一辆客车在某高速公路上行驶,在经过某直线路段时,司机驾车做匀速直线运动.司机发现其正要通过正前方高山悬崖下的隧道,于是鸣笛,经t1=5s后听到回声,听到回声后又行驶了t2=10s,司机第二次鸣笛,又经t3=2s后听到回声,请根据以上数据判断客车是否超速行驶.(已知此高速路段最高限速为120km/h,声音在空气中的传播速度为340m/s)

问题描述:

一辆客车在某高速公路上行驶,在经过某直线路段时,司机驾车做匀速直线运动.司机发现其正要通过正前方高山悬崖下的隧道,于是鸣笛,经t1=5s后听到回声,听到回声后又行驶了t2=10s,司机第二次鸣笛,又经t3=2s后听到回声,请根据以上数据判断客车是否超速行驶.(已知此高速路段最高限速为120km/h,声音在空气中的传播速度为340m/s)

设客车的速度为v1,声音的速度为v2,第一次鸣笛时客车离隧道口的距离为L1,第二次鸣笛时客车离隧道口的距离为L2
则有:v2t1=2L1-v1t1
   v2t3=2L2-v1t3
又L2=L1-v1(t1+t2
由以上三式联立可得:v1=

v2
9
≈37.8 m/s≈136 km/h>120 km/h,
故客车超速行驶.
答:客车是超速.
答案解析:汽车鸣笛后,声波匀速前进,反射后匀速后退;同时汽车匀速前进;声波再次与汽车相遇时,两者的路程之和恰好等于出发点与山崖的距离的两倍,而两者的路程的差恰好等于相遇点与山崖的距离的两倍.利用这个特点结合几何关系多次列式求解.
考试点:声波.

知识点:本题关键:(1)声波运动和汽车运动具有等时性;(2)根据几何关系,有汽车鸣笛后声波再次与汽车相遇时,两者的路程之和恰好等于出发点与山崖的距离的两倍.