第三章 5 多普勒效应-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册学习手册（人教版）

第三章机械波。 A.振动减弱；d=4.725mm 情境拓展 B.振动加强；d=4.725mm 如图甲所示，利用超声波可以检测飞机：C.振动减弱；d=9.45mm 机翼内部缺陷。在某次检测实验中，入射波为· D.振动加强；d=9.45mm 连续的正弦信号，探头先后探测到机翼表面和 思路点拨 缺陷表面的反射信号，分别如图乙、丙所示。 两列同时起振、起振方向相同、频 已知超声波在机翼材料中的波速为6300ms。 率相同的简谐波叠加时，若某点到两波 关于这两个反射信号在探头处的叠加效果和 源的路程差是波长的整数倍，则该点振 缺陷深度d,下列选项正确的是( 动加强，若某点到两波源的路程差是半 机翼表面厂 缺陷表面反射波 探头 缺陷 波长的奇数倍，则该点振动减弱。 入射波 机翼表面 反射波 甲超声波检测原理示意图 乙机翼表面反射信号 缺陷表面反射信号 情境拓展题图 5.多普勒效应 知识梳理 川知识点2多普勒效应产生的原因 山知识点1多普勒效应 1.波源与观察者相对静止时，1s内通过观 察者的波峰（或密部）的数目是 的， 1.音调：音调由 决定， 高 观察者观测到的频率 波源振动的 则音调高， 低则音调低 频率。 2.多普勒效应：波源与观察者互相靠近或者 :2.当波源与观察者相互靠近时，1s内通过 互相远离时，接收到的 都会发生 观察者的波峰（或密部）的数目 变化的现象。 观察到的频率 ；反之，当波源 3.多普勒效应发生时，波源的频率没有变 与观察者互相远离时，观察到的频率 化，只是观察者接收到的频率与原先相对 静止时不同。 学 63 高中物理选择性必修第一册（人教版） 收到的频率增大；二者如果相互远离，观察 川知识点3多普勒效应的应用 者接收到的频率减小。 1.测车辆速度。 2.多普勒效应是波的特性，不只是机械波会 交警向行进中的车辆发射 的超 产生多普勒效应，后面所学的光波、电磁 声波，同时测量 的频率，根据反射 波也会产生这一现象。 波频率 就能知道车辆的速度。 温馨提醒 2.测星球速度。 发生多普勒效应是由于波源与观察者 测量星球上某些元素发出的光波的 发生了相对运动，而不是波源的运动或观 然后与地球上这些元素 时发 察者的运动。 光的频率对照，可得星球的速度。 3.测血流速度。 例1关于多普勒效应，下列说法正确的是 向人体内发射 的超声波，超声 ( 波被血管中的血流 后又被仪器接收， A.多普勒效应是由波的干涉引起的 测出反射波的 就可得血流速度。 B.多普勒效应是由波的衍射引起的 C.多普勒效应是由波源与观察者之间有相 要点突破 对运动而产生的 川要点1对多普勒效应的理解 D.多普勒效应说明波源的频率发生了变化 思路点拨 1.多普勒效应的产生。 干涉现象中存在几个波源？多普勒 声源完成一次全振动，向外发出一个波 效应中存在几个波源？波源的频率和观 长的波，称为一个完全波。频率表示单位时 察者感受到的频率有何不同？ 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 变式训练1 接收到的频率，即单位时间内接收到的完全 无人驾驶技术已逐渐成熟，某巡航控制 波的个数决定的。 系统可以控制无人车在前车减速时自动减 (1)波源和观察者相对静止。观察者接收到 速、前车加速时自动加速。汽车使用的传感 的频率等于波源的频率。 器会发射和接收调制过的无线电波，通过多 (2)波源和观察者有相对运动。 普勒效应造成的频率变化来测量目标的相对 观察者在单位时间内接收到的完全波： 距离和相对速度。若该传感器发射的无线电 的个数发生变化，即感觉到波的频率发生：波的频率为∫，接收到的回波的频率为∫'， 变化。 则() 波源与观察者如果相互靠近，观察者接：A.当∫'=∫时，表明前车一定做匀速直线运动 64 第三章机械波。 B.当f'=∫时，表明前车一定处于静止状态 例2 (多选)如图所示，在原点处做简谐 C.当f'>f时，表明无人车需要相对前车减 运动的波源产生的机械波沿x轴正方向传 速行驶 播，波速v=400ms。为了接收信号，在x= D.当f'<f时，表明无人车需要相对前车减 400m处设有一接收器A(图中未标出)。 速行驶 已知t=0时，波已经传播到x=40m处，则 川要点2对多普勒效应产生原因的分析」 下列说法中不正确的是( 1.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 波源∫观察者，音调 例2题图 在A点相对静止， 不变 如图所示 A.波源振动的周期为0.05s 若靠近波源， 由 B.x=40m处的质点在t=0.5s时位移最大 波源S不动，观 A→B,则∫波源< 察者由A点运 ∫观察者，音调变高； C.接收器在t=1.0s时才能接收到此波 动，由A→B或 若远离波源，由 D.若波源向x轴负方向移动，则接收器接 A→C,如图所示 A→C,则∫波海> 收到的波的频率将小于20Hz ∫观察者，音调变低 观察者在A点不 变式训练2 动，波源S运动， 波源观紫者，音调 由S→S,如图 变高 目前，多普勒效应已在科学研究、工程 所示 技术和医疗诊断等各方面有着十分广泛的 2.成因归纳：根据以上分析可以知道，发生 应用。关于多普勒效应下列说法正确的是 多普勒效应是由于波源与观察者之间发生 了相对运动。 A.有经验的战士从炮弹飞行的“尖叫”声 温馨提醒 就能判断飞行的炮弹是接近还是远去 B.医院检查身体血液流动速度的“彩超” (1)无论什么情况，发生多普勒效应时， 运用了多普勒效应原理 波源与观察者之间肯定有相对运动。 C.某一遥远星球离地球远去，那么地球上 二者相互靠近时，观察者接收到的 接收到该星球发出光的波长要变小 频率增大；相互远离时，观察者接 D.高速公路上的测速仪就是应用多普勒效 收到的频率减小。 应来测速的 (2)多普勒效应的产生不是取决于观察 例3（多选）如图所示，小球P一边贴着 者距波源多远，而是取决于观察者 水面每秒振动5次，一边沿x轴正方向匀速 相对于波源的运动速度的大小和方向。 移动。x=0处是它的初始位置；图为恰经 高中物理选择性必修第一册（人教版） 10个周期时观察到的水面波，则下列说法： 率为6的超声波，该超声波被迎面驶来的汽 正确的是( 车b反射后，又被a接收到。则() 40 cm 情境拓展题图 A.测速仪a的发射波与汽车b的反射波相 例3题图 遇会发生干涉 A.位于x轴正方向一侧的观察者，接收到： B.汽车b接收到的超声波频率大于f 的频率大于5Hz C.测速仪a接收到汽车b的反射波频率小 B.位于x轴负方向一侧的观察者，接收到 于6 的频率大于5Hz 、 D.反射波在空气中的传播速度与b运动速 C.水面波的传播速度是0.2ms,小球匀速 度有关 移动的速度是0.1ms 思路点拨 D.水面波的传播速度是0.4m/s,小球匀速 测速仪a接收到的超声波频率就是感 移动的速度是0.2mls 受到的频率，它与实际频率不相等，这 情境拓展 种现象叫多普勒效应。 如图所示，静止的雷达测速仪a发射频 66)学高中物理选择性必修第一册（人教版） 频率(2)相位差(3)相同3.(1)稳定 (2)①始终②固定不变(3)①最大A+42②最 小4-A 要点突破 例1BD【解析】根据波长和波速的关系式=分， 则1=子时，两列波各自向前传播的距离为=t=子，放 4 两列波的最前端还未相遇，故A错误；=子时，两列波 各自向前传播的距离为x=号，放两列波的最前端刚 好相遇，放B正确：=平时，两列液各自向前传据的 距离为==3升，根据波的叠加原理可知，在两列波之 4 间十3升的区域为两列波叠加区域，振动加强，今处 44 为波谷与波谷相遇，则质点的位移大小为2A(A为单列 波的振幅)，故C错误；=T时，两列波各自向前传播的 距离为x=t=入，两列波的波峰与波谷叠加，位移为零， 故D正确。故BD正确 变式训练1C 例2BCD【解析】由波 ◆y/cm 的干涉知识可知图中的质点 A、B、E的连线处波峰和波 A x/m 峰或波谷和波谷叠加是加强 区，过D、F的连线处和过P 例2题答图 Q的连线处波峰和波谷叠加是减弱区。C、E两点是振 动的加强点，不可能静止不动，所以A错误。在图示时 刻，A在波峰，B在波谷，它们的振动是加强的，振幅 均为两列波的振幅之和，为l0cm,此时的高度差为 20cm,所以B正确。A、B、C、E均在振动加强区， 且在同一条直线上，由题图可知波是由E处向A处传 播，在图示时刻的波形图线如答图所示，由图可知C点 向水面运动，C正确。波的周期T=入=0.5s,经过 025s,即经过半个周期。在半个周期内，质点的路程 为振幅的2倍，所以振动加强点B的路程为20cm,所 以D正确。 变式训练2(1)相反(2)0减弱1加强2 减弱 情境拓展 A【解析】根据反射信号图像可知，超声波的传播 30 周期为T=2×10-7s,又波速v=6300m/s,则超声波在机 翼材料中的波长入=T=1.26×103m,结合题图可知，两 个反射信号传播到探头处的时间差为△=1.5×106s,故 两个反射信号的路程差2d=4=9.45×103m=5入，解得 2 d=4.725mm,则两个反射信号在探头处振动减弱，故A 正确。 >m5.多普勒效应 知识梳理 知识点1 1.频率频率频率2.波的频率 知识点2 1.一定等于2.增加增加变小 知识点3 1.频率已知反射波变化的多少2.频率静止 3.频率已知反射频率变化 要点突破 例1C【解析】多普勒效应是由于波源与观察者 之间有相对运动而使观察者感到频率发生变化的一种现 象，而波源频率并未变化，C正确，D错误：而波的干 涉和衍射现象不会改变波的频率，A、B错误。 变式训练1C 例2BC【解析】波源振动的周期T=入=20 D400s= 0.05s,频率f仁7=20，A项正确；x=40m处的质点 在t-0.5s=10T时仍在平衡位置，B项错误；接收器接收 到此波的时间=40040s0.9s,C项错误；若波源向x 400 轴负方向移动，则波源远离接收器，根据多普勒效应， 接收器接收到的波的频率将小于20Hz,D项正确。 变式训练2ABD 例3AC【解析】小球每秒振动5次，所以波的频 率为5Hz,小球沿x轴正方向匀速移动，根据多普勒效 应可知，位于x轴正方向一侧的观察者，接收到的频率 大于5Hz,位于x轴负方向一侧的观察者，接收到的频 率小于5Hz,故A正确，B错误；小球的振动周期为 T写s-02s,小球振动10个周期所用的时间为=107 2s,小球移动的速度为1=4_20x10mS=0.1m,水 2 面波的传播速度为=：-40x10ms=0,2m5,故C正 2 参考答案与解析。 确，D错误。 b接收到的超声波频率大于f,故B正确；由多普勒效 情境拓展 应可知，a、b相互靠近，测速仪a接收到汽车b的反射 B【解析】由多普勒效应可知，汽车b的反射波的· 波频率大于6，故C错误；同一介质中波的传播速度相 频率大于f,所以测速仪a的发射波与汽车b的反射波： 等，故D错误。 相遇不会发生干涉，故A错误；由多普勒效应可知汽车 第四章光 >m1.光的折射 ()A【解行】②)折射率。血与加，可利 知识梳理 用图中的方格进行粗略计算，或是利用直尺测量计算。 知识点1 (3)光路图如图所示，光线PP2经两次折射后沿PA射 1.分界面2.同一平面法线的两侧 人射角的正 出，所以填A。 弦折射角的正弦 sim&=nn3.可逆 sin 0 知识点2 1,人射角的正弦折射角的正弦n-sm82.真 sin 02 空频率波速波长3.(1)介质本身(2)入射 光的频率 要点突破 例2题答图 例1 (1)24 (2)3-Y3L【解析】(1) 变式训练2(1)AD(2)D (3)AC BD 6 情境拓展 光在玻璃板中的传播路径如图所示，单色光1在玻璃板 D【解析】设光线在CD边上的人射角为O,因为仅 中的速度为=S=V3 ,由sin60 3 =n=V3得B,= sin B 在CD和AE两条边上发生全反射，且两次全反射的入 射角相等，如图。根据几何关系有40=90°，解得0= 30°，0pd=2Y34,放单色光1在玻璃中板传播 C0s30° 3 22.5°。当光刚好在CD边和AE边上发生全反射时，折 mgY,得A-45, 的时间4=0P=24。(2)in60°= 射率最小，根据sm=力，解得最小折射率心 1 UC sin 22.50 M0=dan45°=d,MP-dan30°=V了L,两束单色光通过 1I-cos 455=211+V2 ，故A错误：光在五棱镜 3 2 2 玻璃板后相距的距离为=(MQ-MP)sin30°=(3-Y3)d 6 中的传播速度=C=灯，由于该单色光从空气进入五棱 60 镜中时颜率不变，传播速度变小，可知其波长变短，BC 错误，D正确。故选D。 至人眼 五棱镜 例1题答图 ,平面镜 变式训练1 (1)V3(2)6:1 (3)2YV2R 3 至感光部件 例2(1)略(2)1.53(1.50-1.56均正确) : 情境拓展题答图 31