通过2012年一道物理竞赛题探究超声波测速原理

2012谢军平(841100)2012.:,,,,.,.为保障交通安全,对公路上的行车速度就要有一定的限制,因此要对公路上过往的车辆进行车速的检测.通常高速公路上用超声波测速仪测量车速,测速仪发出并接收被车辆反射回的脉冲信号,根据发出和接收的信号时间差,可以算出被测车辆的速度.设车辆匀速驶向检测者,当汽车行至某一位置时,测速仪发出第一个脉冲信号,后经汽车反射后被测速仪接收,测速仪记录下从发射到接收信号历时t1=0.4s;在发出第一个信号后t=1.0s时又发出第二个信号,之后经t2=0.3s又收到了反射信号.超声波在空气中的速度是v=340ms,求汽车在先后两次反射超声波脉冲信号时间内的位移x和汽车速度大小..,,.:1AB,,AB,B,.22.1测速过程B,Q(),T0(1,),BQA(),2,T0T,v0.,.2.2波形分析T0.:,,T,.2.3测速示意图3:t1t2,,:s=t2-t12v(1)t2-t1=T(2)(1)(2)s=T2v(3),s=[t12+(T0-t1)+t22]v(4):t12B;(T0-t1),t22.(2)~(4)v=T2T0+Tv.42012t2t1,.47Vol.31No.0120131赵保现(100102)如图1所示,质量为m的质点,以O为平衡位置在BC间做简谐运动,振幅为A.若建立以O点为原点的一维坐标系,则质点所受回复力F=-kx(k为比例系数).试证明:质点振动的周期T=2mk.P,xv.CP,,PCFx=12mv2-12mv2C,F=-kxvC=0,,PC(-kx)x=12mv2(1)x=x2-x1.x1x2CP,t,x1x2,x=x2-x10.PC(-kx)x=PC(kx)|x|(2)PC(kx)|x|,2(),PC(kx)|x|=12(kx+kA)(A-x)(3)(1)(2)(3),A2=x2+mkv2,0=km,A2=x2+v220(4)(4).OR,xOR,3.xSQt,,v0=Rt.t,xx=Rcost,(5)v=-v0sint(vx),v=-Rsint(6)(5)(6)t,R2=x2+v22(7),(4)(7).,x!A=Rx=xv=v0=,TxT,T=T.3,T2Rv0,T=2Rv0=2RR=20=2km=2km.,mT=2km.(1)x=t1-t22v=0.4-0.32340m=17m.(2),v=T2T0+Tv=(0.3-0.4)34021.0+(0.3-0.4)ms=-17.90ms.[],17.90ms.5v=T2T0+Tv.v,;v,..v=T2T0+Tv,..4820131Vol.31No.01