3.4多普勒效应 同步练习（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．下列有关波的说法不正确的是（　　）
A．反射波的波长、频率和波速都与入射波相同
B．只有波才有衍射现象
C．当观察者与波源两者相互接近时，接收的频率将大于波源频率
D．只有频率相同的两列波在相遇区域才能叠加
2．如图所示，一频率为600Hz的声源以一定角速度绕圆心O点做匀速圆周运动一圈。某观察者站在离圆心O很远的P点观察。若观察者接收到声音频率小于600Hz，则可能是声源在图中哪点发出的（　　）
A．A点 B．B点 C．C点 D．D点
3．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
4．关于多普勒效应，下列说法正确的是（ ）
A．多普勒效应是由波的干涉引起的
B．多普勒效应是由波源和观察者之间有相对运动而产生的
C．多普勒效应说明波源的频率发生了变化
D．只有波长较大的声波才可以产生多普勒效应
5．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
6．下列关于机械波的说法，正确的是（　　）
A．两列波叠加一定会出现稳定的干涉图样
B．在干涉图样中，振动加强区域的质点的位移一定大于振动减弱区域质点的位移
C．只有障碍物或孔的尺寸与波长比较相差不多或小得多，波才能发生衍射
D．当波源远离接收者时，观察者接收到的波的频率比波源频率低
7．下列说法正确的是（ ）
A．只有缝或孔的宽度比波长长才容易观察到波的衍射现象
B．横波中质点的振动方向与波的传播方向共线
C．发生多普勒效应时，观察者接收到的频率与波源的频率不同
D．物体做受迫振动时，受迫振动的频率等于物体的固有频率
8．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
9．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．产生多普勒效应的原因是观察者的听力出现了问题
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．将哈勃太空望远镜接收到的来自于遥远星系上的某种原子光谱，与地球上同种原子的光谱相比较，光谱中各条谱线的波长均变长（称为哈勃红移），这说明该星系正在远离我们而去
10．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=200 m/s。已知t=0时，波刚好传播到x=40 m处，如图所示，在x=400 m处有一接收器（图中未画出），则下列说法正确的是_________。
A．波源开始振动时方向沿y轴正方向
B．从t=0开始经过0.15s，x=40m处的质点运动路程为0.6m
C．接收器在t=0.8s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11 Hz
11．关于多普勒效应，下列说法中正确的是（　　）
A．当波源与观察者都运动时，才会发生多普勒效应
B．当波源与观察者运动的速度相同时，不会发生多普勒效应
C．只有机械波才能发生多普勒效应
D．只要波源运动，就一定会发生多普勒效应
12．在某种介质中，一列沿x轴传播的简谐横波在时刻的波形图如图甲所示，此时质点A在波峰位置，质点D刚要开始振动，A、B、C、D四个质点中某个质点的振动图像如图乙所示。时刻在D点有一台机械波信号接收器（图中未画出），正以的速度沿x轴正向匀速运动下列说法正确的是（　　）
A．质点C的起振方向沿y轴负方向
B．无法判断图乙所示为四个质点中哪一个质点的振动图像
C．信号接收器可以接收到该机械波
D．如果只改变该信号接收器的速度的大小，使它能接收到该机械波，则它接收到该机械波的频率大于
13．关于多普勒效应的叙述，下列说法中正确的是（　　）
A．多普勒效应说明波源的频率发生了变化
B．多普勒效应是由于波的干涉引起的
C．多普勒效应是波共有的特征
D．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
14．位于坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速为400m/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．波源的振动周期为T=0.05s
C．若波源向x轴负方向运动，则接收器接收到的波的频率大于波源的频率
D．该简谐横波在传播过程中只有遇到尺寸等于20m的障碍物时，才会发生明显的衍射现象
15．甲、乙两名同学分别坐在两条船里，同学甲在船上每隔1s敲响一下水里的钟，且在他敲响第一下的瞬间同时敲响放在船上的另一个钟；当乙同学听到从水里传来的第3声钟响的同时，听到从空气中传来的声音，已知声音在空气中传播的速度为340m/s，声音在水里传播的速度为1400m/s，则下列说法正确的是（　　）
A．两船相距约为2505m
B．两船相距约为1020m
C．若某时刻开始两船向同一方向运动，当同学乙听到从水中传来的钟声间隔略小于1s，则甲船速度一定大于乙船速度
D．若某时刻开始两船向同一方向运动，当同学乙听到从水中传来的钟声间隔略小于1s，则甲船速度一定小于乙船速度
二、填空题
16．当波源相对于介质不动，观测者向波源运动时，观测者接收到的频率________（填“大于”“小于”或“等于”）波源频率；当观测者远离波源时，观测者接收到的频率______（填“大于”“小于”或“等于”）波源频率；当观测者相对于介质不动，而波源做远离观测者的运动时，观测者接收到的频率________。
17．多普勒效应：波源与观察者相互靠近或者相互远离时，接收到的波的________都会发生变化的现象。
18．如图表示产生机械波的波源做匀速运动的情况，图中的圆表示波峰。
（1）该图表示的是( )。
A．干涉现象 B．衍射现象 C．反射现象 D．多普勒效应
（2）波源正在移向( )。
A．点 B．点 C．点 D．点
（3）观察到的波的频率最小的点是( )。
A．点 B．点 C．点 D．点
19．根据宇宙大爆炸学说，遥远星球发出的红光被地球接收到时可能是红外线( )
三、解答题
20．以速度u＝20m/s奔驰的火车，鸣笛声频率为275 Hz，已知常温下空气中的声音传播速度v＝340m/s。
(1)当火车驶来时，站在铁道旁的观察者听到的笛声频率是多少？
(2)当火车驶去时，站在铁道旁的观察者听到的笛声频率是多少？
21．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？
22．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。
23．声源向观察者运动和观察者向声源运动，都会产生音频增高的多普勒效应，这两种情形有没有区别？
24．如图所示，声源S和观察A都沿x轴正方向运动，相对于地面的速率分别为Vs和vA，空气中声音传播的速率为vP，设vs＜vP, vA＜vP，空气相对于地面没有流动．若声源相继发出两个声信号，时间间隔为Δt，请根据发出的这两个声信号声从声源传播到观察者的过程，确定观察者接收到这两个声信号的时间间隔Δt'．（假设两次听到声音的位置都在声源同一侧）
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．反射不改变波的性质，波长、频率和波速都与入射波相同，故A正确，但不符合题意；
B．粒子无衍射现象，衍射是波特有的性质，故B正确，但不符合题意；
C．根据多普勒效应，观察者与波源两者相互接近时，接收的频率将变大，故C正确，但不符合题意；
D．所有波与另一个波都可叠加，但只有频率相同时，才能形成稳定的干涉图像，故D错误，符合题意。
故选D。
2．C
【解析】
【分析】
【详解】
根据多普勒效应，当声源和观测者靠近时，观测者接受的频率高于声源；当声源和观测者远离时，观测者接受的频率低于声源。把速度方向标出来，A点有接近的趋势，频率变大；C点有远离的趋势，频率变小；B、D点速度方向垂直，频率不变。
故选C。
3．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。
4．B
【解析】
【详解】
A．多普勒效应说明波源的相对运动，使观察者收到的频率发生了变化与波的干涉无关，A错误；
BC．多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的；当波源与观察者之间有相对运动时，会发生多普勒效应；发生多普勒效应时是接收到的频率发生了变化，但波源的频率没有变化，B正确、C错误；
D．多普勒效应是波的特有性质，故任何波都可以产生多普勒效应，D错误。
故选B。
5．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。
6．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．两列相干波叠加后才会出现稳定的干涉图样。A错误；
B．在干涉图样中，振动加强区域的质点的位移和振动减弱区域质点的位移都在做周期性的运动，所以加强区的位移不一定大于减弱区的位移。B错误；
C．只有障碍物或孔的尺寸与波长比较相差不多或小得多，波才能发生明显衍射现象。C错误；
D．当波源远离接收者时，观察者接收到的波的频率比波源频率低。D正确。
故选D。
7．C
【解析】
【详解】
A．波发生衍射现象不需要条件，但只有缝或孔的宽度比波长短或跟波长相差不多才能观察到明显的衍射现象，A错误；
B．横波中质点的振动方向与波的传播方向垂直，B错误；
C．发生多普勒效应时，观察者接收到的频率与波源的频率不同，C正确；
D．物体做受迫振动时，受迫振动的频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关，D错误。
故选C。
8．D
【解析】
【分析】
【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。
9．D
【解析】
【分析】
【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，故选项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，选项C错误；
D．将哈勃太空望远镜接收到的来自于遥远星系上的某种原子光谱，与地球上同种原子的光谱相比较，光谱中各条谱线的波长均变长（称为哈勃红移），即频率变小，这说明该星系正在远离我们而去，选项D正确；
故选D。
10．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据波的图像和波的传播方向可知，波源开始振动时方向沿y轴负方向， A错误；
B．根据波的图像可知波长λ＝20 m，振幅A＝10 cm，周期
从t＝0开始经过0.15 s(1.5个周期)，x＝40 m处的质点运动路程为6个振幅，即
B正确；
C．接收器在
时能够接收到此波，C错误；
波源频率为
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小于10 Hz， D错误。
故选B。
11．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．当波源与观察者有相对运动时，会发生多普勒效应，可以是波源运动，观察者静止，也可以是波源静止，观察者运动，也可以是同时运动，但速度不能相等，故A错误；
BD．当波源与观察者运动的速度相同时，无相对运动，相当于二者相对静止的情况，不会发生多普勒效应，故B正确，D错误；
C．多普勒效应是波动过程共同有的特征，这里的波动包括一切波的传播过程，故C错误。
故选B。
12．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．在时刻的波形图如图甲所示，此时质点A在波峰位置，质点D刚要开始振动，则可知波沿x轴正方向传播，根据同侧法可知D点起振方向沿y轴正方向，则质点C的起振方向沿y轴正方向，故A错误；
B．图甲中质点C在时刻处于平衡位置且向y轴负方向运动，则图乙所示为质点C的振动图像，故B错误；
C．由图可知
，
则波速为
则信号接收器可以接收到该机械波，故C正确；
D．因机械波周期为0.4s，则频率为
根据多普勒效应，由于信号接收器在远离机械波波源运动，则它接收到该机械波的频率小于2.5Hz，故D错误。
故选C。
13．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．多普勒效应说明波源的相对运动，使观察者收到的频率发生了变化。故A错误；
B．根据上一选项分析，多普勒与波的干涉无关。故B错误；
C．多普勒效应是波共有的特征。故C正确；
D．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D错误；
故选C。
14．B
【解析】
【详解】
A．由图像知，波源开始振动的方向沿y轴负方向，A错误；
B．根据图像可知波长
则周期为
B正确；
C．波源向x轴负方向运动，则接收器与波源之间的距离增大，根据多普勒效应可知，接收器接收到的波的频率将小于波源的频率，C错误；
D．该简谐波波长为20m，在传播过程中只有遇到尺寸小于或等于20m的障碍物时才产生明显的衍射现象，但选项中仅说了等于，D错误。
故选B。
15．A
【解析】
【详解】
AB．由题意可得
=+2Δt
即
m/s=m/s+2×1s
解得
x≈2505m
故A正确，B错误；
CD．若某时刻开始两船向同一方向运动，当同学乙听到从水中传来的钟声间隔略小于1s时，根据多普勒效应规律可知，若向右运动，则甲船速度大于乙船速度，若向左运动，则甲船速度小于乙船速度，故CD错误。
故选A。
16． 大于 小于 变小
【解析】
【详解】
[1]当波源相对于介质不动，观测者向波源运动时，观测者接收到的频率大于波源频率；
[2]当观测者远离波源时，观测者接收到的频率小于波源频率；
[3]当观测者相对于介质不动，而波源做远离观测者的运动时，观测者接收到的频率变小。
17．频率
【解析】
【分析】
【详解】
略
18． D A B
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由于题图所示波源左方的波面密集，右方的波面稀疏，可知该图表示的是多普勒效应中波源运动的情况，故ABC错误，D正确。
故选D。
（2）由于波源左方的波长被压缩，右方的波长被拉长，可知波源正在移向点，故A正确，BCD错误。
故选A。
（3）由于波源远离点，由题图分析可知在点观察到的波的频率最小，故B正确，ACD错误。
故选B。
19．正确
【解析】
【详解】
[1]根据宇宙大爆炸学说，由于星球在远离地球，根据多普勒效应，接收到的频率小于发出的频率，遥远星球发出的红光被地球接收到可能是红外线，故题干说法正确。
20．(1)292 Hz；(2)260 Hz
【解析】
【详解】
(1)火车驶来，以观察者为参考系，观察者接收到的频率增大
(2)火车驶去，以观察者为参考系，观察者接收到的频率减小
21．(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.
22．见解析
【解析】
【分析】
【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。
23．见解析
【解析】
【详解】
多普勒效应说明波源与观察者有相对运动时，接收到的波频率会发生变化，但波源的频率不变。
产生多普勒效应的原因是波源与观察者有相对运动，声源向观察者运动和观察者向声源运动，本质上没有区别。
24．；
【解析】
【详解】
设、为声源发出两个信号的时刻，、为观察者接收到两个信号的时刻。
则第一个信号经过时间被观察者接收到，第二个信号经过时间
被观察者接收到。且
△，△
设声源发出第一个信号时，、两点间的距离为，两个声信号从声源传播到观察者的过程中，它们运动的距离关系如图所示，
可得
△
由以上各式，得
同理可得：当在前面时的
答案第1页，共2页
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