3.4多普勒效应 学科素养提升练（word版含答案）

3.4多普勒效应 学科素养提升练（含解析）
一、选择题
1．一人站在火车轨道旁，一列正在鸣笛的火车高速驶来，然后又高速离去，则此人听到的鸣笛声的频率将（　　）
A．变大 B．变小
C．先变大后变小 D．先变小后变大
2．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
3．一列沿x轴正方向传播的横波，在t=0时刻的波形如图甲所示，图乙是图甲中某质点的振动图像。下列说法正确的是（　　）
A．该波的波速为4m/s
B．图乙表示质点S的振动图像
C．质点R在t=6s时的位移最大
D．一观察者沿x轴向波源运动时，他观测到的该波频率为0.25Hz
4．关于机械波的特性，下列判定正确的是（　　）
A．机械波从一种介质进入（不垂直）另一种介质时，会发生折射现象
B．当波源与观察者相互远离时，波源的频率会减小
C．只有狭缝宽度与波长相差不多或比波长小的情况下，才发生衍射现象
D．两列波在相遇区域，某些区域振动总是加强，某些区域振动总是减弱
5．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，已知时，波刚好传播到m处，如图所示，在m处有一接收器（图中未画出），则下列说法正确的是（　　）
A．波源开始振动时的方向沿y轴正方向
B．接收器在s时才能接收到此波
C．从开始经0.25s，m的质点运动的路程为1m
D．若波源沿x轴正方向运动，接收器接收到波的频率可能为8Hz
6．假如一辆汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300 Hz，在汽车向你驶来又擦身而过的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．当汽车向你驶来时，听到声音的频率等于300 Hz
B．当汽车向你驶来时，听到声音的频率小于300 Hz
C．当汽车和你擦身而过后，听到声音的频率大于300 Hz
D．当汽车和你擦身而过后，听到声音的频率小于300 Hz
7．关于波的描述，下列说法正确的是（　　）
A．当两列波发生干涉时，如果两列波的波峰在某点相遇，则该处质点的位移始终最大
B．声波容易绕过障碍物传播是因为声波波长较长，容易发生衍射
C．当机械波发生反射时，其频率不变，波长、波速均发生变化
D．当接收者远离波源时，波源发出的频率变低
8．如图所示，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，已知时，波刚好传播到处．在处有一处于静止状态的接收器（图中未画出），则下列说法错误的是（　　）
A．波源振动周期为
B．时，处的质点已运动的路程为
C．接收器在时开始接收此波
D．若波源向x轴正方向运动，接收器接收到的波的频率可能为
9．下列有关物理现象的描述错误的是（　　）
A．“闻其声而不见其人”，属于波的衍射现象
B．使用耳机让人们更好地欣赏音乐，是利用了波的干涉
C．医学上用“彩超”可以检查心脏、大脑和眼底血管的病变是多普勒效应的应用
D．夏天里在一次闪电过后，雷声轰鸣不绝，属于波的干涉现象
10．关于振动和波，下列说法中正确的是（　　）
A．声波击碎玻璃杯的实验原理是声波的干涉
B．波只有遇到很小的障碍物才会发生衍射现象
C．鸣笛火车进站时，静止于站台上的旅客接收到该列火车笛声的频率比火车鸣笛频率低
D．挑水时为了防止水从桶中荡出，可以加快或减慢走路的步频
11．钢琴的“中央C”即为C调do，频率约为261.2Hz，下列说法正确的是（　　）
A．一边做仰卧起坐一边听，由于多普勒效应，琴发出的音调会有变化
B．当障碍物尺寸接近波长或小于波长时，才能发生衍射现象
C．隔着门缝听到琴声，是由于衍射现象造成的
D．假如琴边古筝也有一根调到C调do的弦，由于构造不同，它们无法发生共振
12．如图所示，沿x轴正方向传播的一列横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200m/s，下列说法正确的是（　　）
A．从图示时刻开始，质点b比质点a先到平衡位置
B．从图示时刻开始，经0.01s质点a通过的路程为0.8m
C．若该波波源从0点沿x轴正向运动，则在x=2000m处接收到的波的频率将小于50Hz
D．若该波传播中遇到宽约3m的障碍物能发生明显的衍射现象
13．不列说法正确的是（　　）
A．空气中传播的声波是一种纵波
B．横波的振动方向与传播方向共线
C．当水波通过障碍物时，若障碍的尺寸比波长大的多，将发生明显衍射现象
D．火车鸣笛向我们驶来，我们听到的笛声频率比声源发声的频率高
14．下列关于振动和波的说法中，正确的是（ ）
A．往复运动不一定是机械振动
B．受迫振动的频率总等于周期性驱动力的频率
C．介质随波一起由近及远向外传播，形成了机械波
D．两列波叠加，振动减弱的区域振幅始终为0
E.火车进站时，驻立在站台边的旅客听到火车鸣笛的音调变高
15．黑夜里蝙蝠能在洞穴内自如飞行，是因为它能在每1 s内发射多次持续1 ms左右时间的高频脉冲，蝙蝠通过接收和分辨反射回来的脉冲来定位障碍物的位置等信息。若蝙蝠发射脉冲的频率为30 kHz的声波，且正对着洞穴的内壁飞行，则（　　）
A．该蝙蝠发射的脉冲为超声波
B．该蝙蝠接收到内壁反射回来的脉冲频率等于30 kHz
C．该蝙蝠接收到内壁反射回来的脉冲频率小于30 kHz
D．该蝙蝠接收到内壁反射回来的脉冲频率大于30 kHz
二、解答题
16．正在报警的警钟每隔0.5 s响一声。一个人正坐在以60 km/h的速度向着警钟行驶的车中。已知声音在空气中的速度为330 m/s，则这个人在每分钟内能听到几声警钟？
17．为了理解多普勒效应，可以设想一个抛球的游戏（如图）。设想甲每隔向乙抛一个球，如果甲、乙都站着不动，乙每隔接到一个球。如果甲抛球时仍然站着不动，而乙以一定速度向甲运动，这时乙接球的时间间隔是否还是？如果乙靠向甲的速度增大，乙接球的时间间隔是否会有变化？
参考答案
1．C
【详解】
根据多普勒效应可知，当物体振动频率不变时，距离声源越远，声音的音调越远，距离声源越近，声音的音调越高，因此当站在火车轨道旁，一列正在鸣笛的高速火车飞驰而过，当火车高速驶来时，距离越来越近，听到的鸣笛声的频率将变大，当高速离去，距离越来越远，听到的鸣笛声的频率将变小，ABD错误，C正确。
故选C。
2．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。
3．C
【详解】
A．由图甲知波长为
λ=8m
由图乙知周期为
T=4s
则波速为
故A错误；
B．甲图中t=0时刻Q处于平衡位置向上运动，位移为零，与振动图象t=0时刻质点的状态相符，则图乙可能是质点Q的振动图象，故B错误；
C．由图可知，质点R在t=6s时的位移为13m，为最大位移，故C正确；
D．波传播的频率
一观察者沿着x轴靠近波源运动，与波相向运动，相对速度变大，发生多普勒效应，其观测到的该波的频率将大于0.25Hz，故D错误。
故选C。
4．A
【详解】
A．机械波从一种介质进入（不垂直）另一种介质时，会发生折射现象，折射是波特有的现象，故A正确；
B．当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率会减少，波源的频率不变，故B错误；
C．波发生衍射的条件是：孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或者比波长更小，但如果孔、缝的宽度或障碍物的尺寸，比波长大得多时，就不能发生明显的衍射现象，而一切情况下，均会发生衍射现象，故C错误；
D．两列相干波在相遇区域，某些区域振动总是加强，某些区域振动总是减弱，故D错误。
故选A。
5．C
【详解】
A．波沿x轴正方向传播，波前振动方向沿y轴负方向，所以波源开始振动时的方向沿y轴负方向，A错误；
B．接收器接收到此波的时间为
C．波的周期为
质点运动的路程为
C正确；
D．波的频率为
若波源沿x轴正方向运动，根据多普勒效应，接收器接收到波的频率一定大于10Hz，D错误。
故选C。
6．D
【详解】
AB．汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300Hz，当汽车向你驶来时，两者间距变小，则听到喇叭声音的频率大于300Hz，故AB错误；
CD．汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300Hz，当汽车和你擦身而过后，两者间距变大，则听到喇叭声音的频率小于300Hz，故C错误，D正确。
故选D。
7．B
【详解】
A．如果两列波的波峰在某点相遇，振动总是加强，但质点的位移有时最大，有时为0，故A错误；
B．声波容易绕过障碍物传播是因为声波波长较长，容易发生明显的衍射现象，故B正确；
C．波发生反射是在同一种介质中，波的频率、波长和波速均不变，故C错误；
D．根据多普勒效应可知，当接收者远离波源时，接收者接收到的波的频率比波源频率低，而波源频率不会发生变化，故D错误。
故选B。
8．B
【详解】
A．由图像可得波长为，周期
故A正确，不符合题意；
B．时，有
质点在每个周期内运动的路程为，本题中时，处的质点运动的路程为
故B错误，符合题意；
C．波速，在处的接收器接收到波的时间为
故C正确，不符合题意；
D．此波源的振动频率为
若波源向x轴正方向运动，接收器接收到的波的频率将变大，可能为，故D正确，不符合题意。
故选B。
9．D
【详解】
A．“闻其声而不见其人”，听到声音但是看不见人，这是声音的衍射，A正确；
B．耳机利用了波的干涉，能够让人更好的欣赏音乐，B正确；
C．彩超利用了多普勒效应，这是波源和接受物体相对位置改变而产生的效应，C正确；
D．夏天里在一次闪电过后，雷声轰鸣不绝，属于声音的多次反射，D错误。
本题选错误的，故选D。
10．D
【详解】
A．当声波的频率等于玻璃杯的固有频率时玻璃杯震荡最剧烈，最容易被击碎，即声波击碎玻璃杯的实验原理是共振，选项A错误；
B．一切波都会发生衍射现象，但只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象，选项B错误；
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，所以鸣笛火车进站时，静止于站台上的旅客接收到该列火车笛声的频率比火车鸣笛频率高，选项C错误；
D．挑水的人由于行走，使扁担和水桶上下振动，当人迈步的频率等于扁担与水桶振动的固有频率时，发生共振，结果水桶中的水溢出，因此挑水时为了防止从水桶中荡出，可以加快或减慢走路的步频，选项D正确。
故选D。
11．C
【详解】
A．因接受者和波源的总体位置不变，因此发出的音调不变，故A错误；
B．当障碍物尺寸接近波长或小于波长时一定能衍射，但能发生明显的衍射，故B错误；
C．隔着门缝听到琴声，是由于衍射现象造成的，C正确；
D．若古筝也有一根调到C调do的弦，则两者频率相同，可以发生共振，故D错误；
故选C。
12．D
【详解】
A．根据上下坡法则，b点处于上坡阶段，所以b点先沿y轴负方向运动到最低点再向沿y轴正方向运动到平衡位置，则从图示时刻开始，质点b比质点a慢到平衡位置，A错误；
B．根据
则从图示时刻开始，经0.01s质点a振动了半个周期，其通过的路程为
B错误；
C．据多普勒效应可知，该波波源从0点沿x轴正向运动，则在x=3000m处接收到的波的频率将大于50Hz，C错误；
D．波的波长
若该波传播中遇到宽约3m的障碍物时，波长与障碍物的宽度接近，所以能发生明显的衍射现象，D正确。
故选D。
13．AD
【详解】
A．空气中粒子振动方向与传播方向相同，在空气或液体中传播的声波是一种纵波，故A正确；
B．横波的振动方向与传播方向相互垂直，故B错误；
C．波的波长大于障碍物的尺寸时能发生明显衍射现象，所以当水波通过障碍物时，若障碍的尺寸比波长大的多，将不能发生明显衍射现象，故C错误；
D．由多普勒效应可知当火车鸣笛向我们驶来，我们听到的笛声频率比声源发声的频率高，故D正确。
故选AD。
14．ABE
【详解】
A．只有在平衡位置附近做复运动的物体才叫振动，A正确；
B．物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率，B正确；
C．波的传播中介质中的质点不随波迁移，C错误；
D．若两列波的振幅不相等，则两列波叠加，振动减弱的区域振幅始终不为0，D错误；
E．音调由频率决定，频率大时音调高，频率小时音调低，火车进站时由多普勒效应可知旅客接收到的频率会变大，故音调变高，E正确。
故选ABE。
15．AD
【详解】
A．由题意可知，蝙蝠发射脉冲的频率为30 kHz，为超声波，A正确；
BCD．蝙蝠正对着洞穴内壁飞行，洞穴内壁反射回来的脉冲方向正对着蝙蝠飞行的速度方向，故蝙蝠接收到的反射脉冲的频率大于30 kHz，BC错误，D正确。
故选AD。
16．126次
【详解】
先设空气中声速为v0，在时间T内传播的距离
s0=v0T（T为周期）
而声波在时间t内走的距离为
s1=v0t
因而人不动时听到钟声次数为
n0=
如果人以v的速度向声源运动，则声波在时间t内相对于人行进的距离为
s2=(v0+v）t
此时人听到的钟声次数为
n==126次
17．乙以一定速度向甲运动，乙接球的时间间隔小于，如果乙靠向甲的速度增大，乙接球的时间间隔是会有变化
【详解】
当甲乙均不动时，相当于观察者乙与波源甲相对静止，观察到的频率等于波源震动的频率，当乙以一定的速度向甲运动，相当于观察者向波源靠近，由于间距缩短，观察着接收到的波的频率增大，乙接到球的时间会缩短，乙接球的时间间隔小于，如果乙靠向甲的速度增大，相当于观察者向波源靠近的比较快，间距缩短的较快，观察者接受到的波的频率增大的较快，乙接到球的时间会继续减小。