2019人教版选择性必修第一册第三章机械波第5节多普勒效应基础训练（word版含答案）

2019人教版选择性必修第一册 第三章 机械波 第5节 多普勒效应 基础训练
一、多选题
1．在以下各种说法中，正确的是________
A．变化的电场一定产生变化的磁场；变化的磁场一定产生变化的电场
B．相对论认为：真空中的光速大小在不同惯性参照系中都是相同的
C．横波在传播过程中，波峰上的质点运动到相邻的波峰所用的时间为一个周期
D．机械波和电磁波本质上不相同，但它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象
E.如果测量到来自遥远星系上某些元素发出的光波波长比地球上这些元素静止时发出的光波波长长，这说明该星系正在远离我们而去
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=200m/s。已知t=0时，波刚好传播到x=40m处，如图所示，在x=400m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开始经过0.15s，x=40 m处的质点运动路程为0.6 m
C．接收器在t=1.8 s时才能接收到此波
D．若波源向x轴负方向运动，根据多普勒效应，接收器接收到的波源频率可能为11Hz
E.若该波与另一列频率为10Hz、波源在x=350m处的沿x轴负方向传播的简谐横波相遇，能够产生稳定的干涉图样
3．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=200m/s，已知t=0时刻，波刚好传播到x=40m处，如图所示，在x=400m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轴负方向
B．从t=0开始经0.15s，x=40m处的质点运动的路程为0.6m
C．接收器在t=2s时才能接收到此波
D．若波源向x轴正方向运动，接受器接收到波的频率可能为9Hz
E.若该波与另一列频率为5Hz沿x轴负方向传播的简谐横波相遇，不能产生稳定的干涉图样
4．下列说法正确的有 （ ）
A．观察者接近恒定频率波源时，接收到波的频率变小
B．物体做受迫振动，当驱动力频率等于固有频率时，振幅最大
C．雨后美丽的彩虹是光的干涉现象
D．相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关
5．以下物理学知识的相关叙述中，正确的是(　　)
A．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振
B．交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应
C．变化的电场周围一定产生变化的磁场
D．狭义相对论认为，在惯性参考系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关
E.在“用单摆测重力加速度”的实验中，测量n次全振动的总时间时，计时的起始位置应选在小球运动到最低点时为宜
6．如图甲所示，女同学站立不动吹口哨，一位小女孩坐在秋千上来回摆动，据图乙，下列关于小女孩的感受的说法正确的是（　　）
A．小女孩从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高
B．小女孩从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高
C．小女孩在点C向右运动时，她感觉哨声音调不变
D．小女孩在点C向左运动时，她感觉哨声音调变低
7．关于振动和波动，下列说法正确的是(　　)
A．单摆做简谐运动的周期与摆球的质量有关
B．部队过桥不能齐步走而要便步走，是为了避免桥梁发生共振现象
C．在波的干涉中，振动加强的点位移不一定始终最大
D．各种波均会发生偏振现象
E.我们在地球上接收到来自遥远星球的光波的波长变长，可以判断该星球正在离我们远去
二、单选题
8．关于多普勒效应，下列说法正确的是（　　）
A．发生多普勒效应时，波源频率发生了变化
B．要发生多普勒效应，波源和观察者必须有相对运动且两者间距发生变化
C．火车向你驶来时，你听到的汽笛声音调变低，火车离你远去时，你听到的汽笛声音调变高
D．只有声波才能发生多普勒效应
9．对下列现象的判断分析或结果，正确的是（　　）
A．最先提出电磁场理论的是法拉第，最先捕获到电磁波的科学家是麦克斯韦
B．电磁波由真空进入某介质时，其波长将变大
C．火车汽笛发声频率为500Hz，在车站的人听到汽笛的频率为520Hz，据多普勒效应可判断该火车向车站驶来
D．紫外线比红外线波长更长
10．有一测速雷达，发射电磁波的频率为f1，用它来测量一迎面开来的汽车的车速，设该雷达接收到的从汽车反射回来的反射波的频率为f2，则( )
A．f1>f2 B．f1＝f2
C．f111．汽车无人驾驶技术已逐渐成热，最常用的是ACC自适应航控制，它可以控制无人车在前车减速时自动减速、前车加速时自动跟上去．其使用的传感器主要有毫米波雷达，该雷达会发射和接收调制过的无线电波，再通过因波的时间差和多勒效应造成的频率变化来测量目标的相对距离和相对速度．若该雷达发射的无线电就的频率为f，接收到的回波的频率为f′，则（ ）
A．当f＝f′时，表明前车与无人车速度相同
B．当f＝f′时，表明前车一定处于静止状态
C．当f′＞f时，表明前车在加速行驶
D．当f′＜f时，表明前车在减速行驶
12．近年来我国的航空事业迅速发展，战机的超音速飞行已十分普遍．当战机在法库上空返航时，地面上的人经常会听到一声雷鸣般的巨响，引起房屋门窗的剧烈颤动．这是因为飞机返航加速过程中，当飞机速度接近声速时会使发动机发出的声波波面在飞机的前方堆积形成音障，当飞机加速冲破音障时而发出的巨大响声，称为音爆．关于音障的形成与下列哪种现象的形成原理最为相近（ ）
A．音叉周围有些区域声音较强，有些区域声音较弱
B．敲响一只音叉，不远处的另一只音叉也发出声音
C．火车进站时鸣笛的音调会变高，出站时会变低
D．在屋外看不见屋内的人，却能听见屋内人说话
13．关于波的干涉、衍射等现象，下列说法正确的是
A．当波源与观测者相互靠近时，观测者接收到的振动频率小于波源发出波的频率
B．在杨氏双缝干涉实验中，用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距相等的条纹
C．照相机镜头前的增透膜、信号在光导纤维内的传播都是利用了光的全反射原理
D．电磁波与声波由空气进入水中时，电磁波波长变短，声波波长变长
14．下列说法正确的是（　　）
A．做简谐运动的物体，在平衡位置时合力为0
B．红光和蓝光在空中某位置相遇，一定发生干涉现象
C．当声源靠近观察者运动时，观察者接收到的频率大于声源发出的频率
D．发生地震时，传播的只有纵波，没有横波
15．轮船在进港途中的图象如图所示，则在港口所测到轮船上雾笛发出声音的频率是图中的哪一个（ ）
A． B．
C． D．
16．下列关于多普勒效应的说法不正确的是（　　）
A．彩超测血流速度是利用超声波的多普勒效应
B．交警经常利用超声波的多普勒效应测量行进中车辆的速度，来判断车辆是否超速
C．多普勒效应是声波特有的现象
D．多普勒效应是指波源与观察者互相靠近或远离时，接收到波的频率发生了变化的现象
17．以下对物理学知识的相关描述中，正确的是（　　）
A．交警通过发射超声波来测量车速是利用了波的多普勒效应
B．根据麦克斯韦电磁场理论变化的电场周围一定会产生变化的磁场
C．对于受迫振动的物体，当驱动力的频率越大，越容易发生共振现象
D．5G的数据传输速率比4G大幅提升，由于5G信号比4G信号在真空中的传播速度快
三、解答题
18．请简要说明科学上利用多普勒效应测量太空中星球相对地球的运动速度的原理。
19．如图所示，天文学家观察到，来自遥远星体的光比来自较近星体同物质发出的光，波长会变长。由此，天文学家得出结论:遥远星体正在远离地球。请据多普勒效应解释一下这是为什么。
四、填空题
20．公路巡警开车在高速公路上以的恒定速度巡查，在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的电磁波，结果该电磁波被那辆轿车反射回来时，巡警车接收到的电磁波频率比发出时低．
（1）此现象属于__________
A．波的衍射 B．波的干涉
C．多普勒效应 D．波的反射
（2）若该路段限速为，则轿车是否超速？_______
（3）若轿车以的速度行进，反射回的频率应怎样变化？________
21．某物体发出的声音在空气中的波长为1 m，波速为340 m/s，在海水中的波长为4.5 m。
(1)该波的频率为___________Hz，在海水中的波速为___________m/s。
(2)若物体在海面上发出的声音经0.5 s听到回声，则海水深为多少___________？
(3)若物体以5 m/s的速度由海面向海底运动，则经过多长时间听到回声___________？
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．BDE
【详解】
A．均匀变化的电场产生稳定的磁场，均匀变化的磁场产生稳定的电场，选项A错误；
B．相对论认为光速与参考系无关，选项B正确；
C．质点并不随波迁移，选项C错误；
D．机械波和电磁波本质不同，但均能产生反射、折射、干涉和衍射等现象，选项D正确；
E．若测得遥远星系上某些元素发出光的波长比地球上静止的该元素发出的光的波长要长，表明这些星系正远离地球，这就是常说的“红移”现象，选项E正确。
故选BDE。
2．BCE
【详解】
A．简谐横波沿轴正方向传播，由波形平移法知由图中处质点的起振方向为沿轴负方向，则波源开始振动时方向沿轴负方向，故A错误；
B．由图读出波长为
周期为
由于，从开始经0.15s时，的质点运动的路程
故B正确；
C．接收器与间的距离为
波传到接收器的时间为
故C正确；
D．该波的频率为
若波源向轴负方向运动，波源与接收器间的距离增大，根据多普勒效应可知，接收器收到波的频率减小，将小于10Hz，故D错误；
E．两列波的频率相同时才能产生干涉，则知若该波与另一列频率为10Hz、波源在x=350m处的沿x轴负方向传播的简谐横波相遇，可以发生干涉，能够产生稳定的干涉图样，故E正确；
故选BCE。
3．ABE
【详解】
A．根据波向右传播，由图可得：波前x=40m处质点向下振动，故波源起振方向向下，故A正确；
B．t=0时刻，x=40m处质点开始振动；由图可得：波长λ=20m，故周期T＝＝0.1s，故质点振动时间t＝0.15s＝1T，运动路程s=6A=60cm=0.6m，故B正确；
C．由波速可得：波传播到接收器处的时间，故C错误；
D．波源向接收器运动，由开普勒效应可知：接收到的波的频率增大，即接收到的频率f＞1/T＝10Hz，故D错误；
E．两列波的频率不同，故不能产生稳定的干涉图样，故E正确；
4．BD
【详解】
A．当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，间距变小，观察者接收的频率增大，如果二者远离，间距变大，观察者接收的频率减小，故A错误；
B．做受迫振动的物体，当驱动力的频率等于物体固有频率时，物体振幅最大，产生共振现象，故B正确；
C．彩虹是太阳光经过空气中的小水珠，发生色散形成的，色散现象属于光的折射，故C错误；
D．相对论认为时间和空间与物质的运动状态是相联系的，与物体的运动状态有关，故D正确。
【点睛】
考查受迫振动的共振条件，及相对论的内容，注意波在介质中传播时，频率是不变，但是观察者所接收的频率会随两者远离或靠近而变化，另外记忆一些常见的光的干涉现象的应用，注意干涉与折射色散的区别。
5．BDE
【详解】
A.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉，选项A错误；
B.交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应，选项B正确；
C.变化的电场周围一定产生磁场，均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，选项C错误；
D.狭义相对论认为，在惯性参考系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关，选项D正确；
E.在“用单摆测重力加速度”的实验中，测量n次全振动的总时间时，计时的起始位置应选在小球运动到最低点时为宜，选项E正确.
6．AD
【详解】
小女孩荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，她都有靠近声源的趋势，根据多普勒效应，她都会感到哨声音调变高；反之，小女孩向左运动时，她感到音调变低。
故选 AD。
7．BCE
【分析】
单摆做简谐运动的周期与摆球的质量无关．部队过桥不能齐步走而要便步走，是为了避免桥梁发生共振现象．在波的干涉中，振动加强的点振幅最大，但位移不一定始终最大．只有横波才能发生偏振现象．
【详解】
单摆做简谐运动的周期与摆球的摆长及当地的重力加速度有关，符合公式，与摆球的质量无关，故A错误；部队过桥不能齐步走而要便步走，是为了避免桥梁发生共振现象找出破坏，故B正确；在波的干涉中，振动加强的点位移不是始终最大，是振幅增加了，故C正确；只有横波才能发生偏振现象．故D错误．我们在地球上接收到来自遥远星球的光波的波长变长，根据多普勒效应，该星球正在距离我们远去，故E正确．故选BCE．
【点睛】
本题考查了单摆的周期公式、共振现象、、偏振现象、多普勒效应等，知识点多，但不难，关键记住基础知识．
8．B
【详解】
AB．发生多普勒效应时，波源频率并没有发生变化，波源和观察者必须有相对运动，且两者间距发生变化才能发生多普勒效应，故A错误，B正确；
C．根据多普勒效应可知，当波源和观察者间距变小，观察者接收到的频率一定比波源频率高，听到的声音音调变高，当波源和观察者间距变大，观察者接收到的频率一定比波源频率低，听到的声音音调变低，故C错误；
D．所有波都能发生多普勒效应，故D错误。
故选B。
9．C
【详解】
A．最先提出电磁场理论的是麦克斯韦，最先捕获到电磁波的科学家是赫兹，A错误；
B．电磁波由真空到介质中传播时，频率不变，速度变小，由v=f 可知，电磁波的波长将变小，B错误；
C．由多普勒效应可知，当波源和观察者相向运动时，两者间距变小，观察者接收到的声音频率一定比波源频率高；当波源和观察者反向运动时，两者间距变大，观察者接收到的声音频率一定比波源的频率低，因此观察者接收到的汽笛频率比波源的汽笛频率高，可确定该火车是驶向车站的，C正确；
D．在同一介质中，频率越大的光折射率越大，由可知，紫外线的频率比红外线的频率大，紫外线的波长比红外线的波长小，D错误。
故选C。
10．C
【详解】
由于是测量一迎面开来的汽车的车速，根据多普勒效应，因而接收的频率应高于发射的频率，f111．A
【详解】
当声源和观察者之间的距离不变化时，观察者接收到的频率和声源发出的频率相等，故当f＝f′时，说明二者之间的距离不变，表明前车与无人车速度相同，但不一定静止，故A正确，B错误；当f′＞f时，说明接收到的频率增大，说明两车距离减小，表明前车在减速行驶，故C错误；当f′＜f时，说明接收到的频率减小，说明两车距离增大，表明前车在加速行驶，故D错误．故选A．
12．C
【详解】
音叉周围有些区域声音较强，有些区域声音较弱，这是声音的干涉现象，故A错误；敲响一只音叉，不远处的另一只音叉也发出声音，这是声音的共振现象，故B错误；火车进站时鸣笛的音调会变高，出站时会变低，音调会变低表示远离，音调会变高表示靠近，该现象与音障的形成类似，故C正确；在屋外看不见屋内的人，却能听见屋内人说话，这是声音的衍涉现象，故D错误．所以C正确，ABD错误．
13．D
【详解】
根据多普勒效应可以知道,当波源靠近接收者时,接收者接收到的波的频率比波源频率高,故A错误；用紫光作为光源,遮住其中一条狭缝,不能发生干涉现象而会发生单缝衍射现象,屏上出现中间宽,两侧窄,间距越来越大的衍射条纹;故B错误; 增透膜是利用了薄膜干涉的原理，而信号在光导纤维内的传播都是利用了光的全反射原理，故C错误；声音由空气进入水中传播时,频率不变,波速变大,由公式,所以声音在水中的波长变成，而电磁波在水中传播速度变小，根据公式可知波长变短，故D正确；故选D
14．C
【详解】
A．简谐运动的位移是相对平衡位置的，故每次经过平衡位置时的位移为零，据F=-kx可知，回复力为零；单摆模型在平衡位置时，合力不为零，其加速度也不为零；而弹簧振子在平衡位置时，合力一定为零，加速度一定为零，故A错误；
B．两束光在相遇的区域内发生干涉现象需要具备的条件是①振动方向相同；②振动频率相同；③相位相同或相位差保持恒定，而红光和蓝光的频率不同，故B错误；
C．根据多普勒效应可知，当声源靠近观察者运动时，观察者接收到的声波频率大于声源发出的频率，故C正确；
D．发生地震时，传播的既有纵波也有横波，故D错误。
故选C。
15．A
【详解】
匀速靠近港口的过程中，测量到的频率不随时间变化，但速度大时频率大，由图象可知，轮船靠近港口时三段时间内的速度，可知．
A.A图与结论相符，选项A符合题意；
B. B图与结论不相符，选项B不符合题意；
C. C图与结论不相符，选项C不符合题意；
D. D图与结论不相符，选项D不符合题意；
16．C
【详解】
A．彩超测血流速度是利用超声波的多普勒效应，选项A正确，不符合题意；
B．交警经常利用超声波的多普勒效应测量行进中车辆的速度，来判断车辆是否超速，选项B正确，不符合题意；
C．多普勒效应是波特有的现象，并不局限声波特有的，选项C错误，符合题意；
D．多普勒效应是指波源与观察者互相靠近或远离时，接收到波的频率发生了变化的现象，选项D正确，不符合题意；
故选C。
【点睛】
本题考查了多普勒效应现象的特点、适用范围；对于多普勒效应，要知道在波源与观察者靠近时观察者接收到的波的频率变高，而在波源与观察者远离时接收频率变低；即高亢表示远离，低沉表示靠近。
17．A
【详解】
A．交警通过发射超声波测量车速是利用了多普勒效应，故A正确；
B．根据麦克斯韦理论，均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，非均匀变化的电场周围产生变化的磁场，故B错误；
C．对于受迫振动的物体，当驱动力的频率等于固有频率时，振幅最大，即达到共振现象，故C错误；
D．5G信号和4G信号都是利用电磁波传输信息的，在真空的传播速度都是光速，故D错误；
故选A。
18．见解析
【详解】
光波会由于多普勒效应而发生波长的变化。恒星的光谱中有一系列吸收线，如果恒星远离我们而去，我们观测到的这些吸收线就会向光波的红端（长波）方向移动，称为谱线红移。反之，当恒星朝向我们而来时，观测谱线会向光波的蓝端（短波）方向移动，称为谱线蓝移。测出谱线红移或蓝移的量，根据多普勒效应的公式，我们就可以得出恒星朝向或者远离我们的速度了。
19．见解析
【详解】
多普勒效应指的时波源和接收者相对靠近时，会使接收到的频率升高，波源和接收者相对远离时，会使接收到的频率降低，若遥远星体正在远离地球，则两者相对远离，我们接收到的频率降低，由可知，波长会变长，故来自遥远星体的光比来自较近星体同物质发出的光，波长会变长就能说明遥远星体正在远离地球。
20．C 超速 变高
【详解】
(1)[1].选C．巡警车接收到的电磁波频率比发出时低，此现象为多普勒效应．
(2)[2].因巡警车接收到的频率变低，由多普勒效应知巡警车与轿车在相互远离，而巡警车车速恒定又在后面，可判断轿车车速比巡警车车速大，故轿车超速．
(3)[3].若轿车以20m/s的速度行进，此时巡|警车与轿车在相互靠近，由多普勒效应知反射回的频率应变高．
21．340 1530 382.5 m 0.498 s
【详解】
(1)[1]波的频率为
[2]因波的频率不变，则在海水中的波速为
v海=λf=1530m/s
(2)[3] 若物体在海面上发出的声音经0.5 s听到回声，则海水深为
(3)[4] 若物体以5 m/s的速度由海面向海底运动，则听到回声的时间
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