人教版高中物理選修一期末測(cè)試卷35 多普勒效應(yīng)學(xué)案

多普勒效應(yīng)

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1.知道波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區(qū)別。

2.知道什么是多普勒效應(yīng)。

3.能運(yùn)用多普勒效應(yīng)解釋一些物理現(xiàn)象。

【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】

1.知道波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區(qū)別。

2.知道多普勒效應(yīng)是在波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的。

【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】

波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區(qū)別。

【學(xué)習(xí)過(guò)程】

一、多普勒效應(yīng)

1.多普勒效應(yīng)：

由于波源和觀察者之間有，使觀察者接收到的波的頻率的現(xiàn)

象叫做多普勒效應(yīng)。

這種現(xiàn)象是奧地利物理學(xué)家在1842年最先發(fā)現(xiàn)的。

2.波源的頻率與觀察者接收到的頻率

（1）波源的頻率等于時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的的o

（2）觀察者接收到的頻率等于觀察者時(shí)間內(nèi)接收到的的

（3）當(dāng)波源和觀察者之間距離發(fā)生變化時(shí):

波源的頻率是的；觀察者接收到的頻率的。

3.多普勒效應(yīng)產(chǎn)生原因

波源的頻率等于單位時(shí)間內(nèi)波源的完全波的個(gè)數(shù)。觀察

者接受到的頻率等于觀察者在單位時(shí)間內(nèi)到的完全波的個(gè)數(shù)。

（1）波源與觀察者相對(duì)不動(dòng)時(shí)，觀察者接受到的頻率波源

的頻率。

（2）觀察者與波源有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，若波源的頻率沒(méi)有發(fā)生變化，觀察者接受到的

頻率發(fā)生了變化。

波源相對(duì)介質(zhì)不動(dòng)，觀察者向著波源運(yùn)動(dòng)，觀察者單位時(shí)間內(nèi)接受到完全波的個(gè)數(shù)

,即接受到的頻率;同理，如果觀察者遠(yuǎn)離波源運(yùn)動(dòng),

觀察者單位時(shí)間內(nèi)接受到完全波的個(gè)數(shù),即接受到的頻率

觀察者相對(duì)介質(zhì)不動(dòng)，而波源運(yùn)動(dòng)，波源接近觀察者時(shí)，觀察者

接受到的頻率；波源遠(yuǎn)離觀察者時(shí)，接受到的頻率O現(xiàn)案者不動(dòng)

總之，當(dāng)波源與觀察者相互接近，觀察者接收頻率，音調(diào)變,反

之若波源遠(yuǎn)離觀察者，觀察者接收頻率，音調(diào)變O（高或低）

注意：在波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，雖說(shuō)觀察者接收（感覺(jué)）到的頻率發(fā)生

了，但波源的頻率并0

4.成因解釋?zhuān)?/p>

聲源完成一次全振動(dòng)，向外發(fā)出一個(gè)波長(zhǎng)的波，頻率表示單位時(shí)間內(nèi)完成的全振動(dòng)

的次數(shù)，因此波源的頻率等于單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個(gè)數(shù)。

而接收者聽(tīng)到的聲音的音調(diào)，是由接收者接收到的頻率決定的，即單位時(shí)間接收到

的完全波的個(gè)數(shù)決定的。

【例1】如圖表示機(jī)械波的波源0做勻速運(yùn)動(dòng)的情況，圖中的圓表示波峰。

（1）該圖表示的是（）

A.干涉現(xiàn)象?0

B.衍射現(xiàn)象A.凝

c.反射現(xiàn)象

D.多普勒效應(yīng)”

（2）波源正在向哪個(gè)方向移動(dòng)？（）

A.OA點(diǎn)方向

B.0B點(diǎn)方向

C.0C點(diǎn)方向

D.0D點(diǎn)方向

（3）觀察到波的頻率最低的位置是（）

A.A處B.B處C.C處D.D處

【例2】下列說(shuō)法正確的是（）

A.疾馳的轎車(chē)?guó)Q笛向我們駛來(lái)再駛?cè)r(shí)，我們聽(tīng)到鳴笛聲音的頻率發(fā)生了變化,

這是由于聲源的頻率發(fā)生了變化的緣故

B.當(dāng)汽車(chē)勻速向我們駛來(lái)時(shí)，我們聽(tīng)到它的鳴笛聲的頻率變高，駛?cè)r(shí)頻率變低

C.當(dāng)汽車(chē)勻速向我們駛來(lái)時(shí)，我們聽(tīng)到它的鳴笛聲的頻率不變，同樣，駛?cè)r(shí)的

頻率亦不變

D.假若你在車(chē)前沿著車(chē)行駛的方向相對(duì)于車(chē)以聲速前進(jìn)，你將聽(tīng)不到汽車(chē)的鳴笛

聲

二、多普勒效應(yīng)中觀測(cè)頻率的計(jì)算

1.波源不動(dòng)，觀察者相對(duì)波源運(yùn)動(dòng)

（1）觀察者朝波源運(yùn)動(dòng)/測(cè)二0

（2）觀察者離波源運(yùn)動(dòng)/測(cè)=o

2.觀察者不動(dòng)，波源相對(duì)觀察者運(yùn)動(dòng)

（I）波源朝觀察者運(yùn)動(dòng)f測(cè)=o

（2）波源離觀察者運(yùn)動(dòng)/測(cè)=o

三、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用

1.有經(jīng)驗(yàn)的鐵路工人可以從火車(chē)的汽笛聲判斷火車(chē)的運(yùn)動(dòng)方向和快慢。有經(jīng)驗(yàn)的

戰(zhàn)士可以從炮彈飛行時(shí)的尖叫聲判斷飛行的炮彈是接近還是遠(yuǎn)去。

思考：如何判斷？

2.交通警察利用多普勒效應(yīng)測(cè)速。

雷達(dá)測(cè)速儀：交通警察向行進(jìn)中的汽車(chē)發(fā)射一個(gè)已知頻率的電磁波（通常是紅外線(xiàn)）,

波被運(yùn)動(dòng)的汽車(chē)反射回來(lái)時(shí)，接收到的頻率發(fā)生變化，由此可指示汽車(chē)的速度。

3.用多普勒效應(yīng)測(cè)量其它星系向著還是遠(yuǎn)離地球運(yùn)動(dòng)的速率。

宇宙中的星球都在不停地運(yùn)動(dòng)。測(cè)量星球上某些元素發(fā)出的光波的頻率，然后跟地

球上這些元素靜止時(shí)發(fā)光的頻率對(duì)照，就可以算出星球靠近或遠(yuǎn)離我們的速度。

4.軍事應(yīng)用；脈沖多普勒雷達(dá)，多譜勒導(dǎo)航儀。

5.醫(yī)生向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波，超聲波被血管中的血流反射后又被儀器

接收，測(cè)出反射波的頻率變化，就能知道血流的速度。這種方法俗稱(chēng)“彩超”，可以檢

查心臟、大腦和眼底血管的病變。

【課堂練習(xí)】

1.下列關(guān)于多普勒效應(yīng)的說(shuō)法中，正確的是（）

A.只要波源在運(yùn)動(dòng)，就一定能觀察到多普勒效應(yīng)

B.如果聲源靜止，就觀察不到多普勒效應(yīng)

C.當(dāng)聲源朝靠近觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，聲源的頻率不變

D.當(dāng)聲波遠(yuǎn)離觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的頻率變低

E.當(dāng)聲源相對(duì)于觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者聽(tīng)到的聲音的頻率可能變高，也可能變低

答案；CDE

解析：波源運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(cuò)；

聲源靜止時(shí)，若觀察者向聲源運(yùn)動(dòng)，能發(fā)生多普勒效應(yīng)，B錯(cuò)；聲源朝著觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，

聲源頻率不變，觀察者接收到的頻率增大，C、D對(duì)；聲源相對(duì)觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，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，E對(duì)。

2.如圖所示，在原點(diǎn)處做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的波源產(chǎn)生的機(jī)械波沿x軸正方向傳播，波速

v=400m/s,為了接收信號(hào)，在x=400m處放置一接收器A（圖中未標(biāo)出）。已知t=0

時(shí)，波已經(jīng)傳播到x=40m,則下列說(shuō)法中正確的是（）[冰-二

A.波源振動(dòng)的周期為0.05s八[\

B.x=40m處的質(zhì)點(diǎn)在t=0.5s時(shí)位移為零°|一V/20"V

C.接收需在t=1.0s時(shí)才能接收到此波

D.若波源向x軸負(fù)方向移動(dòng)，則接收器接收到的波的頻率將小于20Hz

E.接收器接收到的頻率與波源的運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)

答案：ABD

解析：波源振動(dòng)的周期：T=X/v=20/400s=0.05s,A正確；x=40m處的質(zhì)點(diǎn)在t

=0.5s時(shí)仍在平衡位置，B正確；接收器接收到此波的時(shí)間：t=（400-40）/400s=0.9s,

C錯(cuò)誤；由多普勒效應(yīng)的知識(shí)，可判斷D正確，E錯(cuò)誤。

3.如圖所示，由波源S發(fā)出的波某一時(shí)刻在介質(zhì)平面中的情形，

實(shí)線(xiàn)為波峰，虛線(xiàn)為波谷，設(shè)波源頻率為20Hz,且不運(yùn)動(dòng),而觀察'

者在1s內(nèi)由A運(yùn)動(dòng)到B,觀察者接收到多少個(gè)完全波？設(shè)波速為

340m/s,則要讓觀察者完全接收不到波，他每秒要運(yùn)動(dòng)多少米？

答案：19個(gè)340m

解析：觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到完全波的個(gè)數(shù)就等于觀察者接收到的頻率。如果

觀察者不動(dòng)，則1s內(nèi)，觀察者接收的完全波的個(gè)數(shù)應(yīng)為20個(gè)，然而當(dāng)觀察者從A運(yùn)

動(dòng)到B的過(guò)程中，所能接收到的完全波的個(gè)數(shù)正好比不運(yùn)動(dòng)時(shí)少1個(gè)，即他只接收到

19個(gè)完全波。要想讓觀察者完全接收不到波，他必須隨同所在的波峰一起運(yùn)動(dòng)并遠(yuǎn)離

波源。由x=vt得x=340xlm=340m,即觀察者每秒要遠(yuǎn)離波源340m。

4.下面說(shuō)法中正確的是（）

A.發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的頻率變化了

B.發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化

C.多普勒效應(yīng)是波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的

D.多普勒效應(yīng)是由奧地利物理學(xué)家多普勒首先發(fā)現(xiàn)的

E.多普勒效應(yīng)是牛頓首先發(fā)現(xiàn)的

答案：BCD

解析：當(dāng)波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)，選項(xiàng)C正確；發(fā)生

多普勒效應(yīng)時(shí)，觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化，而波源的頻率并沒(méi)有改變，故選項(xiàng)A

錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；此現(xiàn)象是奧地利物理學(xué)家多普勒首先發(fā)現(xiàn)的，選項(xiàng)D正確。

5.公路巡警開(kāi)車(chē)在高速公路上以100km/h的恒定速度巡查，在同一車(chē)道上巡警車(chē)

向前方的一輛轎車(chē)發(fā)出一個(gè)已知頻率的超聲波，結(jié)果該超聲波被那輛轎車(chē)反射回來(lái)時(shí),

巡警車(chē)接收到的超聲波頻率比發(fā)出的低。

（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