8.雷雨時(shí),我們可以根據(jù)看到閃電與聽到雷聲的時(shí)差來(lái)估算雷電發(fā)生地點(diǎn)的遠(yuǎn)近,這一判斷方法(忽略光傳播時(shí)間的方法)蘊(yùn)含了物理學(xué)中理想化的模型思想.利用傳感器測(cè)量物體的速度就是運(yùn)用了這個(gè)原理.
如圖,小車上安裝的發(fā)生裝置A會(huì)同時(shí)發(fā)射紅外線和超聲波信號(hào),固定在地面的接收裝置B會(huì)通過(guò)這兩個(gè)信號(hào)接收的時(shí)間差來(lái)判定物體的位置和速度.以下表格為實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)(單位:秒)
紅外線接受時(shí)刻0.10.20.30.4
超聲波接收時(shí)刻0.1010.2020.3030.404
已知實(shí)驗(yàn)時(shí)聲波傳播速度為300m/s,紅外線的傳播速度約為3.0×108m/s,請(qǐng)根據(jù)以上數(shù)據(jù)回答下面的問(wèn)題:
(1)小車是靠近接收裝置還是遠(yuǎn)離接收裝置?請(qǐng)說(shuō)明理由.
(2)小車在0.4s末的瞬時(shí)速度是多少?
(3)若發(fā)射和接收裝置都安裝在B上,信號(hào)由B發(fā)出,經(jīng)小車反射后再由B接受,這樣只利用超聲波信號(hào)就可以測(cè)量小車速度了.若第一個(gè)信號(hào)發(fā)射時(shí)刻為0.3s末,經(jīng)過(guò)0.004s接受到反饋信號(hào);然后在第0.5s發(fā)射了第二個(gè)信號(hào),再經(jīng)過(guò)0.006s接受到反饋信號(hào),請(qǐng)根據(jù)這4個(gè)數(shù)據(jù)計(jì)算小車的瞬時(shí)速率.

分析 (1)分析表格數(shù)據(jù),明確接收到聲波的時(shí)間變化即可明確小車的運(yùn)動(dòng)情況;
(2)根據(jù)接收到聲波的時(shí)間變化可明確小車的運(yùn)動(dòng)性質(zhì),再根據(jù)速度公式即可明確小車的瞬時(shí)速度;
(3)明確小車的運(yùn)動(dòng)過(guò)程,分析兩次接收到信號(hào)時(shí)小車的距離,從而明確小車前進(jìn)的位移,再明確該位移內(nèi)小車的時(shí)間,即可根據(jù)速度公式求解瞬時(shí)速率.

解答 解:(1)由表中數(shù)據(jù)可知,接收到聲波的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng),則說(shuō)明小車A離接收裝置B越來(lái)越遠(yuǎn);
(2)由于小車接收到超聲波的時(shí)間比接收紅外線的時(shí)間差是勻速增加的,則說(shuō)明小車做勻速運(yùn)動(dòng);
0.3s末時(shí),小車距接收裝置B的距離x1=300×0.003=0.9m;0.4s末時(shí)距離為x2=300×0.04=1.2m;
則0.1s內(nèi)前進(jìn)的位移為$△\\;x=1.2-0.9$x=1.2-0.3=0.3m;則速度v=$\frac{△x}{△t}$=$\frac{0.3}{0.4-0.1}$=10m/s;
(3)第一次超聲波運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為△t1=0.004s;
此時(shí)AB的距離為x 1=$\frac{1}{2}$v△t1=$\frac{1}{2}$×300×0.004=0.6m
第二次超聲波運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為△t2=0.006s
此時(shí)AB距離為x2=v△t2=$\frac{1}{2}$×300×0.006=0.9m;
小車運(yùn)動(dòng)的速度u=$\frac{△x}{△t}$=$\frac{0.9-0.6}{0.5-0.3-\frac{0.004}{2}+\frac{0.006}{2}}$=1.5m/s
答:(1)A遠(yuǎn)離B,因?yàn)榻邮盏铰暡ǖ臅r(shí)間越來(lái)越長(zhǎng);
(2)小車在0.4s末的瞬時(shí)速度是10m/s;
(3)小車的瞬時(shí)速率1.5m/s

點(diǎn)評(píng) 本題結(jié)合生活中常用的測(cè)速儀原理,考查速度的計(jì)算公式,要注意在計(jì)算明確紅外線傳播時(shí)速度很快,因此在短距離內(nèi)其傳播時(shí)間可以忽略不計(jì),所以只需分析聲波的傳播即可求解.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

18.物體沿不同的路徑從A運(yùn)動(dòng)到B,如圖所示,則(  )
A.沿路徑ACB重力做的功大些
B.沿路徑ADB重力做的功大些
C.沿路徑ACB和路徑ADB重力做功一樣多
D.以上說(shuō)法都不對(duì)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

19.對(duì)于下列現(xiàn)象的解釋,正確的是(  )
A.蹦床運(yùn)動(dòng)員在空中上升和下落過(guò)程中,都處于失重狀態(tài)
B.物體超重時(shí)慣性大,失重時(shí)慣性小,完全失重時(shí)不存在慣性
C.撤掉水平推力后,物體很快停下來(lái),說(shuō)明力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因
D.物體處于完全失重狀態(tài)時(shí),不受重力

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

16.如圖所示,A、B兩長(zhǎng)方體木塊放在粗糙水平地面上,它們高度相等,長(zhǎng)木塊C放在它們上面,用水平力F拉木塊A,使A、B、C一起沿水平面向右勻速運(yùn)動(dòng),則(  )
A.地對(duì)B的摩擦力向右B.C對(duì)A的摩擦力向右
C.B對(duì)C的摩擦力向右D.C對(duì)B的摩擦力向右

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

3.關(guān)于參考系,下列說(shuō)法正確的是( 。
A.研究機(jī)械運(yùn)動(dòng)可以不要參考系
B.選用不同的參考系時(shí),對(duì)同一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)結(jié)論是相同的
C.看到勻速飛行的飛機(jī)上落下的重物沿直線豎直下落,是地面上的人以地面為參考系觀測(cè)的結(jié)果
D.合理選擇參考系,會(huì)使問(wèn)題的研究簡(jiǎn)潔、方便

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

5.“太極球”是近年來(lái)在廣大市民中較流行的一種健身器材.做該項(xiàng)運(yùn)動(dòng)時(shí),健身者半馬步站立,手持太極球拍,拍上放一橡膠太極球,健身者舞動(dòng)球拍時(shí),球卻不會(huì)掉落地上.現(xiàn)將太極球簡(jiǎn)化成如圖1所示的平板和小球,熟練的健身者讓球在豎直面內(nèi)始終不脫離板而做勻速圓周運(yùn)動(dòng),且在運(yùn)動(dòng)到圖1中的A、B、C、D位置時(shí)球與板間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì).A為圓周的最高點(diǎn),C為最低點(diǎn),B、D與圓心O等高.設(shè)球的重力為1N,不計(jì)拍的重力.下列說(shuō)法正確的是( 。
A.健身者在C處所需施加的力比在A處大3N
B.健身者在C處所需施加的力比在A處大2N
C.設(shè)在A處時(shí)健身者需施加的力為F,當(dāng)球運(yùn)動(dòng)到B、D位置時(shí),板與水平方向需有一定的夾角θ,作出的tanθ-F的關(guān)系圖象為圖2
D.設(shè)在A處時(shí)健身者需施加的力為F,當(dāng)球運(yùn)動(dòng)到B、D位置時(shí),板與水平方向需有一定的夾角θ,作出的tanθ-F的關(guān)系圖象為圖3

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

12.如圖(a)所示,半徑為r的帶缺口剛性金屬圓環(huán)固定在水平面內(nèi),缺口兩端引出兩根導(dǎo)線,與電阻R構(gòu)成閉合回路.若圓環(huán)內(nèi)加一垂直于紙面變化的磁場(chǎng),變化規(guī)律如圖(b)所示.規(guī)定磁場(chǎng)方向垂直紙面向里為正,不計(jì)金屬圓環(huán)的電阻.以下說(shuō)法正確的是( 。
A.0-1s內(nèi),流過(guò)電阻R的電流方向?yàn)閍→b
B.1-2s內(nèi),回路中的電流逐漸減小
C.2-3s內(nèi),穿過(guò)金屬圓環(huán)的磁通量在減小
D.t=2s時(shí),Uab=πr2B0

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

9.如圖所示,光滑水平地面上放有截面為$\frac{1}{4}$圓周的柱狀物體A,A與墻面之間放一光滑的圓柱形物體B,對(duì)A施加一水平向左的力F,整個(gè)裝置保持靜止.若將A的位置向左移動(dòng)稍許,整個(gè)裝置仍保持平衡,則( 。
A.水平外力F減小B.墻對(duì)B的作用力減小
C.地面對(duì)A的支持力減小D.A對(duì)B的作用力減小

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

10.一根不可伸長(zhǎng)的輕細(xì)繩穿過(guò)一光滑、固定不動(dòng)的細(xì)管,兩端分別拴著質(zhì)量為m和M的小球A和B.當(dāng)小球A繞著中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),A球擺開某一角度,此時(shí)A球到上管口的繩長(zhǎng)為L(zhǎng),如圖所示.忽略空氣阻力和細(xì)管的半徑,則下列說(shuō)法正確的是(  )
A.細(xì)繩的拉力是A球勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力
B.A球運(yùn)動(dòng)的周期為π$\sqrt{\frac{mL}{Mg}}$
C.若A球的角速度增大則穩(wěn)定后B球?qū)⑾陆?/td>
D.若A球角速度增大則穩(wěn)定后A球的向心加速度減小

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