如图所示,利用运动传感器测量速度,运动物体正远离测速仪,在t1时刻测速仪向运动物体发出超声波,经物体反射后,在t1+△t1时刻测速仪接收到反射信号;过一段很短的时间后,在t2时刻测速仪再次向运动物体发射超声波,经物体发射后,在t2+△t2时刻测速仪再次接收到反射信号.设超声波在空气中的传播速度为v0,求:运动物体的速度v.

问题描述:

如图所示,利用运动传感器测量速度,运动物体正远离测速仪,在t1时刻测速仪向运动物体发出超声波,经物体反射后,在t1+△t1时刻测速仪接收到反射信号;过一段很短的时间后,在t2时刻测速仪再次向运动物体发射超声波,经物体发射后,在t2+△t2时刻测速仪再次接收到反射信号.设超声波在空气中的传播速度为v0,求:运动物体的速度v.

第一次超声波在空中的传播时间为:t1+△t1-t1=△t1  对应反射时刻:t1+

t1
2

第二次超声波在空中的传播时间为:t2+△t2-t2=△t2  对应反射时刻:t2+
t2
2

运动物体的速度v=
△x
△t
v0×
t2−△t1
2
t2+
t2
2
t1
t1
2
=
v0(△t2−△t1)
2(t2t1)+△t2−△t1

答:运动物体的速度为
v0(△t2−△t1)
2(t2t1)+△t2−△t1

答案解析:根据题意从而可以求出超声波前后两次测速仪所用的时间,结合声速,进而可以求出前后两次运动物体到测速仪之间的距离.由于运动物体背着测速仪方向运动,所以两者之间的距离在增大.运动物体前后两次到测速仪之间的距离之差即为运动物体前进的路程.由于两次超声波发出的时间间隔可知.运动物体的时间为从第一次与超声波相遇开始,到第二次与超声波相遇结束.求出这个时间,就是运动物体的时间.根据运动物体的距离和时间,即可求出运动物体的速度.
考试点:超声波及其应用;匀速直线运动及其公式、图像.

知识点:如何确定运动物体的时间,是此题的难点.两次信号的时间间隔虽然是已知,但物体在接收到两次信号时其通过的路程所对应的时间不是来回时间.要从起第一次接收到超声波的信号开始计时,到第二次接收到超声波的信号结束,由此来确定其运动时间.通过的路程与通过这段路程所用的时间对应上是解决此题关键.