Question

利用超聲波遇到物體發生反射，可測定物體運動的有關參量，如圖（a）中儀器A和B通過電纜線連接，B為超聲波發射與接收一體化裝置，儀器A和B提供超聲波信號源而且能將B接收到的超聲波信號進行處理并在屏幕上顯示其波形．現固定裝置B，并將它對準勻速行駛的小車C，使其每隔固定時間T₀發射一短促的超聲波脈沖，如圖（b）中幅度較大的波形，反射波滯后的時間已在圖中標出，其中T和△T為已知量，另外還知道該測定條件下超聲波在空氣中的速度為v₀，根據所給信息求小車的運動方向和速度大小．

Answer 1

分析：超聲波在空中勻速傳播，根據發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發出第一個超聲波開始計時，經

T

2

被C車接收．故C車第一次接收超聲波時與B距離S1=

T

2

v0．
第二個超聲波從發出至接收，經T+△T時間，C車第二車接收超聲波時距B為S₂=

T+△T

2

v0，
C車從接收第一個超聲波到接收第二個超聲波內前進S₂-S₁，
接收第一個超聲波時刻t₁=

T

2

，接收第二個超聲波時刻為t₂=T₀+

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+

△T

2

．
故車速v_c=

S2-S1

△t

=

△T v0 2

2T0+△T 2

=

△Tv0

2T0+△T

，且車向右運動．
答：小車的運動方向向右和速度大小為

△Tv0

2T0+△T

．

點評：本題是實際應用問題，考查應用物理知識分析、理解現代科技裝置原理的能力．