3.5 多普勒效应 分层作业-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

3.5多普勒效应 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1．如图所示，一辆执行急救任务的救护车在平直的公路上鸣笛向东急速行驶，汽车乙在另一车道上也在向东行驶，但车速小于救护车的速度，汽车甲是对向车道一辆向西行驶的小汽车。已知救护车鸣笛的频率为，关于图示时刻的下列说法正确的是（　　） A．汽车甲的驾驶员听到的鸣笛频率高于 B．汽车乙的驾驶员听到的鸣笛频率高于 C．汽车甲和乙的驾驶员听到鸣笛的频率相同 D．汽车乙的驾驶员听到的鸣笛频率高于汽车甲驾驶员听到的鸣笛频率 2．下列生活中的现象属于衍射现象的是（   ） A．在医院里，医生用“彩超”给病人检查身体 B．旋转一支敲响的音叉，人在同一位置听到的声音会时大时小 C．警车响着警笛从行人旁经过，行人听到警笛声的音调由高变低 D．开着门的屋子里面有人在说话，屋外墙后面的人隔着墙能听到 3．（多选）火车上有一个声源能发出特定频率的乐音。当火车、观察者均静止时，观察者听到并记住了这个乐音的音调。以下情况中，观察者听到的该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 4．（多选）关于图中所示四种情景中， 下列说法中正确的是 （　　） A．图甲中，正在鸣笛的火车通过站台边不动的工作人员时，工作人员听到的笛声音调先变高后变低 B．图乙中， 若将孔 AB 的宽度变大， 则 CD 下方会观察到更明显的衍射现象 C．图丙中，手掌摩擦龙洗盆盆耳使得水花飞溅，是因为手和盆之间的摩擦力较大 D．图丁中， 是两列步调相同的水波的干涉图像， 波面上某个一直处于平衡位置的点， 到两个波源的距离之差的绝对值可能为半波长的 3 倍 5．请简要说明科学上利用多普勒效应测量太空中星球相对地球的运动速度的原理。 6．如下图（a）、（b）、（c）所示分别反映了飞机以三种不同速度在空中（不考虑空气的流动）水平飞行时产生声波的情况。图中一系列圆表示飞机不同时刻发出的声波传播到的位置，A点表示飞机的位置。分析说明哪张图中飞机飞行的速度最大。最大速度约为声波速度的多少倍？ B层 7．在xoy平面内充满了均匀介质，时刻坐标原点O处的质点开始沿y轴做简谐运动，其位移时间关系式为，它在介质中形成的简谐横波只向x轴正方向传播，某时刻波恰好传到处，波形图像如图所示，已知M点的平衡位置在处，则下列说法正确的是（　　） A．此时与M点加速度相同的质点有5个 B．1.5s到2s内，质点M的速度正在增大 C．处的质点在0到16s内通过的路程为6m D．站立在的观测者接收到该波的频率等于4Hz 8．（多选）下列说法正确的是（　　） A．衍射、干涉都是波特有的现象 B．任意两列波叠加时均能形成稳定的干涉图样 C．只有光波具有多普勒效应，电磁波不具有多普勒效应 D．只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象 9．20世纪20年代，美国天文学家斯莱弗在研究远处的旋涡星云发出的光谱时，首先发现了光谱的红移，认识到了旋涡星云正快速远离地球而去。1929年哈勃根据光谱红移总结出著名的哈勃定律：星系的远离速度v与距地球的距离r成正比，即v=H0r，H0为哈勃常数。根据哈勃定律和后来更多天体光谱红移的测定，人们相信宇宙在长时间内一直在膨胀，宇宙的密度一直在变小。反推可以想象，宇宙在很久以前并没有现在这么大，最初它可能很小。因此，伽莫夫（G.Gamow）和他的同事们提出了大爆炸宇宙模型，认为是一个极点大爆炸后，经长期地膨胀和演化而形成今天的宇宙。20世纪60年代以来，大爆炸宇宙模型逐渐被人们接受。具有波动性的光也会出现多普勒效应，这被称为多普勒—斐索效应，它使人们对距地球任意远的天体的运动的研究成为可能，这只要分析一下接收到的光的频谱就行了。1868年，英国天文学家W·哈金斯用这种办法测量了天狼星的视向速度（即物体远离我们而去的速度），得出了46km/s的速度值。问题： （1）多普勒效应是什么现象？ （2）发生多普勒效应时波源的频率是否发生了变化？ C层 10．如图所示，人在距公路约50m的M处，一辆汽车以25m/s的速度从公路上匀速驶过，人听到的汽车的频率（　　） A．一直是稳定的 B．变得越来越高 C．变得越来越低 D．先变低后变高 11．（多选）图甲所示为一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，质点A平衡位置在处，图乙为x=2m处质点位移随时间变化的图像，则（　　） A．t=1s时质点A到达处 B．0~1s内x=2.5m处质点通过的路程为2cm C．0s后x=3m处质点比质点A晚s第一次到达平衡位置处 D．接收装置从x=2m处向O点运动，接收到的波的周期大于4s 12．微风动柳生水波 微风吹动岸边的垂柳，浸入湖面的柳枝上下振动，在湖面产生水波。 (1)柳枝附近有一露出湖面的木桩。开始时，水波未明显绕过该木桩。某时刻起，水波明显绕过木桩，这可能是因为与之前相比，现在柳枝振动______。 A．周期大 B．周期小 C．频率大 D．频率小 E．振幅小 (2)以柳枝浸入点为坐标原点，沿波在湖面传播的某一方向建立x轴。从某一时刻开始计时，时x轴上部分波动图像如图（a）所示。在x轴上离坐标原点不远处有一片柳叶，图（b）为该柳叶振动图像的一部分。则      ①柳叶平衡位置可能位于______。 A．M点    B．N点    C．P点    D．Q点 ②波从波源传到Q点需要的时间为______s。 (3)若观察到柳枝振动产生的水波图样如图所示，这可能是因为柳枝______。 A．向左移动了 B．振动频率增大了 C．向右移动了 D．振动频率减小了 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《 3.5多普勒效应 分层作业》参考答案 题号 1 2 3 4 7 8 10 11 答案 A D BD AD B AD C BC 1．A 【详解】根据多普勒效应的规律可知，当波源和观测者相互靠近时，观测者接收到的频率高于波源发出的频率；当波源和观测者相互远离时，观测者接收到的频率低于波源发出的频率；由题意汽车甲与救护车相互靠近，汽车乙与救护车相互远离，因此汽车甲驾驶员听到的鸣笛频率高于，汽车乙的驾驶员听到的鸣笛频率低于 故选A。 2．D 【详解】A．医生用“彩超”检查身体利用了超声波的多普勒效应，故A错误； B．旋转音叉时声音时大时小是声波的干涉现象，故B错误； C．警车经过时警笛音调变化是波源与观察者相对运动引起的多普勒效应，故C错误； D．声音穿过门缝并绕过墙壁传播到墙后，属于声波在障碍物边缘发生衍射的现象，故D正确。 故选D。 3．BD 【详解】A．观察者静止，火车向他驶来，两者相互靠近，音调升高，A不符合题意； B．观察者静止，火车离他驶去：两者相互远离，音调降低，B符合题意； C．火车静止，观察者乘汽车向着火车运动：两者相互靠近，音调升高，C不符合题意； D．火车静止，观察者乘汽车远离火车运动：两者相互远离，音调降低，D符合题意。 故选BD。 4．AD 【详解】A．多普勒效应中，火车靠近工作人员时，工作人员听到的笛声频率变高；火车远离时频率变低， A 正确； B．衍射现象的明显程度与孔的宽度和波长的关系有关：孔的宽度越接近波长，衍射越明显；孔越宽，衍射越不明显。因此将孔 AB 宽度变大，CD 下方的衍射现象会更不明显，B 错误； C．手掌摩擦龙洗盆使水花飞溅，是因为摩擦使盆振动，进而引发水的受迫振动（共振），并非 “手和盆之间的摩擦力较大”，C 错误； D．两列步调相同、频率相同的水波发生干涉时，振动始终减弱的点满足：到两波源的距离差的绝对值为半波长的奇数倍，此时该点振动减弱，可能一直处于平衡位置，D 正确。 故选 AD。 5．见解析 【详解】光波会由于多普勒效应而发生波长的变化。恒星的光谱中有一系列吸收线，如果恒星远离我们而去，我们观测到的这些吸收线就会向光波的红端（长波）方向移动，称为谱线红移。反之，当恒星朝向我们而来时，观测谱线会向光波的蓝端（短波）方向移动，称为谱线蓝移。测出谱线红移或蓝移的量，根据多普勒效应的公式，我们就可以得出恒星朝向或者远离我们的速度了。 6．c，2倍 【详解】图（a）中飞机运动到A点时，声波已传播到前面了，即飞机运动慢于声音；图（b）中飞机运动到A点时，声波亦运动到A点，即飞机运动与声音同步；图（c）中飞机运动到A点时，声波还在后面，即飞机运动快于声音，则图（c）中飞机飞行的速度最大；如图所示，当飞机运动到某圆圆心时，在周围激发起声波，声波从圆心运动r和飞机从圆心运动到A点所用的时间相同 设A点离某圆圆心距离为x，该圆半径为r，则 根据图（c）可以估测出 解得 7．B 【详解】A．加速度由回复力产生，而回复力只与位移有关，此时与M点加速度相同的质点有3个，故A错误； B．由位移表达式求得波的周期 速度 则质点M在0.33s时开始向上振动，1.5s到2s内在向平衡位置运动，速度增大，故B正确； C．x=10m处的质点在0到16s内振动了 通过的路程为，故C错误； D．静止的观测者接收到该波的频率，故D错误。 故选B。 8．AD 【详解】A．衍射、干涉都是波特有的现象，故A正确； B．两列波必须满足频率相等且相位差恒定，才能形成稳定的干涉图样，故B错误； C．任何波都具有多普勒效应，故C错误； D．只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象，故D正确。 故选AD。 9．（1）当发生相对运动时，感觉接收到声音的频率发生改变的现象；（2）没有 【详解】（1）当发生相对运动时，感觉接收到声音的频率发生改变的现象叫多普勒效应；产生多普勒效应的原因是观察者与波源的相对运动导致的。 （2）发生多普勒效应时波源的频率没有发生变化。 10．C 【详解】如下图所示 如图所示，车相对人的速度为 v1＝vcos θ 车匀速靠近时，θ变大，则v1变小，所以听到的声音频率变低； 当车与人的连线与车速方向垂直时v1＝0，再向前运动则汽车背离人运动，车匀速远离时，θ变大 v1＝vsin θv1变大，所以听到的声音频率变低。 故选C。 11．BC 【详解】A．由图乙可知在时处的质点向y轴正方向振动，结合图甲可知波沿x轴正方向传播，则时质点A向y轴负方向振动；由图可知波长，周期，振幅，可得质点A的振动方程为 时 结合波的传播方向可得 时，故A错误； B．结合图甲可知，0~1 s内x=2.5m处质点从处沿y轴正方向运动到处，路程为，故B正确； C．从t=0时刻开始，质点A第一次到达平衡位置处所用时间为 x=3 m处质点第一次到达平衡位置处所用时间为，故C正确； D．接收装置朝着波源运动，根据多普勒效应可知，接收到波的频率增大，则周期减小，小于4s，故D错误。 故选BC。 12．(1)AD (2) B 0.3 (3)A 【详解】（1）发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸与波长相差不大，或者比波长小，根据 波速有介质决定，水波明显绕过木桩，木桩尺寸不变，表明波长增大了，可知，这可能是因为与之前相比，现在柳枝振动频率减小了，即周期变大了。 故选AD。 （2）[1]根据图（b）可知，0.4s时刻，柳叶处于平衡位置向下振动，结合图（a），根据同侧法可知，柳叶平衡位置可能位于N点。 故选B。 [2]波速为 则波从波源传到Q点需要的时间为 （3）水波图样左侧密集，右侧稀疏，这属于多普勒效应，当观察者与波源相对靠近时，观察到的频率增大，当相互远离时，观察到的频率减小，可知，这可能是因为柳枝向左移动了。 故选A。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $