Question

13．利用超聲波遇到物體發(fā)生反射，可測(cè)定物體運(yùn)動(dòng)的有關(guān)參量．圖甲中儀器A和B通過(guò)電纜線駁接，B為超聲波發(fā)射與接收一體化裝置，而儀器A為B提供超聲波信號(hào)源而且能將B接收到的超聲波信號(hào)進(jìn)行處理并在屏幕上顯示其波形．

現(xiàn)固定裝置B，并將它對(duì)準(zhǔn)勻速行駛的小車C，使其每隔固定時(shí)間T₀．發(fā)射一短促的超聲波脈沖（如圖乙中幅度較大的波形），而B接收到的由小車C反射回的超聲波經(jīng)儀器A處理后顯示如圖乙中幅度小的波形．反射波滯后的時(shí)間已在圖乙中示出，其中T和△T為已知量，另外還知道該測(cè)定條件下超聲波在空氣中的速度為v₀，試根據(jù)所給信息可判斷小車的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)橄蛴遥�（填“向左”或“向右”），速度大小�?\frac{{v}_{0}△T}{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：由屏幕上顯示的波形可以看出，反射波滯后于發(fā)射波的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，說(shuō)明小車離信號(hào)源的距離越來(lái)越遠(yuǎn)，小車向右運(yùn)動(dòng)．由題中乙圖可得，小車相鄰兩次反射超聲波脈沖的時(shí)間為：
t=T₀+$\frac{1}{2}（T+△T）-\frac{1}{2}T$=${T}_{0}+\frac{1}{2}△T$
小車在此時(shí)間內(nèi)前進(jìn)的距離為：
s=${v}_{0}\frac{△T}{2}$
小車的速度為：v=$\frac{s}{t}=\frac{{v}_{0}△T}{2{T}_{0}+△T}$．
故答案為：向右；$\frac{{v}_{0}△T}{2{T}_{0}+△T}$．

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．