高中物理 12.5 多普勒效應(yīng) 新人教選修34

.........一、理解多普勒效應(yīng).1.多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生聲源完成一次全振動，向外發(fā)出一個波長的波，稱為一個完全波.頻率表示單位時間內(nèi)完成的全振動的次數(shù).因此波源的頻率又等于單位時間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個數(shù).觀察者聽到的聲音的音調(diào)，是由觀察者接收到的頻率，即單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)決定的.(1)波源和觀察者相對靜止.觀察者接收到的頻率等于波源的頻率..(2)波源和觀察者有相對運動.觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)發(fā)生變化，即感覺到波的頻率發(fā)生變化.波源與觀察者如果相互靠近，觀察者接收到的頻率增大；二者如果相互遠離，觀察者接收到的頻率減小..2.多普勒效應(yīng)是波的特性，不只是機械波會產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，后面所學(xué)的光波、電磁波也會產(chǎn)生這一現(xiàn)象..發(fā)生多普勒效應(yīng)是由于波源與觀察者發(fā)生了相對運動，而不是波源的運動或觀察者運動..【典例1】假如一輛汽車在靜止時喇叭發(fā)出聲音的頻率是300Hz，在汽車向你駛來又擦身而過的過程中，下列說法正確的是()A.當(dāng)汽車向你駛來時，聽到喇叭聲音的頻率大于300HzB.當(dāng)汽車向你駛來時，聽到喇叭聲音的頻率小于300HzC.當(dāng)汽車和你擦身而過后，聽到喇叭聲音的頻率大于300HzD.當(dāng)汽車和你擦身而過后，聽到喇叭聲音的頻率小于300Hz.

【解題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)把握以下兩點：.【標(biāo)準(zhǔn)解答】選A、D.當(dāng)汽車向你駛來時，兩者距離減小，你接收的聲波個數(shù)增多，頻率升高，將大于300Hz，故A選項正確；當(dāng)汽車和你擦身而過后，兩者距離變大，你接收的聲波個數(shù)減少，頻率降低，將小于300Hz，故D選項正確..【規(guī)律方法】觀察者接收到的頻率的判斷(1)聲音的音調(diào)取決于頻率，頻率高則音調(diào)高，頻率低則音調(diào)低.(2)當(dāng)波源與觀察者相互靠近時，觀察者接收的頻率大于波源頻率，音調(diào)變高；反之，觀察者接收的頻率小于波源頻率，音調(diào)變低..【變式訓(xùn)練】關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說法中正確的是()A.當(dāng)波源與觀察者有相對運動時，才會發(fā)生多普勒效應(yīng)B.當(dāng)波源與觀察者運動的速度相同時，不會發(fā)生多普勒效應(yīng)C.只有機械波才能發(fā)生多普勒效應(yīng)D.只要波源運動，就一定會發(fā)生多普勒效應(yīng).【解析】選A、B.當(dāng)波源與觀察者有相對運動時，二者之間的距離必然發(fā)生變化，其距離增大或減小，則觀察者接收到的頻率減小或增大，可知必發(fā)生多普勒效應(yīng)，即A選項正確；當(dāng)波源與觀察者運動的速度完全相同時，無相對運動，相當(dāng)于二者都靜止的情況，不會發(fā)生多普勒效應(yīng)，故B選項正確，D選項不正確；多普勒效應(yīng)是波動過程共有的特征，這里的波動包括一切波的傳播過程，故C選項不正確..二、發(fā)生多普勒效應(yīng)的幾種情況..

(1)無論什么情況，發(fā)生多普勒效應(yīng)時，波源與觀察者肯定有相對運動，二者相互靠近時，觀察者接收到的頻率變高，相互遠離時，接收到的頻率變低.(2)多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生不是取決于觀察者距波源多遠，而是取決于觀察者相對于波源的運動速度的大小和方向..【典例2】公路巡警開車在高速公路上以100km/h的恒定速度巡查，在同一車道上巡警車向前方的一輛轎車發(fā)出一個已知頻率的電磁波，結(jié)果該電磁波被那輛轎車反射回來時，巡警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時低.(1)此現(xiàn)象屬于()A.波的衍射B.波的干涉C.多普勒效應(yīng)D.波的反射(2)若該路段限速為100km/h，則轎車是否超速？(3)若轎車以20m/s的速度行進，反射回的頻率應(yīng)怎樣變化？.

【解題指導(dǎo)】解答本題可按以下思路進行分析：.【標(biāo)準(zhǔn)解答】(1)選C.巡警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時低，此現(xiàn)象為多普勒效應(yīng).(2)因警車接收到的頻率變低，由多普勒效應(yīng)知警車與轎車在相互遠離，而警車車速恒定又在后面，可判斷轎車車速比警車車速大，故該車超速.(3)若該車以20m/s的速度行進時，此時警車與轎車在相互靠近，由多普勒效應(yīng)知反射回的頻率應(yīng)變高..【互動探究】若警車接收到的電磁波頻率與原發(fā)出的電磁波頻率相同，則轎車的車速為多少？【解析】由于接收到的波的頻率與原發(fā)出的相同，沒有發(fā)生多普勒效應(yīng)，故兩車相對靜止，轎車速度為100km/h.答案：100km/h.

【變式備選】新型列車動車組速度可達300km/h，與該車汽笛聲的音調(diào)相比，(1)站在車前方路旁的人聽起來音調(diào)_____(選填“偏高”或“偏低”),站在車后方路旁的人聽起來音調(diào)_____(選填“偏高”或“偏低”).(2)迎面來的另一列車上的乘客聽起來音調(diào)怎樣？此時列車汽笛發(fā)出的聲波頻率變化了嗎？(3)坐在新型列車動車組上的乘客聽起來音調(diào)怎樣？.【解析】(1)站在列車前方的人與列車的距離在靠近，因此聽起來音調(diào)偏高，站在列車后方的人與列車的距離在遠離，因此音調(diào)偏低.(2)迎面來的列車上的乘客聽起來音調(diào)偏高，此時列車汽笛發(fā)出的聲波頻率不變.(3)坐在該列車上的乘客與列車的相對位置不變，故聽起來音調(diào)不變..【典例】下面哪些應(yīng)用是利用了多普勒效應(yīng)()A.利用地球上接收到遙遠天體發(fā)出的光波的頻率來判斷遙遠天體相對于地球的運動速度B.交通警向行進中的汽車發(fā)射一個已知頻率的電磁波，波被運動的汽車反射回來，根據(jù)接收到的頻率發(fā)生的變化，就知道汽車的速度，以便于進行交通管理C.鐵路工人用耳貼在鐵軌上可判斷火車的運動情況D.有經(jīng)驗的戰(zhàn)士從炮彈飛行的尖叫聲判斷飛行炮彈是接近還是遠去.【解題指導(dǎo)】利用多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因進行判斷.【標(biāo)準(zhǔn)解答】選A、B、D.凡是波都具有多普勒效應(yīng)，因此利用光波的多普勒效應(yīng)便可以測定遙遠天體相對地球的運動速度，故A選項利用了多普勒效應(yīng).被反射的電磁波，相當(dāng)于一個運動的物體發(fā)出的電磁波，其頻率發(fā)生變化，由多普勒效應(yīng)的計算公式可以求出運動物體的速度，故B選項利用了多普勒效應(yīng).對于C選項，鐵路工人是根據(jù)振動的強弱而對列車的運動做出判斷的，故C沒有利用多普勒效應(yīng).炮彈飛行，與空氣摩擦產(chǎn)生聲波，人耳接收到的頻率與炮彈的相對運動方向有關(guān)，故D選項利用了多普勒效應(yīng)..一、選擇題1.有經(jīng)驗的鐵路養(yǎng)護人員可以根據(jù)火車鳴笛的聲音判斷火車的行駛方向.他所利用的應(yīng)是()A.聲波的干涉現(xiàn)象B.聲波的衍射現(xiàn)象C.聲波的多普勒效應(yīng)D.聲波的反射現(xiàn)象【解析】選C.據(jù)多普勒效應(yīng)現(xiàn)象,當(dāng)火車靠近養(yǎng)護人員時,他聽到的聲音音調(diào)較高,火車遠離養(yǎng)護人員時,他聽到的聲音音調(diào)較低..2.關(guān)于多普勒效應(yīng)，以下說法正確的有()A.只有機械波才能發(fā)生多普勒效應(yīng)B.機械波、電磁波、光波等均能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)C.產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是波源的頻率發(fā)生了變化D.產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是觀察者接收的頻率發(fā)生了變化【解析】選B、D.多普勒效應(yīng)是波動過程共有的特征，無論是機械波、電磁波還是光波都會發(fā)生多普勒效應(yīng).產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是觀察者接收的頻率發(fā)生了變化，而波源的頻率不變，故B、D正確，A、C錯誤..3.超聲波由于具有不同于可聞聲波的特性，在現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)和科學(xué)研究中有許多重要應(yīng)用.下列選項中，屬于超聲波的應(yīng)用的是()A.探查幾米厚的金屬內(nèi)部的缺陷B.把普通水變成霧氣噴到房間的空氣中C.探查人體內(nèi)部的各種器官、組織等有無異常D.進行人體按摩，治療神經(jīng)痛等疾患【解析】選A、B、C、D.A、C是利用超聲波的穿透本領(lǐng)和反射特性，B、D是利用超聲波在液體中傳播時液壓沖擊的特性..4.(2020·長沙高二檢測)如圖所示，男同學(xué)站立不動吹口哨，一位女同學(xué)坐在秋千上來回擺動，下列關(guān)于女同學(xué)的感受的說法正確的是()A.女同學(xué)從A向B運動過程中，她感覺哨聲音調(diào)變高B.女同學(xué)從E向D運動過程中，她感覺哨聲音調(diào)變高C.女同學(xué)在C點向右運動時，她感覺哨聲音調(diào)不變D.女同學(xué)在C點向左運動時，她感覺哨聲音調(diào)變低.【解析】選A、D.女同學(xué)蕩秋千的過程中，只要她有向右的速度，她就有靠近聲源的趨勢，根據(jù)多普勒效應(yīng)，她都感到哨聲音調(diào)變高；反之女同學(xué)向左運動時，她感到音調(diào)變低.選項A、D正確，B、C錯誤..5.下列哪些現(xiàn)象是多普勒效應(yīng)()A.遠去的汽車聲音越來越小B.炮彈迎面飛來，聲音刺耳C.火車向你駛來時，音調(diào)變高，遠離你而去時，音調(diào)變低D.大風(fēng)中，遠處人的說話聲時強時弱【解析】選B、C.聲波音調(diào)的高低由其頻率決定，根據(jù)多普勒效應(yīng)，當(dāng)聲源與觀察者發(fā)生相對運動時，觀察者聽到的聲音會變化，B、C正確.聲音的強弱由聲波的能量決定，聲源越近，聲波能量越大，聽起來越響亮，但音調(diào)不一定變化，A、D項不是由多普勒效應(yīng)造成的，故選擇B、C..6.蝙蝠在洞穴中飛來飛去時，它利用超聲脈沖導(dǎo)航非常有效.這種超聲脈沖是持續(xù)1ms或不到1ms的短促發(fā)射，且每秒重復(fù)發(fā)射幾次.假定蝙蝠的超聲脈沖發(fā)射頻率為39000Hz，在一次正朝著表面平直的墻壁飛撲的期間，下列判斷正確的是()A.墻壁接收到的超聲脈沖頻率等于39000HzB.蝙蝠接收到從墻壁反射回來的超聲脈沖頻率等于墻壁接收的頻率C.蝙蝠接收到從墻壁反射回來的超聲脈沖頻率大于墻壁接收的頻率D.蝙蝠接收到從墻壁反射回來的超聲脈沖頻率等于39000Hz.【解析】選C.由于蝙蝠向墻壁靠近，所以墻壁接收的頻率大于39000Hz，蝙蝠接收到墻反射的頻率也大于墻接收的頻率.所以C正確..7.如圖所示，為一波源O做勻速直線運動時在均勻介質(zhì)中產(chǎn)生球面波的情況，則()A.該波源正在移向a點B.該波源正在移向b點C.在a處觀察,波的頻率變低D.在b處觀察,波的頻率變低.【解析】選A、D.此題考查的是多普勒效應(yīng)的模型及原理.波源在某一位置產(chǎn)生一列波面后，該波面以該位置為球心，以波速作為傳播速度向外傳播，反之，由波面可確定出該波面的產(chǎn)生位置，即波源.波面半徑大，表示產(chǎn)生時間早，傳播時間長.對照圖示，可確定出波源由右向左運動，故A項正確，B錯誤.由于觀察者不動，故波面經(jīng)過觀察者的速度等于波速，而在a處觀察時，相鄰波面間距比波源不動時的間距小，因而經(jīng)過觀察者時間的間隔短，頻率大，同理在b處時間間隔長，頻率小，故選項C錯誤，D正確..8.頻率一定的聲源在空氣中向著靜止的接收器勻速運動.以u表示聲源的速度，v表示聲波的速度(u<v)，f表示接收器接收到的頻率.若u增大，則()A.f增大，v增大B.f增大，v不變C.f不變，v增大D.f減小，v不變【解析】選B.當(dāng)聲源向著接收器運動的速度增大時，聲源的頻率不變，聲波的傳播速度不變，接收器接收到的頻率增大，因此B正確..二、非選擇題9.隨著科技的發(fā)展和作戰(zhàn)的需要，現(xiàn)在的戰(zhàn)斗機飛得越來越快，甚至有些飛機的速度超過了聲音在空氣中的傳播速度.假設(shè)某爆炸聲在空氣中的傳播速度為340m/s，一架戰(zhàn)斗機正在爆炸點附近遠離它飛行，要使飛行員聽不到爆炸聲，飛機飛行的速度至少多大？.【解析】要使飛行員恰好聽不到爆炸聲，即飛行員正好一個聲波也接收不到，則他隨飛機運動的速度應(yīng)與波峰前進的速度一樣，即飛機應(yīng)以340m/s的聲速飛行遠離爆炸點.答案：340m/s.10.如圖為由波源S發(fā)出的波某一時刻在介質(zhì)平面中的情形，實線為波峰，虛線為波谷，設(shè)波源頻率為20Hz，且不運動，而觀察者在1s內(nèi)由A運動到B，觀察者接收到多少個完全波？.【解析】觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)等于觀察者接收到的頻率.如果觀察者不動，則1s內(nèi)，觀察者接收的完全波的個數(shù)應(yīng)為20個，然而當(dāng)觀察者從A運動到B的過程中，所能接收到的完全波的個數(shù)正好比不運動時少1個，即他只接收到19個完全波.答案：19個.Thankyou!..9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、雨中黃葉樹，燈下白頭人。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:23:53PM11、以我獨沈久，愧君相見頻。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、乍見翻疑夢，相悲各問年。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、比不了得就不比，得不到的就不要。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、行動出成果，工作出財富。。2023/2/32023/2/303February202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點的射線向前。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、沒有失敗，只有暫時停止成功！。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:23:53PM11、成功就是日復(fù)一日那一點點小小努力的積累。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、世間成事，不求其絕對圓滿，留一份不足，可得無限完美。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、楚塞三湘接，荊門九派通。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、少年十五二十時，步行奪得胡馬騎。。2023/2/32023/2/303February202317、空山新雨后，天氣晚來秋。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、楊柳散和風(fēng)，青山澹吾慮。。2023/2/32023/2/3Fri