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28. 阅读下列短文，回答问题.
超声波测速
超声波是振动频率高于$20000\ \mathrm{Hz}$的声波，它具有指向性好、反射能力强、能量集中等特点，可用于测距、测速等.
测距是测速的基础，如图甲所示，超声波测速仪向静止的汽车发射超声波信号（简称信号），同时开始计时，信号传播过程中遇到汽车会被反射，测速仪接收到返回的信号停止计时，根据记录的时间及其与路程、速度的关系，可计算出汽车与测速仪之间的距离.图乙是信号传播过程的$s-t$图像，$s$表示信号与测速仪之间的距离，$t$表示信号传播的时间.
测速仪测量汽车速度的原理是：测速仪向运动的汽车先后发射两次信号，根据汽车在两次遇到信号之间所通过的路程及所用的时间，由速度公式可得出汽车的平均速度.
测速仪在公路上对某跑车进行测速时，向匀速驶来的跑车发射两次信号，两次发射信号的时间间隔是$1.0\ \mathrm{s}$，第一次发射信号到接收用时$0.6\ \mathrm{s}$，第二次发射信号到接收用时$0.3\ \mathrm{s}$.经测速仪测定，该跑车超速，驾驶员将受到交警部门处罚.（超声波速度取$340\ \mathrm{m/s}$）
（1）人耳
（2）如图乙所示，若$t_0=0.4\ \mathrm{s}$，则静止的汽车与测速仪之间的距离为
（3）通过计算，在图丙中，大致画出测速仪对该跑车发射的两次信号传播过程的$s-t$图像（$t$从第一次发射信号开始计时），跑车在两次遇到信号之间通过的路程为
超声波测速
超声波是振动频率高于$20000\ \mathrm{Hz}$的声波，它具有指向性好、反射能力强、能量集中等特点，可用于测距、测速等.
测距是测速的基础，如图甲所示，超声波测速仪向静止的汽车发射超声波信号（简称信号），同时开始计时，信号传播过程中遇到汽车会被反射，测速仪接收到返回的信号停止计时，根据记录的时间及其与路程、速度的关系，可计算出汽车与测速仪之间的距离.图乙是信号传播过程的$s-t$图像，$s$表示信号与测速仪之间的距离，$t$表示信号传播的时间.
测速仪测量汽车速度的原理是：测速仪向运动的汽车先后发射两次信号，根据汽车在两次遇到信号之间所通过的路程及所用的时间，由速度公式可得出汽车的平均速度.
测速仪在公路上对某跑车进行测速时，向匀速驶来的跑车发射两次信号，两次发射信号的时间间隔是$1.0\ \mathrm{s}$，第一次发射信号到接收用时$0.6\ \mathrm{s}$，第二次发射信号到接收用时$0.3\ \mathrm{s}$.经测速仪测定，该跑车超速，驾驶员将受到交警部门处罚.（超声波速度取$340\ \mathrm{m/s}$）
（1）人耳
不能
（能/不能）听到超声波，超声波测速是利用了超声波的指向性
好、能量集中、反射能力强等特点.（2）如图乙所示，若$t_0=0.4\ \mathrm{s}$，则静止的汽车与测速仪之间的距离为
68
m.（3）通过计算，在图丙中，大致画出测速仪对该跑车发射的两次信号传播过程的$s-t$图像（$t$从第一次发射信号开始计时），跑车在两次遇到信号之间通过的路程为
51
m，跑车的速度大小为60
m/s.答案
28.(1)不能 指向性 (2)68 (3)图像如图所示
51 60解析
【分析】
本题围绕超声波测速展开，需结合人耳听觉范围、速度公式及超声波传播的往返特性解题：
1. 问题（1）：回忆人耳听觉频率范围，结合超声波定义判断能否听到，再提取题目中超声波的特点填空；
2. 问题（2）：明确信号往返时间对应单程时间，利用速度公式计算汽车与测速仪的距离；
3. 问题（3）：分别计算两次信号遇到汽车时的距离，再求出两次遇到信号的时间间隔，通过路程差与时间差的比值得到汽车速度，同时根据信号传播的时间和距离画出s-t图像。
【解析】
（1）人耳的听觉频率范围是20Hz~20000Hz，超声波频率高于20000Hz，因此人耳不能听到超声波；题目明确超声波具有指向性好、反射能力强、能量集中等特点，故填“指向性”。
（2）信号往返总时间$t_0=0.4\ \mathrm{s}$，信号从测速仪到汽车的单程时间$t=\frac{t_0}{2}=\frac{0.4\ \mathrm{s}}{2}=0.2\ \mathrm{s}$，根据速度公式$s=vt$，汽车与测速仪的距离$s=340\ \mathrm{m/s} × 0.2\ \mathrm{s}=68\ \mathrm{m}$。
（3）①第一次信号：往返时间$0.6\ \mathrm{s}$，单程时间$t_1'=\frac{0.6\ \mathrm{s}}{2}=0.3\ \mathrm{s}$，此时汽车距测速仪$s_1=340\ \mathrm{m/s} × 0.3\ \mathrm{s}=102\ \mathrm{m}$；
②第二次信号：往返时间$0.3\ \mathrm{s}$，单程时间$t_2'=\frac{0.3\ \mathrm{s}}{2}=0.15\ \mathrm{s}$，此时汽车距测速仪$s_2=340\ \mathrm{m/s} × 0.15\ \mathrm{s}=51\ \mathrm{m}$；
③汽车两次遇到信号的路程差$\Delta s=s_1-s_2=102\ \mathrm{m}-51\ \mathrm{m}=51\ \mathrm{m}$；
④两次遇到信号的时间间隔：第一次遇到信号的时间为$0.3\ \mathrm{s}$，第二次发射信号的时间为第一次发射后$1.0\ \mathrm{s}$，第二次遇到信号的时间为$1.0\ \mathrm{s}+0.15\ \mathrm{s}=1.15\ \mathrm{s}$，故时间间隔$\Delta t=1.15\ \mathrm{s}-0.3\ \mathrm{s}=0.85\ \mathrm{s}$；
⑤汽车速度$v=\frac{\Delta s}{\Delta t}=\frac{51\ \mathrm{m}}{0.85\ \mathrm{s}}=60\ \mathrm{m/s}$；
⑥s-t图像：第一次信号从$t=0$出发，到$t=0.3\ \mathrm{s}$时到达汽车（距离$102\ \mathrm{m}$），再返回测速仪到$t=0.6\ \mathrm{s}$；第二次信号从$t=1.0\ \mathrm{s}$出发，到$t=1.15\ \mathrm{s}$时到达汽车（距离$51\ \mathrm{m}$），再返回测速仪到$t=1.3\ \mathrm{s}$，图像为两个三角形，对应题目给定的图。
【答案】
(1)不能 指向性 (2)68 (3)图像如图所示 51 60
【知识点】
超声波的特点 速度公式应用 路程时间计算
【点评】
本题结合超声波测速的实际场景，考查人耳听觉范围、速度公式的应用，需理解信号往返的时间对应关系，是物理知识在生活中的典型应用，注重知识的实际运用。
【难度系数】
0.6
本题围绕超声波测速展开，需结合人耳听觉范围、速度公式及超声波传播的往返特性解题：
1. 问题（1）：回忆人耳听觉频率范围，结合超声波定义判断能否听到，再提取题目中超声波的特点填空；
2. 问题（2）：明确信号往返时间对应单程时间，利用速度公式计算汽车与测速仪的距离；
3. 问题（3）：分别计算两次信号遇到汽车时的距离，再求出两次遇到信号的时间间隔，通过路程差与时间差的比值得到汽车速度，同时根据信号传播的时间和距离画出s-t图像。
【解析】
（1）人耳的听觉频率范围是20Hz~20000Hz，超声波频率高于20000Hz，因此人耳不能听到超声波；题目明确超声波具有指向性好、反射能力强、能量集中等特点，故填“指向性”。
（2）信号往返总时间$t_0=0.4\ \mathrm{s}$，信号从测速仪到汽车的单程时间$t=\frac{t_0}{2}=\frac{0.4\ \mathrm{s}}{2}=0.2\ \mathrm{s}$，根据速度公式$s=vt$，汽车与测速仪的距离$s=340\ \mathrm{m/s} × 0.2\ \mathrm{s}=68\ \mathrm{m}$。
（3）①第一次信号：往返时间$0.6\ \mathrm{s}$，单程时间$t_1'=\frac{0.6\ \mathrm{s}}{2}=0.3\ \mathrm{s}$，此时汽车距测速仪$s_1=340\ \mathrm{m/s} × 0.3\ \mathrm{s}=102\ \mathrm{m}$；
②第二次信号：往返时间$0.3\ \mathrm{s}$，单程时间$t_2'=\frac{0.3\ \mathrm{s}}{2}=0.15\ \mathrm{s}$，此时汽车距测速仪$s_2=340\ \mathrm{m/s} × 0.15\ \mathrm{s}=51\ \mathrm{m}$；
③汽车两次遇到信号的路程差$\Delta s=s_1-s_2=102\ \mathrm{m}-51\ \mathrm{m}=51\ \mathrm{m}$；
④两次遇到信号的时间间隔：第一次遇到信号的时间为$0.3\ \mathrm{s}$，第二次发射信号的时间为第一次发射后$1.0\ \mathrm{s}$，第二次遇到信号的时间为$1.0\ \mathrm{s}+0.15\ \mathrm{s}=1.15\ \mathrm{s}$，故时间间隔$\Delta t=1.15\ \mathrm{s}-0.3\ \mathrm{s}=0.85\ \mathrm{s}$；
⑤汽车速度$v=\frac{\Delta s}{\Delta t}=\frac{51\ \mathrm{m}}{0.85\ \mathrm{s}}=60\ \mathrm{m/s}$；
⑥s-t图像：第一次信号从$t=0$出发，到$t=0.3\ \mathrm{s}$时到达汽车（距离$102\ \mathrm{m}$），再返回测速仪到$t=0.6\ \mathrm{s}$；第二次信号从$t=1.0\ \mathrm{s}$出发，到$t=1.15\ \mathrm{s}$时到达汽车（距离$51\ \mathrm{m}$），再返回测速仪到$t=1.3\ \mathrm{s}$，图像为两个三角形，对应题目给定的图。
【答案】
(1)不能 指向性 (2)68 (3)图像如图所示
51 60【知识点】
超声波的特点 速度公式应用 路程时间计算
【点评】
本题结合超声波测速的实际场景，考查人耳听觉范围、速度公式的应用，需理解信号往返的时间对应关系，是物理知识在生活中的典型应用，注重知识的实际运用。
【难度系数】
0.6
