3.4 多普勒效应及其应用 课时作业 -2025-2026学年高二上学期物理鲁科版选择性必修第一册

多普勒效应及其应用 一、单选题 1．一艘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渔船发出的超声波相比，其频率( ) A.变大 B.变小 C.不变 D.无法判断 2．下列现象中，可以用多普勒效应解释的是( ) A.雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声 B.同一声源发出的声波，在空气和水中传播速度不同 C.超声波被行进中的车辆反射后，测速仪上接收到的超声波的频率发生变化 D.水塘里，微风激起的水波遇到小石、芦苇等细小的障碍物，会绕过它们继续传播 3．用发波水槽演示多普勒效应原理的波纹示意图如图所示，图形关于x轴对称分布，波源以固定频率振动并以恒定速度移动，下列说法正确的是( ) A.A处波速小于B处波速 B.波源向x轴正方向运动 C.在C处观测到的频率小于振源的振动频率 D.若波源不动，持续提高振动频率也会显示图示现象 4．某同学家在公路旁，晚上入睡时，经常听到汽车驶过的声音( ) A.当听到汽车的声音频率变高时，可以判断汽车正在驶来 B.当听到汽车的声音频率变高时，可以判断汽车正在驶离 C.当汽车驶来时，汽车发动机发出的声音频率变高 D.当汽车驶离时，汽车发动机发出的声音频率变低 5．根据多普勒效应，下列说法中正确的是( ) A.多普勒效应只适用于声波 B.当波源和观察者同向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率低 C.当波源和观察者相向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率高 D.当波源和观察者反向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率高 6．有一飞机模型在水平面内以恒定速率做圆周运动，该飞机模型装有两冲程的活塞式发动机作为动力，发动机工作时会发出嗡嗡的声响。操纵者站的位置刚好在模型飞机轨迹圆心的正下方，下列说法正确的是( ) A.操纵者听到发动机工作时发出的声音音调是变化的 B.发动机发出声音的频率在变化 C.场边的观众听到的声音音调忽高忽低地作周期性变化 D.场边的观众听到的声音音调一定高于操纵者听到的声音音调 7．关于机械波的传播与性质，下列说法正确的是( ) A.机械波可以在真空中传播 B.火车鸣笛出站时，站台上的旅客接收到笛声的频率比火车鸣笛的频率低 C.游泳时在水中听到的音乐频率与在岸上听到同一种音乐的频率是不同的 D.医生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，测量得到的反射波的频率一定与发射的超声波频率相同 8．如图所示，声源S连续发射频率一定的声波，与S共面的圆周上有四个静止的观察者a、b、c、d，当声源以一定的速度由a向b运动的过程中，接收到的频率始终高于声源发射的频率的观察者是( ) A.a B.b C.c D.d 9．在天文学上，通过对比某些元素在地球上的发光频率和地球上接收到遥远星系发出的光的频率可以判断遥远星系相对于地球的位置变化。现观测到某遥远星系所发出的光谱呈现“红移”，即接收到的光的波长增大。下列说法正确的是( ) A.遥远星系发出光的频率增大 B.遥远星系发出光的波长增大 C.该星系正在靠近观察者 D.该星系正在远离观察者 10．B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，反射波信号由计算机处理形成B超图像。如图所示为时探头沿x轴正方向在血管内发射的简谐超声波图像，M、N是这列超声波上两个质点，已知超声波频率为，则下列说法正确的是( ) A.该超声波的周期为 B.超声波在血管中传播速度为2400m/s C.质点N此时振动方向沿y轴正方向 D.经一个周期，质点N到达M所在位置 11．如图所示为一辆救护车在道路上匀速行驶时，用软件拟合其产生的声波的图样，图中的圆表示波峰。下列说法正确的是( ) A.该图表示的是干涉现象 B.左侧波的频率小于右侧波的频率 C.前侧波的频率大于后侧波的频率 D.单位时间内前侧接收的完全波个数与后侧的相同 12．歼（图甲）是我国现役的一款具备高隐身性、高态势感知、高机动性等能力的隐形第五代制空战斗机，图乙为歼某次执行任务水平飞行时的示意图，图中一系列圆表示歼不同时刻发出的声波所到达的位置，这些圆相切于一点，歼恰处于该点上。下列说法正确的是( ) A.歼正在靠近P点 B.歼的速度与它发出声波的速度大小相等 C.Q处速度为零的观察者接收到声波的频率等于歼发出声波的频率 D.P处速度为零的观察者接收到声波的频率高于Q处速度为零的观察者接收到声波的频率 二、多选题 13．军舰在我国捍卫仁爱礁主权活动中发挥着重要作用。军舰多利用声呐探测水下目标，如图所示为声呐在水下发出的一列超声波的部分波形图，下列说法正确的是( ) A.该波波源的起振方向一定沿y轴负方向 B.敌方舰艇接收到该超声波频率一定发生变化 C.该超声波从水中传入空气中，其频率一定不变 D.该超声波遇到尺寸大约为3 cm的礁石时，会发生明显的衍射现象 14．以下关于波的认识，正确的是( ) A.潜艇利用声呐探测周围物体的情况，用的是波的反射原理 B.发生多普勒效应时，波源的频率发生了变化 C.机械波在介质中的传播速度是由介质本身的性质决定的 D.波在传播过程中绕过障碍物向前传播的现象，是波的折射现象 15．利用声波将物体悬浮在空中的技术在多领域有应用前景。某悬浮装置的示意图如图所示，上方为超声波发射端，下方为反射端。发射端发出单一频率的超声波与经反射端反射回的同频率的超声波叠加。调节反射端与发射端的间距达到合适的距离时，各质点的振幅不随时间变化，称为驻波。驻波中振幅最小的地方称为波节，理论表明，发射端和反射端都为波节。在超声波频率一定的情况下，波节的位置是确定的。驻波形成后，一些轻小物体就可以悬浮在轴线上相邻波节的中点位置。下列说法正确的是( ) A.发射端与反射端的距离应等于超声波波长的整数倍 B.悬浮位置间的最小距离小于超声波的波长 C.悬浮位置间的最小距离与超声波的频率成反比 D.增大超声波的频率，为使悬浮位置的数目不变，必须增大发射端与反射端的距离 16．根据多普勒效应，下列说法正确的是( ) A.当波源与观察者有相对运动时，观察者接收到的频率一定与波源发出的频率相同 B.当波源与观察者同向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率低 C.当波源与观察者相向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率高 D.当波源与观察者背向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率低 三、填空题 17．如图所示，利用发波水槽形成的水波向四周传播，S是波源，质点M、Q与S在同一条直线上，若波源沿直线MQ向Q匀速移动，则M、Q两点接收到的水波频率的大小关系是_________。 18．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100 km/h，则该轿车_______（填“超速”或“末超速”）。 四、计算题 19．为什么有经验的铁路工人，可以从火车的汽笛声中判断出火车的运行方向和快慢？ 20．波源向观测者运动和观测者向波源运动，都会发生频率变大的多普勒效应，这两种情况有什么区别？ 参考答案 1．答案:A 解析:根据多普勒效应，该过程发生两次频移。首先，鱼群作为运动的观察者靠近静止的声源(渔船)，接收到的超声波频率变大;然后鱼群作为运动的声源，将接收到的较高频率的超声波反射给静止的观察者(渔船)，渔船接收到的频率会进一步变大。因此，被鱼反射回来的超声波频率变大，故A正确。 2．答案：C 解析：A.先看到闪电后听到雷声，是因为光的传播速度大于声音传播速度，故A错误； B.同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同，是由于介质折射率不同导致的，与多普勒效应无关，故B错误； C.超声波被行进中的车辆反射后，测速仪上接收到的超声波的频率发生变化，是由于多普勒效应产生的，故C正确； D.水塘里，微风激起的水波遇到小石、芦苇等细小的障碍物，会绕过它们继续传播，是衍射现象，故D错误。 故选C。 3．答案：C 解析：A.机械波传播速度与介质有关，A处、B处位于同一介质，故波速相等，故A错误；BC.在B处单位时间内接收到的波面比A处多，则在B处观察到的频率比在A处观察到的频率高，因此波源向x轴负方向运动，在C处观测到的频率小于振源的振动频率，故B错误，C正确；D.若波源不动，持续提高振动频率也不会显示图示现象，因为没有多普勒效应，故D错误。故选C。 4．答案：A 解析：CD.无论汽车是驶来还是驶离，汽车发动机发出的声音频率不变，故CD错误；AB.根据多普勒效应，汽车驶来时，听到汽车的声音频率变高，汽车驶离时，听到汽车的声音频率变低，故A正确，B错误。故选A。 5．答案：C 解析:A.多普勒效应适用于各种类型的波，故A错误； B.当波源和观察者同向运动时，观察者不一定远离波源，所以观察者接收到的频率不一定比波源发出的频率低，故B错误； C.当波源和观察者相向运动时，观察者逐渐靠近波源，接收到的频率一定比波源发出的频率高，故C正确； D.当波源和观察者反向运动时，观察者逐渐远离波源，接收到的频率一定比波源发出的频率低，故D错误。 故选C。 6．答案：C 解析:A.飞机做匀速圆周运动时，操纵者在圆心，飞机速度方向始终与其径向垂直，相对径向速度为零，无多普勒效应，故A错误； B.发动机频率由自身振动决定，与运动无关，故B错误； C.场边观众与飞机的相对径向速度周期性变化，导致接收频率周期性变化，故C正确； D.观众接收频率时而高于、时而低于操纵者接收到的频率，故D错误。 故选C。 7．答案：B 解析:A.机械波的传播需要介质，机械波不能在真空中传播，故A错误； B.火车鸣笛出站时，声源远离观察者，根据多普勒效应，接收频率低于声源频率，所以站台上旅客接收到笛声的频率比火车鸣笛频率低，故B正确： C.由于机械波从一种介质进入另一种介质时频率不变，所以游泳时耳朵在水中听到的音乐与在岸上听到同一种音乐的频率是一样的，故C错误； D.医生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，进而计算出血流的速度，故D错误。 故选B。 8．答案：B 解析:根据多普勒效应可知，当声源靠近观察者时观察者接收到的频率大于声源发出的频率，则声源由a向b运动的过程中，观察者a接收的频率始终低于声源发射的频率，观察者c和a接收的频率先大于后小于声源发射的频率，接收到的频率始终高于声源发射的频率的是观察者b。故选B。 9．答案：D 解析:多普勒效应改变的是接收到的频率和波长，光源本身发出的光的频率和波长不变。若该星系正在远离观察者，根据多普勒效应，观察者接收到的光的频率小于光的真实频率，根据，观察者接收到的光的波长大于光的真实波长，符合题意。故ABC错误，D正确。故选D。 10．答案：C 解析：AB.该超声波的周期为 由题图可知波长为 则超声波在血管中传播速度为 故AB错误； C.波沿x轴正方向传播，根据波形平移法可知，质点N此时振动方向沿y轴正方向，故C正确； D.质点N只在其平衡位置上下振动，不会随波的传播方向迁移，故D错误。 故选C。 11．答案：C 解析:A.题图表示的是多普勒效应，A错误； BCD.根据波的图样可知，前侧形成的波纹比较密，后侧形成的波纹比较稀疏，由多普勒效应可知，前侧波的频率大于后侧波的频率，左侧波的频率等于右侧波的频率，救护车向前运动，单位时间内前侧接收的完全波个数比后侧的多，C正确，BD错误。 故选C。 12．答案：B 解析:圆的位置逐渐右移，说明歼的运动方向向右，正在远离P点，A错误；歼恰处于这些圆的同一切点上，说明歼与它发出的声波在相等时间内向右运动的距离相等，故两者速度大小相等，B正确；歼远离Q点，该处速度为零的观察者接收到声波的频率小于歼发出声波的频率，C错误；歼发出的声波在各方向上速度相同，由题图可知处于P点的观察者单位时间内接收到完整波的个数最少，D错误。故选B。 13．答案：CD 解析：根据题干信息无法确定波源的起振方向，故A错误。因不明确敌方舰艇相对波源的运动情况，故无法确定敌方舰艇接收到该超声波的频率变化情况，故B错误。波的频率由波源决定，故声波从水中传入空气中，其频率一定不变，故C正确。由题图可知，该波的波长为0.03 m，和礁石的尺寸相差不多，可以发生明显的衍射现象，故D正确。 14．答案：AC 解析：潜艇利用声呐探测周围物体的情况，用的是波的反射，故A正确；发生多普勒效应时只是观测者接收的波的频率发生变化，而波源的频率未发生变化，故B错误；机械波在介质中的传播速度是由介质本身的性质决定的，故C正确；波在传播过程中绕过障碍物向前传播的现象是波的衍射现象，故D错误。 15．答案：BC 解析：A.超声波是纵波，为了研究方便，图中画成了横波形式，如果发射端和反射端的间距为1.5倍波长，如图所示，仍然可以形成驻波，故A错误； B.由图可知相邻波结的间距为波长的一半，由题意，可知悬浮位置间的最小距离也为波长的一半，故B正确； C.波长λ与频率f成反比，悬浮位置间的最小距离为波长的一半，则这个距离也与频率成反比，故C正确； D.若增大频率，由C的分析，悬浮位置间的最小距离减小，若不改变发射端与反射端的距离可知悬浮位置数量会增加。要想悬浮位置的数目不变，需减小发射端与反射端的距离，故D错误。 故选BC。 16．答案：CD 解析：观察者接收到的频率与波源发出的频率大小关系由它们之间的相对运动情况决定。如果它们之间的距离不变，两频率相同;如果它们之间的距离变小，观察者接收到的频率比波源发出的频率高;如果它们之间的距离变大，观察者接收到的频率比波源发出的频率低，A、B错误。 17．答案：< 解析：根据多普勒效应，波源沿直线MQ向Q匀速移动，则Q点接收到的水波频率大于波源的振动频率，而M点接收到的水波频率小于波源的振动频率，可知 18．答案：（1）C（2）超速 解析：（1）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，此现象为多普勒效应。故选C。 （2）因巡警车接收到的超声波频率比发出的低，由多普勒效应知巡警车与轿车在相互远离，而巡警车车速恒定且在后面，可判断轿车的车速比巡警车的车速大，故该轿车超速。 19．答案：见解析 解析：因为汽笛声的频率升高，火车越来越近，汽笛声的频率降低，火车越来越远，汽笛声的频率变化得越快，车速越大，频率变化得越慢，车速越小。 20．答案：见解析 解析：设波速为V，波源和观察者都不动时，t时间内接收的波的个数，即接收的频率和波源的频率相同，；当波源不动，观察者以速度v向波源运动时，接收频率为；当观察者不动，波源以速度v向观察者运动时，接收到的波长被压缩为，接收频率，可见两种情况接收到的波的频率是不同的。 学科网（北京）股份有限公司 $