5L = 1920$
$L = 384m$
答：该隧道的长度为384m。

8.(新编)假定有前后两次声音传到人的耳朵里,如果这两次声音到达人的耳朵的先后时间间隔大于(或等于)0.1s,人耳就能够把这两次声音分辨开。也就是说,如果两次声音传到人耳的时间间隔不足0.1s,人耳就只能听到一次声音。声音在空气中的传播速度为340m/s；声音在钢铁中的传播速度为5200m/s；声音在水中的传播速度为1500m/s。
(1)一段自来水管长200m,在一端敲击一下,在另一端能听到几次响声?
(2)一段没有水的水管,在一端敲击一下,在另一端如果要能听到两次响声,至少要多长? (结果保留一位小数)

答案：
(1)解：声音在空气中传播时间：$t_{空}=\frac{s}{v_{空}}=\frac{200m}{340m/s}\approx0.59s$
声音在钢铁中传播时间：$t_{钢}=\frac{s}{v_{钢}}=\frac{200m}{5200m/s}\approx0.04s$
时间间隔：$\Delta t=t_{空}-t_{钢}=0.59s - 0.04s=0.55s＞0.1s$
答：能听到2次响声。
(2)解：设水管至少长为$s$，则$\frac{s}{v_{空}}-\frac{s}{v_{钢}}\geq0.1s$
$s(\frac{1}{340m/s}-\frac{1}{5200m/s})\geq0.1s$
$s\geq\frac{0.1s}{\frac{1}{340m/s}-\frac{1}{5200m/s}}\approx36.4m$
答：至少要36.4m。