Question

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

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

Answer 1

分析 由題意可知，P₁、P₂的時間間隔為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之間的時間，即超聲波由發(fā)出到接收所需要的時間．從而可以求出超聲波前后兩次從測速儀汽車所用的時間，結(jié)合聲速，進(jìn)而可以求出前后兩次汽車到測速儀之間的距離．

解答 解：（1）汽車與測速儀之間的距離可視為聲波運(yùn)動距離的一半；則可知，s₁=340×0.1=34m；
s₂=340×0.3=102m；
聲波從第一次發(fā)出開始計時，到第二次與汽車相遇結(jié)束，共用時2+0.2+0.3=2.5s；
其中，超聲波第一次發(fā)出到與汽車相遇，所用的時間0.1秒不在汽車接收到p₁、p₂兩個信號之間的時間內(nèi)；
若設(shè)汽車通過這段距離時間所用的時間為t．則t=2.5s-0.1s=2.4s．
汽車通過的距離為：s=s₂-s₁=102-34=68m；
故汽車的速度v=$\frac{s}{t}$=$\frac{68}{2.4}$=28.3m/s；
（2）P₁、P₂的間隔的刻度值為30個格，時間長為1秒，因此圖中每小格表示的時間為t=$\frac{1}{30}$=0.033s；
因為P₁、n₁之間間隔的刻度值為12，所以對應(yīng)的時間為0.396秒；P₂、n₂之間間隔的刻度值9，所以對應(yīng)的這兩點之間對應(yīng)的時間為0.297秒．
P₁、n₁之間的時間為超聲波第一次從測速儀發(fā)出后遇到行進(jìn)的汽車又回來所用的時間，所以超聲波傳播到汽車所用的時間t₁為0.17秒．由此可以求出汽車在接收到p1的信號時汽車與測速儀之間距離：S₁=vt₁=340m/s×0.17s=57.8m；
同理可求出汽車在接收P₂信號時汽車與測速儀之間的距離：S₂=vt₂=340m/s×0.13s=44.2m．
由此可知，汽車在接收到P₁、P₂兩個信號之間的時間內(nèi)前進(jìn)的距離：S=57.8m-44.2m=13.6m．
汽車運(yùn)動的時間為：t=（30-6）×0.029=0.696s；
汽車的速度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

點評 本題綜合考查速度已經(jīng)聲波的計算，確定聲音傳播的時間是本題的難點，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．