《2025年新课程学习与测评同步学习八年级物理上册沪粤版》

超声波指纹识别
许多智能手机具有指纹识别的功能,指纹识别技术已经成为智能手机上的标配。近年来,科学家又开发了一种新的指纹识别技术——超声波指纹识别。
超声波具有穿透材料的能力,超声波到达不同材质表面时,被吸收、穿透与反射的程度不同,超声波指纹识别就是基于超声波随材料的不同产生强弱不同的回波这一原理,从而探知指纹的纹路和表面皮肤的深浅。
超声波指纹识别系统工作时,它的发射器会产生一段频率为 $10^{4} \sim 10^{9}Hz$、能量被控制在对人体无损程度的超声波,并将其发送到手指表面,由于指纹的“嵴”和“峪”(即指纹的凸起和凹陷部分)对声波的反射、吸收和穿透程度不同,会产生不同能量的回波,这些回波被接收器捕获后通过分析可以提取出指纹的特征信息,如指纹的纹路、深浅等,进而构建出指纹的 3D(三维)图像,再将这个 3D 图像与数据库中存储的指纹模板进行匹配,以实现指纹的识别和验证,安全系数大大增加。
【任务一】
超声波指纹识别技术利用了仿生学原理,它模仿了下列生物中的____。
【任务二】
放大手指的局部,可观察到其表面是凹凸不平的。如图所示,超声指纹识别系统在发出超声波遇到手指上 $A、B、C、D、E$ 五个位置后,测得回波信号的时间分别为 $0.30ms$、$0.36ms$、$0.30ms$、$0.36ms$、$0.26ms$。根据时间,求出手指与手机平面的距离,就可以绘出指纹的大致形状,则该处指纹的大致形状为下图中的____。(填字母代号)。
【任务三】
超声波指纹识别的工作过程与用声呐探测海底深度类似,查阅相关资料,简述声呐的工作原理和工作过程。______

答案： 【任务一】C
【任务二】A 【解析】超声波的传播速度一定，测得回收信号的时间越长，指纹到超声波发出点的距离越远，则可得$s_{B}=s_{D}＞s_{A}=s_{C}＞s_{E}，$即 B、D 到手机平面的距离最远，E 到手机平面的距离最近，对照可知 A 正确。
【任务三】略