人教版高中物理（選擇性必修一）同步講義+練習(xí)3.5 多普勒效應(yīng)（含解析）

第5課多普勒效應(yīng)學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)通過實驗，認識多普勒效應(yīng)。能解釋多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因。能列舉多普勒效應(yīng)的應(yīng)用實例。1．通過實驗，認識多普勒效應(yīng)。2．能解釋多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因。3．能列舉多普勒效應(yīng)的應(yīng)用實例。002預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)（一）課前閱讀：波源、觀察者、相互靠近、相互遠離、頻率、測速（二）基礎(chǔ)梳理一、多普勒效應(yīng)1.多普勒效應(yīng)的條件：波源與觀察者發(fā)生相互或者相互的運動2.多普勒效應(yīng)的成因分析(1)接收頻率：觀察者接收到的頻率等于觀察者在單位時間內(nèi)接收到的的個數(shù).(2)當(dāng)波源與觀察者相互時，觀察者接收到的頻率大于波源發(fā)出的頻率，當(dāng)波源與觀察者相互時，觀察者接收到的頻率小于波源發(fā)出的頻率.答案：1.多普勒效應(yīng)的條件：波源與觀察者發(fā)生相互靠近或者相互遠離的運動2.多普勒效應(yīng)的成因分析(1)接收頻率：觀察者接收到的頻率等于觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù).(2)當(dāng)波源與觀察者相互靠近時，觀察者接收到的頻率大于波源發(fā)出的頻率，當(dāng)波源與觀察者相互遠離時，觀察者接收到的頻率小于波源發(fā)出的頻率.【概念銜接】波源、觀察者、頻率【拓展補充】互繞不會導(dǎo)致多普勒效應(yīng)【即學(xué)即練】1.（多選）關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說法正確的是()A．多普勒效應(yīng)是由于波的干涉引起的B．發(fā)生多普勒效應(yīng)時，波源的頻率并未發(fā)生改變C．多普勒效應(yīng)是由于波源與觀察者之間有相對運動而發(fā)生的D．只有聲波才有多普勒效應(yīng)E．若聲源向觀察者靠近，則觀察者接收到的頻率大于聲源發(fā)出聲波的頻率解析：選BCE多普勒效應(yīng)是由于波源與觀察者之間發(fā)生相對運動而產(chǎn)生的，其波源的頻率不發(fā)生變化，是觀察者接收到的頻率發(fā)生變化，故B、C正確，A錯誤；當(dāng)聲源向觀察者靠近時，觀察者接收到的頻率大于聲源發(fā)出聲波的頻率，E正確；機械波和光波都有多普勒效應(yīng)現(xiàn)象，故D錯誤。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)出一個已知頻率的波，如果該波被轎車反射回來時，巡警車接收到的波的頻率比發(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)若轎車以20m/s的速度行進，反射回的波的頻率應(yīng)________．(填“偏高”或“偏低”)答案(1)C(2)偏高【微點撥】重點是判斷波源與觀察者靠近還是遠離二、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用1．在科技中有廣泛的應(yīng)用2.電磁波也有多普勒效應(yīng)【概念銜接】電磁波【拓展補充】測速【即學(xué)即練】1.（多選）在下列現(xiàn)象中，可以用多普勒效應(yīng)解釋的有()A.雷雨天看到閃電后，稍過一會兒才能聽到雷聲B.超聲波被血管中的血流反射后，探測器接收到的超聲波頻率發(fā)生變化C.觀察者聽到遠去的列車發(fā)出的汽笛聲，音調(diào)會變低D.同一聲源發(fā)出的聲波，在空氣和水中傳播的速度不同E.天文學(xué)上觀察到雙星(相距較近、均繞它們連線上某點做圓周運動的兩顆恒星)光譜隨時間的周期性變化答案BCE解析看到閃電后，過一會兒才能聽到雷聲，是光和聲音在空氣中的傳播速度不同造成的，故A錯誤；探測器接收到光的超聲波頻率發(fā)生變化，是由于血液發(fā)生流動，探測器與血液的觀測點的距離發(fā)生變化引起的，可以用多普勒效應(yīng)解釋，故B正確；觀察者聽到遠去的列車發(fā)出的汽笛聲，音調(diào)變低是由于列車與觀察者的距離發(fā)生變化引起的，可以用多普勒效應(yīng)解釋，故C正確；聲波在空氣中和水中的傳播速度不同，是由于進入不同介質(zhì)，波長發(fā)生變化引起的，故D錯誤；觀察者與雙星的距離發(fā)生變化，接收到的頻率發(fā)生變化，產(chǎn)生周期性變化的光譜，屬于多普勒效應(yīng)，E正確.2.（多選）我國自主研發(fā)的“海翼”號深海滑翔機,刷新了下潛深度的世界紀(jì)錄。懸停在深海中某處的滑翔機發(fā)出聲吶信號(超聲波)的頻率為f,在該處海水中的傳播速度為v,若停在海面上的監(jiān)測船收到的頻率稍大于滑翔機發(fā)出聲吶信號的頻率,則下列說法正確的是()A.聲吶信號在該處海水中的波長為B.聲吶信號在該處海水中的波長為C.滑翔機正在靠近該監(jiān)測船D.滑翔機正在遠離該監(jiān)測船【解析】選B、C。根據(jù)波速定義:v=fλ,λ=,A錯、B對。根據(jù)多普勒效應(yīng),當(dāng)滑翔機靠近監(jiān)測船時,監(jiān)測船接收到的頻率大于滑翔機發(fā)出聲吶信號的頻率,C對、D錯。（三）預(yù)習(xí)作業(yè)1．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,則下列判斷正確的是()A.墻壁接收到超聲脈沖頻率等于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。蝙蝠(波源)相對墻壁(觀察者)的距離靠近,所以墻壁接收到的超聲波頻率增大,A錯誤;超聲波被反射后頻率不變,但傳播方向和蝙蝠的運動方向相反,蝙蝠接收到從墻壁反射回來的超聲波時,頻率會更大,故C正確,B、D錯誤。2．（多選）如圖甲所示，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，據(jù)圖乙，下列關(guān)于女同學(xué)的感受的說法正確的是()甲乙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)在點C向右運動時，她感覺哨聲音調(diào)不變D．女同學(xué)在點C向左運動時，她感覺哨聲音調(diào)變低答案AD解析女同學(xué)蕩秋千的過程中，只要她有向右的速度，她都有靠近聲源的趨勢，根據(jù)多普勒效應(yīng)，她都會感到哨聲音調(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．003探究提升環(huán)節(jié)一多普勒效應(yīng)思考：（多選）如圖所示，將上下振動的振針?biāo)揭苿?，移動過程中在水面上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，接收到的水波頻率比振針的振動頻率小D．在A處的觀察者，接收到的水波頻率比振針的振動頻率大答案AC環(huán)節(jié)二多普勒效應(yīng)的應(yīng)用問題探究：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()答案D004體系構(gòu)建波源與觀察者相互靠近或者相互遠離---多普勒效應(yīng)---應(yīng)用：測速005記憶清單一、多普勒效應(yīng)的成因分析★學(xué)習(xí)聚焦：(1)接收頻率：觀察者接收到的頻率等于觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)。(2)當(dāng)波源與觀察者相互靠近時，觀察者接收到的頻率變大，當(dāng)波源與觀察者相互遠離時，觀察者接收到的頻率變小。二、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用★學(xué)習(xí)聚焦：測速060601強化訓(xùn)練1．關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說法中正確的是()A．當(dāng)波源與觀察者都運動時，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)答案B2.輪船在進港途中的x-t圖象如圖所示,則在港口所測到輪船上霧笛發(fā)出聲音的頻率是圖中的哪一個 ()【解析】選A。勻速靠近港口的過程中,測量到的頻率不隨時間變化,但速度大時頻率大,由x-t圖象可知,輪船靠近港口時三段時間內(nèi)的速度v1>v3>v2,可知f1>f3>f2,故A正確。3.（多選）如圖所示是一波源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，波的頻率變低答案AD4．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,甚至有些戰(zhàn)斗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,戰(zhàn)斗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,則他隨戰(zhàn)斗機運動的速度應(yīng)與波峰前進的速度一樣,即戰(zhàn)斗機應(yīng)以340m/s的速度飛行遠離爆炸點。答案:340m/s5.一固定的超聲波源發(fā)出頻率為100kHz的超聲波,一輛汽車從遠處向超聲波源迎面駛來,在超聲波源處的接收器接收到由汽車反射回來的超聲波,并測出接收到的超聲波頻率為110kHz,設(shè)空氣中聲音的傳播速度是330m/s,計算汽車的行駛速度?！窘馕觥?1)選C、D、E。波源運動時,波源與觀察者距離不一定變化,不一定發(fā)生多普勒效應(yīng),A錯;聲源靜止時,若觀察者向聲源運動,能發(fā)生多普勒效應(yīng),B錯;聲源朝著觀察者運動時,聲源頻率不變,觀察者接收到的頻率增大,C對;聲源相對觀察者運動時,二者距離可能增大,也可能減小,故觀察者接收到的頻率可能變低,也可能變高,D正確;當(dāng)觀察者向靜止的聲源運動時,觀察者聽到的聲音頻率會變高,E正確。(2)設(shè)波源發(fā)射的超聲波頻率為f,汽車接收到的頻率為f′,并把它反射回去,固定接收站接收到的頻率為f″,超聲波在空氣里的傳播速度為v,汽車的行駛速度為u。超聲波在空氣中的波長為λ0,則f=,汽車每秒鐘接收到的超聲波的波數(shù),即頻率f′=+=u+vvQUOTEu+vvf,汽車反射回的超聲波在空氣中的波長λ′=-==,固定接收器接收到的頻率f″==f,由此可以解得u=·v=15.7m/s,即為56.5km/h。答案:(1)C、D、E(2)56.5km/h6.如圖所示，在原點O處的質(zhì)點(波源)做簡諧運動，產(chǎn)生沿x軸正方向傳播的簡諧波，波速v＝20m/s。為了接收到這列波，在x＝200m處設(shè)有一臺接收器(圖中未標(biāo)出)。已知t＝0時，波剛好傳播到x＝30m處，則下列說法正確的是()A．波源振動的周期為2sB．接收器在t＝8s時才能接收到此波C．x＝40m處的質(zhì)點在t＝1s時向上運動D．若波源向x軸負方向移動，則在其移動過程中接收器接收到的波的頻率將小于1Hz解析：選D由圖像可知，波長λ＝20m，周期T＝eq\f(λ,v)＝eq\f(20,20)s＝1s，A錯誤；接收器接收到此波所需時間為t＝eq\f(s,v)＝eq\f(200－30,20)s＝8.5s，B錯誤；在t＝1s時，波向前傳播了一個波長，x＝40m處的質(zhì)點與t＝0時x＝20m處的質(zhì)點的振動情況一樣，而t＝0時x＝20m處的質(zhì)點向下運動，故x＝40m處的質(zhì)點在t＝1s時向下運動，C錯誤；若波源向x軸負方向移動，則接收器離波源越來越遠，根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，接收到的波的頻率變小，D正確。7.根據(jù)高中物理所學(xué)知識，分析下列生活中的物理現(xiàn)象：①聞其聲而不見其人；②鋼琴聲震碎玻璃酒杯；③