12.5 多普勒效应 习题

12.5 多普勒效应1．当观测者和波源之间有________________时，观测者测得的频率与波源频率________的现象叫多普勒效应．2．当波源与观测者相对静止时，观测到的频率________波源振动的频率；当波源与观测者相向运动时，观测到的频率________波源的频率；当波源与观测者相互远离时，观测到的频率________波源的频率．3．多普勒效应在科学技术中有广泛的应用，可以利用多普勒效应测________速度，测星球靠近或远离我们的速度，测________速度．4．关于多普勒效应，下列说法中正确的是( )A．当波源与观测者有相对运动时，才会发生多普勒效应B．当波源与观测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5．下列说法中不正确的是( )A．发生多普勒效应时波源的频率保持不变B．要发生多普勒效应，波源和观测者间必须有相对运动C．只有声波会发生多普勒效应D．机械波、电磁波和光波都会发生多普勒效应6．当火车进站鸣笛时，我们在车站听到的音调( )A．变低B．不变C．变高D．不知声速和火车车速，不能判断概念规律练知识点一对多普勒效应的理解1．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，观测者接收到的频率发生了变化C．多普勒效应是在波源与观测者之间有相对运动时产生的D．多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的2．如图1，由波源S发出的波某一时刻在介质平面中的情形，实线为波峰，虚线为波谷，设波源频率为20 Hz，且不运动，而观测者在1 s内由A运动到B，观测者接收到多少个完全波？设波速为340 m/s，则要让观测者完全接收不到波，他每秒要运动多少米？图1知识点二发生多普勒效应的几种情况图23．如图2所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)波源正在向哪处移动( )A．A B．BC．C D．D(3)观察到波的频率最低的位置是( )A．A B．BC．C D．D4．新型列车动车组速度可达300 km/h，与该车汽笛声的音调相比，(1)站在车前方路旁的人听起来音调________(选填“偏高”或“偏低”)，站在车后方路旁的人听起来音调________(选填“偏高”或“偏低”)．(2)迎面来的另一列车上的乘客听起来音调怎样？此时列车汽笛发出的声波频率变化了吗？(3)坐在新型列车动车组上的乘客听起来音调怎样？方法技巧练多普勒效应的应用5．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/hC．等于100 km/h D．无法确定6．有经验的铁路工人为什么可以从火车的汽笛声判断火车的运行方向和快慢？1．关于多普勒效应，下列说法正确的是( )A．多普勒效应是由波的干涉引起的B．多普勒效应说明波源的频率发生了改变C．多普勒效应是由于波源与观测者之间有相对运动而产生的D．只有声波才可以产生多普勒效应2．有经验的铁路养护人员可以从火车鸣笛的声音判断火车的行驶方向．他所利用的应是( )A．声波的干涉现象B．声波的衍射现象C．声波的多普勒效应D．声波的反射现象3．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)，ν表示接收器接收到的频率．若u增大，则( ) A．ν增大，v增大B．ν增大，v不变C．ν不变，v增大D．ν减小，v不变4．火车上有一个声源发出频率一定的乐音．当火车静止、观测者也静止时，观测者听到并记住了这个乐音的音调．以下情况中，观测者听到这个乐音的音调比原来降低的是( )A．观测者静止，火车向他驶来B．观测者静止，火车离他驶去C．火车静止，观测者乘汽车向着火车运动D．火车静止，观测者乘汽车远离火车运动5．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，且每秒重复发射几次．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直的墙壁飞扑的期间，则下列判断正确的是( )A．墙壁接收到的超声脉冲频率等于39 000 HzB．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 Hz6．波源振动的频率为f0，波源在介质中运动时，波源的前方介质振动的频率为f1，波源后方介质振动的频率为f2，则三者的关系为( )A．f1＝f2＝f0B．f1＝f2>f0C．f1＝f2<f0D．f2<f0<f17．当人听到声音的频率越来越低时，可能的原因是( )A．声源和人都是静止的，声源振动的频率越来越低B．人静止，声源远离人做匀速直线运动，声源振动的频率不变C．人静止，声源远离人做匀加速直线运动，声源振动的频率不变D．人静止，声源远离人做匀减速直线运动，声源振动的频率不变8．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．铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况D．有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去9．如图3所示，让小球P一边贴水面每秒振动5次，一边沿x轴正方向匀速移动，O 点是它的初始位置．图示为观察到的某一时刻的水面波，图中的实线表示水面波的波峰位置，此时小球P处于波峰位置，激起的第一个波峰刚好传到40 cm处，那么水面波的传播速度及小球P匀速移动的速度分别是( )图3A．0.05 m/s；0.025 m/sB．0.1 m/s；0.1 m/sC．0.15 m/s；0.125 m/sD．0.2 m/s；0.1 m/s10．图4中，在原点处做简谐运动的波源产生的机械波沿x轴正方向传播，波速v＝400 m/s.为了接收信号，在x＝400 m处设有一接收器A(图中未标出)．已知t＝0时，波已经传播到x＝40 m，则下列说法中不正确的是( )图4A．波源振动的周期为0.05 sB．x＝40 m处的质点在t＝0.5 s时位移最大C．接收器在t＝1.0 s时才能接收到此波D．若波源向x轴负方向移动，则接收器接收到的波的频率将小于20 Hz11．轮船在进港途中的x－t图象如图5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( )图512.当波源相对于介质不动，观测者向波源运动时，观测者接收到的频率________(填“大于”“小于”或“等于”)波源频率；当观测者远离波源时，观测者接收到的频率______(填“大于”“小于”或“等于”)波源频率；当观测者相对于介质不动，而波源做远离观测者的运动时，观测者接收到的频率________．13．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，甚至有些飞机的速度已经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340 m/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，飞机飞行的速度至少多大？12.5 多普勒效应习题答案课前预习练1．相对运动不同2．等于大于小于3．车辆血流4．AB [当波源与观测者有相对运动时，他们之间的距离必然发生变化，其距离增大或减小，则观测者接收到的频率就相应的减小或增大，可知必发生多普勒效应，即A选项正确；而当波源与观测者运动的速度完全相同时，无相对运动，相当于二者都静止的情况，不会发生多普勒效应，故B选项正确，D选项不正确；多普勒效应是波动过程共有的特征，这里的波动包括一切波的传播过程，故C选项不正确．]5．C [发生多普勒效应时波源的频率不变，波源和观测者间有相对运动，A、B正确；多普勒效应是波共有的特征，C错误，D正确．]6．C [火车进站鸣笛相当于波源与我们相互靠近，我们听到的声音的频率大于波源的频率，音调变高，C正确．]课堂探究练1．BCD [该题考查对多普勒效应的理解，当波源和观测者之间有相对运动时，会发生多普勒效应，C正确．但波源的频率并没有发生变化，A错．多普勒效应产生的本质是观测者接收到的频率不等于波源频率，它首先由奥地利科学家多普勒发现，B、D正确．] 点评(1)发生多普勒效应的条件是波源和观测者之间有相对运动．(2)发生多普勒效应时，只是观测者接收的频率发生变化，而波源的频率并没有变化．2.19个340 m解析观测者在单位时间内接收到的完全波的个数就等于观测者接收到的频率．如果观测者不动，则1 s内，观测者接收的完全波的个数应为20个，然而当观测者从A运动到B 的过程中，所能接收到的完全波的个数正好比不运动时少1个，即他只接收到19个完全波．要想让观测者完全接收不到波，他必须随同所在的波峰一起运动并远离波源．由x＝vt得x＝340×1 m＝340 m，即观测者每秒要远离波源340 m.点评在理解多普勒效应时，要明确波速不因波源和观测者的运动而发生变化．3．(1)D (2)A (3)B解析该图表示的是多普勒效应，波源的左边波长较小，说明波源正向左运动，因此A 处的观测者观察到的频率偏高，B处的观测者观察到的频率最低．点评当波源与观测者相对静止时，f观察＝f波源；当波源与观测者相互靠近时，f观察>f 波源；当波原与观测者相互远离时，f观察<f波源．4．(1)偏高偏低(2)偏高汽笛发出声波的频率不变(3)乘客听到的音调不变解析(1)站在列车前方的人与列车的距离在靠近，因此听起来音调偏高，站在列车后方的人与列车的距离在远离，因此听起来音调偏低．(2)迎面来的列车上的乘客听起来音调偏高，此时列车汽笛发出的声波频率不变．(3)坐在该列车上的乘客与该列车相对静止，故听起来音调不变．点评声音的频率变化时音调发生变化．当频率变高时，音调变高；当频率变低时，音调变低．5．A [因巡警车(观测者)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轿车后面，可判定轿车车速比巡警车车速大，故选项A正确，B、C、D三项错误．]6．见解析解析 若火车靠近工人，工人感觉汽笛声的音调升高，速度越快，音调越高，反之相反．铁路工人通过判断火车汽笛音调的高低从而判定火车的运行方向和快慢．方法总结 多普勒效应是波共有的特征，不仅机械波，光波和电磁波也都会发生多普勒效应，发生多普勒效应时，波源发出的频率f 波源不变，变化的是观测者接收到的频率f 观察．利用f 波源与f 观察的关系可以测量一些物体的速度．课后巩固练1．C [多普勒效应是由于波源和观测者之间发生相对运动而产生的，发生多普勒效应时，波源的频率不改变．因此，A 、B 错，C 正确．一切波都能发生多普勒效应，D 错．]2．C [根据多普勒效应现象，当火车运动方向靠近养护人员时，他听到的声音音调较高，火车远离养护人员时，他听到的声音音调较低．]3．B [由于声波的速度由介质决定，故v 不变，据多普勒效应可知，当声源接近接收器时接收到的频率变高，ν增加，故B 项正确．]4．BD [当观测者与声源相向运动时，观测者接收到的声波的个数增多，所以观测者接收的频率升高，听到乐音的音调比原来要高．当观测者与声源背向运动时，观测者接收到的声波的个数减少，所以观测者接收到的频率降低，听到乐音的音调比原来降低了．综上所述，正确选项为B 、D.]5．C 6.D7．AC [人听到的声音的频率越来越低，声源远离观测者，且远离的速度越来越大，也就是加速远离，所以A 、C 正确．]8．ABD [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测定遥远星体相对地球远离的速度，故A 选项正确．被反射的电磁波，相当于一个运动的物体发出的电磁波，其频率发生变化，由多普勒效应的计算公式可以求出运动物体的速度，故B 选项正确．对于C 选项，铁路工人是根据振动的强弱而对列车的运动情况做出判断的，故不正确．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相对运动方向有关，故D 选项正确．]9．D [由图可知P 振动的时间为2 s ，波速为0.4 m 2 s ＝0.2 m/s ，P 点移动速度为0.2 m 2 s＝0.1 m/s.]10．BC [波源振动的周期T ＝λv ＝20400s ＝0.05 s ，A 正确；x ＝40 m 处的质点在t ＝0.5 s 时仍在平衡位置，B 错误；接收器接收到此波的时间t ＝400－40400s ＝0.9 s ，C 错误；由多普勒效应的知识，可知D 正确．]11．A [由x －t 图象可知，轮船靠近港口时的速度v 1>v 3>v 2，可知f 1>f 3>f 2，故A 正确．]12．大于 小于 变小13．340 m/s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，故他随飞机运动的速度应与波峰前进的速度一样，即飞机应以340 m/s 的速度飞行，远离爆炸点.。