人教版高中物理选修3-4同步练习:12-5多普勒效应
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高中物理学习材料
(马鸣风萧萧**整理制作)
基础夯实
1.(2010·成都市高二调研)下列关于波的说法中,正确的是() A.次声波比超声波更容易发生明显的衍射现象
B.海啸发生后尚未到达海岸边,沿海渔民没有反应,但狗显得烦噪不安,这是因为次声波传播速度比超声波大
C.当声源相对于观察者匀速远离时,观察者听到的声音的音调可能变高,也可能变低
D.发生多普勒效应的原因是因为声源的频率发生了变化
答案:A
2.关于次声波和超声波,以下说法中正确的是()
A.频率低于20 Hz的声波为次声波,频率高于20 000 Hz的声波为超声波
B .次声波的波长比可闻波短,超声波的波长比可闻波长
C .次声波的波速比可闻波小,超声波的波速比可闻波大
D .在同一种均匀介质中,在相同的温度条件下,次声波、可闻
波、超声波的波速均相等
答案:AD
解析:由超声波和次声波的概念知A 项正确,由λ=v f 可判断v
相同时,f 越大,λ越小,因此B 项错误。在同一均匀介质中,v 是相同的,C 错,D 正确。
3.(2012·安丘模拟)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
答案:C
解析:蝙蝠(波源)相对墙壁(观察者)的距离接近,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。
4.如图所示,在公路的十字路口东侧路边,甲以速率v 1向东行
走,在路口北侧,乙站在路边,一辆汽车以速度v 2通过路口向东行驶并鸣笛,已知汽车笛声的频率为f 0,车速v 2>v 1。设甲听到的笛声频率为f 1,乙听到的笛声频率为f 2,司机自己听到的笛声频率为f 3,则此三人听到笛声的频率由高到低依次为______________。
答案:f 1>f 0=f 3>f 2
5.以速度u =20 m/s 奔驰的火车,鸣笛声频率为275 Hz ,已知
常温下空气中的v =340 m/s 。
(1)当火车驶来时,站在铁道旁的观察者听到的笛声频率是多
少?
(2)当火车驶去时,站在铁道旁的观察者听到的笛声频率是多
少?
答案:292 Hz 260 Hz
解析:(1)f ′=v
v -u ·f =340340-20
×275 Hz ≈292 Hz (2)f 2=v v +u ·f =340340+20×275 Hz ≈260 Hz
6.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,飞机飞行的速度至少多大?
答案:340m/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,则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340m/s的声速飞行远离爆炸声。
7.医生诊病时用一种俗称“B超”的仪器探测人体内脏的位置,发现可能的病变(如图)地。这种仪器能通过它的探头不断向人体发出短促的超声波(频率很高,人耳听不到的声波)脉冲,超声波遇到人体不同组织的分界时会反射回来,又被探头接收。这些信号经电子电路处理后可以合成体内脏器的像,医生分析这些影像,做出医学诊断。
说一说,这样的仪器为什么要使用超声波而不用普通的声波?
解析:超声波频率很高,波长很短,不容易发生衍射,所以超声波遇到人体不同组织的分界面时大部分会反射回来;而普通的声波,
波长较长,容易发生衍射,遇到人体组织的分界面时衍射现象很明显,反射回来的波极少,不利于信号处理,所以这样的仪器使用超声波而不用普通的声波。
能力提升
1.如图所示,S 为振源,P 点有一观察者,已知振源发生振动
的频率为20Hz ,则关于人听到的声音的频率为( )
· ·
S P
A .当振源S 以17m/s 的速度远离观察者运动时,频率为19Hz
B .当振源S 以17m/s 的速度靠近观察者运动时,频率为21Hz
C .当观察者以17m/s 的速度靠近振源S 运动时,频率为21Hz
D .以上说法均不正确
答案:ABC
解析:当振源以17m/s 的速度远离观察者运动时,观察者接收的
频率f ′=v 声f
v 声+v 源,f ′=340×20340+17
=19Hz ,故A 正确;当振源S 以17m/s 的速度靠近观察者运动时,观察者接收的频率f ′=v 声f v 声-v 源=340×20340-17
=21Hz ,故B 正确。当观察者以17m/s 的速度靠近振源S 运动时,观察者接收的频率f ′=v 声+v 观λ=340+1734020
=21Hz ,故C 正确。 解这类题要注意分析观察者与波源间相对运动的情况,针对不同
情况列出不同的关系式进行解题。
2.在坐标原点的波源产生一列沿x 轴正方向传播的简谐横波,
波速v =200 m/s ,已知t =0时波刚好传播到x =40 m 处,如图所示。在x =400 m 处有一接收器(图中未画出),则下列说法正确的是( )
A .波源开始振动时方向沿y 轴正方向
B .从t =0开始经0.15 s ,x =40 m 的质点运动的路程为0.6 m
C .接收器在t =2 s 时才能接收到此波
D .若波源向x 轴正方向运动,接收器收到的波的频率可能为9 Hz
答案:B
解析:由图知,x =40 m 处的质点的起振方向向下,则波源的起
振方向也向下(y 轴负向),A 错;由图知λ=20 m ,A =10 cm ,T =λv =
0.1 s ,而Δt 1=0.15 s =32
T ,所以x =40 m 的质点0.15 s 运动的路程为s =32
×4A =6A =60 cm =0.6 m ,B 对;波由x =40 m 处传到x =400 m