第05講多普勒效應(yīng)-高二物理講義（人教2019選擇性必修一）

第05講多普勒效應(yīng)目標導航目標導航課程標準課標解讀1．了解多普勒效應(yīng)，初步理解多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生原因。2．能運用多普勒效應(yīng)解釋一些物理現(xiàn)象，了解多普勒效應(yīng)的應(yīng)用。1．知道波源的頻率和觀察者接收到頻率的區(qū)別.2．知道什么是多普勒效應(yīng)．知道它是波源與觀察者之間有相對運動時產(chǎn)生的現(xiàn)象．3．了解多普勒效應(yīng)的一些應(yīng)用．4．通過改變波源與觀察者的距離，培養(yǎng)學生利用控制變量法分析問題的能力．知識精講知識精講知識點01多普勒效應(yīng)1.多普勒效應(yīng)：(1)音調(diào)；音調(diào)由頻率決定，頻率高則音調(diào)高，頻率低則音調(diào)低.(2)多普勒效應(yīng)；波源與觀察者互相靠近或者互相遠離時，接收到的波的頻率都會發(fā)生變化的現(xiàn)象.2.多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因：(1)波源與觀察者相對靜止時，1s內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目是一定的，觀察者觀測到的頻率等于波源振動的頻率.(2)當波源與觀察者相互靠近時，1s內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目增加，觀察到的頻率增加;反之，當波源與觀察者互相遠離時，觀察到的頻率變小.【即學即練1】關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說法中不正確的是()A．發(fā)生多普勒效應(yīng)時波源的頻率保持不變B．要發(fā)生多普勒效應(yīng)，波源和觀察者間必須有相對運動C．只有聲波會發(fā)生多普勒效應(yīng)D．機械波、電磁波和光波都會發(fā)生多普勒效應(yīng)【解析】多普勒效應(yīng)是一種現(xiàn)象，發(fā)生多普勒效應(yīng)時，波源的頻率沒有發(fā)生改變，波源與觀察者之間相互靠近或相互遠離時，觀察者接收到的波的頻率發(fā)生變化，即發(fā)生多普勒效應(yīng)，而且機械波、電磁波和光波都會發(fā)生多普勒效應(yīng)。故C錯誤，A、B、D正確?！敬鸢浮緾知識點02多普勒效應(yīng)的應(yīng)用及多普勒效應(yīng)和音調(diào)的理解1.測車輛速度；交警向行進中的車輛發(fā)射頻率已知的超聲波，同時測量反射波的頻率，根據(jù)反射波頻率變化的多少就能知道車輛的速度.2.測星球速度；測量星球上某些元素發(fā)出的光波的頻率，然后與地球上這些元素靜止時發(fā)光的頻率對照，可得星球靠近或遠離我們的速度.3.測血流速度；向人體內(nèi)發(fā)射已知頻率的超聲波，超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收，測出反射波的頻率變化就可得血流速度.4.波源頻率；波源完成一次全振動，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).5.接收頻率：(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.6.音調(diào)；音調(diào)由頻率決定，頻率高則音調(diào)高，頻率低則音調(diào)低.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.【即學即練2】新型列車動車組速度可達487.3km/h，與該車汽笛聲的音調(diào)相比。(1)站在車運動前方路旁的觀察者聽起來音調(diào)______(選填“偏高”或“偏低”)。站在車運動后方路旁的觀察者聽起來音調(diào)________(選填“偏離”或“偏低”)。(2)迎面來的另一列車上的乘客聽起來音調(diào)怎樣？此時列車汽笛聲的音調(diào)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)站在車運動前方的觀察者與列車在靠近，因此聽起來音調(diào)偏高；站在車運動后方的觀察者與列車在遠離，因此聽起來音調(diào)偏低。(2)迎面來的另一列車上的乘客聽起來音調(diào)偏高，此時列車汽笛聲的音調(diào)不變。(3)坐在新型列車動車組上的乘客與該列車的相對位置不變，故聽起來音調(diào)不變?！敬鸢浮?1)偏高偏低(2)偏高不變(3)不變【歸納總結(jié)】對多普勒效應(yīng)的理解觀察者聽到的音調(diào)的高、低取決于他接收到的聲波頻率的大小。在聲源發(fā)聲頻率不變的情況下，觀察者接收到的頻率的變化情況取決于兩者之間是否有相對運動以及相對運動速度的方向和大小。知識點03發(fā)生多普勒效應(yīng)的幾種情況相對位置圖示結(jié)論波源S和觀察者A相對靜止不動，如圖所示f波源＝f觀察者，音調(diào)不變波源S不動，觀察者A運動，由A→B或A→C，如圖所示若靠近波源，由A→B，則f波源<f觀察者，音調(diào)變高；若遠離波源，由A→C，則f波源>f觀察者，音調(diào)變低觀察者A不動，波源S運動，由S→S2，如圖所示f波源<f觀察者，音調(diào)變高【即學即練3】(多選)如圖所示，男同學站立不動吹口哨，一位女同學坐在秋千上來回擺動，下列關(guān)于女同學的感受的說法正確的是()A．女同學從A向B運動過程中，她感覺哨聲音調(diào)變高B．女同學從E向D運動過程中，她感覺哨聲音調(diào)變高C．女同學在C點向右運動時，她感覺哨聲音調(diào)不變D．女同學在C點向左運動時，她感覺哨聲音調(diào)變低【解析】女同學蕩秋千的過程中，她向右運動時，她與波源之間的距離變短，根據(jù)多普勒效應(yīng)，她會感到哨聲音調(diào)變高；反之女同學向左運動時，她會感到哨聲音調(diào)變低，A、D正確，B、C錯誤?！敬鸢浮緼D能力拓展能力拓展考法01多普勒效應(yīng)【典例1】公路巡警車在高速公路上以100km/h的恒定速度巡查，巡警車向前方在同一車道上的一輛轎車發(fā)出一束已知頻率的電磁波，結(jié)果該電磁波被此輛轎車反射回來時，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，反射回的電磁波頻率應(yīng)怎樣變化？【解析】(1)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)，故選C。(2)因巡警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時低，由多普勒效應(yīng)知巡警車與轎車在相互遠離，而巡警車車速恒定又在后面，可判斷轎車車速比巡警車車速大，故轎車超速。(3)若轎車以20m/s的速度行進，此時巡警車與轎車在相互靠近，由多普勒效應(yīng)知反射回的電磁波頻率應(yīng)變大?！敬鸢浮?1)C(2)超速(3)變大【歸納總結(jié)】1．多普勒效應(yīng)易錯注意(1)發(fā)生多普勒效應(yīng)時，接收到的波的頻率發(fā)生變化，但波源的頻率并沒有變化。(2)是否發(fā)生多普勒效應(yīng)取決于觀察者與波源是否存在相互靠近或相互遠離。波速只取決于介質(zhì)，與是否發(fā)生多普勒效應(yīng)無關(guān)。(3)多普勒效應(yīng)是波共有的特征，機械波、電磁波或光波都會發(fā)生多普勒效應(yīng)。2．多普勒效應(yīng)的判斷方法(1)確定研究對象波源與觀察者。(2)確定波源與觀察者是否有相互靠近或相互遠離。若有相互靠近或相互遠離，則發(fā)生多普勒效應(yīng)，否則不會發(fā)生。(3)判斷：當兩者相互遠離時，觀察者接收到的波的頻率變?。划攦烧呦嗷タ拷鼤r，觀察者接收到的波的頻率變大，但波源的頻率不變。考法02多普勒效應(yīng)的應(yīng)用【典例2】某人站在地面上某處，一架飛機由遠而近從人的頭頂上方勻速飛過，則人聽到飛機發(fā)出聲音的頻率()A．越來越低 B．越來越高C．先變高后變低 D．先變低后變高【解析】當飛機飛近人時，將飛機的速度分解，如圖甲所示，飛機相對人的速度為v1＝vcosα，α越來越大，則v1越來越小，即人聽到飛機聲音的頻率越來越低，但總是f聽>f源。當飛機遠離人時，將飛機的速度分解如圖乙所示，飛機相對人的速度v3＝vcosα，α越來越小，則v3越來越大，即人聽到飛機聲音的頻率越來越低，且都是f聽<f源，故在飛機飛過頭頂?shù)倪^程中人聽到的聲音頻率一直是越來越低，即A項正確。具體地說：當飛機到達頭頂正上方之前，f聽>f源；恰好在人頭頂正上方時，f聽＝f源；越過頭頂正上方之后，f聽<f源。【答案】A【歸納總結(jié)】飛機從人頭頂勻速飛過，勻速是指飛機相對地面，但相對觀察者的速度是先減小后增大，這需要將速度分解。一些同學思維簡單，只考慮到起初是飛機(聲源)相對觀察者靠近，飛機過了人的正頭頂后，變成了聲源相對觀察者遠離，因此認為接收的頻率先變高后變低。題組A基礎(chǔ)過關(guān)練1．(多選)下述說法中正確的是()A．沿與兩個完全相同的發(fā)聲器平行的直線走，聽到的聲音忽大忽小，這是波的干涉現(xiàn)象B．在大樹前說話，大樹后面的人可以聽到，這是波的衍射現(xiàn)象C．大街上警車尖叫著從行人旁急馳而過，行人聽到警笛聲音由高變低這是聲音的多普勒效應(yīng)D．發(fā)聲的電鈴放在真空罩里，外面聽不到聲音，這是因為電鈴在真空中不能振動【解析】兩個完全相同的發(fā)聲器發(fā)出的聲波在周圍空間發(fā)生干涉，平行行走時聽到的聲音忽大忽小，故A項正確．樹前說話，樹后的人能聽到，是波的衍射造成的，B項正確．當聲源與觀察者發(fā)生相對運動時，會發(fā)生多普勒效應(yīng)，故C項正確．沒有傳播介質(zhì)聲波不能傳播D項錯誤．【答案】ABC2．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，如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，說明那輛轎車的車速()A．高于100km/h B．低于100km/hC．等于100km/h D．無法確定【解析】因為巡警車(觀察者)接收到的電磁波頻率比發(fā)出時低，由多普勒效應(yīng)知巡警車與轎車在相互遠離，而巡警車車速恒定又在后面，可判定轎車車速比巡警車車速大，故選項A正確，B、C、D錯誤。【答案】A3．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】由于聲波的速度只由介質(zhì)決定，故v不變，根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，當聲源接近接收器時接收到的頻率變高，f增大，故B項正確?！敬鸢浮緽4．醫(yī)院有一種先進的檢測技術(shù)——彩超，向病人體內(nèi)發(fā)射頻率已精確掌握的超聲波．超聲波經(jīng)血液反射后被專用儀器接收，測出反射波的頻率變化，就可以知道血液的流速．這一技術(shù)主要體現(xiàn)的物理現(xiàn)象是()A．多普勒效應(yīng) B．波的衍射C．波的干涉 D．共振【解析】彩超是利用超聲波的多普勒效應(yīng)制成的儀器，故A對．【答案】A5．蝙蝠在洞穴中飛來飛去時，它利用超聲脈沖導航非常有效，這種超聲脈沖是持續(xù)1ms或不到1ms的短促發(fā)射，且每秒重復發(fā)射幾次。假定蝙蝠的超聲脈沖的發(fā)射頻率為39000Hz，在一次正朝著表面平直的墻壁飛撲的期間，則下列判斷正確的是()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】由于蝙蝠向墻壁靠近，所以墻壁接收的頻率大于39000Hz，蝙蝠接收到墻壁反射的頻率也大于墻壁接收的頻率。所以C正確。【答案】C6．下列物理現(xiàn)象：(1)在春天里一次閃電過后，有時雷聲轟鳴不絕；(2)“聞其聲而不見其人”；(3)學生圍繞振動的音叉轉(zhuǎn)一圈會聽到忽強忽弱的聲音；(4)當正在鳴笛的火車向著我們急駛而來時，我們聽到汽笛聲的音調(diào)變高。這些物理現(xiàn)象分別屬于波的A．反射、衍射、干涉、多普勒效應(yīng)B．折射、衍射、多普勒效應(yīng)、干涉C．反射、折射、干涉、多普勒效應(yīng)D．衍射、折射、干涉、多普勒效應(yīng)【解析】在春天里一次閃電過后，雷聲轟鳴不絕，屬于聲波的反射；“聞其聲而不見其人”屬于聲波的衍射；學生圍繞振動的音叉轉(zhuǎn)一圈會聽到忽強忽弱的聲音屬于聲波的干涉；當正在鳴笛的火車向著我們急駛而來時，我們聽到汽笛聲的音調(diào)變高屬于多普勒效應(yīng)?！敬鸢浮緼7．近年來我國的航空事業(yè)迅速發(fā)展，戰(zhàn)機的超音速飛行已十分普遍．當戰(zhàn)機在上空返航時，地面上的人經(jīng)常會聽到一聲雷鳴般的巨響，引起房屋門窗的劇烈顫動．這是因為飛機返航加速過程中，當飛機速度接近聲速時會使發(fā)動機發(fā)出的聲波波面在飛機的前方堆積形成音障，當飛機加速沖破音障時而發(fā)出的巨大響聲，稱為音爆．音障的形成與下列現(xiàn)象的形成原理最為相近的是()A．音叉周圍有些區(qū)域聲音較強，有些區(qū)域聲音較弱B．敲響一只音叉，不遠處的另一只音叉也發(fā)出聲音C．火車進站時鳴笛的音調(diào)會變高，出站時會變低D．在屋外看不見屋內(nèi)的人，卻能聽見屋內(nèi)人說話【解析】由于聲波的傳遞速度是有限的，移動中的聲源便可追上自己發(fā)出的聲波．當物體速度增加到與音速相同時，聲波開始在物體前面堆積．如果這個物體有足夠大的加速度，便能突破這個不穩(wěn)定的聲波屏障，沖到聲音的前面去，也就是沖破音障．由此可知，音障問題與多普勒效應(yīng)類似，音叉周圍有些區(qū)域聲音較強，有些區(qū)域聲音較弱，這是聲音的干涉現(xiàn)象，故A錯誤；敲響一只音叉，不遠處的另一只音叉也發(fā)出聲音，這是聲音的共振現(xiàn)象，故B錯誤；火車進站時鳴笛的音調(diào)會變高，出站時會變低，該現(xiàn)象與音障的形成類似，故C正確；在屋外看不見屋內(nèi)的人，卻能聽見屋內(nèi)人說話，這是聲音的衍射現(xiàn)象，故D錯誤．【答案】C8．如圖所示，O是一個聲波的波源，發(fā)出的一系列聲波為如圖所示的一組圓面，A、B是兩個觀察者的位置，則下列敘述正確的是()A．波源正向A點移動，A處聽到的音調(diào)較高B．波源正向A點移動，B處聽到的音調(diào)較高C．波源正向B點移動，A處聽到的音調(diào)較高D．波源正向B點移動，B處聽到的音調(diào)較高【解析】由圖可看出，靠A這一側(cè)波的波長變短，靠B這一側(cè)波長變長，故波源正向A運動。A處接收到的波的波長變短，但波速不變，從而使接收到的波的頻率變大，因而A處聽到的音調(diào)變高，同理，B處聽到的音調(diào)變低，故A處聽到的音調(diào)比B處較高。故A正確?！敬鸢浮緼9．(多選)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．交通警察向行進中的汽車發(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)接收到的波的頻率發(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【解析】凡是波都具有多普勒效應(yīng)，因此可以利用光波的多普勒效應(yīng)測定遙遠天體相對地球的運動速度，故A正確；交通警察向行進中的汽車發(fā)射一個已知頻率的電磁波，波被運動的汽車反射回來時，交通警察接收到的波的頻率會發(fā)生變化，根據(jù)頻率的變化可知汽車的速度，利用了波的多普勒效應(yīng)，故B正確；鐵路工人用耳貼在鐵軌上是根據(jù)振動的強弱而對列車的運動情況做出判斷，利用了聲波在固體中傳播得更快，故C錯誤；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)，利用了波的多普勒效應(yīng)，故D正確?！敬鸢浮緼BD10．(多選)火車上有一個聲源發(fā)出頻率一定的音樂。當火車靜止，觀察者也靜止時，觀察者聽到并記住了這個音樂的音調(diào)。以下情況中，觀察者聽到這個音樂的音調(diào)比原來低的是()A．觀察者靜止，火車向他駛來B．火車靜止，觀察者乘汽車向著火車運動C．觀察者靜止，火車離他遠去D．火車靜止，觀察者乘汽車遠離火車運動【解析】根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，當波源和觀察者間距離變小時，觀察者接收到的波的頻率一定比波源頻率高；當波源和觀察者間距離變大時，觀察者接收到的波的頻率一定比波源頻率低。觀察者聽到這個音樂的音調(diào)比原來低，即接收到的聲波頻率降低，說明觀察者和火車之間的距離在變大，所以A、B錯誤，C、D正確?！敬鸢浮緾D11．(多選)下列說法正確的是()A．對于波長一定的波，孔越大越容易通過，衍射現(xiàn)象越明顯B．蝙蝠可以發(fā)出并接收超聲波來確定昆蟲的位置C．兩個完全相同的波源形成穩(wěn)定的干涉，某點到兩波源距離之差為波長的奇數(shù)倍，該點為振動減弱點D．向人體發(fā)射的頻率已知的超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收，測出反射波的頻率變化就能知道血流速度，是利用了多普勒效應(yīng)【解析】對于波長一定的波，孔越大越容易通過，但因為孔的直徑大于波長，所以孔越大衍射現(xiàn)象越不明顯，A錯誤；蝙蝠就是利用超聲波捕獲昆蟲的，所以蝙蝠可以發(fā)出并接收超聲波來確定昆蟲的位置，B正確；兩個完全相同的波源形成穩(wěn)定的干涉，到兩波源距離之差為波長的整數(shù)倍的點都是加強點，C錯誤；向人體發(fā)射的頻率已知的超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收，測出反射波的頻率變化就能知道血流速度，就是“彩超”，利用的是多普勒效應(yīng)，D正確?！敬鸢浮緽D12．近年來我國的航空事業(yè)迅速發(fā)展，戰(zhàn)機的超音速飛行已十分普遍。當戰(zhàn)機在法定上空返航時，地面上的人經(jīng)常會聽到一聲雷鳴般的巨響，引起房屋門窗的劇烈顫動。這是因為飛機返航加速過程中，當飛機速度接近聲速時會使發(fā)動機發(fā)出的聲波波面在飛機的前方堆積形成音障，當飛機加速沖破音障時而發(fā)出的巨大響聲，稱為音爆。關(guān)于音障的形成與下列哪種現(xiàn)象的形成原理最為相近()A．音叉周圍有些區(qū)域聲音較強，有些區(qū)域聲音較弱B．敲響一只音叉，不遠處的另一只音叉也發(fā)出聲音C．火車進站時鳴笛的音調(diào)會變高，出站時會變低D．在屋外看不見屋內(nèi)的人，卻能聽見屋內(nèi)人說話【解析】音叉周圍有些區(qū)域聲音較強，有些區(qū)域聲音較弱，這是聲音的干涉現(xiàn)象，故A錯誤；敲響一只音叉，不遠處的另一只音叉也發(fā)出聲音，這是聲音的共振現(xiàn)象，故B錯誤；火車進站時鳴笛的音調(diào)會變高，出站時會變低，音調(diào)會變低表示遠離，音調(diào)會變高表示靠近，該現(xiàn)象與音障的形成類似，故C正確；在屋外看不見屋內(nèi)的人，卻能聽見屋內(nèi)人說話，這是聲音的衍射現(xiàn)象，故D錯誤?！敬鸢浮緾13．(多選)下列選項與多普勒效應(yīng)有關(guān)的是()A．科學家用激光測量月球與地球間的距離B．醫(yī)生利用超聲波探測病人血管中血液的流速C．技術(shù)人員用超聲波探測金屬、陶瓷、混凝土中是否有氣泡D．交通警察向車輛發(fā)射超聲波并通過測量反射波的頻率確定車輛行進的速度【解析】A選項科學家用激光測量月球與地球間的距離是利用了波的反射原理，故選項A錯誤；選項B、D利用了超聲波的多普勒效應(yīng)；選項C利用了超聲波波長短，穿透能力強的特點。故選項B、D符合題意?！敬鸢浮緽D14．(20202021學年河南省南陽市高二(下)聯(lián)考)有一測速雷達，發(fā)射電磁波的頻率為f1，用它來測量一迎面開來的汽車的車速，設(shè)該雷達接收到的從汽車反射回來的反射波的頻率為f2，則()A．f1>f2 B．f1＝f2C．f1<f2 D．無法確定【解析】由于是測量一迎面開來的汽車的車速，根據(jù)多普勒效應(yīng)，因而接收的頻率應(yīng)高于發(fā)射的頻率，f1<f2，C正確。故選C?！敬鸢浮緾15．(多選)有兩個靜止的聲源，分別發(fā)出聲波1和聲波2，在同一空間的空氣中傳播。如圖所示為某時刻這兩列波的波動圖象。則下列說法正確的是()A．聲波1的波速比聲波2的波速大B．相對于同一障礙物，波1比波2的衍射現(xiàn)象更明顯C．這兩列波相遇時，不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象D．遠離兩個聲源運動的觀察者，聽到這兩列波的頻率均比從聲源發(fā)出的頻率大【解析】兩列聲波在同一空間的空氣中傳播，波速大小相同，故A錯誤。由圖可知聲波1和聲波2波長之比為λ1∶λ2＝2∶1，波長越長，相對于同一障礙物衍射現(xiàn)象越明顯，故B正確。由v＝λf得到兩波頻率之比為f1∶f2＝1∶2；因兩列波發(fā)生干涉的必要條件之一是頻率相同，所以這兩列波相遇時，不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，故C正確。觀察者遠離波源時，聽到的聲波頻率比從聲源發(fā)出的低，故D錯誤?！敬鸢浮緽C16．如圖所示，向左勻速運動的小車發(fā)出頻率為f的聲波，車左側(cè)A處靜止的人感受到的聲波的頻率為f1，車右側(cè)B處靜止的人感受到的聲波的頻率為f2，則()A．f1＜f，f2＜f B．f1＜f，f2＞fC．f1＞f，f2＞f D．f1＞f，f2＜f【解析】由題意可知，聲源靠近A處的人，由多普勒效應(yīng)可知，A處的人接收到聲波的頻率變大，即f1>f；聲源遠離B處的人，同理可知B處的人接收到聲波的頻率變小，即f2<f.選項D正確．【答案】D17．一只汽船以4m/s的速度在無風河面上航行，船上發(fā)出一聲鳴笛，旅客在3s后聽到前方懸崖反射回來的聲音，問懸崖離汽船原來的位置有多遠？【解析】如圖所示，設(shè)船發(fā)出鳴笛聲于B處，旅客聽到回聲位置在A處，即3s內(nèi)汽船前進了A、B間的距離l，則聲波經(jīng)過2s－l的距離。v聲t＝2s－l＝2s－v船t，得s＝eq\f(（v聲＋v船）t,2)＝eq\f(（340＋4）×3,2)m＝516m。【答案】516m18．情境：生活中經(jīng)常用“呼嘯而來”形容正在駛近的車輛，這是聲波在傳播過程中對接收者而言頻率發(fā)生變化的表現(xiàn)，無線電波也具有這種效應(yīng)．圖中的測速雷達正在向一輛接近的車輛發(fā)出無線電波，并接收被車輛反射的無線電波，由于車輛的運動，接收的無線電波頻率與發(fā)出時不同．利用頻率差f接收－f發(fā)出就能計算出車輛的速度，已知發(fā)出和接收的頻率間關(guān)系為f接收＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(2v車,c)))f發(fā)出，式中c為真空中的光速，若f發(fā)出＝2×109Hz，f接收－f發(fā)出＝400Hz.問題：被測車輛的速度大小為多少．【解析】將f發(fā)出＝2×109Hz，f接收－f發(fā)出＝400Hzc＝3×108m/s代入f接收＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(2v車,c)))f發(fā)出，可得v車＝30m/s.【答案】30m/s題組B能力提升練1．汽車無人駕駛技術(shù)已逐漸成熟，最常用的是ACC自適應(yīng)巡航控制，它可以控制無人車在前車減速時自動減速、前車加速時自動跟上去。其使用的傳感器主要是毫米波雷達，該雷達會發(fā)射和接收調(diào)制過的無線電波，再通過因波的時間差和多普勒效應(yīng)造成的頻率變化來測量與目標間的相對距離和相對速度。若該雷達發(fā)射的無線電波的頻率為f，接收到的回波的頻率為，則()A.當時，表明前車與無人車速度相同B.當時，表明前車一定處于靜止狀態(tài)C.當時，表明前車在加速行駛D.當時，表明前車在減速行駛【解析】當波源和觀察者之間的距離不變時，觀察者接收到的頻率和波源發(fā)出的頻率相等，故當時，說明二者之間的距離不變，表明前車與無人車速度相同，但不一定靜止，故A正確，B錯誤；當時，說明接收到的頻率增大，兩車距離減小，則前車在減速行駛，故C錯誤；當時，說明接收到的頻率減小，兩車距離增大，則前車在加速行駛，故D錯誤。故選A?！敬鸢浮緼2．(多選)一頻率為600Hz的聲源以20rad/s的角速度沿一半徑為0.8m的圓周(圓心為O點)做勻速圓周運動,一觀察者站在離圓心很遠的P點且相對于圓心靜止,如圖所示,則觀察者接收到()A.聲源在A點時發(fā)出聲音的頻率大于600HzB.聲源在B點時發(fā)出聲音的頻率等于600HzC.聲源在C點時發(fā)出聲音的頻率等于600HzD.聲源在C點時發(fā)出聲音的頻率小于600HzE.聲源在D點時發(fā)出聲音的頻率小于600Hz【解析】根據(jù)多普勒效應(yīng),當聲源和觀察者相向運動時,觀察者接收到的頻率大于聲源的頻率,當聲源和觀察者反向運動時,觀察者接收到的頻率小于聲源的頻率,將聲源運動至A、B、C、D四個點時相對于觀察者的速度方向標出來點有接近觀察者的趨勢,C點有遠離觀察者的趨勢,聲源在B、D兩點的速度方向垂直O(jiān)點與觀察者的連線,故A、B、D正確,C、E錯誤。故選ABD?！敬鸢浮緼BD3．如圖表示產(chǎn)生機械波的波源O做勻速運動的情況，圖中的圓表示波峰，下列說法正確的是()A．該圖表示的是衍射現(xiàn)象B．該圖表示的是多普勒效應(yīng)C．該圖表示波源正在向B點移動D．觀察者在圖中的A點接收到的波的頻率最低【解析】題圖表示的是由波源的移動而引起的多普勒效應(yīng)，而不是衍射現(xiàn)象，故A錯誤，B正確；由題圖可知，波正在向A點移動，故在A點處單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)最多，即在A點處接收到的波的頻率最高，故C、D錯誤．【答案】B4．輪船在進港途中的x-t圖象如圖所示，則在港口所測的輪船上霧笛發(fā)出聲音的頻率是下列選項中的()【解析】由題中x-t圖象可知，輪船靠近港口時的速度先減小后增大，可知測得的頻率同樣先減小后增大，故A正確．【答案】A5．(多選)如圖，將上下振動的振針水平移動，移動過程中在水面形成了如圖所示的水波圖形，下列說法正確的是()A．振針向右移動B．振針向左移動C．在A處的觀察者，接收到的水波頻率變小D．在A處的觀察者，接收到的水波頻率變大【解析】振針(波源)前進方向上的水波變得密集，在其前進方向的反方向的水波變得稀疏，因此振針向右移動；由于聲源遠離在A處的觀察者，觀察者接收到的水波波長變長，頻率變小，故A、C正確，B、D錯誤?！敬鸢浮緼C6．平直公路上，汽車正在勻速遠離，用多普勒測速儀向其發(fā)出頻率為f0的超聲波，被汽車反射回來的超聲波的頻率隨汽車運動位移變化的圖象，正確的是()【解析】汽車正在勻速遠離，速度恒定，接收到的反射波的頻率也是恒定的。由于是遠離，汽車反射波的頻率應(yīng)該小于發(fā)出波的頻率，所以D正確?！敬鸢浮緿7．(多選)如圖所示，在原點處做簡諧運動的波源產(chǎn)生的機械波沿x軸正方向傳播，波速v＝400m/s。為了接收信號，在x＝400m處設(shè)有一接收器A(圖中未標出)。已知t＝0時，波已經(jīng)傳播到x＝40m處，則下列說法中不正確的是()A．波源振動的周期為0.05sB．x＝40m處的質(zhì)點在t＝0.5s時位移最大C．接收器在t＝1.0s時才能接收到此波D．若波源向x軸負方向移動，則接收器接收到的波的頻率將小于20Hz【解析】波源振動的周期T＝eq\f(λ,v)＝eq\f(20,400)s＝0.05s，頻率f＝eq\f(1,T)＝20Hz，A正確；x＝40m處的質(zhì)點在t＝0.5s＝10T時仍在平衡位置，B錯誤；接收器接收到此波的時間t＝eq\f(400－40,400)s＝0.9s，C錯誤；若波源向x軸負方向移動，則波源遠離接收器，根據(jù)多普勒效應(yīng)，接收器接收到的波的頻率將小于20Hz，D正確?！敬鸢浮緽C8．如圖所示，人在距公路約50m的M處，一輛汽車以25m/s的速度從公路上勻速駛過，人聽到的汽車的頻率()A．一直是穩(wěn)定的 B．變得越來越高C．變得越來越低 D．先變低后變高【解析】如圖所示，車相對人的速度為車勻速靠近時，θ變大，則v1變小，設(shè)汽車本身的頻率為f，聲音的傳播速速為v，根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，人聽到的汽車的頻率為，判斷可知，人聽到的汽車的頻率為在變低；當車與人的連線與車速方向垂直時，再向前運動則汽車背離人運動，車勻速遠離時，此過程車相對人的速度為，θ變大，則v1變大，由于汽車遠離人，人聽到的汽車的頻率為，判斷可知，人聽到的汽車的頻率為在變低。故選C?！敬鸢浮緾9．正在報警的警鐘每隔0.5s響一聲，一個人正坐在以60km/h的速度向著警鐘行駛的車中，已知聲音在空氣中的速度為330m/s，則這個人每分鐘能聽到幾聲警鐘？【解析】首先根據(jù)題意，畫出示意圖(如圖所示)．若人坐在以速度v行駛的車內(nèi)向M點運動，在相同的時間t內(nèi)人向聲源移動的距離s2＝vt，聲波在時間t內(nèi)通過人的相對距離應(yīng)為s1＋s2.于是，在這段時間內(nèi)人聽到的警鐘響的次數(shù)就應(yīng)為n′＝eq\f(s1＋s2,s0)＝eq\f((v0＋v)t,v0T)【答案】126聲題組C培優(yōu)拔尖練1．(20202021學年北京四中高二(下)期中)(多選)如圖所示，小球P一邊貼著水面每秒振動5次，一邊沿x軸正方向勻速移動。x=0處是它的初始位置。圖示為恰經(jīng)10個周期時觀察到的水面波。則下列說法正確的是()A．位于x軸正方向一側(cè)的觀測者，接收頻率大于5HzB．位于x軸負方向一側(cè)的觀測者，接收頻率大于5HzC．水面波的傳播速度是0.2m/s，小球勻速移動的速度是0.1m/sD．水面波的傳播速度是0.4m/s，小球勻速移動的速度是0.2m/s【解析】AB．小球每秒振動5次，所以波的頻率為5Hz，小球沿x軸正方向勻速移動，根據(jù)多普勒效應(yīng)規(guī)律可知，位于x軸正方向一側(cè)的觀測者，接收頻率大于5Hz，位于x軸負方向一側(cè)的觀測者，接收頻率小于5Hz，所以A正確；B錯誤；CD．小球的振動周期為，小球振動10個周期所用的時間為，小球的速度為，水面波的傳播速度為，所以C正確；D錯誤；故選AC?！敬鸢浮緼C2．(多選)在坐標原點的波源產(chǎn)生一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，波速v＝200m/s，已知t＝0時波剛好傳播到x＝40m處，如圖所示。在x＝400m處有一接收器(圖中未畫出)，則下列說法正確的是()A．波源開始振動時方向沿y軸負方向B．從t＝0開始經(jīng)0.15s，x＝40m處的質(zhì)點運動的路程為0.6mC．接收器在t＝2s時才能接收到此波D．若波源向x軸正方