Question

14．利用超聲波遇到物體時(shí)發(fā)生反射可以測(cè)定物體運(yùn)動(dòng)的有關(guān)物理量，如圖甲所示A和B通過(guò)電纜相連，B為超聲波反射和接收一體化裝置，儀器A向B提供超聲波信號(hào)并將B接收到的超聲波信號(hào)進(jìn)行處理且在屏幕上顯示其波形．現(xiàn)固定B，將它對(duì)準(zhǔn)勻速行駛的小車C，使其每隔時(shí)間T₀發(fā)射短促的超聲波脈沖，如圖乙中幅度較大的波形；B接收到的由小車C反射回來(lái)的超聲波經(jīng)儀器A處理后顯示如圖乙中較小的波形．發(fā)射波滯后的時(shí)間已在圖中標(biāo)出，其中T和△T為已知量，并已知超聲波在空氣中的速度為v₀．根據(jù)上述信息，判斷小車的運(yùn)動(dòng)方向是遠(yuǎn)離（填“靠近”或“遠(yuǎn)離”）波源的方向；小車速度的大小是$\frac{△T{v}_{0}}{2{T}_{0}+△T}$．

Answer 1

分析 超聲波在空中勻速傳播，根據(jù)發(fā)射和接收的時(shí)間差求出速度．通過(guò)的位移與所用時(shí)間比值，來(lái)確定小車的速度．

解答 解：從B發(fā)出第一個(gè)超聲波開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)$\frac{T}{2}$被C車接收．故C車第一次接收超聲波時(shí)與B距離${S}_{1}=\frac{T}{2}{v}_{0}$．
第二個(gè)超聲波從發(fā)出至接收，經(jīng)T+△T時(shí)間，C車第二車接收超聲波時(shí)距B為S₂=$\frac{T+△T}{2}{v}_{0}$，
C車從接收第一個(gè)超聲波到接收第二個(gè)超聲波內(nèi)前進(jìn)S₂-S₁，
接收第一個(gè)超聲波時(shí)刻t₁=$\frac{T}{2}$，接收第二個(gè)超聲波時(shí)刻為t₂=T₀+$\frac{T+△T}{2}$．
所以接收第一和第二個(gè)超聲波的時(shí)間間距為△t=t₂-t₁=T₀+$\frac{△T}{2}$．
故車速v_c=$\frac{{S}_{2}-{S}_{1}}{△t}$=$\frac{△T\frac{{v}_{0}}{2}}{\frac{2{T}_{0}+△T}{2}}=\frac{△T{v}_{0}}{2{T}_{0}+△T}$，且車正在遠(yuǎn)離測(cè)速器．
故答案為：遠(yuǎn)離，$\frac{△T{v}_{0}}{2{T}_{0}+△T}$．

點(diǎn)評(píng) 本題是實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題，考查應(yīng)用物理知識(shí)分析、理解現(xiàn)代科技裝置原理的能力是解答的關(guān)鍵．