3.4多普勒效应及其应用 同步练习（Word版含解析）

鲁科版 （2019）选择性必修一 3.4 多普勒效应及其应用
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．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=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11Hz
E．若该波与另一列振幅也为10cm、波源在x=350m处的沿x轴负方向传播的简谐横波相遇，一定能够产生稳定的干涉图样
3．下列是同学小明关于波的理解，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．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高
D．只有障碍物或孔的尺寸与波长比较相差不多或较小，波才能发生明显衍射现象
4．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
5．关于波的现象，下列说法正确的是（　　）
A．交通警察利用测速仪向行进中的车辆发射频率已知的超声波，根据反射波的频率变化判断车速，这是利用了波的多普勒效应
B．“闻其声不见其人”是声波的反射现象
C．医生向人体内发射频率已知的超声波，根据接收到的被血管中的血流反射后的超声波的频率变化，判断血流的速度是利用波的干涉现象
D．夏日雷声轰鸣不绝，这是声波的衍射现象
6．分析下列物理现象：①“空山不见人，但闻人语响”；②围绕发声的双股音叉走一圈，听到声音忽强忽弱；③当正在鸣笛的火车背离我们急驶而去时，我们听到汽笛声的音调变低；④雷声在云层里轰鸣不绝．这些物理现象分别属于波的（　　）
A．衍射、干涉、多普勒效应、反射 B．衍射、多普勒效应、干涉、折射
C．折射、干涉、多普勒效应、反射 D．衍射、折射、多普勒效应、干涉
7．“B超”可用于探测人体内脏的变化状况。如图为超声波从肝脏表面入射，经折射与反射，最后从肝脏表面射出的示意图。超声波在进入肝脏发生折射时遵循与光的折射规律类似，可表述为（式中θ1是入射角，θ2是折射角，v1、v2分别是超声波在肝外和肝内的传播速度），超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同。已知v2=0.9v1，入射点与出射点之间的距离是d，入射角为i，肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行，则肿瘤离肝脏表面的深度h为（　　）
A． B． C． D．
8．下列物理现象：①闻其声而不见其人；②当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到音调变高。这两种现象分别属于声波的（　　）
A．衍射、多普勒效应 B．干涉、衍射
C．共振、干涉 D．衍射、共振
9．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．两列波相遇时能发生稳定的干涉
B．一观察者正经x=2m处沿x轴正向运动，在他看来，两波的频率可能相同
C．x轴上第一个位移达到6cm的质点的横坐标为x2.75m
D．t0时刻，处质点的振动方向与x5.1m处质点的振动方向相反
10．下面哪项物理知识的应用没有用到多普勒效应的知识（　　）
A．铁路工人用耳朵贴在铁轨上可判断附近有没有火车行驶
B．交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理
C．利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度
D．有经验的战士从炮弹飞行的尖啸声判断飞行炮弹是接近还是远去
11．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
12．下列关于多普勒效应的说法中，不正确的是（　　）
A．多普勒效应是当波源和观测者相对介质运动时，观测频率与波源频率不同的现象
B．机械波和光波都能发生多普勒效应
C．当波源静止，观测者向着波源运动时，观测者接收的波速不变，波长变长
D．观测者静止，波源向着观测者运动时，观测者接收的波长变短，波速不变
13．一人站在火车轨道旁，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
14．下列技术应用涉及到多普勒效应的是（　　）
A．雷达定位 B．利用“共鸣箱”来使声音增强
C．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速 D．用超声波检测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡
15．两列机械波在同种介质中相向而行，、为两列波的波源，以、连线和中垂线为轴建立如图所示的坐标系，、的坐标如图所示。某时刻的波形如图所示。已知波的传播速度为，点有一个观察者，下列判断正确的是（　　）
A．两波源、的起振方向相同
B．经过足够长的时间的振幅为
C．波源产生的波比波源产生的波更容易发生衍射现象
D．当观察者以的速度向点运动时，观察者接收到波的频率为
二、填空题
16．多普勒效应的成因分析
（1）接收频率：观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的________的个数。
（2）当波源与观察者相互______时，观察者接收到的频率大于波源发出的频率，当波源与观察者相互_____时，观察者接收到的频率小于波源发出的频率。
17．生活中经常用“呼啸而来”形容正在驶近的车辆，这是声波在传播过程中对接收者而言频率发生变化的表现，无线电波也具有这种效应．图中的测速雷达正在向一辆接近的车辆发生无线电波，并接收被车辆反射的无线电波．由于车辆的运动，接收的无线电波频率与发生时不同，利用频率差就能计算出车辆的速度．已知发出和接收的频率间关系为，式中c是真空中的光速，若，，可知被测车辆的速度大小为________m/s．
18．判断该说法的正误：
多普勒效应说明波源的频率发生变化。( )
19．如图表示产生机械波的波源S做匀速运动的情况，图中的圆表示波峰，该图表示___________现象，观察到波的频率最高和最低的位置分别是________、________。
三、解答题
20．蝙蝠有完善的发射和接收超声波的器官，一只蝙蝠以的速度垂直于墙飞行，且以的频率发超声波，并经接收到回声。若声速是，求蝙蝠发射超声波时离墙的距离及蝙蝠所发出的超声波的波长？
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．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？
23．蝙蝠是通过声波的反射来判断前方是否有障碍物的。科学家在蝙蝠飞行的空间里横跨了很多系有铜铃的绳索，蝙蝠黑暗中在此空间飞行时不会碰撞这些绳索而导致铜铃发声。据此，你认为蝙蝠发出的声波频率应该具有怎样的特征？尽可能用数量级来描述你的估算。
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．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，故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0.15s（1.5个周期），x=40m处的质点运动路程为6个振幅，即
故B正确；
C．接收器在
时能够接收到此波，故C错误；
D．波源频率为
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，故D错误；
E．根据频率相同的两列波相遇才能产生稳定干涉的条件，若该波与另一列振幅也为10 cm的简谐横波相遇，不一定能够产生稳定的干涉图样，故E错误。
故选B。
3．D
【解析】
【详解】
A．只有频率相同的两列波叠加才会出现稳定的干涉图样，选项A错误；
B．在干涉图样中，振动加强区域的质点的振幅一定大于振动减弱区域质点的振幅，但是振动加强区域的质点的位移不一定大于振动减弱区域质点的位移，选项B错误；
C．根据多普勒效应可知，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，选项C错误；
D．只有障碍物或孔的尺寸与波长比较相差不多或较小，波才能发生明显衍射现象，选项D正确。
故选D。
4．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。
5．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．交通警察利用测速仪向行进中的车辆发射频率已知的超声波，根据反射波的频率变化判断车速，这是利用了波的多普勒效应，选项A正确；
B．“闻其声不见其人”是声波的衍射现象，选项B错误；
C．医生向人体内发射频率已知的超声波，根据接收到的被血管中的血流反射后的超声波的频率变化，判断血流的速度是利用多普勒现象，选项C错误；
D．夏日雷声轰鸣不绝，这是声波的反射现象，选项D错误。
故选A。
6．A
【解析】
【分析】
【详解】
“空山不见人，但闻人语响”即听到声音，却看不见人，这是声音的衍射；围绕发声的双股音叉走一圈，听到声音忽强忽弱，音叉发出两个相同频率的声波相互叠加，从而出现加强区于减弱区，这是声音的干涉；当正在鸣笛的火车背离我们急驶而去时，我们听到汽笛声的音调变低，因此这是多普勒效应；雷声在云层里轰鸣不绝这是由于波的反射，由于传播距离不同，传到人耳的时间不同导致，故A正确，BCD错误。
故选A。
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
已知入射角为i，设折射角为α，根据题意有
可得
故选D。
8．A
【解析】
【详解】
闻其声而不见其人，是声波绕过阻碍物而传播过来的，属于声波的衍射，而当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到音调变高，是属于多普勒效应，所以A正确；BCD错误；
故选A。
9．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．由
可得
发生稳定干涉的条件是频率相同，故A错误；
B．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，甲波的频率在降低，乙波的频率增大，由A选项可知，两波的频率不可能相同，故B错误；
C．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
因甲波的第一个波峰t=0的横坐标为，想x轴正方向移动3.75m后横坐标为2.75m，故C正确；
D．由同侧法可得处质点向下振动，x5.1m处质点也是向下振动，故D错误。
故选C。
10．A
【解析】
【分析】
多普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。
【详解】
A． 铁路工人用耳朵贴在铁轨上可判断附近有没有火车行驶，,是因为声音在固体中传播的比空气中快，与多普勒效应无关，故A符合题意；
B．交通警察对行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生变化，来知道汽车的速度，以便于进行交通管理，利用了多普勒效应；故B不符合题意；
C．利用地球上接收到遥远天体发出的原子光谱线的移动来判断遥远天体相对地球运动的速度，利用了多普勒效应，故C不符合题意；
D． 有经验的战士从炮弹飞行的尖啸声来判断飞行炮弹是接近还是远去，频率变高表示靠近，频率降低表示远，利用了多普勒效应，故D不符合题意；
故选A。
11．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。
12．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．多普勒效应是当波源和观测者相对介质运动时，观测频率与波源频率不同的现象，A正确；
B．机械波、电磁波和光波都会发生多普勒效应，B正确；
CD．根据多普勒效应可知，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，波速不变，根据
波长变短，C错误D正确。
故选C。
13．C
【解析】
【分析】
【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。
14．C
【解析】
【详解】
A．雷达定位是利用了电磁波的反射原理，选项A错误；
B．共鸣箱利用的是共振的原理，选项B错误；
C．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速，是利用了声波的多普勒效应，选项C正确；
D．用超声波检测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡，是利用了超声波的穿透能力强，选项D错误。
故选C。
15．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图像可知，波源起振方向沿y轴负方向；而波源的起振方向沿y轴正方向，起振方向相反，A错误；
B．两列波到达O点时总是同相位，振动加强，因此经过足够长的时间的振幅为，B错误；
C．两列波的波长均为4m，产生明显衍射条件相同，C错误；
D．当观察者以的速度向点运动时，观察到的波速为
根据
可得观察者接收到波的频率
D正确。
故选D。
16． 完全波 靠近 远离
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1] 接收频率：观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数。
（2）[2] [3]当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率大于波源发出的频率，当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率小于波源发出的频率。
17．30
【解析】
【详解】
由题给出的信息可知
代入数据可得
解得：
18．错误
【解析】
【分析】
【详解】
多普勒效应说明接收的频率发生变化，而波源的频率不会变，所以多普勒效应说明波源的频率发生变化是错误的。
19． 多普勒效应 A B
【解析】
【分析】
【详解】
略
20．，
【解析】
【详解】
声音传播时蝙蝠也在向前运动，设蝙蝠的速度为，声音的速度为，蝙蝠发出超声波时到墙的距离为，则有
代入数据解得
由
解得
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．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。
23．见解析
【解析】
【详解】
我们人耳能听见的声音频率范围在到之间，蝙蝠发出的是超声波，频率大于。
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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