如图1是在高速公路上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2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是V=340m/s,若汽车是匀速行驶的,则根据图2可知,汽车在接受到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.
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答案解析
分析:
由题意可知,P$_1$、P$_2$的时间间隔为1.0秒,根据图b所示P$_1$、P$_2$的间隔的刻度值,即可求出图中每小格表示的时间;以及P$_1$、n$_1$和P$_2$、n$_2$之间间隔的刻度值.可以求出P$_1$、n$_1$和P$_2$、n$_2$之间的时间,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.
解答:
解:本题首先要看懂B图中标尺所记录的时间每一小格相当于多少:
由于P$_1$,P$_2$ 之间时间间隔为1.0s,标尺记录有20小格,故每小格为$\frac {1}{20}$s,
其次应看出汽车两次接收(并反射)超声波的时间间隔:P$_1$发出后经$\frac {6}{20}$s接收到汽车反射的超声波,故在P$_1$发出后经$\frac {3}{20}$s被车接收,
发出P$_1$后,经1s发射P$_2$,可知汽车接到P$_1$后,经t$_1$=1-$\frac {3}{20}$=$\frac {17}{20}$s发出P$_2$,
而从发出P$_2$到汽车接收到P$_2$并反射所历时间为t$_2$=$\frac {2}{20}$s,故汽车两次接收到超声波的时间间隔为t=t$_1$+t$_2$=$\frac {19}{20}$s,
求出汽车两次接收超声波的位置之间间隔:s=($\frac {3}{20}$s-$\frac {2}{20}$s)v_声=$\frac {1}{20}$s×340m/s=17m,
故可算出v_汽=$\frac {s}{t}$=$\frac {17m}{$\frac {19}{20}$s}$≈17.9m/s.
故答案为:17;17.9.
点评:
本题综合考查速度已及声波的计算,确定声音传播的时间是本题的难点,注意紧扣公式然后找出相关物理量才是解答本题的关键.