3.5 多普勒效应 讲义-2025-2026学年高二上学期物理沪科版选择性必修第一册

本讲义聚焦多普勒效应这一核心知识点，从急救车鸣笛音调变化的情景导学引入，系统梳理其定义、产生原因、波源与接收频率关系及相对位置对频率的影响，构建从现象到原理再到应用的完整学习支架。 该资料通过情景创设激发科学探究兴趣，借助表格对比建构相对运动与频率变化的物理模型，结合车辆测速、红移现象等实例培养科学思维与社会责任。课中辅助教师引导学生理解原理，课后专题讲练帮助学生巩固知识、查漏补缺。

普高物理新教材选修1第3章机械波 第5讲 多普勒效应 （讲义）--教师版（定稿） 普高物理新教材选修1第3章机械波 第5讲 多普勒效应 知识点1、多普勒效应 情景导学：仔细听急救车的鸣笛声，你会发现一个现象：当车从你身边疾驰而过的时候，鸣笛的音调会由高变低。这到底是怎么回事？ 提示　人感受到的音调取决于人在单位时间内接收到完整声波的个数，即声波的频率。当急救车从身边疾驰而过时，相同时间内人听到的急救车发出的完整声波个数减少，即听到的鸣笛声频率降低、音调变低。 1．多普勒效应 波源与观察者相互靠近或者相互远离时，接收到的波的频率都会发生变化的现象，这种现象叫作多普勒效应。 2．多普勒效应产生的原因 2.1、当波源与观察者相对静止时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目是一定的，观测到的频率等于波源振动的频率。 2.2、当波源与观察者相互接近时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加，观测到的频率增大；反之，当波源与观察者相互远离时，观测到的频率减小(选填“增大”或“减小”)。 3、波源频率：波源完成一次全振动，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。 4、接收频率 4.1、波源和观察者相对静止时，观察者接收到的频率等于波源的频率。 4.2、波源和观察者有相对运动时，观察者在单位时间内接收到的完全波的个数发生变化，即感觉到波的频率发生变化。 波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增大；二者如果相互远离，观察者接收到的频率减小。 5、相对位置变化与频率的关系 相对位置 图示 结论(频率、音调、波面) 波源S和观察者A相对静止 f观察者＝f波源，音调不变 波源S不动，观察者运动，由A→B或A→C 由A→B，f观察者>f波源，音调升高 由A→C，f观察者<f波源，音调降低 观察者A不动，波源S运动，由S→S′，接近观察者或远离观察者 波源向哪运动，哪个方向波面被压缩较密集 接近观察者，f观察者>f波源，音调升高 远离观察者，f观察者<f波源，音调降低 6、成因归纳 (1)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，且两者间距发生变化。 (2)发生多普勒效应时，波源的频率保持不变，只是观察者接收到的频率发生了变化。 专题讲练1 1、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 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时，两者不发生相对运动，不会产生多普勒效应，选项C错误；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，故选项A错误，B正确；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，选项D错误。 2、(多选)关于多普勒效应，以下说法正确的有(　BD　) A．只有机械波才能产生多普勒效应 B．机械波和电磁波均能产生多普勒效应 C．产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化 D．产生多普勒效应的原因是观察者接收到的频率发生了变化 解析　多普勒效应是波动过程共有的特征，无论是机械波还是电磁波，都能产生多普勒效应，故A错误，B正确；产生多普勒效应的原因是观察者接收到的频率发生了变化，而波源的频率不变，故C错误，D正确。 3、 (多选)下列选项与多普勒效应有关的是(　BCD　) 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．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 D．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　科学家用激光测量月球与地球间的距离是利用光的反射原理，故A错误；医生利用超声波探测病人血管中血液的流速是利用超声波的多普勒效应，故B正确；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是利用超声波的多普勒效应，故C正确；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，是利用光的多普勒效应，故D正确。 4、(多选)在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有(　BC　) A．雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声 B．超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化 C．观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低 D．同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同 解析　雷雨天闪电和雷声同时产生，但由于光在空气中的传播速度远大于声音在空气中的传播速度，所以先看到闪电，后听到雷声，这个现象与多普勒效应无关，A错误；超声波被血管中的血液反射，血液的流动造成了探测器接收到的超声波的频率发生了变化，这是多普勒效应，B正确；观察者听到远去的列车发出的汽笛声音调变低，是因为列车远去使人听到的声音的频率小于列车发出声音的频率，是多普勒效应，C正确；同一声源发出的声波在空气中和水中传播的速度不同是因为介质不同，与多普勒效应无关，D错误。 5、如图甲所示，某同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，如图乙，下列关于女同学的感受的说法正确的是(　D　) A．女同学从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变低 B．女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高 C．女同学在点C向右运动时，她感觉哨声音调不变 D．女同学在点C向左运动时，她感觉哨声音调变低 解析　根据多普勒效应，靠近声源时，哨声音调变高，远离声源时，哨声音调变低，所以A、B、C错误，D正确。 6、一频率为600 Hz的声源以20 rad/s的角速度沿一半径为0.8 m的圆周(圆心为O点)做匀速圆周运动。一观察者站在离圆心很远的P点且相对于圆心静止，如图所示，则观察者接收到(　B　) A．声源在A点时发出声音的频率等于600 Hz B．声源在B点时发出声音的频率等于600 Hz C．声源在C点时发出声音的频率等于600 Hz D．声源在D点时发出声音的频率小于600 Hz 解析　根据多普勒效应，当声源和观察者相向运动时，观察者接收到的频率大于声源的频率，当声源和观察者反向运动时，观察者接收到的频率小于声源的频率，将声源运动到A、B、C、D四个点时，画出来相对于观察者的速度方向，可以得到声源在A点有接近观察者的趋势，声源在C点有远离观察者的趋势，声源在B、D两点的速度方向垂直O点与观察者的连线，所以在B、D两点，观察者接收到的频率就等于声源的频率，而在A点观察者接收到的频率大于声源的频率，在C点观察者接收到的频率小于声源的频率，故选B。 7、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　由于声波的速度只由介质决定，故v不变，根据多普勒效应可知，当声源接近接收器时接收到的频率f增大，故B项正确。 8、(多选)下列关于多普勒效应的说法正确的是(　ABD　) A．多普勒效应是当波源与观察者相互靠近或相互远离时，观察者接收到的波的频率与波源频率不同的现象 B．机械波和光波都能发生多普勒效应 C．当观察者静止、波源向着观察者运动时，观察者收到的波的波速不变，波长变长 D．当观察者静止、波源向着观察者运动时，观察者接收到的波的波速不变，波长变短 解析　多普勒效应是当波源与观察者相互靠近或相互远离时，观察者接收到的波的频率与波源频率不同的现象，A正确；机械波、电磁波和光波都会发生多普勒效应，B正确；根据多普勒效应可知，当波源靠近观察者时，观察者接收到的波的频率比波源频率高，波速不变，根据v＝λf，可知波长变短，C错误，D正确。 9、(多选)下列现象中属于多普勒效应的是(　CD　) 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．战场上士兵听到的敌方炮弹飞行声音和听到的我方炮弹飞行声音不同 D．超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化 解析　夏日雷声轰鸣不绝，属于声波的反射，A错误；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，这是声音的共振，B错误；战场上士兵听到敌方炮弹飞行声音和听到我方炮弹飞行声音不同，是多普勒效应，C正确；探测器接收到超声波频率发生变化是由于血液发生流动，探测器与血液的观测点的距离发生变化，可以用多普勒效应解释，D正确。 10、(多选)下列哪些现象属于多普勒效应(　　BC) A．远去的汽车声音越来越小 B．炮弹迎面飞来，声音刺耳 C．火车向你驶来时，音调变高，远离你而去时，音调变低 D．大风中，远处的人说话的声音时强时弱 解析　声波音调的高低由其频率决定，据多普勒效应，当声源与观察者发生相对运动时，观察者听到的音调会变化，B、C正确；声音的强弱由声波的能量决定，声源越近，声波能量越大，听起来越响亮，但音调不一定变化，A、D项不属于多普勒效应。 11、平直公路上，汽车正在匀速远离，用多普勒测速仪向其发出频率为f0的超声波，能正确反映被汽车反射回来的超声波的频率随汽车运动位移变化情况的图像是(　D　) 解析　汽车正在匀速远离，速度恒定，接收到的反射波的频率也是恒定的。由于是远离，故接收到的反射波的频率应该小于发出的波的频率，故D正确。 12、甲为声源，发出声波；乙为接收者，接收甲发出的声波；若甲、乙在沿着两者连线的方向运动(速度都不超过声速)，以下说法中正确的是(　D　) A．若甲、乙相互靠近，则乙接收到的声波的频率一定比甲发出的低 B．若甲、乙向同一方向运动，则乙接收到的声波的频率一定比甲发出的低 C．若甲、乙向同一方向运动，则乙接收到的声波的频率一定比甲发出的高 D．若甲静止，乙向甲运动，则乙接收到的声波的频率一定比甲发出的高 解析　判断乙接收到的声波的频率与声源频率的高低关系，关键是看声源甲与接收者乙之间的距离如何变化，若远离，则乙接收到的声波的频率比甲发出的低，若靠近，则乙接收到的声波的频率比甲发出的高，故A错误，D正确；当甲、乙向同一方向运动时，两者之间的距离可变大、可变小、可不变，故乙接收到的声波的频率与甲发出的声波的频率的关系不确定，故B、C错误。 13、a为声源，发出声波。b为接收者，接收a发出的声波。若a、b在沿着两者连线的方向运动(速度都不超过声速)，以下说法中正确的是(　D　) A．若a、b相互靠近，则b接收到的声波的频率一定比a发出的低 B．若a、b向同一方向运动，则b接收到的声波的频率一定比a发出的低 C．若a、b向同一方向运动，则b接收到的声波的频率一定比a发出的高 D．若a静止，b向a运动，则b接收到的声波的频率一定比a发出的高 解析　判断b接收到的声波的频率与声源频率的高低关系，关键是看声源a与接收者b之间的距离如何变化，若远离，则b接收到的声波的频率比a发出的低，若靠近，则b接收到的声波的频率比a发出的高，故A错误，D正确；当a、b向同一方向运动时，两者之间的距离可变大、可变小、可不变，故b接收到的声波的频率与a发出的声波的频率的关系不确定，故B、C错误。 14、分析下列所描述的四个物理现象： ①听到迎面而来越来越尖锐的汽笛声 ②水塘中的水波能绕过障碍物继续传播 ③夏天里一次闪电过后，有时会雷声轰鸣不绝 ④围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音 这些现象分别是波的(　B　) A．多普勒效应、反射现象、衍射现象、干涉现象 B．多普勒效应、衍射现象、反射现象、干涉现象 C．干涉现象、衍射现象、多普勒效应、折射现象 D．多普勒效应、反射现象、干涉现象、衍射现象 解析　①听到迎面而来越来越尖锐的汽笛声是多普勒效应；②水塘中的水波能绕过障碍物继续传播是衍射现象；③夏天里一次闪电过后，有时会雷声轰鸣不绝是反射现象；④围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是干涉现象，故B正确，A、C、D错误。 15、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________(选填“A”“B”“C”或“D”)点。 (3)观察到波的频率最低的点是________(选填“A”“B”“C”或“D”)点。 答案　(1)D　(2)A　(3)B 解析　(1)该图表示的是多普勒效应，正确选项为D。 (2)从波长变化情况来看，波源正在移向A点。 (3)由于波源远离B点，所以观察到波的频率最低的点是B点。 知识点2、多普勒效应的应用 1、利用多普勒测速仪测速 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。 2、利用超声波测血流速度 医生向人体内发射频率已知的超声波，测出被血管中的血流反射后的波的频率变化，就可知道血流的速度。 3、利用光波的频率变化，计算星球靠近或远离我们的速度。 4、拓展：红移现象 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，可测得星球靠近或远离地球的速度。若星球远离我们运动，接收到的光波的频率变小，谱线就向频率小的红端移动，这种现象称为红移现象。 专题讲练2 1、(多选)关于多普勒效应的应用，下列说法中正确的是(　ABC　) A．发现星系谱线的“红移”现象 B．利用多普勒效应可以从火车的鸣笛声中判断其运动方向 C．利用多普勒效应可以判断遥远的天体相对地球的运动速度 D．目前在技术上人们只能利用声波发生的多普勒效应 解析　星系谱线的“红移”现象的发现是多普勒效应在天体运动中的应用，选项A正确；利用多普勒效应可以从火车的鸣笛声中判断其运动方向，这是多普勒效应在机械运动中的应用，选项B正确；利用多普勒效应可以判断遥远的天体相对地球的运动速度，这是多普勒效应在天体运动中的应用，选项C正确；人们已可以利用电磁波的多普勒效应进行各种测量，选项D错误。 2、汽车无人驾驶技术已逐渐成熟，最常用的是ACC自适应巡航控制系统，它可以控制无人车在前车减速时自动减速、前车加速时自动跟上去，其使用的传感器主要是毫米波雷达，该雷达会发射和接收调制过的无线电波，再通过因波的时间差和多普勒效应造成的频率变化来测量目标的相对距离和相对速度。若该雷达发射的无线电波的频率为f，接收到的回波的频率为f′，则(　A　) A．当f＝f′时，表明前车与无人车速度相同 B．当f＝f′时，表明前车一定处于静止状态 C．当f′>f时，表明前车在加速行驶 D．当f′<f时，表明前车在减速行驶 解析　当波源和观察者之间的距离不发生变化时，观察者接收到的频率和波源发出的频率相等，故当f＝f′时，说明两者之间的距离不变，表明前车与无人车的速度相同，但不一定静止，故A正确，B错误；当f′>f时，说明接收到的频率增大，说明两车距离减小，表明前车在减速行驶，故C错误；当f′<f时，说明接收到的频率减小，说明两车距离增大，表明前车在加速行驶，故D错误。 3、(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天体发出的光波的频率来判断遥远天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，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理 C．铁路工人将耳朵贴在铁轨上可判断火车的运动情况 D．有经验的战士利用炮弹飞行的声音判断飞行炮弹是接近还是远去 解析　利用光波的多普勒效应便可以测定遥远天体相对地球运动的速度，A正确；被反射的电磁波，相当于一个运动的物体发出的电磁波，接收到的频率发生变化，由多普勒效应的知识可以求出运动物体的速度，B正确；铁路工人是根据振动的强弱变化而对列车的运动作出判断的，C错误；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运动方向有关，利用了多普勒效应，D正确。 4、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，且每秒连续发射几次。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滑的墙壁飞扑的过程，下列判断中正确的是(　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　由于蝙蝠和墙壁发生相对运动，且相互靠近，因此墙壁接收到的频率f1大于39 000 Hz，频率为f1的波经墙壁反射后，与蝙蝠相互靠近，因此蝙蝠接收到反射波的频率f2>f1，C选项正确。 5、下列技术应用涉及多普勒效应的是(　C　) A．雷达定位 B．利用“共鸣箱”来使声音增强 C．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速 D．用超声波检测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡 解析　雷达定位是利用了电磁波的反射原理，选项A错误；共鸣箱利用的是共振的原理，选项B错误；医生利用超声波探测病人血管中血液的流速，是利用了声波的多普勒效应，选项C正确；用超声波检测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡，是利用了超声波的穿透能力强，选项D错误。 6、在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有(　BD　) A．雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声 B．观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低 C．同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同 D．天文学上观察到双星(相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两颗恒星)光谱随时间的周期性变化 解析　看到闪电后，过一会儿才能听到雷声，是光和声音在空气中的传播速度不同造成的，故A错误；观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调变低是由于列车与观察者的距离发生变化引起的，可以用多普勒效应解释，故B正确；声波在空气中和水中的传播速度不同，是由于进入不同介质，波长发生变化引起的，故C错误；观察者与双星的距离发生变化，接收到的频率发生变化，产生周期性变化的光谱，属于多普勒效应，故D正确。 7、某地在进行飞行航模表演，下列说法正确的是(　A　) A．当观众听到的声音频率变高时，可以判断飞机正在飞来 B．当观众听到的声音频率变高时，可以判断飞机正在飞离 C．当飞机向观众飞来时，飞机发动机发出的声音频率变高 D．当飞机飞离观众时，飞机发动机发出的声音频率变低 解析　无论飞机是向观众飞来还是飞离观众，飞机发动机发出的声音频率不变，故C、D错误；飞机向观众飞来时，观众听到的声音频率变高，飞机飞离观众时，观众听到的声音频率变低，故A正确，B错误。 8、(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天体发出的光波的频率来判断遥远天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，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理 C．铁路工人将耳朵贴在铁轨上可判断火车的运动情况 D．有经验的战士利用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天体相对地球运动的速度，A正确；被反射的电磁波，相当于一个运动的物体发出的电磁波，接收到的频率发生变化，由多普勒效应的知识可以求出运动物体的速度，B正确；铁路工人是根据振动的强弱变化而对列车的运动作出判断的，C错误；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运动方向有关，D正确。 9、当波源远离观测者时，观测者所接收到的频率f′和波源振动的频率f的关系为(　B　) A．f′＝f B．f′＜f C．f′＞f D．无法确定 解析　波源远离观测者的过程中，观测者接收到的波的频率比波源振动的频率小，即f′＜f，B正确。 10、(多选)如图所示，将上下振动的振针水平移动，移动过程中在水面上形成了如图所示的水波图形，下列说法正确的是(　AC　) A．振针在向右移动 B．振针在向左移动 C．在A处的观察者，接收到的水波频率变小 D．在A处的观察者，接收到的水波频率变大 解析　振针前进方向上的水波变得密集，在其移动反方向的水波变得稀疏，因此振针在向右移动；波源远离观察者时，观察者接收到的频率变小，故A、C正确。 11、在t＝0时刻，两辆汽车甲与乙到十字路O处的距离分别为x甲和x乙。两车分别以速率v甲和v乙沿水平的、相互正交的公路匀速前进，如图所示。汽车甲持续地以固定的频率f0鸣笛，则在任意时刻t汽车乙的司机所检测到的笛声频率将如何变化(已知声速为u，且有u>v甲，u>v乙)(　　) A．当两车均向O运动(在到达O之前)时，该司机接收到的频率一定比波源发出的频率低 B．当两车均向O运动(在到达O之前)时，该司机接收到的频率可能等于波源发出的频率 C．当两车均向远离O的方向运动时，该司机接收到的频率一定比波源发出的频率低 D．当两车均向远离O的方向运动时，该司机接收到的频率一定比波源发出的频率高 答案　C 解析　根据多普勒效应可知，当两车均向O运动(在到达O之前)时，司机接收到的频率一定比波源发出的频率高；当两车均向远离O的方向运动时，司机接收到的频率一定比波源发出的频率低，故A、B、D错误，C正确。 12、轮船在进港途中与港口间的距离随时间变化规律如图所示，则在港口所测到轮船上雾笛发出声音的频率是下列选项图中的(　　) 答案　A 解析　轮船匀速靠近港口的过程中，测到的频率不随时间变化，但速度大时，频率大，由x－t图像可知，轮船靠近港口时三段时间内的速度关系为v1>v3>v2，可知f1>f3>f2，选项A符合题意。 13、如图所示，小球P一边贴着水面每秒振动5次，一边沿x轴正方向匀速移动。x＝0处是它的初始位置；图为恰经10个周期时观察到的水面波，则下列说法正确的是(　AC　) A．位于x轴正方向一侧的观察者，接收到的频率大于5 Hz B．位于x轴负方向一侧的观察者，接收到的频率大于5 Hz C．水面波的传播速度是0.2 m/s，小球匀速移动的速度是0.1 m/s D．水面波的传播速度是0.4 m/s，小球匀速移动的速度是0.2 m/s 解析　小球每秒振动5次，所以波的频率为5 Hz，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5 Hz，位于x轴负方向一侧的观察者，接收到的频率小于5 Hz，所以A正确，B错误；小球的振动周期为T＝ s＝0.2 s，小球振动10个周期所用的时间为t＝10T＝2 s，小球移动的速度为v1＝＝ m/s＝0.1 m/s，水面波的传播速度为v＝＝ m/s＝0.2 m/s，所以C正确，D错误。 14、蝙蝠在洞穴中飞来飞去时，它利用超声脉冲导航非常有效。这种超声脉冲的频率高于20 000 Hz，能持续1 ms或不到1 ms的短促发射，且每秒重复发射数次。假定蝙蝠的超声脉冲发射频率为39 000 Hz，在一次朝着表面平直的墙壁飞扑的期间，下列说法正确的是(　C　) A．墙壁接收到的超声脉冲频率等于39 000 Hz B．蝙蝠接收到的从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于墙壁接收的频率 C．蝙蝠接收到的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，所以墙壁接收的超声脉冲频率大于39 000 Hz，蝙蝠接收到的墙反射的超声脉冲频率大于墙接收的超声脉冲频率，故C正确。 15、 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电磁波，如果该电磁波被那辆轿车反射回来时，巡警车接收到的电磁波频率比发出时低，说明那辆轿车的车速(　A　) A．高于100 km/h B．低于100 km/h C．等于100 km/h D．无法确定 解析　因为巡警车(观察者)接收到的电磁波频率比发出时低，由多普勒效应知巡警车与轿车在相互远离，而巡警车车速恒定又在后面，可判定轿车车速比巡警车车速大，故选项A正确，B、C、D错误。 1 物理学习的核心在于思维 最基本的知识、方法才是最重要的； 30%兴趣+30%信心+30%方法+10%勤奋+l%天赋>100%成功初三物理暑假课程 学科网（北京）股份有限公司 $普高物理新教材选修1第3章机械波 第5讲 多普勒效应 （讲义）--学生版（定稿） 普高物理新教材选修1第3章机械波 第5讲 多普勒效应 知识点1、多普勒效应 情景导学：仔细听急救车的鸣笛声，你会发现一个现象：当车从你身边疾驰而过的时候，鸣笛的音调会由高变低。这到底是怎么回事？ 1．多普勒效应 波源与观察者相互靠近或者相互远离时， 的波的 都会发生变化的现象，这种现象叫作多普勒效应。 2．多普勒效应产生的原因 2.1、当波源与观察者相对静止时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目是 的，观测到的频率 波源振动的频率。 2.2、当波源与观察者相互接近时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目 ，观测到的频率 ；反之，当波源与观察者相互远离时，观测到的频率 (选填“增大”或“减小”)。 3、波源频率：波源完成一次全振动，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。 4、接收频率 4.1、波源和观察者相对静止时，观察者接收到的频率等于波源的频率。 4.2、波源和观察者有相对运动时，观察者在单位时间内接收到的完全波的个数发生变化，即感觉到波的频率发生变化。 波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增大；二者如果相互远离，观察者接收到的频率减小。 5、相对位置变化与频率的关系 相对位置 图示 结论(频率、音调、波面) 波源S和观察者A相对静止 f观察者＝f波源，音调不变 波源S不动，观察者运动，由A→B或A→C 由A→B，f观察者>f波源，音调升高 由A→C，f观察者<f波源，音调降低 观察者A不动，波源S运动，由S→S′，接近观察者或远离观察者 波源向哪运动，哪个方向波面被压缩较密集 接近观察者，f观察者>f波源，音调升高 远离观察者，f观察者<f波源，音调降低 6、成因归纳 (1)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，且两者间距发生变化。 (2)发生多普勒效应时，波源的频率保持不变，只是观察者接收到的频率发生了变化。 专题讲练1 1、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 2、(多选)关于多普勒效应，以下说法正确的有(　 　) A．只有机械波才能产生多普勒效应 B．机械波和电磁波均能产生多普勒效应 C．产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化 D．产生多普勒效应的原因是观察者接收到的频率发生了变化 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．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 D．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 4、(多选)在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有(　 　) A．雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声 B．超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化 C．观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低 D．同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同 5、如图甲所示，某同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，如图乙，下列关于女同学的感受的说法正确的是(　 　) A．女同学从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变低 B．女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高 C．女同学在点C向右运动时，她感觉哨声音调不变 D．女同学在点C向左运动时，她感觉哨声音调变低 6、一频率为600 Hz的声源以20 rad/s的角速度沿一半径为0.8 m的圆周(圆心为O点)做匀速圆周运动。一观察者站在离圆心很远的P点且相对于圆心静止，如图所示，则观察者接收到(　 　) A．声源在A点时发出声音的频率等于600 Hz B．声源在B点时发出声音的频率等于600 Hz C．声源在C点时发出声音的频率等于600 Hz D．声源在D点时发出声音的频率小于600 Hz 7、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 8、(多选)下列关于多普勒效应的说法正确的是(　 　) A．多普勒效应是当波源与观察者相互靠近或相互远离时，观察者接收到的波的频率与波源频率不同的现象 B．机械波和光波都能发生多普勒效应 C．当观察者静止、波源向着观察者运动时，观察者收到的波的波速不变，波长变长 D．当观察者静止、波源向着观察者运动时，观察者接收到的波的波速不变，波长变短 9、(多选)下列现象中属于多普勒效应的是(　 　) 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．战场上士兵听到的敌方炮弹飞行声音和听到的我方炮弹飞行声音不同 D．超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化 10、(多选)下列哪些现象属于多普勒效应(　　 ) A．远去的汽车声音越来越小 B．炮弹迎面飞来，声音刺耳 C．火车向你驶来时，音调变高，远离你而去时，音调变低 D．大风中，远处的人说话的声音时强时弱 11、平直公路上，汽车正在匀速远离，用多普勒测速仪向其发出频率为f0的超声波，能正确反映被汽车反射回来的超声波的频率随汽车运动位移变化情况的图像是(　 　) 12、甲为声源，发出声波；乙为接收者，接收甲发出的声波；若甲、乙在沿着两者连线的方向运动(速度都不超过声速)，以下说法中正确的是( 　) A．若甲、乙相互靠近，则乙接收到的声波的频率一定比甲发出的低 B．若甲、乙向同一方向运动，则乙接收到的声波的频率一定比甲发出的低 C．若甲、乙向同一方向运动，则乙接收到的声波的频率一定比甲发出的高 D．若甲静止，乙向甲运动，则乙接收到的声波的频率一定比甲发出的高 13、a为声源，发出声波。b为接收者，接收a发出的声波。若a、b在沿着两者连线的方向运动(速度都不超过声速)，以下说法中正确的是(　 　) A．若a、b相互靠近，则b接收到的声波的频率一定比a发出的低 B．若a、b向同一方向运动，则b接收到的声波的频率一定比a发出的低 C．若a、b向同一方向运动，则b接收到的声波的频率一定比a发出的高 D．若a静止，b向a运动，则b接收到的声波的频率一定比a发出的高 14、分析下列所描述的四个物理现象： ①听到迎面而来越来越尖锐的汽笛声 ②水塘中的水波能绕过障碍物继续传播 ③夏天里一次闪电过后，有时会雷声轰鸣不绝 ④围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音 这些现象分别是波的(　 　) A．多普勒效应、反射现象、衍射现象、干涉现象 B．多普勒效应、衍射现象、反射现象、干涉现象 C．干涉现象、衍射现象、多普勒效应、折射现象 D．多普勒效应、反射现象、干涉现象、衍射现象 15、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________(选填“A”“B”“C”或“D”)点。 (3)观察到波的频率最低的点是________(选填“A”“B”“C”或“D”)点。 知识点2、多普勒效应的应用 1、利用多普勒测速仪测速 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 ，根据反射波 变化的多少就能知道车辆的速度。 2、利用超声波测血流速度 医生向人体内发射频率已知的超声波，测出被血管中的血流反射后的波的 变化，就可知道血流的 。 3、利用光波的频率变化，计算星球靠近或远离我们的 。 4、拓展：红移现象 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，可测得星球靠近或远离地球的速度。若星球远离我们运动，接收到的光波的频率变小，谱线就向频率小的红端移动，这种现象称为红移现象。 专题讲练2 1、(多选)关于多普勒效应的应用，下列说法中正确的是(　 　) A．发现星系谱线的“红移”现象 B．利用多普勒效应可以从火车的鸣笛声中判断其运动方向 C．利用多普勒效应可以判断遥远的天体相对地球的运动速度 D．目前在技术上人们只能利用声波发生的多普勒效应 2、汽车无人驾驶技术已逐渐成熟，最常用的是ACC自适应巡航控制系统，它可以控制无人车在前车减速时自动减速、前车加速时自动跟上去，其使用的传感器主要是毫米波雷达，该雷达会发射和接收调制过的无线电波，再通过因波的时间差和多普勒效应造成的频率变化来测量目标的相对距离和相对速度。若该雷达发射的无线电波的频率为f，接收到的回波的频率为f′，则(　 　) A．当f＝f′时，表明前车与无人车速度相同 B．当f＝f′时，表明前车一定处于静止状态 C．当f′>f时，表明前车在加速行驶 D．当f′<f时，表明前车在减速行驶 3、(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天体发出的光波的频率来判断遥远天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，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理 C．铁路工人将耳朵贴在铁轨上可判断火车的运动情况 D．有经验的战士利用炮弹飞行的声音判断飞行炮弹是接近还是远去 4、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，且每秒连续发射几次。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滑的墙壁飞扑的过程，下列判断中正确的是(　 　) 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 5、下列技术应用涉及多普勒效应的是(　 　) A．雷达定位 B．利用“共鸣箱”来使声音增强 C．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速 D．用超声波检测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡 6、(多选)在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有(　 　) A．雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声 B．观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低 C．同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同 D．天文学上观察到双星(相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两颗恒星)光谱随时间的周期性变化 7、某地在进行飞行航模表演，下列说法正确的是(　 　) A．当观众听到的声音频率变高时，可以判断飞机正在飞来 B．当观众听到的声音频率变高时，可以判断飞机正在飞离 C．当飞机向观众飞来时，飞机发动机发出的声音频率变高 D．当飞机飞离观众时，飞机发动机发出的声音频率变低 8、(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天体发出的光波的频率来判断遥远天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，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理 C．铁路工人将耳朵贴在铁轨上可判断火车的运动情况 D．有经验的战士利用炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去 9、当波源远离观测者时，观测者所接收到的频率f′和波源振动的频率f的关系为(　 　) A．f′＝f B．f′＜f C．f′＞f D．无法确定 10、(多选)如图所示，将上下振动的振针水平移动，移动过程中在水面上形成了如图所示的水波图形，下列说法正确的是( 　) A．振针在向右移动 B．振针在向左移动 C．在A处的观察者，接收到的水波频率变小 D．在A处的观察者，接收到的水波频率变大 11、在t＝0时刻，两辆汽车甲与乙到十字路O处的距离分别为x甲和x乙。两车分别以速率v甲和v乙沿水平的、相互正交的公路匀速前进，如图所示。汽车甲持续地以固定的频率f0鸣笛，则在任意时刻t汽车乙的司机所检测到的笛声频率将如何变化(已知声速为u，且有u>v甲，u>v乙)(　　) A．当两车均向O运动(在到达O之前)时，该司机接收到的频率一定比波源发出的频率低 B．当两车均向O运动(在到达O之前)时，该司机接收到的频率可能等于波源发出的频率 C．当两车均向远离O的方向运动时，该司机接收到的频率一定比波源发出的频率低 D．当两车均向远离O的方向运动时，该司机接收到的频率一定比波源发出的频率高 12、轮船在进港途中与港口间的距离随时间变化规律如图所示，则在港口所测到轮船上雾笛发出声音的频率是下列选项图中的(　　) 13、(多选)如图所示，小球P一边贴着水面每秒振动5次，一边沿x轴正方向匀速移动。x＝0处是它的初始位置；图为恰经10个周期时观察到的水面波，则下列说法正确的是(　　) A．位于x轴正方向一侧的观察者，接收到的频率大于5 Hz B．位于x轴负方向一侧的观察者，接收到的频率大于5 Hz C．水面波的传播速度是0.2 m/s，小球匀速移动的速度是0.1 m/s D．水面波的传播速度是0.4 m/s，小球匀速移动的速度是0.2 m/s 14、蝙蝠在洞穴中飞来飞去时，它利用超声脉冲导航非常有效。这种超声脉冲的频率高于20 000 Hz，能持续1 ms或不到1 ms的短促发射，且每秒重复发射数次。假定蝙蝠的超声脉冲发射频率为39 000 Hz，在一次朝着表面平直的墙壁飞扑的期间，下列说法正确的是(　　) A．墙壁接收到的超声脉冲频率等于39 000 Hz B．蝙蝠接收到的从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于墙壁接收的频率 C．蝙蝠接收到的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 15、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电磁波，如果该电磁波被那辆轿车反射回来时，巡警车接收到的电磁波频率比发出时低，说明那辆轿车的车速(　　) A．高于100 km/h B．低于100 km/h C．等于100 km/h D．无法确定 1 物理学习的核心在于思维 最基本的知识、方法才是最重要的； 30%兴趣+30%信心+30%方法+10%勤奋+l%天赋>100%成功初三物理暑假课程 学科网（北京）股份有限公司 $