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1.4 人耳听不到的声音
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【知识梳理】
一、可听声波、超声波和次声波
1、可听声波：人耳能听到的声音叫作可听声波，它的频率范围通常为20--20 000 Hz；
2、超声波：频率高于20 000 Hz的声音叫作超声波；
3、次声波：频率低于20 Hz的声音叫作次声波。
二、超声波的特点和应用
特点：方向性好、穿透能力强、易于获得较集中的声能等。
1．人们根据超声波方向性好、在水中传播距离远等特点制成声呐装置，可以发现潜艇、鱼群等水下目标，并测出它们的位置，此外，利用声呐装置还可以测绘海底的地形。
2．超声波能够成像，例如，利用B型超声波（简称B超），可观察母体内的胎儿。
3．超声波能使清洗液产生剧烈振动，具有去污作用，据此，人们制成了超声波清洗器。
4．超声波还能使塑料膜发热，从而将两张塑料膜粘合在一起。常见的超声波焊接器就是利用这一原理对塑料袋进行封口的。
三、次声波的特点和应用
1、特点：不易衰减，不易被水和空气吸收，波长更长，因此能绕开障碍物，虽然我们听不见，但它却时刻存在我们身边。
2、火箭发射、飞机飞行、车辆奔驰以及自然界中火山爆发、陨石坠落、地震、海啸、台风、雷电等都会产生次声波，次声波能够绕过障碍物传得很远，而且无孔不入，地震、核爆炸、火箭发射所产生的次声波能绕地球2--3周。
3、较强的次声波会对人体造成严重损害，使人恶心、神经错乱，甚至五脏破裂，强度更大的次声波还会对机器设备、建筑物等造成破坏。
4、应用：预报地震、台风，或为监测核爆炸提供依据。
四、声音的应用
1、传递信息：B超检查身体、回声测距与定位、人们根据蝙蝠超声导航原理制成超声雷达（声呐）。
2、传递能量：传声过程实际就是传递能量的过程，如超声波清洗器、超声波击碎人体内的结石。
【典型例题】
1、关于声波的下列说法中，正确的是（ ）
A．足够强的超声波才能被人听见 B．超声波比次声波传播速度快
C．人能听到的声波属于可听声 D．次声波是指频率高于20000Hz的声音
2、下列事例中利用超声波传递信息的是（　　）
A．用超声波电动牙刷刷牙 B．用超声波给金属工件探伤
C．用超声波清洗眼镜片 D．用超声波除去人体内的结石
3、下列事实中，应用了次声波的是（　　）
A．用声纳测量海底的深度 B．蝙蝠测定目标的方向和距离
C．海豚判断物体的位置和大小 D．用仪器监听海啸
4、根据如图中提供的小资料，判断以下说法正确的是（ ）
A. 狗可以发出超声波 B. 大象发出的都是次声波
C. 大象和狗的“发声频率”没有重叠区，所以狗的叫声大象永远听不到
D. 15Hz的声音即使振幅足够大，人耳依然是听不到
5、超声波具有____________、____________等特点，主要应用于航海探测、医疗治疗、金属探伤等方面．
6、地震是一种常见的自然灾害，地震时产生的___________（超声波/次声波）对建筑物、人的平衡器官功能的破坏性很大，使人产生恶心、晕眩、旋转感等症状，严重的会造成内脏出血破裂，危及生命．由于它的破坏性大，并且它的频率低于________Hz，人耳却无法直接听到，所以要尽量远离地震源．
7、某种昆虫靠翅的_________发声．若这种昆虫的翅膀在2s内振动了600次，人类_________听到该频率的声音．（选填“能”或“不能”）
8、次声波的特点是来源广、传播远、能够绕过障碍物传得很远．次声的声波频率很低，一般均在20Hz以下，波长却很长，传播距离也很远．它比一般的声波、光波和无线电波都要传得远．例如，频率低于1Hz的次声波，可以传到几千以至上万千米以外的地方．次声波具有极强的穿透力，不仅可以穿透大气、海水、土壤，而且还能穿透坚固的钢筋水泥构成的建筑物，甚至连坦克、军舰、潜艇和飞机都不在话下．次声波的传播速度和可闻声波相同，由于次声波频率很低．大气对其吸收甚小，当次声波传播几千千米时，其吸收还不到万分之几，所以它传播的距离较远，能传到几千米至十几万千米以外．1883年8月，南苏门答腊岛和爪哇岛之间的克拉卡托火山爆发，产生的次声波绕地球三圈，全长十多万公里，历时108小时．1961年，苏联在北极圈内新地岛进行核试验激起的次声波绕地球转了5圈．7 000Hz的声波用一张纸即可阻挡，而7Hz的次声波可以穿透十几米厚的钢筋混凝土．许多灾害性现象如火山喷发在发生前可能会辐射出次声波，因此有可能利用这些前兆现象预测灾害事件．地震或核爆炸所产生的次声波可将岸上的房屋摧毁．次声如果和周围物体发生共振，能放出相当大的能量．如图4Hz～8Hz的次声能在人的腹腔里产生共振，可使心脏出现强烈共振和肺壁受损．也可以用以摧毁特定目标．
阅读以上材料，回答下列问题：
（1）以下不属于次声波的特点的是_______。
A．频率高 B．传播远 C．能够绕过障碍物 D．穿透力强
（2）在海水中，能够传播的更远的是_______。
A．光波 B．超声波 C．可听声波 D．次声波
（3）可以利用次声波监测________________（写出一种即可）．
（4）_______Hz的次声能在人的腹腔里产生共振，可使心脏出现强烈共振和肺壁受损．
【课堂练习】
1、“最美人间四月天，蜜蜂蝴蝶舞蹁跹”，人能听见的声音的频率范围一般在20Hz至20000Hz之间．下面有关说法中正确的是（ ）
A. 蜜蜂在人身后飞，人可以听见．蝴蝶在人身后飞，人听不见
B. 蜜蜂在人身后飞，人可以听见．蝴蝶在人身后飞，人也能听见
C. 2Hz至10Hz的次声，只要振幅足够大，人耳就能听见
D. 声音不需要介质在真空中也能传播
2、医用“B”超机是利用超声波来诊断病情的，但人们听不到它发出的声音，这是因为（ ）
A. 它的响度太小 B. 它的频率小于人能听到的声音频率
C. 它的响度太大 D. 它的频率大于人能听到的声音频率
3、有一种电子牙刷（如图所示），它能发出超声波，直达牙刷棕毛刷不到的
地方，这样刷牙既干净又舒服．关于电子牙刷，正确的说法是（ ）
A. 刷牙时，人听不到超声波，是因为超声波不能在空气中传播
B. 超声波的音调很低，所以人听不到
C. 超声波不是由物体振动产生的
D. 超声波能传递能量
4、同学们在科普节目上了解到，遇到地震时，被困在废墟中的遇险者通过敲
击周围的固体向外求救，这种做法主要是利用了（　　）
A．声音能够传递能量 B．声音能够传递信息，且固体传声的效果比空气好
C．敲击固体发出的声音响度更大 D．敲击固体发出的超声波使人听得更清楚
5、野牛大象群也有自己的“语言”，研究人员录下了象群“语言”交流时发出的声音，发现以2倍速度快速播放录音时，人耳可听到比正常播放时更多的声音，播放速度为原来2倍时，声波的频率是正常播放时的2倍；下列说法正确的是（　　）
A．2倍速度快速播放录音时，声音的响度变大
B．2倍速度快速播放录音时，声波传播的速度变大
C．正常播放时听不到更多的声音是因为大象的部分“语言”是超声波
D．能听到更多声音的原因是声音的音调变高了
6、如果我们看见物体振动，却听不到声音，下列分析的原因不可能的是（　　）
A. 发声体的振幅太小 B. 发声体振动太慢
C. 发声体离我们太远 D. 此时空气不能传播声音
7、
医生利用超声波对病人进行体检说明超声波能够____________，也可以利用超声波除去人体内的结石，说明超声波具有__________。蝙蝠通常只在夜间出来活动、觅食，它在飞行时会发生_________，根据回声到来的方位和时间、确定目标的位置，科学家利用这个原理发明了________ 系统．
8、汽车倒车雷达由挥头、处理器、蜂鸣器等部件组成．探头一般采用40kHZ、48kHZ、58kHZ的声波，该声波属于___________（选填：超声波、次声波或可听声）．当探头发出的声波碰到障碍物后反射回来总共用了0.01s，则处理器能算出此时车尾到障碍物的距离为_______m．此时蜂鸣器发出短促的警报声，提醒司机小心驾驶，声音此时给司机传递了_______（选填“信息”或“能量”）．
9、一只蝴蝶10s内振翅60次，它振翅的频率为_______Hz，这样的频率在下面表格中_________的听觉范围内．
10、传统指纹识别TouchID已成为智能手机的标配。随着黑科技超声波指纹识别技术SenseID的出现，屏下指纹的全面屏手机变得越来越普及。与传统指纹识别不同，超声波指纹识别技术是通过发射超声波扫描紧贴屏幕的指纹，并根据接收到的反射超声波分析得出指纹的信息，进行比对解锁。超声波是频率超过人类听觉上限的声波，具有较强的穿透能力，能够穿透玻璃、铝、不锈钢、蓝宝石或塑料等。此外，超声波扫描能够不受手指上可能存在的污物影响，例如汗水、护手霜或凝露等，从而提供一种更稳定、更精确的认证方式。
(1)超声波_______（选填“能”或“不能”）在真空中传播；
(2)SenseID系统利用了仿生学原理，它模仿了下列哪个选项的生物______；
A．蝙蝠 B．蜘蛛 C．青蛙 D．猫
(3)SenseID是利用了超声波传递__________（选填“信息”或“能量”）的特性；
(4)SenseID系统向手指上若干个位置发射超声波，检测到被手指反射的信号时所需的时间随位置的变化情况如图1所示，由图可知这些位置指纹的大致形状，图2选项最符合的是_______。
11、 300多年前，意大利的科学家做了这样一个实验：在房间里挂了许多铃铛，然后让蝙蝠在房间内自由飞行．第一次没有对蝙蝠做任何限制，铃铛未响；第二次蒙住蝙蝠的眼睛，铃铛也未响；第三次塞住蝙蝠的耳朵，房间内的铃铛响了．
（1）下列问题不是该实验所研究的是_______；
A．蝙蝠飞行靠什么躲避障碍物的 B．眼睛对蝙蝠的飞行是否起到作用
C．耳朵对蝙蝠的飞行是否起到作用 D．铃铛是怎样发声的
（2）人们对蝙蝠这种高超的飞行本领提出了如下四种猜想，你认为科学家的实验支持了哪种猜想______；
A．蝙蝠的视力特别好 B．蝙蝠对空间的状况有极强的记忆力
C．蝙蝠能发射并接收超声波 D．蝙蝠的嗅觉系统特别灵敏，凭嗅觉可以判断前方有无障碍物
【典型例题】
1、C；2、B；3、D；4、D；5、方向性好；穿透力强；
6、次声波；20；7、振动；能；8、A；D；火山喷发；4--8；
【课堂练习】
1、A；2、D；3、D；4、B；5、D；6、D；
7、传递信息；能量；超声波；声呐；8、超声波；1.7；信息；9、6；大象；
10、不能；A；信息；A；11、D；C；

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