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D
【分析】
我们首先要明确这道题的核心是结合超声手术刀的实际工作需求,匹配对应的超声波特性,筛选出无关的特点。第一步先梳理超声手术刀的工作逻辑:首先需要让多束超声波精准对准体内的病变位置,其次要穿过人体表层的正常组织抵达深处病灶,最后汇聚的声波要释放足够高的能量来杀死病变细胞。接下来我们逐个对照选项的特性,判断该特性是否支撑上述治疗需求,排除相关选项后就能得到答案。
【解析】
超声手术刀的工作过程对超声波的特性有如下要求:
1. 利用超声波方向性好的特点,可以精准控制多束声波的传播方向,让所有声波都指向病灶位置,A选项和治疗功能相关;
2. 利用超声波穿透力强的特点,声波可以顺利穿过人体表层的正常组织,到达体内深处的病变部位,B选项和治疗功能相关;
3. 多束超声波在病灶位置汇聚,利用超声波能量集中的特点,可以释放足够的能量“烧死”病变细胞,C选项和治疗功能相关;
4. 超声波遇物反射的特性,是超声检测(如B超、超声测距)场景利用的特点,该特性会让声波遇到障碍物就返回,无法将能量集中作用在病灶上,和超声手术刀的治疗功能无关。
因此答案选D。
【答案】
D
【知识点】
超声波的特性;声的利用
【点评】
本题结合医疗场景考察超声波的相关应用,解题的核心是将超声波的各个特性和手术刀的工作流程逐一对应,区分超声检测类应用和超声治疗类应用所利用的不同特性,避免知识点混淆。
【难度系数】
0.8
【分析】
这道题是声学的基础应用题,我们可以通过逐个结合超声波相关知识点排查选项的思路来解题:首先回忆超声波的定义,先判断A选项的频率描述是否正确;接着区分声传递信息和传递能量的不同应用场景,判断B选项;再根据声波的传播特性,判断超声波遇到障碍物会不会反射,排除C选项;最后结合蝙蝠的回声定位原理,验证D选项的正确性,就能得到答案。
【解析】
我们逐一分析每个选项:
1. 选项A:人耳的正常听觉频率范围是20Hz~20000Hz,频率高于20000Hz的声波才叫做超声波,频率低于20Hz的是次声波,因此A说法错误。
2. 选项B:该导盲手杖利用超声波探测障碍物的方位、距离等信息,是利用了超声波可以传递信息的特性,没有体现超声波传递能量,因此B说法错误。
3. 选项C:超声波属于声波,声波在传播过程中遇到障碍物时都会发生反射现象,因此C说法错误。
4. 选项D:蝙蝠是通过发射超声波,接收障碍物反射回来的回波来确定目标的位置、距离,也就是回声定位,该导盲手杖的定位原理和蝙蝠完全相同,因此D说法正确。
【答案】D
【知识点】
超声波定义,声的利用,回声定位
【点评】
本题结合生活中实用的超声导盲手杖场景命题,属于声学基础考点,难度较低,只要牢记超声波的频率范围、声的两类利用的区别、回声定位的原理,就可以快速排除错误选项得到正确结果。
【难度系数】
0.9
【分析】
这是一道声现象的概念辨析题,解题的核心思路是紧扣人耳听觉频率范围、声速的影响因素、超声波的应用等基础知识点,逐一排查每个选项的描述是否正确:首先明确人耳能听到的声音频率区间是20Hz~20000Hz,再分别对四个选项的场景对应知识点验证,排除错误表述,选出正确答案。
【解析】
我们逐个分析选项:
1. 选项A:人耳的可听声频率范围为20Hz~20000Hz,蝴蝶原本翅膀振动频率低于20Hz属于次声波,人无法听到;如果相同时间内拍打翅膀的次数足够多,翅膀振动的频率就会升高,当频率进入20Hz~20000Hz区间时,人就可以听见该声音,该说法正确。
2. 选项B:超音速飞机发动机发出的声音频率属于人耳可听声范围,不属于超声波;地面上的人听不到高空中超音速飞机的声音,是因为飞机飞行速度超过声速,飞机位置处于自身发出声波的前方,声波无法顺利传递到地面人耳处,该说法错误。
3. 选项C:声波的传播速度只由介质种类和温度决定,在相同温度和相同介质中,超声波和次声波都属于声波,二者的传播速度完全相等,该说法错误。
4. 选项D:“B超”检查胎儿的原理是检查仪器向人体发射超声波,利用超声波遇到人体组织反射的信号成像,并非胎儿能够发出超声波,该说法错误。
【答案】
A
【知识点】
人耳听觉范围,声速影响因素,超声波应用
【点评】
本题属于声现象的基础易错题,容易出现的误区是误以为超声波的传播速度比次声波更快、混淆B超的信号发射源,解题时要牢记不同频率的声波在同种同温介质中传播速度一致,准确区分各类声现象的原理即可顺利判断。
【难度系数】
0.7
【分析】
我们逐问梳理解题思路:
1. 第一问:超声波属于声波,声波的基本特性就是遇到障碍物会发生反射,结合题干里提到的“回波”相关描述,可直接判断超声波遇到障碍物会反射形成回声。
2. 第二问:回忆仿生学相关应用,依靠超声波回声定位感知环境的典型生物是蝙蝠,猫、狗、大象都不依靠超声波回声定位工作,因此对应选项即可选出正确答案。
3. 第三问:超声波识别指纹的过程,是通过接收不同位置的回波差异,获取指纹纹路的位置信息,该过程是利用超声波携带、传递信息的特性,并非利用超声波的能量做功。
4. 第四问:根据速度公式s=vt,超声波传播速度v是定值,回收信号的时间是超声波往返的总时间,因此时间越长,手指对应位置到手机平面的距离就越大,该点也就越远离手机、位置越高。对比五个点的时间大小关系,就能对应匹配出符合距离规律的指纹形状。
【解析】
(1) 超声波是声波的一类,传播途中遇到障碍物时,会有一部分被反射回来形成回声,和题干中描述的“回波”现象对应,因此填“会”。
(2) 蝙蝠依靠自身发出的超声波经障碍物反射后的回波,实现回声定位感知周边环境,超声波指纹识别正是模仿该仿生原理,因此选A。
(3) 超声波指纹识别通过不同位置回波的差异,区分指纹嵴和峪的位置,采集指纹纹路数据,该过程利用了超声波传递信息的作用。
(4) 超声波从手机发出到手指再返回手机,满足路程关系2s=vt,即s=vt/2。超声波声速v恒定,回收信号时间t越长,手指对应点到手机的距离s越大。已知t_A=0.30ms、t_B=0.16ms、t_C=0.30ms、t_D=0.14ms、t_E=0.30ms,可得距离关系s_A=s_C=s_E > s_B > s_D,即A、C、E三点距离手机最远、高度最高,B点高度次之,D点距离最近、高度最低,完全对应图D的指纹形状,故选D。
【答案】
(1)会 (2)A (3)传递信息 (4)D
【知识点】
超声波特性,回声定位,声与信息
【点评】
本题结合超声波指纹识别的前沿科技场景命题,既考察了声学基础知识点,又结合了速度公式的简单应用,引导学生用所学物理知识解释生活中的新技术,整体难度适中,能有效锻炼学生从题干提取信息、结合知识点分析实际问题的能力。
【难度系数】
0.8