声音的产生和传播

• 医院里的超声检查与碎石：超声波频率高、方向性好，能穿入人体成像，也能击碎结石。
• 地铁隧道与高架旁的声屏障：在传播过程中减弱噪声；临街住宅装双层中空玻璃是同一思路。
• 钱塘江大桥上的「贴地听声」：把耳朵贴在铁轨或桥面钢梁上，能更早听到远处火车驶来，因为固体传声比空气快得多；而杭州的「禁鸣喇叭」路段则是直接在声源处减弱噪声。

生活应用题 1 · 打雷时闪电有多远

夏日傍晚，小杭在西湖边看到一道闪电，$5\ \text{s}$ 后听到雷声。已知空气中声速取 $340\ \text{m/s}$，光速为 $3 \times 10^{8}\ \text{m/s}$。（1）雷击处距他约多远？（2）为什么计算时可以忽略光的传播时间？

分步解：

1. 确定思路：闪电和雷声同时发生，看到闪电的时刻近似为雷电发生时刻，故雷声传播时间约为 $5\ \text{s}$。
2. 求距离，依据 $s = vt$：$s = 340 \times 5 = 1700\ \text{m}$，即约 1.7 千米。
3. 估算光的传播时间：$t_{\text{光}} = \dfrac{1700}{3 \times 10^{8}} \approx 5.7 \times 10^{-6}\ \text{s}$，只有百万分之几秒，与 $5\ \text{s}$ 相比小到可以忽略。
4. 答：约 1700 米。上面的估算说明「看到闪电即为发生时刻」的假设是合理的，这也是「先见闪电后闻雷声」的原因。

生活应用题 2 · 隧道里的回声

一列地铁以 $20\ \text{m/s}$ 的速度驶向前方的隧道口，在距洞口某处鸣笛，$2\ \text{s}$ 后司机听到回声。声速取 $340\ \text{m/s}$。求鸣笛时列车距洞口多远。

分步解：

1. 分析运动过程：$2\ \text{s}$ 内声音走的总路程是「鸣笛处到洞口」加「洞口到司机听到时列车所在处」。
2. 求两者各自的路程：$s_{\text{声}} = 340 \times 2 = 680\ \text{m}$，$s_{\text{车}} = 20 \times 2 = 40\ \text{m}$。
3. 建立关系：设鸣笛时距洞口 $s$，则声音路程 $= s + (s - s_{\text{车}})$，即 $2s - 40 = 680$。
4. 求解并作答：$2s = 720$，$s = 360\ \text{m}$。鸣笛时列车距洞口 360 米。检验：声音单程 $360\ \text{m}$ 用时约 $1.06\ \text{s}$，返回时列车已前进 40 米，正好合上。这类题的关键是画出声音和车各自走过的路程再列方程。