专题17 多普勒效应-2021-2022学年高二物理链接教材精准变式练（人教版2019选择性必修第一册）

链接教材精准变式练 专题17 多普勒效应 ( 教材习题精讲 ) 1．火车上有一个声源发出频率一定的乐音．当火车静止、观察者也静止时，观察者听到并记住了这个乐音的音调．以下情况中，观察者听到这个乐音的音调比原来降低的是(　　 ) A．观察者静止，火车向他驶来 B．观察者静止，火车离他驶去 C．火车静止，观察者乘汽车向着火车运动 D．火车静止，观察者乘汽车远离火车运动 【答案】BD 【解析】当观察者与声源相向运动时，观察者接收到的声波的个数增多，所以观察者接收的频率升高，听到乐音的音调比原来要高．当观察者与声源背向运动时，观察者接收到的声波的个数减少，所以观察者接收到的频率降低，听到乐音的音调比原来降低了．综上所述，正确选项为BD。 故选BD。 2．为了理解多普勒效应，可以设想一个抛球的游戏（如图）。设想甲每隔向乙抛一个球，如果甲、乙都站着不动，乙每隔接到一个球。如果甲抛球时仍然站着不动，而乙以一定速度向甲运动，这时乙接球的时间间隔是否还是？如果乙靠向甲的速度增大，乙接球的时间间隔是否会有变化？ 【答案】乙以一定速度向甲运动，乙接球的时间间隔小于，如果乙靠向甲的速度增大，乙接球的时间间隔是会有变化 【解析】当甲乙均不动时，相当于观察者乙与波源甲相对静止，观察到的频率等于波源震动的频率，当乙以一定的速度向甲运动，相当于观察者向波源靠近，由于间距缩短，观察着接收到的波的频率增大，乙接到球的时间会缩短，乙接球的时间间隔小于，如果乙靠向甲的速度增大，相当于观察者向波源靠近的比较快，间距缩短的较快，观察者接受到的波的频率增大的较快，乙接到球的时间会继续减小。 3．在网络搜索引擎上键入“多普勒效应”一词，查找多普勒效应的应用，并写出一篇介绍文章，全班同学进行交流。 【答案】见解析 【解析】1.雷达测速仪 检查机动车速度的雷达测速仪是利用多普勒效应。交警向行进中的车辆发射频率已知的电磁波，通常是红外线，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少就能知道车车辆的速度； 2.多普勒效应在医学上的应用 在临床上，多普勒效应用也不断增多，近年来迅速发展起来的超声波脉冲检查仪就是一个很好的例子。当声源或反射界面移动时，比如当红细胞流经心脏大血管时，从其表面散射的声音频率改变，由这种频率偏移就可以知道血流的方向和速度。 【要点提炼】 1．多普勒效应 由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象叫做多普勒效应．多普勒效应是波独有的特征． 声源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，称为一个完全波．频率表示单位时间内完成的全振动的次数因此波源的频率又等于单位时间内波源发出的完全波的个数．观察者听到的声音的音调，是由观察者接收到的频率，即单位时间内接收到的完全波的个数． 2．多普勒效应的解释 为简单起见，我们只讨论波源和观察者在二者的连接线上运动的情形． （1）波源与观察者相对于介质均静止的情况． 观察者所接收到的频率与波源的振动频率相同． （2）波源静止而观察者运动的情况． 若观察者朝波源运动，由于观察者迎着波传来的方向运动，使得观察者在单位时间内接收到的完全波的个数大于波源发出的完全波的个数，即观察者接收的频率高于波源频率。 ． 若观察者背离波源即顺着波的传播方向运动，观察者的接收频率低于波源频率． ． （3）观察者静止而波源运动的情况． 当波源向观察者运动时，波源在前进过程中，不断地发射出波，而已经发射出的波仍以波速前进，而后继波的波源地点（球面的中心）向前移动，所以波源前面的波面被挤紧，因此波面间隔减小了；波源后面的波面稀疏了，因此，波面间隔增大了，如图所示． 波在介质中的传播速度并没有改变，观察者在波源右方时，即波源接近观察者时，观察者在单位时间内接收到的完全波的个数增多，即接收到的频率增大， ； 同样道理，观察者在波源左方时，即波源远离观察者时，接收到的频率减小， ． 3．多普勒效应中接收到的频率的计算公式 （1）波源相对介质静止，观察者以速度相对于介质运动． ． “+”表示观察者走向波源， “－”表示观察者离开波源． （2）波源以速度vs相对于介质运动，观察者相对于介质静止． ． “+”表示波源离开观察者， “－”表示波源向观察者运动． （3）波源与观察者同时相对于介质运动．相向运动： ； 反向运动： ． 4．多普勒效应的定性分析方法 波源与观察者相互接近，观察者接收到的频率增大；波源与观察者相互远离，观察者接收到的频率减小． 5．多普勒效应的应用 （1）多普勒测速仪测车速． （2）医用彩色超声波多普勒心动图仪测定心脏跳动，血管血流等情况． （3）电磁波的多普勒效应为跟踪目的物（如导弹、云层等）提供了一种简单的方法．在军事、航天、气象预报等领域有了广泛的应用． （4）用多普勒效应测量其他星系向着还是远离地球运动的速率． (