“奋斗者”号载人潜水器

我国自主研制的“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功完成了万米级海试。潜水器配备了国际先进水平的声学系统，声学系统由母船部分和潜水器本体部分组成，为“奋斗者”号实现了水声通信、精细探测和定位导航。水声通信是“奋斗者”号与母船之间唯一的沟通方式。由于可见光和电磁波在海水中传播时衰减很快，也无法通过一根连接母船的线缆来进行通信。所以科学家为“奋斗者”号量身定制了一套数字水声通信系统，如图所示，它将语言和文字等信息编码调制后，通过换能器进行发射和接收，实现数据交互，把所有的关键数据准确高效地与母船进行沟通。精细探测为“奋斗者”号在水下航行和作业提供了安全保障。尽管马里亚纳海沟两侧都是非常陡峭的海山，但是“奋斗者”号安装有前视成像声呐设备，可对前方海山的距离和轮廓进行实时探测，帮助它精准避开障碍物。

蝙蝠与测速仪

蝙蝠是利用超声波的高手，它长有一双眼睛，视觉很差，被认为是动物界的“盲人”。为了研究蝙蝠如何在黑暗的夜晚捕食昆虫，17世纪末，意大利科学家将蝙蝠和猫头鹰一起放在完全黑暗的密室里。研究发现，蝙蝠能轻易地分辨方位、躲避障碍物，而猫头鹰会撞上障碍物。而后来科学家通过实验发现，如果将蝙蝠的耳朵堵住，它就会丧失方向感，不能躲避障碍物。

直到1930年，哈佛大学的一位大学生才利用仪器探测到蝙蝠发出的是超声波，从而揭开了蝙蝠捕食之谜。原来，黑暗中飞行的蝙蝠通过鼻腔每秒发射10~20次超声波，这种声波可以探索到很小的障碍物，声波遇到障碍物后便会发生反射。蝙蝠根据接受到反射回来声音的方向和时间间隔，就能了解周围环境，辨别位置和捕食昆虫。这种利用声波在传播过程中有反射现象的原理探测物体方位和距离的方式叫回声定位。

科学家受到回声定位的启发，发明了超声波测速仪。图甲是公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪每隔一定的时间发射一次超声波，显示屏上能显示发出和接收到的超声波信号，并能读出两个信号的时间差，从而测出被测物体的位置和速度。如果发出的超声波遇不到反射物，显示屏上只显示发出的超声波，如图乙中的p₁、p₂所示，如果测速仪正前方有一辆汽车，测速仪将接收到汽车反射回来的超声波，p₁、p₂的接收波n₁、n₂如图丙所示。

（1）科学家将蝙蝠和猫头鹰一起放在完全黑暗的密室里，发现蝙蝠能轻易地分辨方位、躲避障碍物。这一过程属于科学探究中的 ；

A.提出问题                 B.猜想假设            C.进行实验                 D.得出结论

（2）频率高于 Hz的声音叫做超声波。

（3）蝙蝠用来接收反射回来超声波的器官是 ；

A.眼睛        B.耳朵        C.鼻腔        D.嘴巴

（4）图丙中p₁、n₁之间的时间间隔t₁=0.2s，超声波在空气中传播速度是v=340m/s，可知超声波第一次反射时汽车离测速仪的距离为m；

（5）图丙p₂、n₂之间的时间间隔t₂小于之p₁、n₁之间间隔t₁ ， 由此可以判断汽车的运动情况是 。

A.静止        B.向左运动        C.向右运动        D.无法判断

（1）收到信息时距海底的距离；

（2）此海域的深度。

（1）求核潜艇到暗礁的距离；        

（2）这种测量方法能否用来测量地球与月球之间的距离？为什么？

汽车与物理

汽车抬头显示（如图1）又叫汽车平视显示系统（Head-UpDisplay），简称HUD，是为了提高安全性而研发。它利用平面镜成像原理（如图2），使显示器上的重要行车数据通过前挡风玻璃成像在正前方、驾驶员不必低头，就可以看到车辆行驶的车速、油耗等信息。凸面镜和凹面镜对光的作用在汽车上也有应用，它们也对汽车的安全行驶起着至关重要的作用。

车窗所采用的“智能玻璃”具有单向透光功能，使用时反射面必须是迎光面，就能从车内看到车外明亮的景物，从车外看不见较暗的车内景象这种玻璃还能根据车外光照度自动调节透明度（透明度是指车内光照度与车外光照度的比值），实现车内的光照度为一个适宜的定值，经测算车外光照度和玻璃的透明度乘积为定值，其图像如图7所示。

如图所示，倒车雷达全称叫“倒车防撞雷达”，也叫“泊车辅助装置”，该装置能够判断障碍物的距离，并提示辆周围障碍物的情况，以提高倒车时的安全性。该装置是由声波传感器（俗称探头）、控制器和显示器、报警器（喇叭或蜂鸣器）等部分组成，声波传感器是整个装置中最核心的部件，其作用是发出与接收声波，探头常用的工作频率为40kHz。当探头探知汽车距离障碍物的距离达到危险距离时，系统会通过显示器和蜂鸣器发出“嘀嘀”的警报声来提醒驾驶员。图甲是公路上测量车速的示意图，测速仪静止停在公路旁，每隔一定的时间发射一次超声波，显示屏上能显示发出和接收到的超声波信号，并能读出两个信号的时间差，从而测出被测物体的位置和速度。如果发出的声波遇不到反射物，显示屏上只显示发出的声波，如图乙中的、所示，如果测速仪正前方有一辆汽车，测速仪将接收到汽车反射回来的声波，、的发射波分别为、如图丙所示，已知声在当时的空气中的传播速度为340m/s。