高中物理利用超声波测车速典型考题及解答
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1、图1—9中的A 是在高速公路上用超声测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号．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B 中P 1、P 2是测速仪发出的超声波信号，n 1、n 2分别是P 1、P 2由汽车反射回来的信号，设测速仪匀速扫描，P 1、P 2之间的时间间隔△t =1.0s ，超声波在空气中传播的速度v =340m/s ，若汽车是匀速行驶的，则根据图中可知，汽车在接收到P 1、P 2两个信号之间的时间内前进的距离是_________m ，汽车的速度是________m/s ．
图1
1．解：设测速仪扫描速度为v ′，因P 1、P 2在标尺上对应间隔为30小格，所以30
30v t
'=
=∆格/s ． 测速仪发出超声波信号P 1到接收P 1的反射信号n 1．从图B 上可以看出，测速仪扫描12小格，所以测速仪从发出信号P 1到接收其反射信号n 1所经历时间12
0.4s t v '=
='
． 汽车接收到P 1信号时与测速仪相距1
168m 2
t S v ==声
． 同理，测速仪从发出信号P 2到接收到其反射信号n 2，测速仪扫
描9小格，故所经历时间29
0.3s t v =='
．汽车在接收到P 2信号时与测速
仪相距2
251m 2
t S v ==声
． 所以，汽车在接收到P 1、P 2两个信号的时间内前进的距离△S =S 1
－S 2=17m ．
从图B 可以看出，n 1与P 2之间有18小格，所以，测速仪从接收反射信号n 1到超声信号P 2的时间间隔318
0.6s t v
=
='． 所以汽车接收P 1、P 2两个信号之间的时间间隔为
1230.95s 22
t t
t t ∆=
++=． ∴汽车速度17.9S
v t
∆=
=∆m/s ． 2、利用超声波遇到物体发生反射，可测定物体运动的有关参量，图1—10（a ）中仪器A 和B 通过电缆线连接，B 为超声波发射与接收一体化装置，仪器A 和B 提供超声波信号源而且能将B 接收到的超声波信号进行处理并在屏幕上显示其波形．
现固定装置B ，并将它对准匀速行驶的小车C ，使其每隔固定时间T 0发射一短促的超声波脉冲，如图1—10（b ）中幅度较大的波形，反射波滞后的时间已在图中标出，其中T 和△T 为已知量，另外还知道该测定条件下超声波在空气中的速度为v 0，根据所给信息求小车的运动方向和速度大小．
A B
(a )
2．解：从B 发出第一个超声波开始计时，经2
T 被C 车接收．故
C 车第一次接收超声波时与B 距离102T
S v =．
第二个超声波从发出至接收，经T ＋△T 时间，C 车第二车接收超声波时距B 为202
T T
S v +∆=
，C 车从接收第一个超声波到接收第二个
超声波内前进S 2－S 1，接收第一个超声波时刻12
T
t =，接收第二个超
声波时刻为202
T T t T +∆=+
．
所以接收第一和第二个超声波的时间间距为2102
T t t t T ∆∆=-=+
．
故车速0
021002
222
C v T
Tv S S
v T T
t T T ∆∆-===+∆∆+∆．车向右运动．
3. 省交管总局规定，“2002年1月1日开始在高速公路上行驶的大客车、大货车行驶速度不得超过 。
小轿车行驶速度不得超
过。
”这项条例的实现依赖于对车速及时、准确的测定，
现假定用超声波测速仪测量车速，测量原理是：超声波测速仪每隔一相等时间
，发出一超声脉冲信号(如图甲所示)，每隔一段时间
接收到一经汽车反射回的该超声脉冲信号，若汽车匀速行驶，则间隔
时间
相同(如图
乙所示)，根据发出和接收到的信号间的时间间隔差
和声速，测出被测汽车的速度。
现有一发动机额定功率为100KW 的
小轿车正以的速度正对测速仪运行，若该车运行时所受阻力为，测速仪发出超声波信号的时间间隔，空气中的声速为，
(1) 该车运行时所能达到的最大速度为_______km/h。
(2) 该车此时的功率为。
(3)此时运行情景如下图，则________(填>、=、<号)，并推导求出为多少。
答案：(1)(2)
(3)<。
