第七章 [应用拓展·素养提升7] 机械振动与机械波在生活、生产、科技中的应用-【创新教程】2024高考物理总复习大一轮教师用书word（新教材，人教版）

对波的图像和振动图像在生活、生产、科技中有广泛的应用，是历年高考命题的热点，要注意明确波的图像与振动图像的区别与联系． 心电图记录仪 [典例1]　如图所示的三个图线分别是不同的传感器测出的不同物体的振动图线．从三个图线可知，这三个物体振动的共同特点是具有　________　性，三个物体中，最简单的振动是　________　的振动．图中心脏跳动的图线是某人的心电图，方格纸每个小方格的宽度是0.5 cm，心电图记录仪拖动方格纸的速度是1.8 cm/s，则此人的心率是　________　次/min. [解析]　三个物体振动的共同特点是具有周期性，三个物体中，最简单的振动是弹簧振子的振动；由心脏跳动图线可知，心脏跳动一次方格纸约走过了3个格，即3×0.5 cm＝1.5 cm，故心脏跳动一次所需要的时间为 s，故1 min心脏跳动的次数为n＝次＝72次． [答案]　周期　弹簧振子　72 飞机机翼的抖动 [典例2]　在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天后不久，飞机的机翼很快就抖动起来，而且越抖越厉害．后来经过人们的探索，利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法，解决了这一问题．在飞机机翼前缘处装置配重杆的目的主要是(　　) A．加大飞机的惯性　　 B．使机体更加平衡 C．使机翼更加牢固 D．改变机翼的固有频率 解析：D　[飞机的机翼抖动，是因为驱动力的频率接近机翼的固有频率而发生了共振，在飞机机翼前缘处装置配重杆，是为了改变机翼的固有频率，使驱动力的频率远离固有频率，故A、B、C错误，D正确．] 高速公路上的测速仪 [典例3]　在高速公路上用超声波速度仪测量车速的示意图如图甲所示，测速仪固定并正对被测物发出和接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号的时间差，测出被测物体的速度．图乙是超声波速度仪记录脉冲信号得到的纸带，p1、p2表示超声波速度仪发出的超声波信号，n1、n2表示p1、p2经汽车反射回来的信号．设记录时纸带匀速移动，p1、p2之间的时间间隔Δt＝1.0 s，超声波在空气中传播的速度是v＝340 m/s，若汽车匀速行驶，则根据图乙可知，汽车在接收到p1、p2两个信号之间的时间内前进的距离是多少？汽车的速度是多大？ [解析]　从p1到p2经历的时间为1.0 s，题图乙中p1、p2之间是30小格，从发出p1到接收到n1共12小格，则时间Δt1＝×12 s＝ s， 汽车第一次接收到超声波时到仪器的距离 s1＝vΔt1＝×340× m＝68 m， 从发出p2到接收到n2共9小格，则时间 Δt2＝×9 s＝ s， 汽车第二次接收到超声波时到仪器的距离 s2＝vΔt2＝×340× m＝51 m， 汽车行驶的距离为Δs＝s1－s2＝17 m. 汽车第一次接收到超声波的时刻应是p1n1的中点所对应的时刻，第二次接收到超声波的时刻应是p2n2的中点所对应的时刻，这两个中点之间共有28.5个小格，对应的时间为Δt＝×28.5 s＝0.95 s，汽车的速度为v＝＝ m/s＝17.9 m/s. [答案]　17 m　17.9 m/s 无人驾驶汽车 [典例4]　汽车无人驾驶技术已逐渐成熟，最常用的是自适应巡航控制(ACC)，它可以控制无人车在前车减速时自动减速、前车加速时自动跟上去，其使用的传感器主要是毫米波雷达，该雷达会发射和接收调制过的无线电波，再通过回波的时间差和多普勒效应造成的频率变化来测量目标的相对距离和相对速度．若该雷达发射的无线电波的频率为f，接收到的波的频率为f′，则(　　) A．当f＝f′时，表明前车与无人车速度相同 B．当f＝f′时，表明前车一定处于静止状态 C．当f′>f时，表明前车在加速行驶 D．当f′<f时，表明前车在减速行驶 [解析]　A　[当波源和观察者之间的距离不变化时，观察者接收到的波的频率和波源的频率相等，故当f＝f′时，说明二者之间的距离不变，表明前车与无人车速度相同．但不一定静止．A正确，B错误；当f′>f时，无人车接收到的波的频率增大，说明两车距离减小，表明前车在减速行驶或无人车在加速行驶，C错误；当f′<f时，无人车接收到的波的频率减小，说明两车距离增大，表明前车在加速行驶或无人车在减速行驶，D错误．] 180 学科网（北京）股份有限公司 $