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．关于声音的产生和传播，下列说法正确的是（　　）
A．换用木锤替代橡胶锤敲击音叉，音叉发出声音的音调变高
B．当声波在介质中传播时，介质参与振动的频率等于声波频率
C．空气中超声波传播速度远大于普通声波传播的速度
D．超声波迎着汽车行驶方向发射，汽车越快，仪器接收到的反射回波的频率越低
2．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．科学家通过哈勃望远镜发现来自遥远的星系上的某种原子光谱，与地球上同种原子的光谱比较，波长均变小，说明该星系正在远离地球而去
3．根据多普勒效应，下列说法中正确的是（　　）
A．多普勒效应只适用于声波
B．当波源和观察者同向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率低
C．当波源和观察者相向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率高
D．当波源和观察者反向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率高
4．波源所发出的机械波的频率为，观察者所接收到的机械波频率也为．下列判断中正确的是（　　）
A．若波源静止不动，则观察者一定静止不动
B．波源和观察者之间的相对距离不变
C．波源和观察者之间的相对距离增大
D．波源和观察者之间的相对距离减小
5．下列关于多普勒效应的说法中，不正确的是（　　）
A．当声源朝靠近观察者运动时，声源的频率不变
B．只要波源在运动，就一定能观察到多普勒效应
C．当声波远离观察者运动时，观察者接收到的频率变低
D．当声源相对于观察者运动时，观察者听到的声音的频率可能变高，也可能变低
6．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
7．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
8．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
9．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
10．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
11．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
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．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
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．下列关于波的说法，正确的是（　　）
A．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
B．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
C．两列波叠加一定会出现稳定的干涉图样
D．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
二、填空题
16．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.
17．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( )
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．判断下列说法的正误。
（1）发生多普勒效应时，波源的频率发生了变化。( )
（2）当波源和观察者向同一个方向运动时，一定发生多普勒效应。( )
（3）当观察者远离波源运动时，观察者接收到的波的频率变大。( )
三、解答题
20．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？
21．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？
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．如图为由波源S发出的波某一时刻在介质平面中的情形，实线为波峰，虚线为波谷，设波源频率为20Hz，且不运动，而观察者在1s内由A运动到B，观察者接收到多少个完全波？
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．B
【详解】
A．音叉振动的频率等于其固有频率，故A错误；
B．波传播时，介质的振动频率等于波源的振动频率。故B正确；
C．超声波也是声波，传播速度与普通声波相同。故C错误；
D．汽车越快，反射回波的频率越高。故D错误。
故选B。
2．C
【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．根据多普勒现象，若波源不动，观察者远离波源，则观察者者接收到的频率变小。所以科学家通过哈勃望远镜发现来自遥远的星系上的某种原子光谱，与地球上同种原子的光谱比较，波长均变长，说明该星系正在远离地球而去。故D错误。
故选C。
3．C
【详解】
A．多普勒效应适用于各种类型的波，故A错误；
B．当波源和观察者同向运动时，观察者不一定远离波源，所以观察者接收到的频率不一定比波源发出的频率低，故B错误；
C．当波源和观察者相向运动时，观察者逐渐靠近波源，接收到的频率一定比波源发出的频率高，故C正确；
D．当波源和观察者反向运动时，观察者逐渐远离波源，接收到的频率一定比波源发出的频率低，故D错误。
故选C。
4．B
【详解】
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；现在振源所发出的机械波的频率为180Hz，观察者所接收到的机械波频率也为180Hz，则说明振源和观察者之间的相对距离不变，若振源静止不动，观察者不一定静止不动，观察者绕振源做圆周运动时观察到的频率也不变，故B正确，ACD错误。
故选B。
5．B
【详解】
A．不论声源如何运动，声源的频率是不变的，故A正确；
B．波源运动时，波源与观察者距离不一定变化，不一定发生多普勒效应，故B错误；
C．声源远离观察者运动时，声源频率不变，但观察者接收到的频率就低，故C正确；
D．声源相对观察者运动时，二者距离可能增大，也可能减小，故观察者接收到的频率可能变低，也可能变高，故D正确。
本题选择错误的，故选B。
6．C
【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。
7．C
【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。
8．D
【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。
9．A
【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。
10．D
【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。
11．D
【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。
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．A
【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。
14．B
【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．B
【详解】
A．在干涉图样中，振动加强区域的质点，其振幅最大，但位移不是始终保持最大；同理振动减弱区域的点，其振幅最小，但其位移不是始终保持最小；所以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，A错误；
B．由多普勒效应，当波源远离接收者时，接收者接受到的波的频率比波源频率低，B正确；
C．两列频率相同的波叠加时会出现稳定的干涉图样，两列频率不同的波叠加时不能形成稳定的干涉图样，C错误；
D．波发生明显衍射的条件是：障碍物或孔的尺寸与波长比较相差不多或小得多；但如果障碍物或孔的尺寸比波长大，就不能发生明显的衍射现象，D错误。
故选B。
16． B 小于
【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．
17．正确
【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。
18．频率
【详解】
略
19． 错误 错误 错误
【详解】
略
20．(1)轿车的速度大于100 km/h
(2)轿车的速度小于100 km/h
【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.
21．126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
22．见解析
【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。
23．19个
【详解】
观察者在单位时间内接收到的完全波的个数等于观察者接收到的频率。如果观察者不动，则1s内，观察者接收的完全波的个数应为20个，然而当观察者从A运动到B的过程中，所能接收到的完全波的个数正好比不运动时少1个，即他只接收到19个完全波。
24．；
【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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