Question

18．（1）圖1、2是高速公路上用超聲波測(cè)速儀器測(cè)量車(chē)速的示意圖，測(cè)速儀發(fā)出超聲波信號(hào)，遇到汽車(chē)以后反射回來(lái)，儀器又接受到信號(hào)．根據(jù)發(fā)出和接受到的信號(hào)間的時(shí)間差，測(cè)量被測(cè)物體的速度．已知汽車(chē)向右運(yùn)動(dòng)，超聲波的速度為340m/s，儀器第一次發(fā)射和接收的時(shí)間間隔為0.2s，第一次發(fā)射之后2s第二次發(fā)射信號(hào)，儀器第二次發(fā)射和接收的時(shí)間間隔為0.6s．則汽車(chē)在第一次反射信號(hào)的瞬間與測(cè)速儀的距離是34m，汽車(chē)在第二次反射信號(hào)時(shí)與測(cè)速儀的距離是102m，汽車(chē)的速度是28.3m/s．

（2）圖3是在高速公路上用超聲波測(cè)速儀測(cè)量車(chē)速的示意圖，測(cè)速儀發(fā)出并接收超聲波脈沖信號(hào)，根據(jù)發(fā)出和接收到的時(shí)間差，測(cè)出汽車(chē)的速度．4中是測(cè)速儀發(fā)出的超聲波信號(hào)，n₁、n₂分別是由汽車(chē)反射回來(lái)的信號(hào)．設(shè)測(cè)速儀勻速掃描，p₁、p₂之間的時(shí)間間隔△t=1.0s，超聲波在空氣中傳播的速度是V=340m．/s，若汽車(chē)是勻速行駛的，則根據(jù)圖4可知，汽車(chē)在接收到p₁、p₂兩個(gè)信號(hào)之間的時(shí)間內(nèi)前進(jìn)的距離是13.6m，汽車(chē)的速度是19.5m/s．

Answer 1

分析 由題意可知，P₁、P₂的時(shí)間間隔為0.8秒，根據(jù)圖b所示P₁、P₂的間隔的刻度值，即可求出圖中每小格表示的時(shí)間；以及P₁、n₁和P₂、n₂之間間隔的刻度值．可以求出P₁、n₁和P₂、n₂之間的時(shí)間，即超聲波由發(fā)出到接收所需要的時(shí)間．從而可以求出超聲波前后兩次從測(cè)速儀汽車(chē)所用的時(shí)間，結(jié)合聲速，進(jìn)而可以求出前后兩次汽車(chē)到測(cè)速儀之間的距離．

解答 解：（1）汽車(chē)與測(cè)速儀之間的距離可視為聲波運(yùn)動(dòng)距離的一半；則可知，s₁=340×0.1=34m；
s₂=340×0.3=102m；
聲波從第一次發(fā)出開(kāi)始計(jì)時(shí)，到第二次與汽車(chē)相遇結(jié)束，共用時(shí)2+0.2+0.3=2.5s；
其中，超聲波第一次發(fā)出到與汽車(chē)相遇，所用的時(shí)間0.1秒不在汽車(chē)接收到p₁、p₂兩個(gè)信號(hào)之間的時(shí)間內(nèi)；
若設(shè)汽車(chē)通過(guò)這段距離時(shí)間所用的時(shí)間為t．則t=2.5s-0.1s=2.4s．
汽車(chē)通過(guò)的距離為：s=s₂-s₁=102-34=68m；
故汽車(chē)的速度v=$\frac{s}{t}$=$\frac{68}{2.4}$=28.3m/s；
（2）P₁、P₂的間隔的刻度值為30個(gè)格，時(shí)間長(zhǎng)為1秒，因此圖中每小格表示的時(shí)間為t=$\frac{1}{30}$=0.033s；
因?yàn)镻₁、n₁之間間隔的刻度值為12，所以對(duì)應(yīng)的時(shí)間為0.396秒；P₂、n₂之間間隔的刻度值9，所以對(duì)應(yīng)的這兩點(diǎn)之間對(duì)應(yīng)的時(shí)間為0.297秒．
P₁、n₁之間的時(shí)間為超聲波第一次從測(cè)速儀發(fā)出后遇到行進(jìn)的汽車(chē)又回來(lái)所用的時(shí)間，所以超聲波傳播到汽車(chē)所用的時(shí)間t₁為0.17秒．由此可以求出汽車(chē)在接收到p1的信號(hào)時(shí)汽車(chē)與測(cè)速儀之間距離：S₁=vt₁=340m/s×0.17s=57.8m；
同理可求出汽車(chē)在接收P₂信號(hào)時(shí)汽車(chē)與測(cè)速儀之間的距離：S₂=vt₂=340m/s×0.13s=44.2m．
由此可知，汽車(chē)在接收到P₁、P₂兩個(gè)信號(hào)之間的時(shí)間內(nèi)前進(jìn)的距離：S=57.8m-44.2m=13.6m．
汽車(chē)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為：t=（30-6）×0.029=0.696s；
汽車(chē)的速度v=$\frac{s}{t}$=$\frac{13.6}{0.696}$=19.5m/s；
故答案為：（1）34；102；28.3；（2）13.6；19.5

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查速度已經(jīng)聲波的計(jì)算，確定聲音傳播的時(shí)間是本題的難點(diǎn)，注意緊扣公式然后找出相關(guān)物理量才是解答本題的關(guān)鍵．