次声波和超声波

次声波和超声波 【基础知识诱思】 我们知道声响是水下探测的主要器材，声响以“声

音定位”方式去搜索目标，即通过换能器向一定方向发射短促的脉冲声信号，在遇到

水中目标后反射回换能器，再经过转换、计算得出水中目标的位置，这即是主动声呐；另外声响也可以采用收听目标的噪音来判定目标的位置，这就是“噪音测向仪”，

称之为“被动式声呐”．出现真正的声响系统首先是被动潜艇探测装置．之后，主动

声呐由于方向性准确较高，而使老式的被动声呐黯然失色．但是随着潜艇技术的迅

速发展，特别是水下速度的提高，对被动声响有了新的要求，那么大家知道声响所

用的声波是哪个范围的吗？这种声波有何特点？ 【重点难点解读】 问题一：超声波和次声波的定义 解读： 超声波：频率高于 2×104Hz 的声波叫超声波，人耳感

觉不到． 次声波：频率低于 20Hz 的声波叫次声波，人耳感觉不到． 时问题二：

超声波和次声波的特点及应用 （1）超声波的特点及应用： 解读： ①频率高，波

长短，不易衍射．因而可以定向发射，利用反射回的声波探测物体，如声呐仪，用

它可探测海水的深度、鱼群的位置、有无暗礁以及潜艇的潜伏位置等． ②穿透能力很强．可以利用这一特点进行金属内部探伤、探测大坝是否有裂痕等等． 超声波在

医疗上有着广泛的用途：如“B 超”的应用，“超声波多普勒仪”等，还可用超声波杀

菌、雾化药液、击碎结石等等． （2）次声波的特点及应用： 次声波的频率低，波

长长，易发生衍射现象．因此，可以通过接收海啸、台风、地震产生的次声波进行

防害预报，也可在较远距离外探知核实验、火箭的发射情况以及制造威力巨大的次声武器等． 【解题技法点拨】 明确次声波与超声波的频率范围和各自特点是解决

问题的关键 例 人耳能听到的声音的最高频率是 20000Hz，狗能听到的声音的最高

频率是 50000Hz，蝙幅能发出且能听到的声音频率高达 120000Hz，分别求出人、

狗、蝙幅能听到的在 0℃空气中传播的声波的最短波长． 点拨：本题考查了波长、

波速和频率三者的关系，已知 0℃时空气中的卢速 v332m/s，则其波 v v长可由 得到，设人、狗、蝙蝠能听到的声波最短波长分别为 1、 2、 3，则由 得 f f v 332 1 m1.66×10-2m f1 20000 v 332 2 m6.64×10-3m f 2 50000 v 332 3 m2.77×10-3m f 3

120000 答案：人、狗、蝙蝠能听到的最短波长分别为 1.66×10-2m，6.64×10-3m，2.77×10-3m 【经典名题探究】 考点：次声波和超声波的概念及特点 例 1 下列关

于次声波和超声波的说法，正确的是（ ） A．次声波和超声波不能形成声音，所

以它们不是声波 B．次声波和超声波都是机械振动引起的 C．次声波的波长很短，

超声波的波长很长 D．次声波和超声波都不容易产生明显的衍射现象 分析：考查

了超声波和次声波的区别与联系．次声波和超声波与我们所能听到的声音波一样，都是由机械振动产生的，只是它们的频率或低或高，所以它们都是声波，所以 A 错、B 正确；次声波的频率较低，因而波长较长，易发生明显衍射现象，由超声波的频

率较高，波长较短，因而不易发生明显衍射现象，所以 C、D 都错． 答案：B 、

探究：有些物理概念若不谨慎很容易混淆，如“发生衍射”与“发生明显衍射”“叠加”

与“干涉”等，那么“声音”与“声波”是一回事吗？（提示：不是，声音特指人能听到的声波，是声波的一个范围内的部分） 姊妹题 以下说法正确的是（ ） A．无论

什么波，只要频率大于 20000Hz 就叫超声波 B．凡是频率在 20Hz－20000Hz 的

声波人耳就能听到 C．强烈的次声波会对人体造成危害 D．由于次声波波长较长，

所以在空气中比超声波传播得快 答案：C 例 2 对空气中波长为 100m 的声波，下

列说法正确的是（ ） A．在同一介质中，比波长 20m 的声波传播快 B．不能被听见 C．波长太长，不能产生明显衍射 D．传播距离较远 分析：本题考查了波的

传播特点及次声波的有关特点，声波在介质中的传播速度是由介质决定 340的，与

声波的频率无关，所以 A 错；波长 100m 的声波在空气中频率大约为 f Hz3.4Hz，所以 100属于次声波，所以 B 正确；次声波波长较长，易发生明显衍射，越过障

碍物，传播距离较远，所以C 错、D 正确． 答案：BD 探究：只有确定声波是哪

一类波，逐步缩小范围才可根据其特点进行分析判断，这也是分析解决问题的基本

方法，以后学习中须灵活运用． 姊妹题 有一波长为 0．001m 的机械波，下列说

法正确的是（ ） A．若该波在空气中传播，只要振幅足够，人就能听到 B．该波较难发生明显衍射现象，接近直线传播 C．该波在水中比在空气中传播快 D．该波

属于超声波 答案：BCD 【思维误区诊断】 易错点：超声波和次声波的产生原因

及其特点，解题时对知识掌握不牢时，易产生一些主观想法如认为引起人的听觉不

是决定于声音的频率而是决定于声音的强度这样的错误． 例 下列说法中错误的是

（ ） A．次声波的频率很低，但只要强度足够大，也能引起人的听觉的注意 B．地震、台风、桥梁的振动都能产生次声波 C．利用超声波可对牛奶消毒 D．蝙蝠和海

豚都有完善的超声波发射和接收器官 误点诊断 错选 C．次声波的频率很低，但只

要强度足够大，就能引起人的耳膜振动，引起听觉，所以 A 正确；地震、台风可

以发射次声波，但桥梁的振动不能产生次声波，B 错，CD 正确．错因是由于对 基

础知识掌握不牢，引起人的听觉不是只由声音强度决定，而更重要的取决于声音频率． 名师批答 能不能引起听觉不仅决定于声波的强度，而是首先决定于声波的频

率，人的听觉频率为 20Hz～20000H、低于 20Hz，无论振动多强，都听不到，所

以 A 错；地震、台风 Iii 产生次声波，而桥梁的振动很缓慢，因而也可以产生次

声波，所以 B 上确；C、D 也正确． 答案：A 【同步达纲练习】 基础知识 1．超

声波的频率范围是（ ） A．2Hz～20MHz B．大于 2MHz C．大于 20kHz D．20kHz～20MHz 2．关于超声波与次声波，以下说法中正确的是（ ） A．都不能被人听到 B．在

同一介质中传播速度不同 C．次声波的波长长，而超声波的波长短 D．都有很强的

穿透力 “B 3． 超”中所用的超声波属于（ ） A．电磁波，且为横波 B．电磁波，

且为纵波 C．机械波，且为横波 D．机械波，且为纵波 4．波长为 60m 的声波在

空气中传播，下列说法中正确的是（ ） A．比波长为 30m 的声波传播得慢 B．不能产生衍射 C．不能被人听见 D．不能产生反射 5．蝙蝠通过发射和接收超声波来

确定猎物的方位和距离，设蝙蝠每次发出 100 个完全波，频率为 1×105Hz，每秒

发射 50 次，它在 1s 内发射超声波的时间为（ ） A．1s B．0.5s C．0．1s D．0．05s 6．医学上进行人体检查的“B 超”是利用了超声波的 性质． 7．利用超声波可以探

测鱼群的位置，在一只装有超声波发射和接受装置的渔船上，当它向选定的方向发射出频率为 5.8×104Hz 的超声波后，经过 0.64s 收到从鱼群反射回来的反射波，

已知 5.8×104Hz 的超声波在水中的波长为 2.5cm，则这群鱼到渔船的距离为多少

米？ 8．潜艇探测水中目标时常用声呐，声呐向水中目标发射超声波，超声波被目

标反射后又被潜艇的声呐系统所接收．测出发送到接收经过的时间就可知潜艇和目

标之间的距离． 声呐发出的超声波频率为 4×104Hz，发出一个脉冲时间 0.015s，超声波在水中的波速为 1450m／s，从声波发出到接收到目标的回波经历时间 0.6s，

则：该超声波波长多少米？一列声波有多少个完全波？潜艇到目标距离为多少？ 9．次声波和超声波在同一介质中传播的速度相同吗？在 0℃的空气中，次声波的最短波长是多少？超声波的最长波长是多少？ 能力提升 “B 1．利用超声波探查人体

组织器官疾病称为超声诊断， 超”是目前超声诊断中最常用的方法，所用超声波频

率一般为 2～20MHz，超声波在人体组织内的平均速度为 1540m／s，超声波在人体内的波长范围是（ ） A．1.7×10-5～1．7×10-4m B．7.7×10-5～7.7×10-4m C．1.7×10-5～7.7×10-4m D．7．7～77 m 2．在水中的可闻声波传入空气中（ ） A．声

速变小，波长变短 B．由纵波可能变为横波 C．由于波长变短，可能变为超声波 D．由于波长变短，更容易发生衍射现象 3．关于超声波和次声波，下列说法正确

的是（ ） A．次声波和超声波都不能引起人类听觉器官的感觉 B．次声波和超声波都容易发生明显的衍射现象 C．次声波在传播过程中基本上是沿直线传播的 D．超声波在传播过程中基本上是沿直线传播的 4．由台风、地震引起的巨大海浪

都能发出次声波，所以，接收次声波能预报破坏性很大的海啸、台风，这表明（ ） A．由地震引起的巨大海浪的传播速度和台风中心的移动速度大于次声波的波速

B．由地震引起的巨大海浪的传播速度和台风中心的移动速度小于次声波的波速 C．由地震引起的巨大海浪的传播速度和台风中心的移动速度等于次声波的波速

D．能预报破坏性很大的海啸、台风，在技术上与次声波的传播速度无关 5．说明

为什么有些动物对地震、台风等比人更敏感，人类怎样利用这些动物的异常反应进

行预报？ 6．有一种能导致人神经麻痹的武器——“次声炸弹” ．次声波能使人产生

头痛、心悸恶心等种种不适，严重的会使内脏振坏而丧生，研究表明，人体内脏固有频率约在 0.01Hz～20Hz，试应用物理知识说明为什么次声波会对人体产生严重

损害？ 【参考答案】 基础知识 1．C 2．AC 3．D 4．C 5．D 6．反射 7．464m 分

析：设渔船距鱼群的距离为 s，从发射超声波到接收到超声波通过的路程 2svt， vt ft 0.025 5.8 10 4 0.64又 v＝ f，所以 s m 464m . 2 2 2 8．0.03625m 600 个 435m v

1450 分析：该超声波的波长 m0.03625m ； 一 列 声 波 所 包 含 的 波 的 个 数 f 4 10 4 1n0.015×4×104600，潜艇到目标的距离 L ×0.6×1450m435m. 2 9．相同，16.6m，1.66x10-2m 能力提升 1．B 2．A 3．AD 4．B 5．有些动物如家畜、鱼等对

地震和台风发生时发出的次声波比人敏感． 6．因次声波的频率低于 20Hz，若体

外次声波的频率等于或接近于人体的内脏的固有频率，将发生共振，使内脏剧烈振

动，从而使人体受到严重损伤甚至使人死亡．