Question

14．利用超聲波遇到物體時發(fā)生反射可以測定物體運動的有關物理量，如圖甲所示A和B通過電纜相連，B為超聲波反射和接收一體化裝置，儀器A向B提供超聲波信號并將B接收到的超聲波信號進行處理且在屏幕上顯示其波形．現(xiàn)固定B，將它對準勻速行駛的小車C，使其每隔時間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)射波滯后的時間已在圖中標出，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，判斷小車的運動方向是遠離（填“靠近”或“遠離”）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)射和接收的時間差求出速度．通過的位移與所用時間比值，來確定小車的速度．

解答 解：從B發(fā)出第一個超聲波開始計時，經(jīng)$\frac{T}{2}$被C車接收．故C車第一次接收超聲波時與B距離${S}_{1}=\frac{T}{2}{v}_{0}$．
第二個超聲波從發(fā)出至接收，經(jīng)T+△T時間，C車第二車接收超聲波時距B為S₂=$\frac{T+△T}{2}{v}_{0}$，
C車從接收第一個超聲波到接收第二個超聲波內(nèi)前進S₂-S₁，
接收第一個超聲波時刻t₁=$\frac{T}{2}$，接收第二個超聲波時刻為t₂=T₀+$\frac{T+△T}{2}$．
所以接收第一和第二個超聲波的時間間距為△t=t₂-t₁=T₀+$\frac{△T}{2}$．
故車速v_c=$\frac{{S}_{2}-{S}_{1}}{△t}$=$\frac{△T\frac{{v}_{0}}{2}}{\frac{2{T}_{0}+△T}{2}}=\frac{△T{v}_{0}}{2{T}_{0}+△T}$，且車正在遠離測速器．
故答案為：遠離，$\frac{△T{v}_{0}}{2{T}_{0}+△T}$．

點評 本題是實際應用問題，考查應用物理知識分析、理解現(xiàn)代科技裝置原理的能力是解答的關鍵．