题目内容
13.如图为超声波测速仪测量车速的示意图,测速仪发出并接收超声波信号,根据发出和接收到的信号间的时间差,测出被测物体的速度.图中P1、P2 是测速仪发出的超声波信号,n1、n2分别是P1、P2由汽车反射回来的信号.设测速仪匀速扫描,P1、P2、P3之间的时间间隔△t=2s,超声波在空气中传播的速度是V=340m/s,若汽车是匀速行驶的,则根据图可知:(1)汽车在接受到P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离是多少?
(2)汽车的速度?(速度结果保留一位有效数字)
分析 已知P1、P2的时间间隔为△t=2s,根据图示知道P1、P2之间间隔的刻度值,以及P1、n1和P2、n2之间间隔的刻度值,可以求出P1、n1和P2、n2间的时间,即超声波由发出到接收所需要的时间,从而可以求出超声波前后两次从测速仪传到汽车所用的时间,结合声速,进而可以求出前后两次汽车到测速仪之间的距离.
由于汽车向着测速仪方向运动,所以两者之间的距离在增大.汽车前后两次到测速仪之间的距离之差即为汽车前进的路程.由于两次超声波发出的时间间隔为2s.汽车运动的时间为从第一次与超声波相遇开始,到第二次与超声波相遇结束.求出这个时间,就是汽车运动的时间.根据汽车运动的距离和时间,即可求出汽车的运动速度.
解答 解:(1)P1、P2间的刻度值为20个格,时间长为2s,则每格间隔时间为0.1s.发出超声波信号P1到接受到反射信号n1间是10个格,则P1、n1之间时间间隔为:
t1=10×0.1s=1s
此时超声波通过的路程:S1=$\frac{1}{2}$vt1=$\frac{1}{2}$×340m/s×1s=170m;
发出超声波信号P2到接受到反射信号n2的时间为:
t2=11×0.1s=1.1s
此时超声波返回的路程:S2=$\frac{1}{2}$vt2=$\frac{1}{2}$×340m/s×1.1s=187m;
所以汽车接收到P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离为:△S=S2-S1=187m-170m=17m.
(2)汽车运行17m的时间为汽车接收到P1、P2两个信号的时刻应分别对应于图中P1n1的中点和P2n2的中点,其间有16小格,即汽车接收到P1、P2两个信号的时间间隔为n1与n2两个信号之间的间隔,即:
t=16×0.1s=1.6s;
故汽车的行驶速度 v=$\frac{s}{t}$=$\frac{17}{1.6}$≈10m/s.
答:
(1)汽车在接收到P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离是17m.
(2)汽车的速度是10m/s.
点评 汽车在接收到信号之间的距离,要通过其与测速仪之间的距离的变化求出.如何确定汽车运动的时间,是此题的难点.两次信号的时间间隔虽然是2s,但汽车在接收到两次信号时其其通过的路程所对应的时间不是2s.要从起第一次接收到超声波的信号开始计时,到第二次接收到超声波的信号结束,由此来确定其运动时间.通过的路程与通过这段路程所用的时间对应上是解决此题关键.
| A. | 物体做匀减速运动 | B. | 物体的加速度是1m/s2 | ||
| C. | 物体的初速度为0 | D. | 物体7秒末速度为16m/s |
| A. | 其动能将会减小 | B. | 其所受的磁场力将会增大 | ||
| C. | 其电势能将会增大 | D. | 其所受的电场力将会增大 |
| A. | 电流表示数变小 | B. | 电压表示数变大 | ||
| C. | 电源内电路消耗的功率变大 | D. | R3消耗的功率变大 |