题目
一列火车A以u1=20m/s的速度向前行驶,若火车A的司机听到自己的汽笛声频率V=120Hz,另一列火车B以1,=25m/s的速度行驶。当A、B两车相向而行时,B的司机听到汽笛的频率v为137Hz;当A、B两车运行方向相同时,且B车在A车前方,B的司机听到汽笛的频率v”为118Hz
一列火车A以u1=20m/s的速度向前行驶,若火车A的司机听到自己的汽笛声频率V=120Hz,另一列火车B以1,=25m/s的速度行驶。当A、B两车相向而行时,B的司机听到汽笛的频率v为137Hz;当A、B两车运行方向相同时,且B车在A车前方,B的司机听到汽笛的频率v”为118Hz
题目解答
答案

解析
步骤 1:确定波源和观察者相对运动时的频率变化公式
当波源和观察者相向运动时,观察者接收到的频率 $V'$ 可以用以下公式计算:
$$ V' = \frac{u + V_B}{u - V_s} V $$
其中,$u$ 是声波在空气中的传播速度,$V_B$ 是观察者(火车B)的速度,$V_s$ 是波源(火车A)的速度,$V$ 是波源发出的频率。
步骤 2:计算当A、B两车相向而行时B的司机听到的汽笛频率
根据题目,火车A的速度 $V_s = 20$ m/s,火车B的速度 $V_B = 25$ m/s,波源发出的频率 $V = 120$ Hz,声波在空气中的传播速度 $u = 331$ m/s。将这些值代入公式计算:
$$ V' = \frac{331 + 25}{331 - 20} \times 120 = \frac{356}{311} \times 120 = 137 \text{ Hz} $$
步骤 3:计算当A、B两车运行方向相同时B的司机听到的汽笛频率
当A、B两车运行方向相同时,观察者接收到的频率 $V''$ 可以用以下公式计算:
$$ V'' = (1 - \frac{V_B - V_s}{u}) V $$
将火车A的速度 $V_s = 20$ m/s,火车B的速度 $V_B = 25$ m/s,波源发出的频率 $V = 120$ Hz,声波在空气中的传播速度 $u = 331$ m/s 代入公式计算:
$$ V'' = (1 - \frac{25 - 20}{331}) \times 120 = (1 - \frac{5}{331}) \times 120 = 118 \text{ Hz} $$
当波源和观察者相向运动时,观察者接收到的频率 $V'$ 可以用以下公式计算:
$$ V' = \frac{u + V_B}{u - V_s} V $$
其中,$u$ 是声波在空气中的传播速度,$V_B$ 是观察者(火车B)的速度,$V_s$ 是波源(火车A)的速度,$V$ 是波源发出的频率。
步骤 2:计算当A、B两车相向而行时B的司机听到的汽笛频率
根据题目,火车A的速度 $V_s = 20$ m/s,火车B的速度 $V_B = 25$ m/s,波源发出的频率 $V = 120$ Hz,声波在空气中的传播速度 $u = 331$ m/s。将这些值代入公式计算:
$$ V' = \frac{331 + 25}{331 - 20} \times 120 = \frac{356}{311} \times 120 = 137 \text{ Hz} $$
步骤 3:计算当A、B两车运行方向相同时B的司机听到的汽笛频率
当A、B两车运行方向相同时,观察者接收到的频率 $V''$ 可以用以下公式计算:
$$ V'' = (1 - \frac{V_B - V_s}{u}) V $$
将火车A的速度 $V_s = 20$ m/s,火车B的速度 $V_B = 25$ m/s,波源发出的频率 $V = 120$ Hz,声波在空气中的传播速度 $u = 331$ m/s 代入公式计算:
$$ V'' = (1 - \frac{25 - 20}{331}) \times 120 = (1 - \frac{5}{331}) \times 120 = 118 \text{ Hz} $$