第3章 第5节 多普勒效应（分层评价）（Word版）-【未来密码】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册关键能力提升同步学案（人教版）

**基本信息** 以“基础巩固-综合运用-拓广探索”分层设计，通过13道题实现多普勒效应从概念理解到综合应用的进阶，强化物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础巩固|多普勒效应概念、声波性质及简单应用|8题，含教材改编题（如第1题）和生活情境题（如第2题），夯实运动和相互作用观念| |综合运用|波的干涉、衍射与多普勒效应综合|4题，结合雷达测速（第11题）等实际应用，培养科学推理与论证能力| |拓广探索|简谐横波传播与动态频率分析|1题，需计算波速及接收器频率范围，发展质疑创新素养|

5. 多普勒效应 基础巩固 1. (教材改编题)火车上有一个声源发出频率一定的音乐. 当火车静止，火车外的观察者也静止时，观察者听到并记住了这个音乐的音调. 以下情况中，观察者听到这个音乐的音调比原来降低的是 ( ) A. 观察者静止，火车向他驶来 B. 火车静止，观察者乘汽车向着火车运动 C. 观察者乘汽车与火车以相同速度运动 D. 火车静止，观察者乘汽车远离火车运动 【答案】 D 【解析】根据多普勒效应可知, 当波源和观察者间距离变小, 观察者接收到的频率一定比波源频率高; 当波源和观察者间距离变大, 观察者接收到的频率一定比波源频率低. 观察者听到这个音乐的音调比原来降低，即接收到的声波频率降低，说明观察者和火车之间的距离在变大，故选 D. 2. 一辆救护车鸣着警笛朝我们驶来，我们会听到警笛声从低沉的“嗡嗡”声逐渐变得尖锐刺耳, 关于这种现象, 下列说法正确的是 ( ) A. 这种音调的变化是由于警笛发出的声音频率发生变化 B. 这种音调的变化是由于我们听到的声音频率发生变化 C. 只有波源运动才能产生这种现象 D. 只有观察者运动不能产生这种现象 【答案】 B 【解析】题中所示的现象为多普勒效应, 音调的变化是由于波源和接收者发生相对运动而使接收者接收的频率发生变化造成的, 波源发出的频率没有发生变化, 即警笛发出的声音频率没有发生变化, 我们听到的声音频率发生变化, A 错误，B 正确；结合上述可知，当波源和接收者发生相对运动时, 接收者接收的频率将发生变化, 当波源不动, 接收者相对于波源远离或靠近,会产生这种现象, C、D 错误. 故选 B. 3. 关于多普勒效应, 以下说法正确的是 ( ) A. 只有机械波才能产生多普勒效应 B. 产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化 C. 产生多普勒效应的原因是观察者与波源之间的距离发生了变化 D. 产生多普勒效应的原因是波传播的速度发生了变化 【答案】 C 【解析】多普勒效应是波动现象共有的特征, 机械波和电磁波均可发生, A 错误; 波源频率由振动本身决定, 与相对运动无关, B 错误; 多普勒效应的本质是观察者与波源的相对运动导致单位时间内接收到的波峰数变化，从而使观察者接收的频率改变，C 正确；波速由介质决定，与波源或观察者的运动无关，D 错误. 故选 C. 4. 声波属于机械波, 下列有关声波的描述正确的是 ( ) A. 一列声波从空气进入水中，其频率会发生变化 B. 声波可以绕过障碍物传播，即它可以发生衍射 C. 声波的频率越高，它在空气中传播的速度越快 D. 当声源远离观察者时, 观察者听到的声音频率高于声源频率 【答案】 B 【解析】波的频率由波源决定, 与介质无关, 声波从空气进入水中时频率不变, A 错误; 声波作为机械波, 遇到障碍物时若障碍物尺寸与波长相当或更小时,会发生明显衍射, 正确；声速在空气中由介质性质(如温度)决定，与频率无关， C 错误; 根据多普勒效应, 声源远离观察者时, 观察者接收到的频率低于声源频率, D 错误. 故选 B. 5. 如图所示为医用颈部脑血流检测仪. 探头发出的超声波穿过颅骨到达血管中, 超声波经反射后被探头接收，达到检查大脑主要动脉血流速度和方向的目的。下列说法正确的是 ( ) 第 5 题 A. 探头发出的高频超声波与血流方向一致时检测效果较好 B. 探头发出的高频超声波与血流方向垂直时检测效果较好 C. 若探头接收到的信号频率比发出的信号频率高，说明测量的一定是同向血流速度 D. 若探头接收到的信号频率比发出的信号频率低,说明测量的一定是反向血流速度 【答案】 A 【解析】颈部脑血流检测仪探头发出的高频超声波经反射后, 探头通过检测反射波的频率来推断血流速度, 因此探头发出的高频超声波与血流方向一致时检测效果较好，垂直时效果较差, A 正确, B 错误; 若探头接收到的信号频率比发出的信号频率高, 说明二者的间距在缩小, 表明血流速度方向与发射的方向是相反的, C 错误; 若探头接收到的信号频率比发出的信号频率低, 说明二者的间距在增大, 则血流速度方向与发射的方向是相同的, D 错误. 故选 A. 6. 如图所示,声源 连续发射频率一定的声波,与 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 向 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 ( ) 第 6 题 A. a B. b C. c D. d 【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 d 接收的频率先大于后小于声源发射的频率, 观察者 b 接收到的频率始终高于声源发射的频率. 故选 B. 7. (教材改编题)如图所示为移动的振动片上金属丝周期性触动水面形成的水波图样， 为水面上的两点，此时金属丝恰好触动水面上的 点， . 下列说法正确的是 ( ) 第 7 题 A. 点产生的水波先传到 点 B. 点水波的频率大于 点水波的频率 C. 任意时刻 、 处质点的位移总相同 D. 振动片在水平向右运动 【答案】 【解析】由题意可知 ,波的传播速度取决于介质，所以图中振动片两侧的水波传播速度一样快， 点产生的水波同时传播到 、 点，A 错误；图中振动片左侧单位时间内接收到的完全波的个数较多，则振动片左侧接收到的水波频率更高，故 点水波的频率大于 点水波的频率， 正确；波源的运动会影响波的频率和波长，当波源向 接近时，观察者感知到的频率会增加，波长则相应变短，当波源远离 时,观察到的频率减小,波长变长,故任意时刻 处质点的位移不可能总相同, 错误; 由图可知,波源左侧的波纹较密集, 则说明振动片正在水平向左运动, D 错误. 故选 B. 8. 如图所示, 为地球赤道上的测控站, 为地球静止卫星, 为低轨道卫星, 向周围空间发射的无线电信号频率均为 . 在图示位置时, 接收到 发射的无线电信号频率分别为 和 ,下列说法正确的是 ( ) 第 8 题 A. B. C. D. 【答案】 【解析】 为地球静止卫星,角速度等于地球自转的角速度,则 的距离保持不变,故 ; 根据 ,可得 ,可知 的角速度大于地球自转的角速度,结合题图可知, 与 的距离减小,根据多普勒效应可知, . 故选 C. 综合运用 9. 下列说法正确的是 ( ) A. 干涉和衍射是水波特有的现象 B. 当观察者与波源发生相对运动时, 观察者接收到波的频率与波源发出的频率一定不同 C. 在波的干涉中，振动加强点的位移可以为 0 D. 机械波在某种介质中传播，若波源的频率增大，其传播速度也增大 【答案】 C 【解析】干涉和衍射是波(如机械波、电磁波)的共有现象，并非水波特有，A 错误；当观察者与波源相对静止 (如同速同向运动或圆周运动) 时，接收频率与波源频率相同，B 错误；振动加强点的振幅最大，但位移随时间周期性变化，可为 0, C 正确; 机械波速由介质决定, 与波源频率无关, 频率增大仅导致波长减小, D 错误. 故选 C. 10. 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 ( ) 第 10 题 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 【答案】 C 【解析】题图表示的是多普勒效应, A 错误; 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, B、D 错误. 故选 C. 11. 多普勒效应在许多领域有着十分广泛的应用,如图所示,静止的雷达测速仪 发射频率为 的超声波，该超声波被迎面驶来的汽车 b 反射后, 又被测速仪 a 接收到, 下列说法正确的是 ( ) 第 11 题 A. 汽车 b 接收到的超声波频率小于 B. 测速仪 a 接收到汽车 b 的反射波频率大于 C. 超声波被汽车 b 反射后，传播速度增加 D. 超声波被汽车 b 反射后，波长变短 【答案】 B 【解析】由于汽车 b 靠近测速仪 a，根据多普勒效应，汽车 b 接收到的超声波频率大于 ，A 错误；超声波被汽车 b 反射时，汽车 b 相当于超声波由汽车 b 向测速仪 a 传播的波源，根据多普勒效应，测速仪 a 接收到汽车 b 的反射波频率大于 , B 正确; 波速由介质决定,超声波被汽车 b 反射后, 传播速度大小不变，C 错误；超声波被汽车 b 反射后，波长不变，D 错误. 故选 B. 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 12. 如图甲、乙、丙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， 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? 第 12 题 【答案】 丙 2 倍 【解析】图甲中飞机运动到 点时，声波已传播到前面了，即飞机运动慢于声音；图乙中飞机运动到 点时，声波亦运动到 点，即飞机运动与声音同步；图丙中飞机运动到 点时,声波还在后面,即飞机运动快于声音,所以图丙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 和飞机从圆心运动到 点所用的时间相同. 设 点离某圆圆心距离为 ,该圆半径为 ,则 ,根据图丙可以估测出, ,解得 . 第 12 题答图 拓广探索 13. 沿 轴正方向传播的简谐横波在 时的波形图如图所示，此时波传播到 处的质点 ,质点 恰好位于波峰位置,质点 的平衡位置位于 处. 时刻，质点 恰好第一次处于波谷位置. (1)求这列波的传播波速 . (2)从 开始计时，经过多长时间质点 第一次出现波峰? (3)假若在 点有一个波动频率接收器沿着 轴负方向移动到 过程中,它接收到的频率为 ,试判断 的大小范围. 第 13 题 【答案】( 1 )10 m/s ( 2 )0.7 s ( 3 ) 【解析】( 1 )由于波的传播方向为沿 轴正方向，根据波的图像可知，质点 的起振方向向上，由于 时开始振动， 时第一次到达波谷位置，根据质点 的振动规律可知， ， 所以周期为 ,由题图可知,该波的波长为 . 所以波速为 . ( 2 )当 点的振动传播到 点时,则质点 第一次处于波峰,设经历时间为 ,有 由之前的分析可知,波的周期为 0.4 s，则波的频率为 ，设接收器相对介质的速度为 ,波源相对介质不动,所以波相对接收器的速度为 ,所以有 ,由于 ,所以有 ,即 . 学科网（北京）股份有限公司 $ 5. 多普勒效应 基础巩固 1. (教材改编题)火车上有一个声源发出频率一定的音乐. 当火车静止，火车外的观察者也静止时，观察者听到并记住了这个音乐的音调. 以下情况中，观察者听到这个音乐的音调比原来降低的是 ( ) A. 观察者静止，火车向他驶来 B. 火车静止，观察者乘汽车向着火车运动 C. 观察者乘汽车与火车以相同速度运动 D. 火车静止，观察者乘汽车远离火车运动 2. 一辆救护车鸣着警笛朝我们驶来，我们会听到警笛声从低沉的“嗡嗡”声逐渐变得尖锐刺耳, 关于这种现象, 下列说法正确的是 ( ) A. 这种音调的变化是由于警笛发出的声音频率发生变化 B. 这种音调的变化是由于我们听到的声音频率发生变化 C. 只有波源运动才能产生这种现象 D. 只有观察者运动不能产生这种现象 3. 关于多普勒效应, 以下说法正确的是 ( ) A. 只有机械波才能产生多普勒效应 B. 产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化 C. 产生多普勒效应的原因是观察者与波源之间的距离发生了变化 D. 产生多普勒效应的原因是波传播的速度发生了变化 4. 声波属于机械波, 下列有关声波的描述正确的是 ( ) A. 一列声波从空气进入水中，其频率会发生变化 B. 声波可以绕过障碍物传播，即它可以发生衍射 C. 声波的频率越高，它在空气中传播的速度越快 D. 当声源远离观察者时, 观察者听到的声音频率高于声源频率 5. 如图所示为医用颈部脑血流检测仪. 探头发出的超声波穿过颅骨到达血管中, 超声波经反射后被探头接收，达到检查大脑主要动脉血流速度和方向的目的。下列说法正确的是 ( ) 第 5 题 A. 探头发出的高频超声波与血流方向一致时检测效果较好 B. 探头发出的高频超声波与血流方向垂直时检测效果较好 C. 若探头接收到的信号频率比发出的信号频率高，说明测量的一定是同向血流速度 D. 若探头接收到的信号频率比发出的信号频率低,说明测量的一定是反向血流速度 6. 如图所示,声源 连续发射频率一定的声波,与 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 向 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 ( ) 第 6 题 A. a B. b C. c D. d 7. (教材改编题)如图所示为移动的振动片上金属丝周期性触动水面形成的水波图样， 为水面上的两点，此时金属丝恰好触动水面上的 点， . 下列说法正确的是 ( ) 第 7 题 A. 点产生的水波先传到 点 B. 点水波的频率大于 点水波的频率 C. 任意时刻 、 处质点的位移总相同 D. 振动片在水平向右运动 8. 如图所示, 为地球赤道上的测控站, 为地球静止卫星, 为低轨道卫星, 向周围空间发射的无线电信号频率均为 . 在图示位置时, 接收到 发射的无线电信号频率分别为 和 ,下列说法正确的是 ( ) 第 8 题 A. B. C. D. 综合运用 9. 下列说法正确的是 ( ) A. 干涉和衍射是水波特有的现象 B. 当观察者与波源发生相对运动时, 观察者接收到波的频率与波源发出的频率一定不同 C. 在波的干涉中，振动加强点的位移可以为 0 D. 机械波在某种介质中传播，若波源的频率增大，其传播速度也增大 10. 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 ( ) 第 10 题 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 11. 多普勒效应在许多领域有着十分广泛的应用,如图所示,静止的雷达测速仪 发射频率为 的超声波，该超声波被迎面驶来的汽车 b 反射后, 又被测速仪 a 接收到, 下列说法正确的是 ( ) 第 11 题 A. 汽车 b 接收到的超声波频率小于 B. 测速仪 a 接收到汽车 b 的反射波频率大于 C. 超声波被汽车 b 反射后，传播速度增加 D. 超声波被汽车 b 反射后，波长变短 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 12. 如图甲、乙、丙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， 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? 第 12 题 拓广探索 13. 沿 轴正方向传播的简谐横波在 时的波形图如图所示，此时波传播到 处的质点 ,质点 恰好位于波峰位置,质点 的平衡位置位于 处. 时刻，质点 恰好第一次处于波谷位置. (1)求这列波的传播波速 . (2)从 开始计时，经过多长时间质点 第一次出现波峰? (3)假若在 点有一个波动频率接收器沿着 轴负方向移动到 过程中,它接收到的频率为 ,试判断 的大小范围. 第 13 题 学科网（北京）股份有限公司 $