2024-2025学年高二物理同步学与练(人教版)3.5 多普勒效应 (解析版)

第5课
多普勒效应学习目标
课程标准学习目标
通过实验，认识多普勒效应。

能解释多普勒效应产生的原因。

能列举多普勒效应的应用实例。

1．通过实验，认识多普勒效应。

2．能解释多普勒效应产生的原因。

3．能列举多普勒效应的应用实例。

02预习导学
（一）课前阅读：
波源、观察者、相互靠近、相互远离、频率、测速（二）基础梳理
一、多普勒效应
1.多普勒效应的条件：波源与观察者发生相互或者相互的运动
2.多普勒效应的成因分析(1)接收频率：观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的的个数. (2)当波源与观察者相互时，观察者接收到的频率大于波源发出的频率，当波源与观察者相互
时，观察者接收到的频率小于波源发出的频率.【概念衔接】波源、观察者、频率
【拓展补充】互绕不会导致多普勒效应
【即学即练】1.（多选）关于多普勒效应，下列说法正确的是() A．多普勒效应是由于波的干涉引起的
B．发生多普勒效应时，波源的频率并未发生改变
C．多普勒效应是由于波源与观察者之间有相对运动而发生的
D．只有声波才有多普勒效应
E．若声源向观察者靠近，则观察者接收到的频率大于声源发出声波的频率
解析：选BCE多普勒效应是由于波源与观察者之间发生相对运动而产生的，其波源的频率不发生变化，是观察者接收到的频率发生变化，故B、C正确，A错误；当声源向观察者靠近时，观察者接收到的频率大于声源发出声波的频率，E正确；机械波和光波都有多普勒效应现象，故D错误。

【拓展补充】测速
1．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1ms 或不到1ms 的短促发射,且每秒重复发射几次。

假定蝙蝠的超声脉冲发射频率为39000Hz,在一次正朝着表面平直的墙壁飞扑的期间,则下列判断正确的是()
A.墙壁接收到超声脉冲频率等于39000Hz
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39000Hz
【解析】选C 。

蝙蝠(波源)相对墙壁(观察者)的距离靠近,所以墙壁接收到的超声波频率增大,A 错误;超声波被反射后频率不变,但传播方向和蝙蝠的运动方向相反,蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声波时,频率会更大,故C 正确,B 、D 错误。

2．（多选）如图甲所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，据图乙，下列关于女同学的感受的说法正确的是()
甲
声呐信号在该处海水中的波长为
声呐信号在该处海水中的波长为
滑翔机正在靠近该监测船
滑翔机正在远离该监测船
:v=fλ,λ=,A
乙
A．女同学从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高
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
答案AD
解析女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，她都有靠近声源的趋势，根据多普勒效应，她都会感到哨声音调变高；反之，女同学向左运动时，她感到音调变低，选项A、D正确，B、C错误．
03探究提升
环节一多普勒效应
思考：（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．振针向右移动
B．振针向左移动
C．在A处的观察者，接收到的水波频率比振针的振动频率小
D．在A处的观察者，接收到的水波频率比振针的振动频率大
答案AC
环节二多普勒效应的应用
问题探究：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f
的超声波，被汽车反射回
来的超声波的频率随汽车运动位移变化的图象，正确的是()
答案D
04体系构建波源与观察者相互靠近或者相互远离---多普勒效应---应用：测速05
记忆清单
一、多普勒效应的成因分析
★学习聚焦：(1)接收频率：观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数。

(2)当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率变大，当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的
频率变小。

二、多普勒效应的应用
★学习聚焦：测速
0601
强化训练
1．关于多普勒效应，下列说法中正确的是()
A．当波源与观察者都运动时，才会发生多普勒效应B．当波源与观察者运动的速度相同时，不会发生多普勒效应
C．只有机械波才能发生多普勒效应
D．只要波源运动，就一定会发生多普勒效应
答案B
2.轮船在进港途中的x-t 图象如图所示,则在港口所测到轮船上雾笛发出声音的频率是图中的哪一个
()
【解析】选A。

匀速靠近港口的过程中,测量到的频率不随时间变化,但速度大时频率大,由x-t图象可知,轮船靠近港口时三段时间内的速度v1>v3>v2,可知f1>f3>f2,故A正确。

3.（多选）如图所示是一波源O做匀速直线运动时在均匀介质中产生球面波的情况，则()
A．该波源正在移向a点
B．该波源正在移向b点
C．在a处观察，波的频率变低
D．在b处观察，波的频率变低
答案AD
4．随着科技的发展和作战的需要,现在的战斗机飞得越来越快,甚至有些战斗机的速度超过了声音在空气中的传播速度。

假设某爆炸声在空气中的传播速度为340m/s,一架战斗机正在爆炸点附近远离它飞行,要使飞行员听不到爆炸声,战斗机飞行的速度至少多大?
【解析】要使飞行员恰好听不到爆炸声,即飞行员正好一个声波也接收不到,则他随战斗机运动的速度应与波峰前进的速度一样,即战斗机应以340m/s的速度飞行远离爆炸点。

答案:340m/s
5.一固定的超声波源发出频率为100kHz的超声波,一辆汽车从远处向超声波源迎面驶来,在超声波源处的接收器接收到由汽车反射回来的超声波,并测出接收到的超声波频率为110kHz,设空气中声音的传播速度是330m/s,计算汽车的行驶速度。

【解析】(1)选C、D、E。

波源运动时,波源与观察者距离不一定变化,不一定发生多普勒效应,A错;声源静止时,若观察者向声源运动,能发生多普勒效应,B错;声源朝着观察者运动时,声源频率不变,观察者接收到的频率增大,C对;声源相对观察者运动时,二者距离可能增大,也可能减小,故观察者接收到的频率可能变低,也可能变
高,D正确;当观察者向静止的声源运动时,观察者听到的声音频率会变高,E正确。

(2)设波源发射的超声波频率为f,汽车接收到的频率为f′,并把它反射回去,固定接收站接收到的频率为f″,超声波在空气里的传播速度为v,汽车的行驶速度为u 。

超声波在空气中的波长为λ0,则f=
,汽车每秒钟接收到的
超声波的波数,即频率f′=+=r f,汽车反射回的超声波在空气中的波长λ′=-==,固定接收器接收到的频率f″==f,由此可以解得u=·v=
15.7m/s,即为56.5km/h 。

答案:(1)C 、D 、E (2)56.5km/h
6.如图所示，在原点O 处的质点(波源)做简谐运动，产生沿x 轴正方向传播的简谐波，波速v ＝20m/s 。

为了接收到这列波，在x ＝200m 处设有一台接收器(图中未标出)。

已知t ＝0时，波刚好传播到x ＝30m 处，则下列说法正确的是()
A ．波源振动的周期为2s
B ．接收器在t ＝8s 时才能接收到此波
C ．x ＝40m 处的质点在t ＝1s 时向上运动
D ．若波源向x 轴负方向移动，则在其移动过程中接收器接收到的波的频率将小于1Hz
解析：选D 由图像可知，波长λ＝20m ，周期T ＝λv ＝2020
s ＝1s ，A 错误；接收器接收到此波所需时间为t ＝s v
＝200－3020s ＝8.5s ，B 错误；在t ＝1s 时，波向前传播了一个波长，x ＝40m 处的质点与t ＝0时x ＝20m 处的质点的振动情况一样，而t ＝0时x ＝20m 处的质点向下运动，故x ＝40m 处的质点在t ＝1s 时向下运动，C 错误；若波源向x 轴负方向移动，则接收器离波源越来越远，根据多普勒效应可知，接收到的波的频率变小，D 正确。

7.根据高中物理所学知识，分析下列生活中的物理现象：①闻其声而不见其人；②钢琴声震碎玻璃酒杯；③当正在鸣笛的火车向着我们疾驰而来时，我们听到汽笛声的音调变高；④两列水波相遇产生稳定花纹。

这些物理现象分别属于（）
A ．干涉、衍射、多普勒效应、共振
B ．折射、多普勒效应、共振、干涉
C ．衍射、共振、多普勒效应、干涉
D ．衍射、共振、折射、多普勒效应
【答案】C
【解析】①闻其声而不见其人是波的衍射现象；
②钢琴声震碎玻璃酒杯是由于共振产生的；
③当正在鸣笛的火车向着我们疾驰而来时，我们听到汽笛声的音调变高是多普勒效应；
④两列水波相遇产生稳定花纹是水波的干涉现象。

故选C。