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．下列关于机械波的说法中，正确的是（　　）
A．某一频率的声波，从空气进入水中时，波长和频率均增大
B．产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化
C．在四分之一周期内，介质的质点所通过的路程一定等于一个振幅
D．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
2．关于机械波的特性，下列说法正确的是（　　）
A．只要是性质相同的波，都可以发生干涉
B．只有在障碍物，孔或缝的尺寸比波长小或者相差不多的情况下波才能发生衍射
C．在墙的一侧说话，另一侧的人能听到声音但看不见人，这说明声波可以穿透墙壁传播，而光波不能
D．向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率信号就能知道血流的速度，这种方法应用的是多普勒效应。
3．如图所示，我爱发明节目松果纷纷落中的松果采摘机利用了机械臂抱紧树干，通过采摘振动头振动而摇动树干，使得松果脱落。则（　　）
A．工作中，树干的振动频率可能小于采摘振动头的振动频率
B．为避免被落下的松果砸中，拾果工人快速远离采摘机，他会感到采摘机振动声调降低
C．采摘振动头振动频率增加，落果效果越好
D．采摘振动头停止振动，则树干的振动频率逐渐减小
4．关于教材中插图所涉及的物理知识，描述正确的是（　　）
A． 一列水波通过狭缝时的折射现象
B． 单摆做受迫振动的周期与摆球质量有关
C． 水下多普勒测速仪可测海水流速
D． 水波干涉时振动加强点位移一定比振动减弱点位移大
5．渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。某渔船发出的一列超声波在时的波动图像如图所示，图为质点的振动图像，则（　　）
A．该波的波速为
B．该波沿轴负方向传播
C．若鱼群向着渔船方向游过来，根据多普勒效应，接收器接收到的波源频率可能为
D．时间内，质点运动的路程为2m
6．根据多普勒效应，我们知道当波源与观察者相互接近时，观察者接收到波的频率增大；反之，观察者接收到波的频率减小。天文观测到某遥远星系所生成的光谱呈现“红移”，即谱线都向红色部分移动了一段距离，由此现象可知（　　）
A．观察者接收到光波的波长增大，该星系正在靠近观察者
B．观察者接收到光波的波长减小，该星系正在靠近观察者
C．观察者接收到光波的波长增大，该星系正在远离观察者
D．观察者接收到光波的波长减小，该星系正在远离观察者
7．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
8．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
9．下列说法中不正确的是（　　）
A．发生多普勒效应时波源的频率保持不变
B．只有声波会发生多普勒效应
C．要发生多普勒效应，波源和观测者间必须有相对运动
D．机械波、电磁波和光波都会发生多普勒效应
10．关于波的衍射、干涉，下列说法正确的是（　　）
A．超声波定位利用了波的衍射
B．“闻其声不见其人”中的“闻其声”是声波发生明显衍射的结果
C．两列波叠加时一定可以观察到稳定的干涉图样
D．两列波发生稳定干涉时，介质中某点的振动可能时而加强时而减弱
11．下列说法正确的是（　　）
A．“闻其声而不见其人”是一种司空见惯的现象，这体现了声波的衍射
B．在地球上测量出星球上某些元素发出的光波频率，若其小于地球上这些元素静止时的发光频率，则利用多普勒效应可以推知该星球在靠近地球
C．空气中产生的声波是纵波，纵波中的质点振动方向与波的传播方向相同
D．单摆的周期与振幅无关，所以无论静止释放摆球时的摆角为多少，周期不变
12．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
13．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
14．一频率为的声源以的角速度沿一半径为的圆周（圆心为O点）做匀速圆周运动。一观察者站在离圆心很远的P点且相对于圆心静止，如图所示，则观察者接收到（　　）
A．声源在A点时发出声音的频率等于
B．声源在B点时发出声音的频率等于
C．声源在C点时发出声音的频率等于
D．声源在D点时发出声音的频率小于
15．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
二、填空题
16．如图所示为机械波的波源O做匀速直线运动的情况，图中的圆表示波峰，则该图中表示的__________现象；波源正在移向________点，观察到波的频率最低的点是_______．
17．有多普勒效应时，波源的振动频率并没有发生变化，而是接收者接收的频率发生了变化，远离波源的接收者接到的频率变大，接近波源的接收者接收到的频率变小( )
18．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。
19．如图所示，波源S不动，每秒发出30个完全波。如果观察者1 s内由位置A移到位置B，则 1 s内将接收到________个完全波；如果观察者1 s内由位置C移到位置D，则1 s内将接收到________个完全波。
三、解答题
20．在网络搜索引擎上键入“多普勒效应”一词，查找多普勒效应的应用，并写出一篇介绍文章，全班同学进行交流。
21．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？
22．一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。
23．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？
24．随着科技的发展和作战的需要，现在的战斗机飞得越来越快，甚至有些战斗机的速度超过了声音在空气中的传播速度．假设某爆炸声在空气中的传播速度为，一架战斗机正在爆炸点附近远离它飞行，要使飞行员听不到爆炸声，战斗机飞行的速度至少多大？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
A．某一频率的声波，从空气进入水中时，频率不变，波速变大，则波长增大，选项A错误；
B．产生多普勒效应的原因是当波源与观察者的位置发生变化时，观察者接收到的波的频率发生了变化，选项B错误；
C．只有当质点从平衡位置，或者从波峰波谷位置开始振动时，在四分之一周期内，介质的质点所通过的路程才等于一个振幅，选项C错误；
D．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，选项D正确。
故选D。
2．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．产生稳定干涉图样的条件是频率相同、相差恒定。A错误；
B．只有在障碍物，孔或缝的尺寸比波长小或者相差不多的情况下波才能发生明显的衍射，B错误；
C．在墙的一侧说话，另一侧的人能听到声音但看不见人，这说明声波比光容易发生衍射现象。C错误；
D．向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率信号就能知道血流的速度，这种方法应用的是多普勒效应。D正确。
故选D。
3．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．工作中，树干做受迫振动，所以振动频率等于采摘振动头的振动频率。故A错误；
B．根据多普勒效应，拾果工人快速远离采摘机，他会感到采摘机振动声调降低。故B正确；
C． 采摘振动头振动频率增加，落果效果不一定越好。采摘振动头振动频率与树干的固有频率相同时落果效果最好。故C错误；
D． 采摘振动头停止振动，则树干的振动频率不变，振幅减小。故D错误。
故B正确。
4．C
【解析】
【详解】
A．一列水波通过狭缝时的衍射现象，所以A错误；
B．根据单摆的周期公式
可知，单摆做受迫振动的周期与摆球质量无关，所以B错误；
C．水下多普勒测速仪可测海水流速，所以C正确；
D．水波干涉时振动加强点位移不一定比振动减弱点位移大，因为不管是加强点还是减弱点都在各自的平衡位置做周期性的振动，所以减弱点的位移可能大于加强点的位移，则D错误；
故选C。
5．D
【解析】
【详解】
A．该波的波速为
故A错误；
B．t=0时刻质点P沿y轴正方向运动，所以此时质点P应位于波传播方向波形的下坡，则该波沿x轴正方向传播，故B错误；
C．鱼群反射超声波的频率为
若鱼群向着渔船方向游过来，根据多普勒效应，接收器接收到的波源频率应大于，不可能为8×104Hz，故C错误；
D．时间内，质点运动了个周期，质点运动的路程为
故D正确。
故选D。
6．C
【解析】
【分析】
【详解】
科学家们发现了红移现象，即光谱线都向红色部分移动了一段距离，即接受到的光的波长增大，频率减小，根据多普勒效应的理论可知这些星球都在远离地球，即宇宙在膨胀。
故选C。
7．B
【解析】
【分析】
【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。
8．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。
9．B
【解析】
【详解】
A．多普勒效应是一种现象，发生多普勒效应时，波源的频率没有发生改变，A不符合题意；
BD．机械波、声波、电磁波和光波都会发生多普勒效应，D不符合题意，B符合题意；
C．要发生多普勒效应，波源和观测者间必须有相对运动，观察者接收到波的频率发生变化，C不符合题意。
故选B。
10．B
【解析】
【分析】
【详解】
A． 超声波定位利用了波的反射，故A错误；
B．“闻其声不见其人”中的“其声闻”是声波绕过障碍物继续传播，是声波发生明显衍射的结果，故B正确；
C．两列波频率完全相同时，叠加才可以观察到稳定的干涉图样，故C错误；
D．两列波发生干涉时，介质中某点的振动如果加强始终加强，如果减弱始终减弱，故D错误。
故选B。
11．A
【解析】
【详解】
A．“闻其声而不见其人”是一种司空见惯的现象，这体现了声波的衍射，A正确；
B．波源远离时，接收的频率变小，B错误；
C．纵波中的质点振动方向有时与波的传播方向相同，有时则相反，C错误；
D．小角度单摆才可近似为简谐运动，此时周期与摆角无关，然而若摆角很大，就不再是单摆周期，D错误。
故选A。
12．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。
13．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。
14．B
【解析】
【详解】
根据多普勒效应，当声源和观察者相向运动时观察者接收到的频率大于声源的频率，当声源和观察者反向运动时观察者接收到的频率小于声源的频率。将声源运动到ABCD四个点时，相对于观察者的速度方向画出来，可以得到A点有接近观察者的趋势，C点有远离观察者的趋势，声源在BD两点的速度方向，垂直O点与观察者的连线。所以在BD两点，观察者接收到的频率就等于声源的频率，而在A点观察者接收到的频率大于声源的频率，在C点观察者接收到的频率小于声源的频率。
故选B。
15．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。
16． 多普勒 A B
【解析】
【分析】
根据图象进行分析，根据接收到的波的个数分析频率的变化，明确多普勒效应的应用．
【详解】
由图可知，AB两边接收到的频率不同，故说明发生了多普勒效应；由图可知，A处接收到的波要多，故A处接收到的频率大；而B处接收到的频率低；故说明波源正在向A移动；
【点睛】
本题关键明确：发生多普勒效应时，要明确当物体与波源相互靠近时，观察者接收到的频率增大，而远离时接收到的频率减小．
17．错误
【解析】
【详解】
[1]根据多普勒效应，远离波源的接收者接到的频率变小，接近波源的接收者接收到的频率变大，故原题说法错误。
18．频率
【解析】
【分析】
【详解】
略
19． 31 28
【解析】
【详解】
如果观察者在A点不动，观察者每秒将接收到30个完全波，由于观察者1 s内由位置A移到位置B(恰好为一个波长)将多接收一个完全波，所以1 s内观察者将接收到31个完全波。同理，如果观察者1 s内由位置C移到位置D，每秒将少接收到2个完全波，故接收28个完全波。
20．见解析
【解析】
【详解】
1.雷达测速仪
检查机动车速度的雷达测速仪是利用多普勒效应。交警向行进中的车辆发射频率已知的电磁波，通常是红外线，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少就能知道车车辆的速度；
2.多普勒效应在医学上的应用
在临床上，多普勒效应用也不断增多，近年来迅速发展起来的超声波脉冲检查仪就是一个很好的例子。当声源或反射界面移动时，比如当红细胞流经心脏大血管时，从其表面散射的声音频率改变，由这种频率偏移就可以知道血流的方向和速度。
21．(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
22．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。
23．，
【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
24．
【解析】
【详解】
要使飞行员恰好听不到爆炸声，即飞行员正好一个声波也接收不到，则他随战斗机运动的速度应与波峰前进的速度一样，即战斗机应以的速度飞行远离爆炸点．
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