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14（2025徐州沛县第五中学月考）中国的汽车无人驾驶技术全世界领先.无人驾驶汽车通过车载激光雷达摄像头等传感器实现自动驾驶.激光雷达通过发射激光,遇到障碍物时激光反射回来,雷达接收到反射的激光,进而进行一系列操作.根据材料计算下列问题:(光速取$3× 10^{8}\ \mathrm{m/s}$,声速取$340\ \mathrm{m/s}$)
（1）普通汽车的倒车雷达使用的是
（2）某款无人驾驶汽车静止时,通过激光雷达向前发出一束激光,经$4× 10^{-7}\ \mathrm{s}$收到回波,则汽车距离前方障碍物多远?
（3）将该款汽车的激光雷达换成声波雷达,若汽车以$20\ \mathrm{m/s}$的速度匀速行驶,车前突然出现一个障碍物,声波雷达立刻启动,经过$0.2\ \mathrm{s}$雷达接收到反射的声波开始报警,则雷达报警时,汽车距离障碍物还有多远?（人看见障碍物所需时间忽略不计）
（4）在某特定路段,交管部门在公路上设置了固定测速仪,如图所示,汽车向放置在路中的测速仪驶来,测速仪向汽车发出两次短促的(超声波)信号,第一次发出信号到测速仪接收到反射回的信号用时$1\ \mathrm{s}$,第二次发出信号到测速仪接收到信号用时$0.6\ \mathrm{s}$,若两次发出信号的间隔是$1.9\ \mathrm{s}$.则汽车从反射第一次信号到反射第二次信号间行驶的路程为
（1）普通汽车的倒车雷达使用的是
超声波
（填“超声波”或“次声波”）传递信息.（2）某款无人驾驶汽车静止时,通过激光雷达向前发出一束激光,经$4× 10^{-7}\ \mathrm{s}$收到回波,则汽车距离前方障碍物多远?
（3）将该款汽车的激光雷达换成声波雷达,若汽车以$20\ \mathrm{m/s}$的速度匀速行驶,车前突然出现一个障碍物,声波雷达立刻启动,经过$0.2\ \mathrm{s}$雷达接收到反射的声波开始报警,则雷达报警时,汽车距离障碍物还有多远?（人看见障碍物所需时间忽略不计）
（4）在某特定路段,交管部门在公路上设置了固定测速仪,如图所示,汽车向放置在路中的测速仪驶来,测速仪向汽车发出两次短促的(超声波)信号,第一次发出信号到测速仪接收到反射回的信号用时$1\ \mathrm{s}$,第二次发出信号到测速仪接收到信号用时$0.6\ \mathrm{s}$,若两次发出信号的间隔是$1.9\ \mathrm{s}$.则汽车从反射第一次信号到反射第二次信号间行驶的路程为
68
$\mathrm{m}$,行驶的速度为40
$\mathrm{m/s}$.（假设超声波的速度为$340\ \mathrm{m/s}$,且保持不变）答案
14.（1）超声波 （2）60 m （3）32 m （4）68 40
解析
【分析】
本题围绕汽车传感器的测距问题，结合声学、运动学知识考查回声测距原理，需明确信号往返时间与单程时间的关系，以及运动物体的路程计算逻辑，逐步分析每个小问的条件，对应公式求解。
（1）倒车雷达利用超声波传递信息，属于声学基础常识；
（2）激光往返时间需除以2得到单程时间，结合光速计算距离；
（3）声波传播总路程等于初始距离与报警时距离之和，结合汽车行驶的路程列方程求解；
（4）分别计算两次信号到达汽车时的距离，差值为汽车行驶路程，再计算两次信号到达汽车的时间间隔，进而求速度。
【解析】
（1）普通汽车倒车雷达通过超声波传递信息，故填“超声波”；
（2）激光从雷达到障碍物的单程时间：$t_1=\frac{4×10^{-7}\ \mathrm{s}}{2}=2×10^{-7}\ \mathrm{s}$，
根据$s=vt$，汽车与障碍物的距离：$s_1=c t_1=3×10^8\ \mathrm{m/s}×2×10^{-7}\ \mathrm{s}=60\ \mathrm{m}$；
（3）设雷达报警时汽车距障碍物的距离为$s_2$，$t=0.2\ \mathrm{s}$内汽车行驶的路程：$s_{\mathrm{车}}=v_{\mathrm{车}}t=20\ \mathrm{m/s}×0.2\ \mathrm{s}=4\ \mathrm{m}$，
声波传播总路程：$s_{\mathrm{声}}=v_{\mathrm{声}}t=340\ \mathrm{m/s}×0.2\ \mathrm{s}=68\ \mathrm{m}$，
声波总路程等于初始距离（$s_2+s_{\mathrm{车}}$）与$s_2$之和，即$s_{\mathrm{声}}=(s_2+s_{\mathrm{车}})+s_2$，代入得$68=2s_2+4$，解得$s_2=32\ \mathrm{m}$；
（4）第一次信号单程时间：$t_{\mathrm{甲单}}=\frac{1\ \mathrm{s}}{2}=0.5\ \mathrm{s}$，第一次信号到达汽车时，汽车距测速仪：$s_{\mathrm{甲}}=v_{\mathrm{声}}t_{\mathrm{甲单}}=340\ \mathrm{m/s}×0.5\ \mathrm{s}=170\ \mathrm{m}$；
第二次信号单程时间：$t_{\mathrm{乙单}}=\frac{0.6\ \mathrm{s}}{2}=0.3\ \mathrm{s}$，第二次信号到达汽车时，汽车距测速仪：$s_{\mathrm{乙}}=v_{\mathrm{声}}t_{\mathrm{乙单}}=340\ \mathrm{m/s}×0.3\ \mathrm{s}=102\ \mathrm{m}$；
汽车行驶的路程：$\Delta s=s_{\mathrm{甲}}-s_{\mathrm{乙}}=170\ \mathrm{m}-102\ \mathrm{m}=68\ \mathrm{m}$；
两次信号到达汽车的时间间隔：$\Delta t=1.9\ \mathrm{s}-0.5\ \mathrm{s}+0.3\ \mathrm{s}=1.7\ \mathrm{s}$，
汽车行驶速度：$v=\frac{\Delta s}{\Delta t}=\frac{68\ \mathrm{m}}{1.7\ \mathrm{s}}=40\ \mathrm{m/s}$。
【答案】
（1）超声波；（2）60 m；（3）32 m；（4）68；40
【知识点】
回声测距、声速计算、运动学路程速度计算
【点评】
本题结合生活中的汽车传感器场景，将声学回声测距与运动学结合，需注意信号往返时间与单程时间的区别，以及运动物体的路程变化，是中等难度的综合应用题，考查学生对原理的理解和公式的运用能力。
【难度系数】
0.5
本题围绕汽车传感器的测距问题，结合声学、运动学知识考查回声测距原理，需明确信号往返时间与单程时间的关系，以及运动物体的路程计算逻辑，逐步分析每个小问的条件，对应公式求解。
（1）倒车雷达利用超声波传递信息，属于声学基础常识；
（2）激光往返时间需除以2得到单程时间，结合光速计算距离；
（3）声波传播总路程等于初始距离与报警时距离之和，结合汽车行驶的路程列方程求解；
（4）分别计算两次信号到达汽车时的距离，差值为汽车行驶路程，再计算两次信号到达汽车的时间间隔，进而求速度。
【解析】
（1）普通汽车倒车雷达通过超声波传递信息，故填“超声波”；
（2）激光从雷达到障碍物的单程时间：$t_1=\frac{4×10^{-7}\ \mathrm{s}}{2}=2×10^{-7}\ \mathrm{s}$，
根据$s=vt$，汽车与障碍物的距离：$s_1=c t_1=3×10^8\ \mathrm{m/s}×2×10^{-7}\ \mathrm{s}=60\ \mathrm{m}$；
（3）设雷达报警时汽车距障碍物的距离为$s_2$，$t=0.2\ \mathrm{s}$内汽车行驶的路程：$s_{\mathrm{车}}=v_{\mathrm{车}}t=20\ \mathrm{m/s}×0.2\ \mathrm{s}=4\ \mathrm{m}$，
声波传播总路程：$s_{\mathrm{声}}=v_{\mathrm{声}}t=340\ \mathrm{m/s}×0.2\ \mathrm{s}=68\ \mathrm{m}$，
声波总路程等于初始距离（$s_2+s_{\mathrm{车}}$）与$s_2$之和，即$s_{\mathrm{声}}=(s_2+s_{\mathrm{车}})+s_2$，代入得$68=2s_2+4$，解得$s_2=32\ \mathrm{m}$；
（4）第一次信号单程时间：$t_{\mathrm{甲单}}=\frac{1\ \mathrm{s}}{2}=0.5\ \mathrm{s}$，第一次信号到达汽车时，汽车距测速仪：$s_{\mathrm{甲}}=v_{\mathrm{声}}t_{\mathrm{甲单}}=340\ \mathrm{m/s}×0.5\ \mathrm{s}=170\ \mathrm{m}$；
第二次信号单程时间：$t_{\mathrm{乙单}}=\frac{0.6\ \mathrm{s}}{2}=0.3\ \mathrm{s}$，第二次信号到达汽车时，汽车距测速仪：$s_{\mathrm{乙}}=v_{\mathrm{声}}t_{\mathrm{乙单}}=340\ \mathrm{m/s}×0.3\ \mathrm{s}=102\ \mathrm{m}$；
汽车行驶的路程：$\Delta s=s_{\mathrm{甲}}-s_{\mathrm{乙}}=170\ \mathrm{m}-102\ \mathrm{m}=68\ \mathrm{m}$；
两次信号到达汽车的时间间隔：$\Delta t=1.9\ \mathrm{s}-0.5\ \mathrm{s}+0.3\ \mathrm{s}=1.7\ \mathrm{s}$，
汽车行驶速度：$v=\frac{\Delta s}{\Delta t}=\frac{68\ \mathrm{m}}{1.7\ \mathrm{s}}=40\ \mathrm{m/s}$。
【答案】
（1）超声波；（2）60 m；（3）32 m；（4）68；40
【知识点】
回声测距、声速计算、运动学路程速度计算
【点评】
本题结合生活中的汽车传感器场景，将声学回声测距与运动学结合，需注意信号往返时间与单程时间的区别，以及运动物体的路程变化，是中等难度的综合应用题，考查学生对原理的理解和公式的运用能力。
【难度系数】
0.5
