3.5 多普勒效应-【无畏物理】2024-2025学年高二物理同步学案（人教版2019选择性必修一）

高中物理 选择性必修一 第三章 机械波 3.5 多普勒效应 多普勒效应 知识点一 1．定义：波源与观察者相互靠近或者远离时，接收到的波的频率都会发生变化，这种现象叫作多普勒效应． 2．理解： (1) 波源与观察者相互靠近时，单位时间内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加，观察者观测到的频率大于波源的频率，即观察到的频率变大． (2) 波源与观察者相互远离时，观察到的频率变小． (3) 一切波都有多普勒效应，多普勒效应是波特有的现象。 1．多普勒效应的成因 发生多普勒效应时，一定是由于波源与观察者之间发生了相对运动． 2．相对位置变化与频率的关系(规律) 相对位置 图　示 结　论 波源S和观察者A相对静止 f波源＝f观察者，音调不变 波源S不动，观察者A运动，由A→B或A→C 若靠近波源，由A→B，则f波源＜f观察者，音调变高；若远离波源，由A→C，则f波源＞f观察者，音调变低 观察者A不动，波源S运动，由S→S2 f波源＜f观察者，音调变高 多普勒效应的应用 知识点二 1.超声波测速 交通警察向行进中的车辆发射频率已知的超声波，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辆的速度． 超声波有两个特点：一是可以比较容易地产生大功率的声波；二是超声波频率高波长短，不容易发生衍射，它几乎沿直线传播． 2．医用“彩超” 向人体内发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化，就可算出血流的速度． 3．判断火车的运动方向 火车驶来时，由于多普勒效应，听到的汽笛声调比较高，感觉到尖锐刺耳；火车远离时，听到的汽笛声调较低，听起来较为低沉． 4．测星球速度 测量星球上某些元素发出的光波的频率，然后与地球上这些元素静止时发光的频率对照，可算出星球的速度． 多普勒效应 考点一 【例1.1】关于多普勒效应，下列说法正确的是(　 　) A．只要波源在运动，就一定能观察到多普勒效应 B．当声源静止、观察者也静止时，可以观察到多普勒效应 C．只要声源在运动，观察者总是感到声音的频率变高 D．当声源相对于观察者运动时，观察者听到的声音的音调可能变高，也可能变低 【例1.2】(多选)站在火车站台上的旅客听到路过的火车鸣笛声的音调变化情况，以下说法正确的是(　 　) A． 当火车进站时，鸣笛声的音调变低 B． 当火车进站时，鸣笛声的音调变高 C． 当火车离站时，鸣笛声的音调变低 D． 当火车离站时，鸣笛声的音调变高 【例1.3】 下列哪些现象属于多普勒效应(　 　) A． 夏日雷声轰鸣不绝 B． 有两只相同的音叉，若一只被敲击振动发声，发现另一只也振动发声 C． 战场上士兵听到敌方炮弹飞行声音和听到我方炮弹声音不同 D． “未见其人，先闻其声” 【练习1.1】关于声波的多普勒效应，下列说法正确的是(　 　) A．当观察者和声源相互靠近时，观察者接收到的声波频率比声源发出的声波频率大 B．当观察者和声源相互靠近时，观察者接收到的声波频率比声源发出的声波频率小 C．当观察者和声源相互靠近时，声源振动的频率变大 D．当观察者和声源相互靠近时，声源振动的频率变小 【练习1.2】关于多普勒效应，下列说法中正确的是(　 　) A．发生多普勒效应时，波源的频率变化了 B．发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化 C．当观察者和波源速度相同时，会发生多普勒效应 D．只有声波才能发生多普勒效应 【练习1.3】分析下列物理现象： ①“闻其声而不见其人”；②学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音；③当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高．这些物理现象分别属于波的(　 　) A．折射、干涉、多普勒效应 B．衍射、干涉、多普勒效应 C．折射、衍射、多普勒效应 D．衍射、多普勒效应、干涉 【例1.4】如图表示产生机械波的波源O做匀速运动的情况，图中的圆表示波峰． (1)该图表示的是(　 　) A．干涉现象 B．衍射现象 C．反射现象 D．多普勒效应 (2)波源正在移向(　 　) A．A点　　　 B．B点 C．C点 D．D点 (3)观察到的波的频率最低的点是(　 　) A．A点 B．B点 C．C点 D．D点 【练习1.4】如图所示，机械波的波源O的频率为f，正沿左右方向做匀速直线运动，图中的若干个圆环表示同一时刻的波峰分布．下列说法正确的是(　 　) A．波源O正在向右运动 B．若静止的波接收器放置在上方，接收到该波的频率小于f C．若静止的波接收器放置在下方，接收到该波的频率等于f D．无论静止的波接收器放置何处，接收到该波的频率都是f 【练习1.5】波源振动的频率为f0，波源在介质中运动时，波源的前方介质振动的频率为f1，波源后方介质振动的频率为f2，则三者的关系为(　 　) A．f1＝f2＝f0 B．f1＝f2>f0 C．f1＝f2<f0 D．f2<f0<f1 【练习1.6】频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动．以u表示声源的速度，v表示声波的速度(u<v)，f表示接收器接收到的频率，若u增大，则(　 　) A．f增大，v增大 B．f增大，v不变 C．f不变，v增大 D．f减小，v不变 多普勒效应的应用 考点二 【例2.1】公路巡警开车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查，在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的超声波，结果该超声波被那辆轿车反射回来时，巡警车接收到的超声波频率比发出的低． (1)此现象属于(　 　) A．波的衍射　　　　　 B．波的干涉 C．多普勒效应 D．波的反射 (2)若该路段限速为100 km/h，则该轿车是否超速？ (3)若该轿车以20 m/s的速度行进，反射回的频率应怎样变化？ 【例2.2】(多选)下面哪些应用是利用了多普勒效应(　 　) A．利用地球上接收到遥远星体发出的光波的频率来判断遥远星体相对于地球的运动速度 B．交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，电磁波被运动的汽车反射回来，根据接收到的电磁波的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理 C．铁路工人把耳朵贴在铁轨上可判断火车的运动情况 D．有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去 【练习2.1】(多选)警车向路上的车辆发射频率已知的超声波，同时探测反射波的频率．下列说法正确的是(　 　) A．车辆匀速驶向停在路边的警车，警车探测到的反射波频率增高 B．车辆匀速驶离停在路边的警车，警车探测到的反射波频率降低 C．警车匀速驶向停在路边的汽车，探测到的反射波频率降低 D．警车匀速驶离停在路边的汽车，探测到的反射波频率不变 【练习2.2】蝙蝠在洞穴中飞来飞去时，它利用超声脉冲导航非常有效．这种超声脉冲是持续1 ms或不到1 ms的短促发射，且每秒重复发射几次．假定蝙蝠的超声脉冲发射频率为39 000 Hz，在一次正朝着表面平直的墙壁飞扑的期间，下列判断正确的是(　 　) A．墙壁接收到的超声脉冲频率等于39 000 Hz B．蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于墙壁接收的频率 C．蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率大于墙壁接收的频率 D．蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于39 000 Hz 【练习2.3】(多选)下列选项与多普勒效应有关的是(　 　) A．科学家用激光测量月球与地球间的距离 B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速 C．技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡 D．交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度 E．科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度 【例2.3】如图所示，让小球P一边贴水面每秒振动5次，一边沿x轴正方向匀速移动，O点是它的初始位置．图示为观察到的某一时刻的水面波，图中的实线表示水面波的波峰位置，此时小球P处于波峰位置，激起的第一个波峰刚好传到40 cm处，那么水面波的传播速度及小球P匀速移动的速度分别是(　 　) A．0.05 m/s；0.025 m/s B．0.1 m/s；0.1 m/s C．0.15 m/s；0.125 m/s D．0.2 m/s； 【练习2.4】(多选)如图所示，S为波源，P点有一观察者，已知波源发声的频率为20 Hz，声音在空气中的传播速度为340 m/s，则关于人听到的声音的频率说法正确的是(　 　) A．当波源S以17 m/s的速度远离观察者运动时，频率为19 Hz B．当波源S以17 m/s的速度靠近观察者运动时，频率为21 Hz C．当观察者以17 m/s的速度靠近波源运动时，频率为21 Hz D．以上说法均不正确 【练习2.5】轮船在进港途中x­t图像如图所示，则在港口所测到轮船上雾笛发出声音的频率是图中的(　 　) 【例2.4】在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速v＝200 m/s，已知t＝0时波刚好传播到x＝40 m处，如图所示．在x＝400 m处有一接收器(图中未画出)，则下列说法正确的是(　 　) A．波源开始振动的方向沿y轴正方向 B．从t＝0开始经0.15 s，x＝40 m处的质点运动的路程为0.6 m C．接收器在t＝2 s时才能接收到此波 D．若波源向x轴正方向运动，接收器收到的波的频率可能为9 Hz 【练习2.6】（多选）从坐标原点O产生的简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，t=0时刻波的图像如图所示，此时波刚好传播到M点，x=1m的质点P的位移为10 cm，再经△t=0.1s，质点P第一次回到平衡位置，质点N坐标x=-81m(图中未画出)，则（ ） A．波源的振动周期为1.2s B．波源的起振方向向下 C．波速为8m/s D．若观察者从M点以2m/s的速度沿x轴正方向移动，则观察者接受到波的频率变大 【练习2.7】（多选）如图所示，沿x轴正方向传播的一列横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200 m/s，则下列说法正确的是( ) A．从图示时刻开始，质点b比质点a晚回到平衡位置 B．从图示时刻开始，经0.01s时间x=1m处质点通过的路程为2 m C．若该波波源从x=0处沿x轴正方向运动，则在x=2000 m处接收到的波的频率将小于50 Hz D．若该波传播过程中遇到宽约为3m的障碍物，则能发生明显的衍射现象 课后巩固 1．【难度2】思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)当波源和观察者向同一个方向运动时，一定会发生多普勒效应． ( ) (2)火车的音调越来越高，说明火车正从远处靠近观察者． ( ) (3)只有声波才能发生多普勒效应． ( ) (4)铁路工人把耳朵贴在铁轨上可判断火车运动情况是利用了多普勒效应． ( ) 2．【难度2】(多选)下面说法中正确的是(　 　) A．发生多普勒效应时，波源的频率变化了 B．发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化 C．多普勒效应是波源与观察者之间有相对运动时产生的 D．多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的 3．【难度2】(多选)一渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比(　 　) A．波速变大　　　 B．波速不变 C．频率变高 D．频率不变 4．【难度2】当正鸣笛的火车向我们疾驶而来时，我们听到的汽笛声的音调变高了，这是因为(　 　) A．声源振动的频率变大了 B．声波传播的速度变大了 C．耳膜振动的频率变大了 D．耳膜振动的频率变小了 5．【难度2】(多选)假如一辆汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300 Hz，在汽车向你驶来又擦身而过的过程中，下列说法正确的是(　 　) A．当汽车向你驶来时，听到喇叭声音的频率大于300 Hz B．当汽车向你驶来时，听到喇叭声音的频率小于300 Hz C．当汽车和你擦身而过后，听到喇叭声音的频率大于300 Hz D．当汽车和你擦身而过后，听到喇叭声音的频率小于300 Hz 6．【难度3】如图所示，向左匀速运动的小车发出频率为f的声波，车左侧A处静止的人感受到的声波的频率为f1，车右侧B处静止的人感受到的声波的频率为f2，则(　 　) A．f1＜f，f2＜f　　　　　 B．f1＜f，f2＞f C．f1＞f，f2＞f D．f1＞f，f2＜f 7．【难度3】某人乘火车由甲地去乙地，途中此人乘坐的列车超过一列货运列车，超车后听到货运列车发出的汽笛声频率为f1；此人乘坐的列车又与迎面驶来的另一列货运列车会车，听到货运列车驶近时的汽笛声频率为f2，已知两列货运列车发出的汽笛声频率相同，则f1与f2间的大小关系是f1________f2(选填“>”“＝”或“<”)． 8．【难度3】(多选)图中在原点处做简谐运动的波源产生的机械波沿x轴正方向传播，波速v＝400 m/s.为了接收信号，在x＝400 m处设有一接收器A(图中未标出)．已知t＝0时，波已经传播到x＝40 m，则下列说法中不正确的是(　 　) A．波源振动的周期为0.05 s B．x＝40 m处的质点在t＝0.5 s时位移最大 C．接收器在t＝1.0 s时才能接收到此波 D．若波源向x轴负方向移动，则接收器接收到的波的频率将小于20 Hz 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高中物理 选择性必修一 第三章 机械波 3.5 多普勒效应 多普勒效应 知识点一 1．定义：波源与观察者相互靠近或者远离时，接收到的波的频率都会发生变化，这种现象叫作多普勒效应． 2．理解： (1) 波源与观察者相互靠近时，单位时间内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加，观察者观测到的频率大于波源的频率，即观察到的频率变大． (2) 波源与观察者相互远离时，观察到的频率变小． (3) 一切波都有多普勒效应，多普勒效应是波特有的现象。 1．多普勒效应的成因 发生多普勒效应时，一定是由于波源与观察者之间发生了相对运动． 2．相对位置变化与频率的关系(规律) 相对位置 图　示 结　论 波源S和观察者A相对静止 f波源＝f观察者，音调不变 波源S不动，观察者A运动，由A→B或A→C 若靠近波源，由A→B，则f波源＜f观察者，音调变高；若远离波源，由A→C，则f波源＞f观察者，音调变低 观察者A不动，波源S运动，由S→S2 f波源＜f观察者，音调变高 多普勒效应的应用 知识点二 1.超声波测速 交通警察向行进中的车辆发射频率已知的超声波，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辆的速度． 超声波有两个特点：一是可以比较容易地产生大功率的声波；二是超声波频率高波长短，不容易发生衍射，它几乎沿直线传播． 2．医用“彩超” 向人体内发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化，就可算出血流的速度． 3．判断火车的运动方向 火车驶来时，由于多普勒效应，听到的汽笛声调比较高，感觉到尖锐刺耳；火车远离时，听到的汽笛声调较低，听起来较为低沉． 4．测星球速度 测量星球上某些元素发出的光波的频率，然后与地球上这些元素静止时发光的频率对照，可算出星球的速度． 多普勒效应 考点一 【例1.1】关于多普勒效应，下列说法正确的是(　D　) A．只要波源在运动，就一定能观察到多普勒效应 B．当声源静止、观察者也静止时，可以观察到多普勒效应 C．只要声源在运动，观察者总是感到声音的频率变高 D．当声源相对于观察者运动时，观察者听到的声音的音调可能变高，也可能变低 [解析：波源运动，观察者也运动，当他们运动的速度相等时，由于他们之间的相对位置保持不变，所以不能观察到多普勒效应，故A错误；当声源静止、观察者也静止时，波源自身的频率不会变化，观察者也观察不到多普勒效应，B错误；在波源与观察者靠近时观察者接收到的波的频率变高，听到的音调变高，在波源与观察者远离时观察者接收到的波的频率变低，听到的音调变低，故C错误，D正确．] 【例1.2】(多选)站在火车站台上的旅客听到路过的火车鸣笛声的音调变化情况，以下说法正确的是(　BC　) A． 当火车进站时，鸣笛声的音调变低 B． 当火车进站时，鸣笛声的音调变高 C． 当火车离站时，鸣笛声的音调变低 D． 当火车离站时，鸣笛声的音调变高 [解析：音调由频率决定，频率大时音调高，频率小时音调低，火车进站时旅客接收到的频率会变大，故音调变高，A错B对；火车离站时旅客接收到的频率会变小，C对D错] 【例1.3】 下列哪些现象属于多普勒效应(　C　) A． 夏日雷声轰鸣不绝 B． 有两只相同的音叉，若一只被敲击振动发声，发现另一只也振动发声 C． 战场上士兵听到敌方炮弹飞行声音和听到我方炮弹声音不同 D． “未见其人，先闻其声” [解析：夏日雷声轰鸣不绝属于声波的反射，A错；两只音叉一只被敲击振动发声，另一只也振动发声是由于声音的共振，B错；战场上士兵听到敌方炮弹飞行声音和听到我方炮弹声音不同属于多普勒效应，C对；“未见其人，先闻其声”是波的衍射现象，D错] 【练习1.1】关于声波的多普勒效应，下列说法正确的是(　A　) A．当观察者和声源相互靠近时，观察者接收到的声波频率比声源发出的声波频率大 B．当观察者和声源相互靠近时，观察者接收到的声波频率比声源发出的声波频率小 C．当观察者和声源相互靠近时，声源振动的频率变大 D．当观察者和声源相互靠近时，声源振动的频率变小 [解析：多普勒效应是指波源相对于观察者发生移动，而使两者间的位置发生变化，使观察者接收到的频率发生了变化．若声源和观察者相互靠近，观察者接收到的声波频率比声源发出的声波频率大，A正确，B错误；声源的频率由声源决定，不会随着距离的变化而变化，C、D错误．] 【练习1.2】关于多普勒效应，下列说法中正确的是(　B　) A．发生多普勒效应时，波源的频率变化了 B．发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化 C．当观察者和波源速度相同时，会发生多普勒效应 D．只有声波才能发生多普勒效应 [解析：当波源与观察者之间有相对运动时会发生多普勒效应，而观察者与波源速度相同且同向运动时，两者不发生相对运动，不会产生多普勒效应；发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化，而波源的频率并没有改变；多普勒效应，不仅适用于声波，也适用于其他类型的波，包括电磁波和光波．] 【练习1.3】分析下列物理现象： ①“闻其声而不见其人”；②学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音；③当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高．这些物理现象分别属于波的(　B　) A．折射、干涉、多普勒效应 B．衍射、干涉、多普勒效应 C．折射、衍射、多普勒效应 D．衍射、多普勒效应、干涉 [解析：“闻其声而不见其人”是声波的衍射现象；学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是声波的干涉现象；当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高是多普勒效应．] 【例1.4】如图表示产生机械波的波源O做匀速运动的情况，图中的圆表示波峰． (1)该图表示的是(　D　) A．干涉现象 B．衍射现象 C．反射现象 D．多普勒效应 (2)波源正在移向(　A　) A．A点　　　 B．B点 C．C点 D．D点 (3)观察到的波的频率最低的点是(　B　) A．A点 B．B点 C．C点 D．D点 [解析：(1)由于题图所示波源左方的波面密集，右方的波面稀疏，可知该图表示的是多普勒效应中波源运动的情况．(2)由于波源左方的波长被压缩，右方的波长被拉长，可知波源正在移向A点(3)由于波源远离B点，由题图分析可知在B点观察到波的频率最低．] 【练习1.4】如图所示，机械波的波源O的频率为f，正沿左右方向做匀速直线运动，图中的若干个圆环表示同一时刻的波峰分布．下列说法正确的是(　B　) A．波源O正在向右运动 B．若静止的波接收器放置在上方，接收到该波的频率小于f C．若静止的波接收器放置在下方，接收到该波的频率等于f D．无论静止的波接收器放置何处，接收到该波的频率都是f [解析：根据波速、波长和频率的关系式v＝λf，由于同一种介质中波速相同，左边位置附近波长最短，右边位置附近波长最长，故在左边接收到波的频率最高，在右边接收到波的频率最低，由题图中的若干个圆表示同一时刻的波峰分布可知，波源向左运动，A错；若静止的波接收器放置在上方或下方，接收器在远离波源，依据多普勒效应，可知，接收到该波的频率小于f，B正确，C错；静止的波接收器任意放置，接收到该波的频率不可能都等于f，D错] 【练习1.5】波源振动的频率为f0，波源在介质中运动时，波源的前方介质振动的频率为f1，波源后方介质振动的频率为f2，则三者的关系为(　D　) A．f1＝f2＝f0 B．f1＝f2>f0 C．f1＝f2<f0 D．f2<f0<f1 [解析：f0 由波源每秒所振动的次数决定，介质振动的频率由波源频率及波源相对介质是否移动来决定，波源运动时，在波源的正前方介质振动的频率高于波源振动的频率。] 【练习1.6】频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动．以u表示声源的速度，v表示声波的速度(u<v)，f表示接收器接收到的频率，若u增大，则(　B　) A．f增大，v增大 B．f增大，v不变 C．f不变，v增大 D．f减小，v不变 [解析：本题考查对波速和多普勒效应的理解，机械波在介质中的速度由介质决定，与波的频率、波源的速度无关，因此不论u如何变化，v都不变，声源向着接收器运动，接收器单位时间接收到的完全波的个数增加，波源的速度越大，单位时间接收到的完全波的个数越多，因此u增大时，f增大．] 多普勒效应的应用 考点二 【例2.1】公路巡警开车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查，在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的超声波，结果该超声波被那辆轿车反射回来时，巡警车接收到的超声波频率比发出的低． (1)此现象属于(　C　) A．波的衍射　　　　　 B．波的干涉 C．多普勒效应 D．波的反射 (2)若该路段限速为100 km/h，则该轿车是否超速？ (3)若该轿车以20 m/s的速度行进，反射回的频率应怎样变化？ [解析：（1）巡警车接收到的电磁波频率比发出时低，此现象为多普勒效应。 （2） 因巡警车接收到的频率变低，由多普勒效应知巡警车在与轿车相互远离，而巡警车又在后面，可判断出轿车车速此时比巡警车车速大，故轿车超速； 若轿车以20m/s的速度行进，此时巡警车与轿车在相互靠近，由多普勒效应知反射回的频率应该变高] 【例2.2】(多选)下面哪些应用是利用了多普勒效应(　ABD　) A．利用地球上接收到遥远星体发出的光波的频率来判断遥远星体相对于地球的运动速度 B．交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，电磁波被运动的汽车反射回来，根据接收到的电磁波的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理 C．铁路工人把耳朵贴在铁轨上可判断火车的运动情况 D．有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去 [解析：凡是波都具有多普勒效应，因此利用光波的多普勒效应便可以测定遥远星体相对于地球运动的速度；被反射的电磁波，相当于一个运动的物体发出的电磁波，其频率发生变化，由多普勒效应的计算公式可以求出运动物体的速度；铁路工人把耳朵贴在铁轨上可判断火车的运行情况，是利用声音在固体中传播得快的特点，与多普勒效应无关；炮弹飞行，与空气摩擦产生声波，人耳接收到的频率与炮弹的相对运动方向有关．] 【练习2.1】(多选)警车向路上的车辆发射频率已知的超声波，同时探测反射波的频率．下列说法正确的是(　AB　) A．车辆匀速驶向停在路边的警车，警车探测到的反射波频率增高 B．车辆匀速驶离停在路边的警车，警车探测到的反射波频率降低 C．警车匀速驶向停在路边的汽车，探测到的反射波频率降低 D．警车匀速驶离停在路边的汽车，探测到的反射波频率不变 [解析：车辆(警车)匀速驶向停在路边的警车(车辆)，两者间距变小产生多普勒效应，警车探测到的反射波频率增高；车辆(警车)匀速驶离停在路边的警车(车辆)，两者间距变大产生多普勒效应，警车探测到的反射波频率降低．] 【练习2.2】蝙蝠在洞穴中飞来飞去时，它利用超声脉冲导航非常有效．这种超声脉冲是持续1 ms或不到1 ms的短促发射，且每秒重复发射几次．假定蝙蝠的超声脉冲发射频率为39 000 Hz，在一次正朝着表面平直的墙壁飞扑的期间，下列判断正确的是(　C　) A．墙壁接收到的超声脉冲频率等于39 000 Hz B．蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于墙壁接收的频率 C．蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率大于墙壁接收的频率 D．蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于39 000 Hz [解析：由于蝙蝠向墙壁靠近，所以墙壁接收到的频率大于39000Hz，蝙蝠接收到墙反射的频率也大于墙接收的频率，C对] 【练习2.3】(多选)下列选项与多普勒效应有关的是(　BDE　) A．科学家用激光测量月球与地球间的距离 B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速 C．技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡 D．交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度 E．科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度 [解析：当观察者与测量对象无相对运动时，不发生多普勒效应；当观察者与测量对象相对运动时，发生多普勒效应，我们可以根据接收频率的变化来测速．] 【例2.3】如图所示，让小球P一边贴水面每秒振动5次，一边沿x轴正方向匀速移动，O点是它的初始位置．图示为观察到的某一时刻的水面波，图中的实线表示水面波的波峰位置，此时小球P处于波峰位置，激起的第一个波峰刚好传到40 cm处，那么水面波的传播速度及小球P匀速移动的速度分别是(　D　) A．0.05 m/s；0.025 m/s B．0.1 m/s；0.1 m/s C．0.15 m/s；0.125 m/s D．0.2 m/s； [解析：小球P一边贴水面每秒振动5次，则小球P振动的周期T=0.2s，小球P振动10个周期所用时间t=10T=2s，小球P的速度，水面传播速度，D对] 【练习2.4】(多选)如图所示，S为波源，P点有一观察者，已知波源发声的频率为20 Hz，声音在空气中的传播速度为340 m/s，则关于人听到的声音的频率说法正确的是(　ABC　) A．当波源S以17 m/s的速度远离观察者运动时，频率为19 Hz B．当波源S以17 m/s的速度靠近观察者运动时，频率为21 Hz C．当观察者以17 m/s的速度靠近波源运动时，频率为21 Hz D．以上说法均不正确 [解析：当波源以17 m/s的速度远离观察者运动，观察者接收的频率f′1＝＝ Hz＝19 Hz，A对；当波源S以17 m/s的速度靠近观察者运动时，观察者接收到的频率f′2＝＝ Hz＝21 Hz，B对； 当观察者以17 m/s的速度靠近波源S运动时，观察者接收到的频率f′3＝＝ Hz＝21 Hz，C对．] 【练习2.5】轮船在进港途中x­t图像如图所示，则在港口所测到轮船上雾笛发出声音的频率是图中的(　A　) [解析：由x­t图像可知，轮船靠近港口时的速度v1＞v3＞v2，由f′＝可知，f1＞f3＞f2，故A项正确．] 【例2.4】在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速v＝200 m/s，已知t＝0时波刚好传播到x＝40 m处，如图所示．在x＝400 m处有一接收器(图中未画出)，则下列说法正确的是(　B　) A．波源开始振动的方向沿y轴正方向 B．从t＝0开始经0.15 s，x＝40 m处的质点运动的路程为0.6 m C．接收器在t＝2 s时才能接收到此波 D．若波源向x轴正方向运动，接收器收到的波的频率可能为9 Hz [解析：由题图知，x＝40 m处的质点的起振方向向下，则波源的起振方向也向下(y轴负方向)，选项A错误；由题图知λ＝20 m，A＝10 cm，T＝＝0.1 s，而Δt1＝0.15 s＝T，所以x＝40 m处的质点0.15 s运动的路程为s＝×4A＝6A＝60 cm＝0.6 m，选项B正确；波由x＝40 m处传到x＝400 m处所需时间Δt＝＝ s＝1.8 s，选项C错误；当波源向x轴正方向运动时，波源将靠近接收器，由多普勒效应知，接收器接收到的频率将大于波源频率，而波源频率为f＝＝10 Hz，选项D错误．] 【练习2.6】（多选）从坐标原点O产生的简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，t=0时刻波的图像如图所示，此时波刚好传播到M点，x=1m的质点P的位移为10 cm，再经△t=0.1s，质点P第一次回到平衡位置，质点N坐标x=-81m(图中未画出)，则（ AB ） A．波源的振动周期为1.2s B．波源的起振方向向下 C．波速为8m/s D．若观察者从M点以2m/s的速度沿x轴正方向移动，则观察者接受到波的频率变大 [解析：质点P经过0.1s第一次到达平衡位置，即O点产生的振动经过0.1s传到P点，所以波速v==10m/s，此时x正半轴的波动图像表达式为y=Asin，结合P点情况有10=20sin；解得λ=12m，由解得T=1.2s，故A正确，C错误；由图像可知振源起振的方向向下，故B正确；由多普勒效应可知，当观察者运动方向和波的传播方向相同时，观察者接收到的频率小于波源的发出频率，故D错误.] 【练习2.7】（多选）如图所示，沿x轴正方向传播的一列横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200 m/s，则下列说法正确的是( AD ) A．从图示时刻开始，质点b比质点a晚回到平衡位置 B．从图示时刻开始，经0.01s时间x=1m处质点通过的路程为2 m C．若该波波源从x=0处沿x轴正方向运动，则在x=2000 m处接收到的波的频率将小于50 Hz D．若该波传播过程中遇到宽约为3m的障碍物，则能发生明显的衍射现象 [解析：由题意知，该波沿x轴正方向传播，由同侧法知，题图示时刻质点b沿y轴负方向运动，质点a开始向平衡位置运动，故质点b比质点a晚回到平衡位置，故A正确；该波传播的周期T=0.02s，经0.01s时间x=1m处 质点通过的路程为，故B错误；该波传播的频率f=50 Hz，根据多普勒效应知，若该波源从x=0处沿x轴正方向运动，则在x=2000 m处接收到的波的频率将大于50 Hz，故C错误；该波的波长λ=4m，与宽为3m的障碍物尺寸相差不大，故能发生明显的衍射现象，故D正确。] 课后巩固 1．【难度2】思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)当波源和观察者向同一个方向运动时，一定会发生多普勒效应． (×) (2)火车的音调越来越高，说明火车正从远处靠近观察者． (√) (3)只有声波才能发生多普勒效应． (×) (4)铁路工人把耳朵贴在铁轨上可判断火车运动情况是利用了多普勒效应． (×) 2．【难度2】(多选)下面说法中正确的是(　BCD　) A．发生多普勒效应时，波源的频率变化了 B．发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化 C．多普勒效应是波源与观察者之间有相对运动时产生的 D．多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的 [解析：当波源与观察者之间有相对运动时会发生多普勒效应；发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化，而波源的频率并没有改变；此现象是奥地利物理学家多普勒首先发现的．] 3．【难度2】(多选)一渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比(　BC　) A．波速变大　　　 B．波速不变 C．频率变高 D．频率不变 [解析：本题考查多普勒效应．在同种介质中，超声波的传播速度保持不变；因鱼群正向渔船靠近，单位时间内渔船接收到的超声波的个数变多，根据多普勒效应可知，频率变高．] 4．【难度2】当正鸣笛的火车向我们疾驶而来时，我们听到的汽笛声的音调变高了，这是因为(　C　) A．声源振动的频率变大了 B．声波传播的速度变大了 C．耳膜振动的频率变大了 D．耳膜振动的频率变小了 [解析：声波被观察者接收时，观察者接收到的波的频率变大，耳膜振动的频率也变大．] 5．【难度2】(多选)假如一辆汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300 Hz，在汽车向你驶来又擦身而过的过程中，下列说法正确的是(　AD　) A．当汽车向你驶来时，听到喇叭声音的频率大于300 Hz B．当汽车向你驶来时，听到喇叭声音的频率小于300 Hz C．当汽车和你擦身而过后，听到喇叭声音的频率大于300 Hz D．当汽车和你擦身而过后，听到喇叭声音的频率小于300 Hz [解析：当汽车向你驶来时两者距离减小，单位时间内你接收到的声波个数增多，频率升高，将大于300 Hz，A对；当汽车和你擦身而过后两者距离变大，单位时间内你接收到的声波个数减少，频率降低，将小于300 Hz，D对．] 6．【难度3】如图所示，向左匀速运动的小车发出频率为f的声波，车左侧A处静止的人感受到的声波的频率为f1，车右侧B处静止的人感受到的声波的频率为f2，则(　D　) A．f1＜f，f2＜f　　　　　 B．f1＜f，f2＞f C．f1＞f，f2＞f D．f1＞f，f2＜f [解析：由题意可知，声源靠近A处的人，由多普勒效应可知，A处的人接收到声波的频率变大，即f1>f；声源远离B处的人，同理可知B处的人接收到声波的频率变小，即f2<f.选项D正确．] 7．【难度3】某人乘火车由甲地去乙地，途中此人乘坐的列车超过一列货运列车，超车后听到货运列车发出的汽笛声频率为f1；此人乘坐的列车又与迎面驶来的另一列货运列车会车，听到货运列车驶近时的汽笛声频率为f2，已知两列货运列车发出的汽笛声频率相同，则f1与f2间的大小关系是f1____＜____f2(选填“>”“＝”或“<”)． [解析：乘客与被超的货运列车逐渐远离，由多普勒效应可知，此时他听到货运列车发出的汽笛声的频率f1较其实际频率低，同样根据多普勒效应可知，乘客听到对面驶来货运列车的汽笛声的频率f2较其实际频率高，又两列货运列车发出的汽笛声频率相同，故f1<f2.] 8．【难度3】(多选)图中在原点处做简谐运动的波源产生的机械波沿x轴正方向传播，波速v＝400 m/s.为了接收信号，在x＝400 m处设有一接收器A(图中未标出)．已知t＝0时，波已经传播到x＝40 m，则下列说法中不正确的是(　BC　) A．波源振动的周期为0.05 s B．x＝40 m处的质点在t＝0.5 s时位移最大 C．接收器在t＝1.0 s时才能接收到此波 D．若波源向x轴负方向移动，则接收器接收到的波的频率将小于20 Hz [解析：由图知波长λ=20m，由波速公式知周期，A对；由图判断知介质中各质点的起振方向向上，t=0.5s=10T时，x=40m处的质点正经过平衡位置，位移为零.B错；接收器到x=400m处的距离为x=360m，接收器接收到波的时间为，C错；该波的频率为,若波源向x轴负方向移动，与接收器的距离增大，接收器接收到的波的频率将减小，则在其移动过程中接收器接收到的波的频率将小于20Hz，D对] 1 学科网（北京）股份有限公司 $$