3.4多普勒效应练习（word版含答案）

粤教版（2019）选择性必修一 3.4 多普勒效应
一、单选题
1．下列说法正确的是（　　）
A．因衍射是波特有的特征，所以波遇到障碍物时一定能发生明显衍射现象
B．物体做受迫振动时，驱动力频率越高，受迫振动的物体振幅越大
C．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速应用了多普勒效应
D．某一频率的声波，从空气进入水中时，波长和频率均增大
2．关于机械振动和机械波的描述，下列说法错误的是（　　）
A．波长不同的机械波通过宽度一定的狭缝时，波长越小衍射越明显
B．当机械波发生反射时，其频率、波长、波速均不发生变化
C．系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力频率
D．测速雷达向行进中的车辆发射频率已知的超声波，同时测量反射波的频率，根据反射波的频率变化的多少就能得到车辆的速度，这利用的是多普勒效应
3．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
4．小茗同学站在火车站的站台上研究多普勒效应，一列火车一边鸣笛一边快速经过火车站，在火车头经过小茗同学的前后一段时间内，小茗同学听到汽笛声的频率（　　）
A．逐渐升高 B．逐渐降低 C．先高后低 D．先低后高
5．下列关于机械波的说法中，正确的是（　　）
A．发生干涉现象时，介质中振动加强点，振动的振幅最大，减弱点振幅可能为零
B．产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化
C．在一个周期内，介质的质点所通过的路程等于振幅
D．某一频率的声波，从空气进入水中时，波长和频率均增大
6．如图为由波源S发出的波在介质平面中某一时刻的情形，实线为波峰，虚线为波谷，实线与虚线等间距分布。设波源频率为20Hz，观察者在1s内由A运动到B，则观察者在这1s内接收到完全波的个数为（　　）
A．18个 B．19个 C．20个 D．21个
7．下列说法中正确的是（　　）
A．若声波波源向观察者靠近，则观察者接收到的声波频率一定越来越小
B．声波击碎玻璃杯的实验原理是声波的干涉
C．水波绕过水面的小树枝继续传播的过程中发生了衍射
D．“闻其声不见其人”是声波的反射现象
8．在同一均匀介质中有两列简谐横波，甲向右、乙向左，波速大小为0.5m/s，沿x轴相向传播，t＝0时刻的波形如图所示，下列说法中正确的是（　　）
A．t＝0时刻，x＝－3.6m处质点的振动方向与x＝5.3m处质点的振动方向相同
B．一观察者正经x＝2m处沿x轴正向运动，在他看来，两列波的频率可能相同
C．两列波相遇时能发生稳定的干涉
D．x轴上第一个位移达到6cm的质点的横坐标为x＝2.75m
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．下列现象中，可以用多普勒效应解释的是（　　）
A．雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声
B．同一声源发出的声波，在空气和水中传播速度不同
C．超声波被行进中的车辆反射后，测速仪上接收到的超声波的频率发生变化
D．水塘里，微风激起的水波遇到小石、芦苇等细小的障碍物，会绕过它们继续传播
11．下列说法正确的是（　　）
A．在连续均匀的海浪冲击下，停在海面的小船上下振动，是共振现象
B．受迫振动的振幅由驱动力的大小决定，与系统的固有频率无关
C．医生利用超声波测定病人血管中的血流速度，这是利用了超声波的多普勒效应
D．寺庙里的大钟被撞击后我们会感觉到余音不绝，这属于声波的衍射
12．在天文学上，由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率可以判断遥远的天体相对于地球的运动速度。这是利用了波的（　　）
A．折射 B．干涉 C．衍射 D．多普勒效应
13．根据高中物理所学知识，分析下列生活中的物理现象：①闻其声而不见其人；②钢琴声震碎玻璃酒杯；③当正在鸣笛的火车向着我们疾驰而来时，我们听到汽笛声的音调变高；④两列水波相遇产生稳定花纹。这些物理现象分别属于（　　）
A．干涉、衍射、多普勒效应、共振
B．折射、多普勒效应、共振、干涉
C．衍射、共振、多普勒效应、干涉
D．衍射、共振、折射、多普勒效应
14．关于多普勒效应，下列说法正确的是（　　）
A．产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化
B．观察者与声源间没有相对运动也可能产生多勒效应
C．甲、乙两列车相向行驶，两车均鸣笛，且所发出的笛声频率相同，那么乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率低于他听到的乙车笛声频率
D．救护车迎面驶来时，听到的声音越来越尖的现象属于多普勒效应
15．如图所示，静止的雷达测速仪发射频率为的超声波，该超声波被迎面驶来的汽车反射后，又被接收到。则（　　）
A．接收到的反射波频率等于
B．的发射波与的反射波相遇会发生干涉
C．反射波在空气中的传播速度与运动速度有关
D．根据接收到的反射波的频率可确定的速度
二、填空题
16．多普勒效应产生的原因：
（1）当波源与观察者相对静止时，1s内通过观察者的波峰（或密部）的数目是________的，观测到的频率________波源振动的频率。
（2）当波源与观察者相互接近时，1s内通过观察者的波峰（或密部）的数目________（选填“增加”或“减小”），观测到的频率________（选填“增加”或“减小”）；反之，当波源与观察者相互远离时，观测到的频率________（选填“增加”或“减小”）。
17．如图表示产生机械波的波源P做匀速运动的情况，图中圆表示波峰，已知波源的频率为f0，该图表示波源正在向________(选填A、B、C或D)点移动；观察者在图中A点接收到的波的频率将________(选填大于、等于或小于)f0.
18．有一种由钢丝牵着进行操纵做圆周飞行的飞机模型，装有两冲程的活塞式发动机作为动力。操纵者站在圆心，在他听来发动机工作时发出的音调是平稳不变的，而场边的观众则听到发动机的音调忽高忽低地做周期性变化，这是由于__________，这种现象叫做____________。
19．蝙蝠在喉内产生超声波通过口或鼻孔发射出来，超声波遇到猎物会反射回来，回波被蝙蝠的耳廓接收，根据回波判断猎物的位置和速度．在洞穴里悬停在空中的蝙蝠对着岩壁发出频率为34kHz的超声波，波速大小为340m/s，则该超声波的波长为________ m，接收到的回波频率________（选填“大于”、“等于”或“小于”）发出的频率．
三、解答题
20．警车鸣笛从你身边飞速驶过，对于警车向你靠近和警车远离的过程，你会听到警笛的声音在变化，思考下列问题：
（1）你听到警笛的音调有何不同？
（2）实际上警笛的音调会变化吗？
（3）听到音调发生变化的原因是什么？
21．一般渔船向鱼群发出超声波。若鱼群正向渔船靠近，则被鱼群反射回来的超声波与渔船发出的超声波相比，其频率如何变化？请说明理由。
22． [物理——选修3-3]（15分）
（1）（5分）下列说法正确的是________（填正确答案标号，选对一个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错一个扣3分，最低得分为0分）。
A．温度、压力、电磁作用可以改变液晶的光学性质
B．只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能
C．布朗运动是液体分子对悬浮固体颗粒的碰撞作用不平衡造成的
D．叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用
E．外界对气体做正功，气体的内能一定增加
（2）（10分）如图所示，在一圆形管道内封闭有理想气体，用一固定绝热活塞K和质量为m的可自由移动的绝热活塞A将管内气体分割成体积相等的M、N两部分。温度都为T0=300 K，上部气体M压强为p0=1.0×105 Pa，活塞A产生的压强有（S为活塞横截面积）。现保持下部分气体N温度不变，只对上部分气体M缓慢加热，当活塞A移动到最低点B时（不计摩擦），求：
（i）上部分气体的温度；
（ii）保持上下部分M、N气体温度不变，释放一部分M气体，稳定后活塞A又回到了原来的位置，则释放气体质量与M气体原有质量之比。
[物理——选修3–4]（15分）
（1）（5分）下列说法正确的是________。（填正确答案标号，选对1个给2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分0分）
A．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关
B．产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化
C．偏振光可以是横波，也可以是纵波
D．做简谐运动的质点，先后经过同一位置时，速度可能不同
E．肥皂泡在阳光下色彩缤纷是光的干涉现象
（2）（10分）一半圆柱形透明物体横截面如图所示，直径AOB镀银，O表示半圆截面的圆心，并建立图示坐标系。一束平行x轴（直径AOB）的激光在横截面内从M点入射，经过AB面反射后从N点垂直x轴（直径AOB）向上射出。已知，圆柱形半径。求：（sin15°=，计算结果可带根号）
（i）透明物体的折射率；
（ii）激光射出点N点的坐标。
23．公路巡警开车在高速公路上以100 km/h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超声波，如果该超声波被那辆轿车反射回来时：
(1)巡警车接收到的超声波频率比发出的低．
(2)巡警车接收到的超声波频率比发出的高．
以上两种情况说明了什么问题？
24．人造地球卫星经过跟踪站的上空，并向远离跟踪站的方向飞去时，为什么地面接收到的信号频率是先增大后减小的呢？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．一切波在任何条件下都能发生衍射现象，但只有障碍物的尺寸与波长相差不多，或比波长小时,衍射现象才明显，故A错误；
B．物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率，当系统的固有频率等于驱动力的频率时，振幅达最大，这种现象称为共振，故B错误；
C．医生利用超声波探测出反射波的频率变化来确定血流的速度，显然是运用了多普勒效应原理，故C正确；
D．某一频率的声波，从空气进入水中时，波长增大，频率不变，故D错误。
故选C。
2．A
【解析】
【详解】
A．当障碍物和波长的尺寸差不多或比波长小得多的情况下，能发生明显的衍射现象，因此波长不同的机械波通过宽度一定的狭缝时，波长越长衍射越明显，A错误；
B．当机械波发生反射时，其频率、波长、波速均不发生变化，B正确；
C．受迫振动时，振动的频率等于驱动力的频率，与固有频率无关，C正确；
D．利用多普勒效应可以通过测速雷达，根据反射波频率的变化测量车速，D正确；
故错误的选A。
3．C
【解析】
【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。
4．C
【解析】
【分析】
【详解】
由多普勒效应可知：当火车靠近小茗时，小茗同学听到汽笛声的频率变高，当火车远离小茗时，小茗同学听到汽笛声的频率变低，故小茗同学听到汽笛声的频率先高后低，故C正确，ABD错误。
故选C。
5．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．发生干涉现象时，介质中振动加强点振幅最大，减弱点振幅最小，若两列波的振幅相等，减弱点的振幅可能为零，故A正确；
B．产生多普勒效应的原因是振源与观察者之间距离变化，使观察者接收的频率发生了变化，但波源频率并不改变，故B错误；
C．质点简谐振动时，一个周期内通过的路程是振幅的4倍，故C错误；
D．波速由介质决定，频率由波源决定，当声波从空气进入水中时，频率不变，波速变大，则波长变大，故D错误；
故选A。
6．B
【解析】
【详解】
波源频率为20Hz，假设观察者不动，观察者每秒钟接收到20个完全波．由于图中A、B间距离为一个波长，观察者与波源相互远离，所以1 s内观察者将比静止时少接收1个完全波，所以观察者接收到19个完全波。
故选B。
7．C
【解析】
【分析】
【详解】
A. 根据多普勒效应，若声波波源向观察者靠近，则观察者接收到的声波频率增大，故A错误；
B. 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，故B错误；
C. 水波绕过水面的小树枝继续传播的过程是因为水波的波长与小树枝的大小差不多或更长，水波发生了衍射，故C正确；
D. “闻其声不见其人”是声波绕过障碍物继续传播的现象，是声波的衍射现象，故D错误；
故选C。
8．D
【解析】
【详解】
A．由同侧法可得x = -3.6m处质点向上振动，x = 5.3m处质点向下振动，所以质点的振动方向相反，故A错误；
BC．由波形图可知波长，，由
可得
两波频率不同，不能发生稳定干涉； 由多普勒效应可知，一观察者正经x = 2m处沿x轴正向运动，在他看来，甲波的频率变小，乙波的频率增大，由以上分析可知，在他看来，两波的频率不可能相同，故BC错误；
D．要使质点的位移第一次达到6cm， 必定是两列波相距最近的两个波峰相遇，t = 0时这两个波峰相距，故从此时开始到两者相遇，两波峰移动的距离均为
因为甲波的第一个波峰t = 0时刻的横坐标为，向x轴正方向移动3.75m后，横坐标为2.75m，故D正确。
故选D。
9．D
【解析】
【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．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．先看到闪电后听到雷声，是因为光的传播速度大于声音传播速度，故A错误；
B．同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同，是由于介质折射率不同导致的，与多普勒效应无关，故B错误；
C．超声波被行进中的车辆反射后，测速仪上接收到的超声波的频率发生变化，是由于多普勒效应产生的，故C正确；
D．水塘里，微风激起的水波遇到小石、芦苇等细小的障碍物，会绕过它们继续传播，是衍射现象，故D错误。
故选C。
11．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．上下振动的小船是受迫振动，A错误；
B．受迫振动的频率由驱动力的频率决定，与系统的固有频率无关。B错误；
C．医生利用超声波测定病人血管中的血流速度，这是利用了超声波的多普勒效应。C正确；
D．寺庙里的大钟被撞击后我们会感觉到余音不绝，这属于声波的反射。D错误。
故选C。
12．D
【解析】
【分析】
【详解】
多谱勒效应是指波源或观察者发生移动，而使两者间的距离发生变化，使观察者收到的频率发生了变化，所以由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率可以判断遥远的天体相对于地球的运动速度。这是利用了波的多普勒效应，则D正确；ABC错误；
故选D。
13．C
【解析】
【详解】
①闻其声而不见其人是波的衍射现象；
②钢琴声震碎玻璃酒杯是由于共振产生的；
③当正在鸣笛的火车向着我们疾驰而来时，我们听到汽笛声的音调变高是多普勒效应；
④两列水波相遇产生稳定花纹是水波的干涉现象。
故选C。
14．D
【解析】
【详解】
AB．产生多普勒效应的原因不是波源频率发生了变化，而是观察者相对波源的位置变化引起了听觉频率的变化，故AB错误；
C．甲、乙两列车相向行驶，两车均鸣笛，且发出的笛声频率相同，那么乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率高于他听到的乙车笛声频率，故C错误；
D．救护车迎面驶来时，听到的声音越来越尖的现象属于多普勒效应，故D正确。
故选D。
15．D
【解析】
【详解】
AB．多普勒效应是指波源或观察者发生移动而使两者间的位置发生变化，使观察者收到的频率发生了变化；若声源和观察者靠近时，频率会变大，所以接收到的反射波频率大于，由于频率发生变化，的发射波与的反射波相遇不会发生干涉，故AB错误；
C．同一介质中波的传播速度相等，故C错误；
D．设接收到的反射波的频率为，a发射的波的频率为f0，波在空气中的速度为v，车的速度为，由
可知根据接收到的反射波的频率可确定的速度，故D正确。
故选D。
16． 一定 等于 增加 增加 减小
【解析】
【分析】
【详解】
略
17． B 小于
【解析】
【详解】
[1]根据多普勒效应产生的原因，该图表示波源正在向B点移动；
[2]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．当波源和观察者距变大，观察者接收到的频率一定比波源频率低，因此观察者在图中A点接收波的频率将小于发出的频率，即f0．
18． 操纵者与发动机的相对距离不变，场边的观察者与发动机的距离做周期性的变化； 多普勒效应
【解析】
【分析】
【详解】
[1]波源与观察者相互靠近或远离时，接收到的波的频率会发生变化，这种现象叫作多普勒效应。操纵者与发动机的距离不变，接收到的声波的频率不变，所以在他听来发动机工作时发出的声调是平稳不变的；而场边的观众与发动机的距离忽远忽近周期性变化，观众接收到的频率就发生周期性的变化，所以观众听到发动机的音调忽高忽低地做周期性变化。
[2]由多普勒效应可知，波源与观察者相对静止时，收的频率不变，有相对运动时，接收频率变化。
19． 0.01 等于
【解析】
【详解】
[1][2]根据；由于波源和物体都是静止的，所以接收到的回波频率等于发出的频率。
20．（1）警车驶来时，音调变高；警车远离时，音调变低；（2）实际上警笛的音调不会变化；（3）见解析
【解析】
【分析】
【详解】
（1）警车驶来时，音调变高；警车远离时，音调变低
（2）实际上警笛的音调不会变化
（3）警车与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增加；二者如果相互远离，观察者接收到的频率减小，因此会感觉警笛音调变化
21．变高，见解析
【解析】
【分析】
【详解】
被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比频率变高
理由是：渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，波速由介质决定，所以被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比波速不变，根据声音的多普勒效应，声源移向观察者时接收频率变高，所以被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比频率变高。
22．[物理——选修3-3]（15分）
（1）ACD（5分） （2）（i） （ii）
[物理——选修3–4]（15分）
（1）ADE（5分） （2）（i）（7分） （ii），y=5 cm（3分）
【解析】
【详解】
[物理——选修3-3]（1）从液晶形成的条件可知温度、压力、电磁作用可以改变液晶构造与分布从而影响它的光学性质，选项A正确；由热力学第二定律知热机的效率不可能达到100%，选项B错误；包围悬浮固体颗粒的液体分子的无规则运动，形成对颗粒的无规则碰撞，撞击作用的不平衡，使颗粒受力无规则，进而表现为无规则运动（布朗运动）。选项C正确；液体表面张力作用的收缩现象使液体表面积最小，从而小露珠呈球形（表面积最小），选项D正确；做功和热传递是影响气体内能的两个方面，外界对气体做正功，如果同时放热，气体的内能不一定增加，故E错误。
（2）（i）对下部分气体N，做等温变化，初状态压强为： （1分）
体积为：
末状态:压强为p2，体积为：
根据玻意耳定律有：（1分）
对上部分气体M，当活塞A移动到最低点时，对活塞A受力分析可得出两部分气体的压强
（1分）
初状态：压强为p0，温度为T0，体积为V0
末状态：压强为，温度，体积为
根据理想气体状态方程，有：（2分）
代入数据解得：（1分）
（ii）设上部分气体M，等温变化，压强回到p0时体积为V3，根据玻意耳定律有：
（1分）
代入数据解得：（1分）
对应释放气体的等效体积为：（1分）
释放气体与原气体质量m0之比为： （1分）
[物理——选修3–4]（1）受迫振动的周期由周期性外力的频率决定，与单摆的摆长无关，故A正确；产生多普勒效应的原因是观察者与波源的相对运动导致接收到的波的频率发生变化，波源频率没有变化，故B错误；偏振光只能是横波，不可能是纵波，故C错误；做简谐运动的质点，先后经过同一位置时，速度的大小一定相同，但是方向不一定相同，故D正确；肥皂泡在阳光下的色彩是薄膜干涉形成的，故E正确。
（2）（i）如图，透明物体内部的光路为折线MPN（P为光线反射点），、点相对于底面AB对称，M、P和三点共线，设在M点处，光的入射角为i=60°，折射角为r，出射光线与法线夹角为，由几何关系得：
（1分）
根据折射定律有： （1分）
代入数据解得： （1分）
连接，即有
即得：，（1分）
于是由几何关系得：,则 （1分）
由上各式联立解得：（1分）
根据折射率公式有
解得：（1分）
（i）由于
N点坐标： （3分）
23．(1)轿车的速度大于100 km/h
(2)轿车的速度小于100 km/h
【解析】
【详解】
(1)如果巡警车接收到的超声波频率比发出时低，由多普勒效应可知，巡警车与轿车在相互远离．又由于巡警车在后且车速恒定，所以轿车的速度大于100 km/h.
(2)如果巡警车接收到的超声波频率比发出时高．由多普勒效应可知，巡警车与轿车在相互靠近，同理可知，轿车的速度小于100 km/h.
24．见解析
【解析】
【详解】
根据多普勒效应可知，当波源与观察者相互接近，间距变小，观察者接收的频率增大；当波源与观察者相互远离，间距变大，观察者接收的频率减小。
人造地球卫星经过跟踪站的上空，靠近跟踪站时，地面接收到的讯号频率增大，当向远离跟踪站的方向飞去时，地面接收到的讯号频率减小。
答案第1页，共2页
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