3.4多普勒效应及其应用（Word版含答案）

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．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
2．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
3．一列迎面驶来的火车发出鸣笛，则静止的观察者听到声波变化正确的是（　　）
A．频率变高 B．频率不变 C．波速变大 D．波长不变
4．彩超仪向人体发射某频率的超声波，经血管中血流反射，根据波的频率变化可测得血流的速度。这是利用了波的（　　）
A．折射 B．干涉 C．衍射 D．多普勒效应
5．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
6．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
7．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
8．钢琴的“中央C”即为C调do，频率约为261.2Hz，下列说法正确的是（　　）
A．一边做仰卧起坐一边听，由于多普勒效应，琴发出的音调会有变化
B．当障碍物尺寸接近波长或小于波长时，才能发生衍射现象
C．隔着门缝听到琴声，是由于衍射现象造成的
D．假如琴边古筝也有一根调到C调do的弦，由于构造不同，它们无法发生共振
9．下列物理现象的描述，正确的是（　　）
A．汽车倒车是利用红外线原理感知障碍物的存在和距离
B．法拉第利用“力线”形象地描述了电磁场，电磁场是模拟的，不是真实存在的
C．优质的话筒线有层金属网罩，这是利用金属网罩的屏蔽作用，防止其他电信号干扰
D．干燥季节，脱掉外衣后再去摸金属门把手时，会被“电”一下，这是电磁感应现象
10．关于机械波的描述，下列说法正确的是（　　）
A．当两列波发生干涉时，如果两列波的波峰在某点相遇，则该处质点的位移始终最大
B．当机械波发生反射时，其频率不变，波长、波速均发生变化
C．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
D．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
11．关于波的描述，下列说法正确的是（　　）
A．当两列波发生干涉时，如果两列波的波峰在某点相遇，则该处质点的位移始终最大
B．声波容易绕过障碍物传播是因为声波波长较长，容易发生衍射
C．当机械波发生反射时，其频率不变，波长、波速均发生变化
D．当接收者远离波源时，波源发出的频率变低
12．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
13．单音源发生器装置在小车上，其发音频率为f0。图1中小车沿一圆形跑道做匀速圆周运动，观察者甲静止于圆心处，测得频率为f1；图2中小车沿直线向左匀速运动，观察者乙、丙静止于该直线上，丙在乙的右侧，观察者乙测得频率为f2，观察者丙测得频率为f3，则（　　）
A． B．
C． D．f1时而大于f0时而小于f0，
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．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
二、填空题
16．我国自主研发的“海翼”号深海滑翔机，刷新了下潜深度的世界纪录.悬停在深海中某处的滑翔机发出声呐信号(超声波）的频率为，在该处海水中的传播速度为,则声呐信号在该处海水中的波长为___；若停在海面上的监测船接收到的频率稍大于滑翔机发出声呐信号的频率，说明滑翔机正在____(选填“靠 近”或“远离”)该监测船．
17．利用光波的频率变化，计算星球________或________我们的速度。
18．如图表示产生机械波的波源O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___________（选填A、B、C、D点）。
（3）观察到波的频率最低的点是___________（选填A、B、C、D点）。
19．公路巡警开车在高速公路上以100km/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波，如果该波被轿车反射回来时，巡警车接收到的波的频率比发出时低。
（1）此现象属于______
A．波的衍射 B．波的干涉
C．多普勒效应 D．波的反射
（2）若轿车以20m/s的速度行进，反射回的波的频率应________。（填“偏高”或“偏低”）
三、解答题
20．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，甚至有些飞机的速度已经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343 m/s，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，飞机飞行的速度至少多大？
21．请简要说明科学上利用多普勒效应测量太空中星球相对地球的运动速度的原理。
22．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。
23．为了理解多普勒效应，可以设想一个抛球的游戏（如图）。设想甲每隔向乙抛一个球，如果甲、乙都站着不动，乙每隔接到一个球。如果甲抛球时仍然站着不动，而乙以一定速度向甲运动，这时乙接球的时间间隔是否还是？如果乙靠向甲的速度增大，乙接球的时间间隔是否会有变化？
24．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？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【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。
2．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。
3．A
【详解】
根据多普勒效应，波在波源移向观察者接近时接收频率变高，波长变短，波速不变，则一列迎面驶来的火车发出鸣笛，则静止的观察者听到声波变化是频率变高，波长变短，波速不变，所以A正确；BCD错误；
故选A。
4．D
【详解】
向人体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，测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法是根据多普勒效应原理，俗称“彩超”。
故选D。
5．B
【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。
6．C
【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。
7．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。
8．C
【详解】
A．因接受者和波源的总体位置不变，因此发出的音调不变，故A错误；
B．当障碍物尺寸接近波长或小于波长时一定能衍射，但能发生明显的衍射，故B错误；
C．隔着门缝听到琴声，是由于衍射现象造成的，C正确；
D．若古筝也有一根调到C调do的弦，则两者频率相同，可以发生共振，故D错误；
故选C。
9．C
【详解】
A．倒车雷达是利用超声波传递信息来确定障碍物的远近，A错误；
B．法拉第利用“力线”形象地描述了电磁场，电磁场是模拟的，但是电磁场是真实存在的，B错误；
C．优质的话筒线在信号传输线外又多包了一层金属网，起到静电屏蔽作用， C正确；
D．在天气干燥的季节，脱掉外衣后再去摸金属门把手时，常常会被“电”一下，这是静电现象，D错误。
故选C。
10．C
【详解】
A．如果两列波的波峰在某点相遇，振动总是加强，但质点的位移有时最大，有时为0，故A错误；
B．波发生反射是在同一种介质中，波的频率、波长和波速均不变，故B错误；
C．测速雷达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，故C正确；
D．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，故D错误。
故选C。
11．B
【详解】
A．如果两列波的波峰在某点相遇，振动总是加强，但质点的位移有时最大，有时为0，故A错误；
B．声波容易绕过障碍物传播是因为声波波长较长，容易发生明显的衍射现象，故B正确；
C．波发生反射是在同一种介质中，波的频率、波长和波速均不变，故C错误；
D．根据多普勒效应可知，当接收者远离波源时，接收者接收到的波的频率比波源频率低，而波源频率不会发生变化，故D错误。
故选B。
12．B
【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。
13．C
【详解】
图1中小车绕着甲做匀速圆周运动，根据多普勒效应可知，小车发出的频率与观察者甲接收到的频率相等，则有
图2中小车向左匀速运动，小车远离乙和丙，根据多普勒效应可知，二者接收到的频率均小于小车发出的频率，且小车相对于乙和丙的运动是相同的，则有
综上所述，有
故选C。
14．C
【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．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。
16． 靠近
【详解】
根据波速定义：，．根据多普勒效应，当滑翔机靠近监测船时，监测船接收到的频率大于滑翔机发出声呐信号的频率．
17． 靠近 远离
【详解】
略
18． D A B
【详解】
（1）[1]该图表示的是多普勒效应，正确选项为D。
（2）[2]从波长变化情况来看，波源正在移向A点。
（3）[3]由于波源远离B点，所以观察到波的频率最低的点是B点。
19． C 偏高
【详解】
（1）[1] 公路巡警开车在高速公路上以100km/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波，如果该波被轿车反射回来时，巡警车接收到的波的频率比发出时低，这是多普勒效应。
故选C。
（2）[2]因为巡警车的速度大于轿车的速度，轿车巡警车靠近，反射回的波的频率应偏高。
20．
【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。
21．见解析
【详解】
光波会由于多普勒效应而发生波长的变化。恒星的光谱中有一系列吸收线，如果恒星远离我们而去，我们观测到的这些吸收线就会向光波的红端（长波）方向移动，称为谱线红移。反之，当恒星朝向我们而来时，观测谱线会向光波的蓝端（短波）方向移动，称为谱线蓝移。测出谱线红移或蓝移的量，根据多普勒效应的公式，我们就可以得出恒星朝向或者远离我们的速度了。
22．见解析
【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。
23．乙以一定速度向甲运动，乙接球的时间间隔小于，如果乙靠向甲的速度增大，乙接球的时间间隔是会有变化
【详解】
当甲乙均不动时，相当于观察者乙与波源甲相对静止，观察到的频率等于波源震动的频率，当乙以一定的速度向甲运动，相当于观察者向波源靠近，由于间距缩短，观察着接收到的波的频率增大，乙接到球的时间会缩短，乙接球的时间间隔小于，如果乙靠向甲的速度增大，相当于观察者向波源靠近的比较快，间距缩短的较快，观察者接受到的波的频率增大的较快，乙接到球的时间会继续减小。
24．(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.
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页