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第第頁第二章《聲現(xiàn)象》超聲波測速專題訓練(含答案)2023-2024學年人教版八年級物理上冊第二章《聲現(xiàn)象》超聲波測速專題訓練

1.測速儀在公路上對某跑車進行測速時,向勻速駛來的跑車發(fā)射兩次信號,兩次發(fā)射信號的時間間隔是1.0s,第一次發(fā)射信號到接收用時0.6s,第二次發(fā)射信號到接收用時0.3s。經測速儀測定,該跑車超速,駕駛員將受到交警部門處罰。(超聲波速度取340m/s)

(1)人耳(填“能”或“不能”)聽到超聲波,超聲波測速是利用了超聲波的指向性好、反射能力強及等特點。

(2)如圖乙所示,若t0=0.4s,則靜止的汽車與測速儀之間的距離為m。

(3)跑車在兩次遇到信號之間通過的路程為m,跑車的速度大小為m/s。

(4)在兩壁平行的山崖中,當小明在靜止的汽車內按了一聲喇叭后,經過0.3s后聽到一次回聲,再經過0.4s后再聽到第二次回聲,則這兩個山崖之間的距離為m。

2.如圖為超聲波測速裝置:

超聲波測速儀每秒發(fā)出一個較強的超聲波脈沖,它在空氣中以340m/s速度傳播,當它遇到障礙物后,超聲波被反射回來,被超聲波測速儀接收到一個較弱的脈沖信號。由此可以測定障礙物移動的速度。如圖是超聲波測速儀監(jiān)測某車時的信息。

(1)該車在測速儀(選填“遠離”或“靠近”)。

(2)汽車在接收到兩個信號之間的時間內前進的距離m。

(3)該車行駛速度為m/s。

3.如圖所示為某地距離傳感器發(fā)出和接受超聲波信號檢測汽車速度的示意圖。已知超聲波的速度為340m/s,某次檢測車速時,汽車與傳感器距離為64m時,傳感器發(fā)出超聲波,經過0.4s傳感器接收到超聲波反射信號超聲波測速利用了聲音能傳遞(選填“信息”或“能量”),此測量過程中汽車的速度是m/s。

4.為了監(jiān)測車輛速度是否超過了規(guī)定值,交管部門在高速公路上安裝了固定測速儀和限速標志,如圖所示,汽車經過某監(jiān)測點時,測速儀從第一次發(fā)出超聲波信號到經汽車反射后收到反射信號用了0.3s;測速儀第一次發(fā)出信號0.45s后,第二次發(fā)出超聲波信號,測速儀從第二次發(fā)出超聲波信號,到經汽車反射后收到反射信號用了0.2s(超聲波的速度為340m/s保持不變,汽車的速度恒定不變),當測速儀第一次發(fā)出的超聲波和小車相遇時,測速儀距離汽車m,第二次發(fā)出的超聲波和小車相遇時,測速儀距離汽車m,汽車此時的速度km/h,此時汽車(選填“超速”或“未超速”)。

5.如圖,在高速公路上一輛轎車做勻速直線運動,在其正前方有一固定的超聲波測速裝置。該裝置每隔1s發(fā)射一束超聲波脈沖信號,每個脈沖信號持續(xù)時間極短,超聲波遇到轎車后立即返回,返回信號被超聲波測速裝置接收,經過計算機處理自動計算出車速。如圖是該測速裝置連續(xù)發(fā)射和接收兩次信號的波形圖。已知發(fā)射第二個脈沖信號時第一個脈沖信號已被接收,超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s,根據(jù)圖象獲得的信息計算:

(1)第一個脈沖信號和轎車相遇時,轎車距測速裝置有多遠?

(2)該轎車車速為多少?

6.如圖甲所示是在高速公路上用超聲波測速儀測量車速的示意圖,測速儀發(fā)出并接收超聲波脈沖信號。根據(jù)發(fā)出和接收到的信號間的時間差可測出車離測速儀的距離和車速。圖乙中P1、P2是測速儀發(fā)出的超聲波信號,n1、n2分別是P1、P2由汽車反射回來的信號。設測速儀勻速掃描,P1、P2之間的時間間隔Δt=1.0秒,超聲波在空氣中的傳播速度為v=340米/秒。試回答。

(1)根據(jù)圖乙可知圖甲中汽車的運動方向是。

(2)汽車在接收到P1、P2兩個信號之間的時間內前進的距離是多少米?

(3)汽車的速度為多少米/秒?

7.閱讀材料,回答問題。

超聲波測速

測距:如圖甲所示,固定不動的超聲波測速儀向靜止的汽車發(fā)射超聲波信號(簡稱信號)同時開始計時,信號傳播過程中遇到汽車會被反射,測速儀接收到返回的信號停止計時,計算出汽車與測速儀之間的距離。圖乙可表示信號傳播過程的s—t圖象,s表示信號與測速儀之間的距離,t表示信號傳播的時間。

測速:測速儀向運動的汽車先后發(fā)射兩次信號,根據(jù)汽車在兩次遇到信號的時間段內所通過的距離,計算得出汽車的平均速度。(超聲波速度取340m/s)

(1)小科乘坐汽車在公路上行駛時,發(fā)現(xiàn)測速儀向他駛來,選定的參照物為。

(2)如圖乙,若t0=0.8s,則靜止的汽車與測速儀之間的距離為米。

(3)某次對汽車進行測速時,向勻速駛來的汽車發(fā)射兩次信號,兩次發(fā)射信號的時間間隔是1.0秒,第一次發(fā)射信號到接收用時0.4秒,第二次發(fā)射信號到接收用時0.2秒,如圖丙。請通過計算說明汽車在限速100千米/小時的高速路段行駛時是否超速。

8.某超聲波測速裝置工作時,它可以定向發(fā)出超聲波,超聲波信號間隔為0.4s。一輛汽車始終在裝置的某一方位上作直線行駛。如圖所示為裝置屏幕,屏幕上方有標尺,P1、P2是裝置發(fā)出的超聲波信號,n1、n2是P1、P2由汽車反射回來后裝置接收到的信號。設裝置勻速掃描,請根據(jù)下圖所示分析處理下面兩個問題:

(1)汽車是朝著裝置行駛,還是遠離裝置?;

(2)當P1信號傳播到汽車時,汽車距裝置多遠?m。

9.請閱讀《超聲波測速》并回答問題。

超聲波測速

能引起人的聽覺的聲音頻率在20Hz~20000Hz范圍內,超聲波是振動頻率高于20000Hz的聲波,它具有指向性好、反射能力強、能量集中等特點,可用于測距、測速等。

測距是測速的基礎,如圖1所示,超聲波測速儀向靜止的汽車發(fā)射超聲波信號(簡稱信號),同時開始計時,信號傳播過程中遇到汽車會被反射,測速儀接收到返回的信號停止計時,根據(jù)記錄的時間及其與路程、速度的關系,可計算出汽車與測速儀之間的距離。圖2甲是信號傳播過程的s﹣t圖象,s表示信號與測速儀之間的距離,t表示信號傳播的時間。

測速儀測量汽車速度的原理是:測速儀向運動的汽車先后發(fā)射兩次信號,根據(jù)汽車在兩次遇到信號之間所通過的路程及所用的時間,由速度公式可得出汽車的速度。測速儀在公路上對運動的汽車進行測速時,向勻速駛來的汽車發(fā)射兩次信號,兩次發(fā)射信號的時間間隔是1.0s,第一次發(fā)射信號到接收用時0.6s,第二次發(fā)射信號到接收用時0.3s,兩次信號傳播過程的s﹣t圖象如圖2乙所示(t從第一次發(fā)射信號開始計時)。超聲波速度取340m/s。

請根據(jù)上述材料,回答下列問題:

(1)人耳(選填“能”或“不能”)聽到超聲波;

(2)超聲波測速是利用了超聲波的指向性好、能力集中、等特點,同時說明聲可以傳遞;

(3)如圖2甲所示,若t=0.4s,則靜止的汽車與測速儀之間的距離為m;

(4)勻速運動的汽車在兩次遇到信號之間通過的路程為m;勻速運動汽車的速度大小為m/s。

10.閱讀下列短文,回答問題。

測速

超速行駛會影響駕駛人的視覺,造成駕駛人視野變窄、視力減弱,對前方、左右突然出現(xiàn)的險情難以及時、準確、妥善地處理,很容易引發(fā)交通事故。超速行駛還會造成車輛在發(fā)生事故時損害后果加大。在這里民警友情提示:珍愛生命、請勿超速。高速公路上測速的有幾種方式:視頻測速、雷達測速、地感線圈測速、區(qū)間測速、超聲波測速。超聲波是振動頻率高于20000Hz的聲波,它具有指向性好、反射能力強、能量集中等特點,可用于測距、測速等。測距是測速的基礎,如圖甲所示,超聲波測速儀向靜止的汽車發(fā)射超聲波信號(簡稱信號),同時開始計時,信號傳播過程中遇到汽車會被反射,測速儀接收到返回的信號停止計時,根據(jù)記錄的時間及其與路程、速度的關系,可計算出汽車與測速儀之間的距離。圖乙是信號傳播過程的s﹣t圖象,s表示信號與測速儀之間的距離,t表示信號傳播的時間。測速儀測量汽車速度的原理是:測速儀向運動的汽車先后發(fā)射兩次信號,根據(jù)汽車在兩次遇到信號之間所通過的路程及所用的時間,由速度公式可得出汽車的平均速度。若經測速儀測定,該跑車超速,駕駛員將受到交警部門處罰。(聲音在空氣中的傳播速度取340m/s)

(1)人耳(選填“能”或“不能”)聽到超聲波,超聲波測速是利用了超聲波的指向性好、能量集中、等特點。

(2)如圖乙所示,若t0=0.4s,則靜止的汽車與測速儀之間的距離為多少m?

(3)該跑車在杭瑞高速公路上行駛,小明在車經過如圖丙所示的A處時看了一下手表,時間正好是9:50,一段時間后,當車經過B處時,他又看了一下手表,時間正好是11:20;請通過計算說明從A處到B處這一路段,該跑車超速了嗎?

第二章《聲現(xiàn)象》超聲波測速專題訓練答案

1.測速儀在公路上對某跑車進行測速時,向勻速駛來的跑車發(fā)射兩次信號,兩次發(fā)射信號的時間間隔是1.0s,第一次發(fā)射信號到接收用時0.6s,第二次發(fā)射信號到接收用時0.3s。經測速儀測定,該跑車超速,駕駛員將受到交警部門處罰。(超聲波速度取340m/s)

(1)人耳不能(填“能”或“不能”)聽到超聲波,超聲波測速是利用了超聲波的指向性好、反射能力強及能量集中等特點。

(2)如圖乙所示,若t0=0.4s,則靜止的汽車與測速儀之間的距離為68m。

(3)跑車在兩次遇到信號之間通過的路程為51m,跑車的速度大小為60m/s。

(4)在兩壁平行的山崖中,當小明在靜止的汽車內按了一聲喇叭后,經過0.3s后聽到一次回聲,再經過0.4s后再聽到第二次回聲,則這兩個山崖之間的距離為170m。

【解答】解:(1)人耳可聽聲的頻率范圍是:20Hz~20000Hz,超聲波是振動頻率高于20000Hz的聲波,故人耳不能聽到超聲波;超聲波具有指向性好、反射能力強、能量集中等特點;

(2)由題意和圖乙可知,當汽車靜止時,從發(fā)出超聲波到接收到超聲波所用的時間為0.4s,跑車遇到超聲波時的時間為:t=t0=×0.4s=0.2s,車與測速儀之間的距離為s=vt=340m/s×0.2s=68m;

(3)第一次發(fā)射信號與跑車相遇的時間:t1=×0.6s=0.3s,則跑車在第一次反射信號的瞬間與測速儀的距離:s1=vt1=340m/s×0.3s=102m;

第二次發(fā)射信號與汽車相遇的時間:t2=×0.3s=0.15s,則跑車在第二次反射信號時與測速儀的距離:s2=vt2=340m/s×0.15s=51m;

測速過程中,跑車通過的路程為:s車=s1﹣s2=102m﹣51m=51m;

測速過程中,跑車行駛的時間為:t車=Δt﹣t1+t2=1.0s﹣0.3s+0.15s=0.85s;

則跑車的速度為:v車===60m/s;

(4)因為按了一聲喇叭后經0.3s聽到一邊山的回聲;

所以聲音從較近的山到人所經歷的時間為:

t′1=×0.3s=0.15s,

小明到山一邊的距離為:

s′1=vt′1=340m/s×0.15s=51m;

同理,再經0.4s聽到另一邊山的回聲,

則聲音從人到另一邊山的單程所用的時間為:

t′2=×(0.3s+0.4s)=0.35s,

小明到另一邊的距離為:

s′2=vt′2=340m/s×0.35s=119m,

則兩山之間的距離:

s′=s′1+s′2=51m+119m=170m。

故答案為:(1)不能;能量集中;(2)68;(3)51;60;(4)170。

2.如圖為超聲波測速裝置:

超聲波測速儀每秒發(fā)出一個較強的超聲波脈沖,它在空氣中以340m/s速度傳播,當它遇到障礙物后,超聲波被反射回來,被超聲波測速儀接收到一個較弱的脈沖信號。由此可以測定障礙物移動的速度。如圖是超聲波測速儀監(jiān)測某車時的信息。

(1)該車在靠近測速儀(選填“遠離”或“靠近”)。

(2)汽車在接收到兩個信號之間的時間內前進的距離34m。

(3)該車行駛速度為37.78m/s。

【解答】解:(1)由圖可知,第一次發(fā)出信號到接收到超聲波返回信號用時0.4s;第二次發(fā)出信號到接收到返回信號用時0.2s,則第二次發(fā)出信號到接收到返回信號用時短,則汽車是在靠近測速儀;

(2)由v=可知,第一次接受到信號汽車到測速儀的距離:

s1=v聲×t1=340m/s××0.4s=68m,

第二次接受到信號汽車到測速儀的距離:

s2=v聲×t2=340m/s××0.2s=34m,

汽車在接收到兩個信號之間的時間內前進的距離是:

Δs=s1﹣s2=68m﹣34m=34m;

(3)由圖可知,發(fā)出兩次信號的時間間隔是1s,

汽車接收第一次信號到接收第二次信號的時間:

t=t0﹣t1+t2=1s﹣×0.4s+×0.2s=0.9s,

則汽車的速度:

v==≈37.78m/s。

故答案為:(1)靠近;(2)34;(3)37.78。

3.如圖所示為某地距離傳感器發(fā)出和接受超聲波信號檢測汽車速度的示意圖。已知超聲波的速度為340m/s,某次檢測車速時,汽車與傳感器距離為64m時,傳感器發(fā)出超聲波,經過0.4s傳感器接收到超聲波反射信號超聲波測速利用了聲音能傳遞信息(選填“信息”或“能量”),此測量過程中汽車的速度是20m/s。

【解答】解:(1)感器接收到超聲波反射信號超聲波測速利用了聲音能傳遞信息;

(2)s=vt=340m/s×0.4s=136m,

由于聲音發(fā)生了反射,所以汽車與傳感器之間的距離為:

s1=s=×136m=68m;

則汽車與傳感器之間的距離是68m,那么原來汽車與傳感器距離為64m,則汽車0.4s所走的路程s2=68m﹣64m=4m,

則汽車的速度v2===20m/s。

故答案為:信息;20。

4.為了監(jiān)測車輛速度是否超過了規(guī)定值,交管部門在高速公路上安裝了固定測速儀和限速標志,如圖所示,汽車經過某監(jiān)測點時,測速儀從第一次發(fā)出超聲波信號到經汽車反射后收到反射信號用了0.3s;測速儀第一次發(fā)出信號0.45s后,第二次發(fā)出超聲波信號,測速儀從第二次發(fā)出超聲波信號,到經汽車反射后收到反射信號用了0.2s(超聲波的速度為340m/s保持不變,汽車的速度恒定不變),當測速儀第一次發(fā)出的超聲波和小車相遇時,測速儀距離汽車51m,第二次發(fā)出的超聲波和小車相遇時,測速儀距離汽車34m,汽車此時的速度153km/h,此時汽車超速(選填“超速”或“未超速”)。

【解答】解:測速儀第一次發(fā)出超聲波到達汽車處所用的時間t1=×0.3s=0.15s,

汽車接收到第一次信號時,距測速儀的距離為s1=v聲t1=340m/s×0.15s=51m;

測速儀第二次發(fā)出超聲波到達汽車處所用的時間為t2=×0.2s=0.1s,

汽車接收到第二次信號時,距測速儀的距離為s2=v聲t2=340m/s×0.1s=34m;

汽車從接收到第一次信號到接受到第二次信號過程中,行駛的距離為s=s2s1=51m34m=17m,

由題知,發(fā)出兩次信號的時間間隔Δt=0.45s,汽車從接收到第一次信號到接受到第二次信號過程中,行駛的時間為t=Δtt1+t2=0.45s0.15s+0.1s=0.4s,

則汽車的速度為v==42.5m/s=153km/h,

因為v=153km/h>120km/h,所以汽車在此路段超速。

故答案為:51;34;153;超速。

5.如圖,在高速公路上一輛轎車做勻速直線運動,在其正前方有一固定的超聲波測速裝置。該裝置每隔1s發(fā)射一束超聲波脈沖信號,每個脈沖信號持續(xù)時間極短,超聲波遇到轎車后立即返回,返回信號被超聲波測速裝置接收,經過計算機處理自動計算出車速。如圖是該測速裝置連續(xù)發(fā)射和接收兩次信號的波形圖。已知發(fā)射第二個脈沖信號時第一個脈沖信號已被接收,超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s,根據(jù)圖象獲得的信息計算:

(1)第一個脈沖信號和轎車相遇時,轎車距測速裝置有多遠?

(2)該轎車車速為多少?

【解答】解:

(1)由圖知,測速裝置第一次發(fā)出、接收脈沖信號用的時間為0.5s,

則測速裝置發(fā)出的脈沖信號從汽車處返回到測速裝置所用時間:

t1=×0.5s=0.25s,

由v=得第一個脈沖信號和轎車相遇時轎車到測速裝置的距離:

s1=v聲t1=340m/s×0.25s=85m;

(2)由圖知,測速裝置第二次發(fā)出、接收脈沖信號用的時間為0.3s,

則測速裝置發(fā)出的脈沖信號從汽車處返回到測速裝置所用時間:

t2=×0.3s=0.15s,

由v=得第二個脈沖信號和轎車相遇時轎車到測速裝置的距離:

s2=v聲t2=340m/s×0.15s=51m;

轎車在兩次與脈沖信號相遇的過程中,行駛的距離:

s′=s2﹣s1=85m﹣51m=34m,

由圖知,轎車收到兩次信號的時間間隔是:

t′=1.15s﹣0.25s=0.9s,

轎車行駛速度:

v車==≈37.8m/s。

答:(1)第一個脈沖信號和轎車相遇時,轎車距測速裝置有85m;

(2)該轎車車速為37.8m/s。

6.如圖甲所示是在高速公路上用超聲波測速儀測量車速的示意圖,測速儀發(fā)出并接收超聲波脈沖信號。根據(jù)發(fā)出和接收到的信號間的時間差可測出車離測速儀的距離和車速。圖乙中P1、P2是測速儀發(fā)出的超聲波信號,n1、n2分別是P1、P2由汽車反射回來的信號。設測速儀勻速掃描,P1、P2之間的時間間隔Δt=1.0秒,超聲波在空氣中的傳播速度為v=340米/秒。試回答。

(1)根據(jù)圖乙可知圖甲中汽車的運動方向是水平向左。

(2)汽車在接收到P1、P2兩個信號之間的時間內前進的距離是多少米?

(3)汽車的速度為多少米/秒?

【解答】解:(1)(2)p1和p2之間共20格,每格的時間為s

汽車在接收到P1信號時距測速儀的距離是s1=vt1=340m/s××s=42.5m,

汽車在接收到P2信號時距測速儀的距離是s2=vt2=340m/s××s=76.5m,

汽車在接收到P1、P2兩個信號之間的時間內前進的距離s=s2﹣s1=34m;

可知,汽車向著遠離測速儀方向運動,所以兩者之間的距離在增大,圖甲中汽車的運動方向是水平向左;

②汽車在接收到P1、P2兩個信號之間的時間:

t=Δt﹣t1+t2=1s﹣×s+×s=1.1s,

v車==≈30.9m/s。

答:(1)水平向左;

(2)汽車在接收到P1、P2兩個信號之間的時間內前進的距離是34m;

(3)汽車的速度為30.9m/s。

7.閱讀材料,回答問題。

超聲波測速

測距:如圖甲所示,固定不動的超聲波測速儀向靜止的汽車發(fā)射超聲波信號(簡稱信號)同時開始計時,信號傳播過程中遇到汽車會被反射,測速儀接收到返回的信號停止計時,計算出汽車與測速儀之間的距離。圖乙可表示信號傳播過程的s—t圖象,s表示信號與測速儀之間的距離,t表示信號傳播的時間。

測速:測速儀向運動的汽車先后發(fā)射兩次信號,根據(jù)汽車在兩次遇到信號的時間段內所通過的距離,計算得出汽車的平均速度。(超聲波速度取340m/s)

(1)小科乘坐汽車在公路上行駛時,發(fā)現(xiàn)測速儀向他駛來,選定的參照物為汽車。

(2)如圖乙,若t0=0.8s,則靜止的汽車與測速儀之間的距離為136米。

(3)某次對汽車進行測速時,向勻速駛來的汽車發(fā)射兩次信號,兩次發(fā)射信號的時間間隔是1.0秒,第一次發(fā)射信號到接收用時0.4秒,第二次發(fā)射信號到接收用時0.2秒,如圖丙。請通過計算說明汽車在限速100千米/小時的高速路段行駛時是否超速。

【解答】解:(1)小科乘坐汽車在公路上行駛時,發(fā)現(xiàn)測速儀向他駛來,說明測速儀與小科乘坐的汽車之間的位置發(fā)生了變化,所以選定的參照物是汽車;

(2)汽車遇到超聲波時的時間為:t=t0=×0.8s=0.4s,

由v=可知,車與測速儀之間的距離為s=vt=340m/s×0.4s=136m;

(3)第一次發(fā)射信號與汽車相遇的時間:t1=×0.4s=0.2s,則汽車在第一次反射信號的瞬間與測速儀的距離:s1=vt1=340m/s×0.2s=68m;

第二次發(fā)射信號與汽車相遇的時間:t2=×0.2s=0.1s,則汽車在第二次反射信號時與測速儀的距離:s2=vt2=340m/s×0.1s=34m;

測速過程中,汽車通過的路程為:s車=s1﹣s2=68m﹣34m=34m;

測速過程中,汽車行駛的時間為:t車=1.0s﹣0.2s+0.1s=0.9s;

汽車的速度為:v車===m/s=136km/h>100km/h,汽車已超速。

答:(1)汽車;

(2)136;

(3)汽車在高速路段行駛時已超速。

8.某超聲波測速裝置工作時,它可以定向發(fā)出超聲波,超聲波信號間隔為0.4s。一輛汽車始終在裝置的某一方位上作直線行駛。如圖所示為裝置屏幕,屏幕上方有標尺,P1、P2是裝置發(fā)出的超聲波信號,n1、n2是P1、P2由汽車反射回來后裝置接收到的信號。設裝置勻速掃描,請根據(jù)下圖所示分析處理下面兩個問題:

(1)汽車是朝著裝置行駛,還是遠離裝置?遠離裝置;

(2)當P1信號傳播到汽車時,汽車距裝置多遠?34m。

【解答】解:

(1)由標尺上的時間刻度可以看出,第一個超聲波信號P1從發(fā)出至返回歷時為10個小格,第二個超聲波信號P2從發(fā)出至返回歷時為11個小格,即第二個超聲波信號從發(fā)出至返回所有時間較長,表明P1、P2兩個超聲波信號分別遇到汽車時,第一個信號與汽車相遇的位置離超聲波測速裝置較近一些,第二個信號與汽車相遇的位置離超聲波測速裝置較遠一些,可見汽車是朝著遠離超聲波測速裝置的方向行駛的;

(2)在圖上,P1、P2間相距為時間標尺上的20小格,由題意知連續(xù)兩個脈沖間的時間間隔為0.4s,故時間標尺上的每一小格代表的時間為Δt=s=0.02s;

由圖可以看出,信號P1從發(fā)出至返回被超聲波測速裝置接收到(圖上的n1)歷時為10個小格,

則這段時間為:t=10Δt=10×0.02s=0.2s;

信號P1自發(fā)出后,經過t就遇到了汽車,

則信號P1傳播到汽車時,汽車與超聲波測速裝置之間的距離為:s=vt=×340m/s×0.2s=34m。

故答案為:(1)遠離裝置;(2)34。

9.請閱讀《超聲波測速》并回答問題。

超聲波測速

能引起人的聽覺的聲音頻率在20Hz~20000Hz范圍內,超聲波是振動頻率高于20000Hz的聲波,它具有指向性好、反射能力強、能量集中等特點,可用于測距、測速等。

測距是測速的基礎,如圖1所示,超聲波測速儀向靜止的汽車發(fā)射超聲波信號(簡稱信號),同時開始計時,信號傳播過程中遇到汽車會被反射,測速儀接收到返回的信號停止計時,根據(jù)記錄的時間及其與路程、速度的關系,可計算出汽車與測速儀之間的距離。圖2甲是信號傳播過程的s﹣t圖象,s表示信號與測速儀之間的距離,t表示信號傳播的時間。

測速儀測量汽車速度的原理是:測速儀向運動的汽車先后發(fā)射兩次信號,根據(jù)汽車在兩次遇到信號之間所通過的路程及所用的時間,由速度公式可得出汽車的速度。測速儀在公路上對運動的汽車進行測速時,向勻速駛來的汽車發(fā)射兩次信號,兩次發(fā)射信號的時間間隔是1.0s,第一次發(fā)射信號到接收用時0.6s,第二次發(fā)射信號到接收用時0.3s,兩次信號傳播過程的s﹣t圖象如圖2乙所示(t從第一次發(fā)射信號開始計時)。超聲波速度取340m/s。

請根據(jù)上述材料,回答下列問題:

(1)人耳不能(選填“能”或“不能”)聽到超聲波;

(2)超聲波測速是利用了超聲波的指向性好、能力集中、反射能力強等特點,同時說明聲可以傳遞信息;

(3)如圖2甲所示,若t=0.4s,則靜止的汽車與測速儀之間的距離為68m;

(4)勻速運動的汽車在兩次遇到信號之間通過的路程為51m;勻速運動汽車的速度大小為60m/s。

【解答】解:(1)人耳可聽聲的頻率范圍是:20Hz~20000Hz,超聲波是振動頻率高于20000Hz的聲波,故人耳不能聽到超聲波;

(2)超聲波測速是利用了超聲波的指向性好、能力集中、反射能力強等特點,同時說明聲可以傳遞信息;

(3)汽車遇到超聲波時的時間為:t=0.5t0=0.5×0.4s=0.2s,

由v=可知,車與測速儀之間的距離為s=vt=0.2s×340m/s=68m;

(4)第一次發(fā)射信號與汽車相遇的時間:t1=×0.6s=0.3s,則汽車在第一次反射信號的瞬間與測速儀的距離:s1=vt1=340m/s×0.3s=102m;

第二次發(fā)射信號與汽車相遇的時間:t2=×0.3s=0.15s,則汽車在第二次反射信號時與測速儀的距離:s2=vt2=340m/s×0.15s=51m

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