3.5多普勒效应 练习 (word版含答案)

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名称 3.5多普勒效应 练习 (word版含答案)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-04-08 04:37:34

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人教版(2019)选择性必修一 3.5 多普勒效应
一、单选题
1.交通电子警察向行驶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就能得出车辆的速度。这一技术主要利用的物理现象为( )
A.共振 B.波的衍射 C.波的干涉 D.多普勒效应
2.下列运动属于机械振动的是(   )
①乒乓球在地面上的自由来回上下运动
②弹簧振子在竖直方向的上下运动
③秋千在空中的来回运动
④竖立于水面上的圆柱形玻璃瓶的上下运动
A.①② B.②③
C.③④ D.②④
3.简谐运动是下列哪一种运动(  )
A.匀变速运动 B.匀速直线运动
C.非匀变速运动 D.匀加速直线运动
4.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
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.某飞手在操场中央操控无人机进行飞行表演,观众坐在看台观看。如图所示正在进行的是“刷锅”表演,无人机携带一个发声的蜂鸣器围绕飞手正上方的O点在水平面内做匀速圆周运动,则(  )
A.飞手听到声音的音调变高
B.飞手听到声音的音调平稳不变
C.观众听到声音的音调平稳不变
D.飞手与观众听到声音的音调始终相同
7.下列说法正确的是(  )
A.声源与观察者相互靠近时,观察者所接收的声波波速大于声源发出的声波波速
B.在波的传播方向上,某个质点的振动速度就是波的传播速度
C.机械波传播过程中遇到尺寸比机械波波长大的障碍物一定不能发生衍射
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,测出反射波的频率变化就能知道血流的速度,这种方法俗称“彩超”,利用的是多普勒效应原理
8.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
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.救护车迎面驶来时,听到的声音越来越尖的现象属于多普勒效应
10.关于多普勒效应的叙述,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和波源之间发生了相对运动
C.甲、乙两列火车相向行驶,两车均鸣笛,且所发出的笛声频率相同,乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率低于他所听到的乙车笛声频率
D.甲、乙两列火车相向行驶,两车均鸣笛,且所发出的笛声频率相同,乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率等于他所听到的乙车笛声频率
11.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
12.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
二、填空题
13.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
14.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( )
15.二十世纪二十年代,天文学家哈勃从星光谱的观测中发现宇宙中所有的星系都在彼此远离退行,距离越远,退行速度越大,两者成正比,这个规律称为哈勃定律。一个遥远的超新星以速度v远离地球观察者,地球观察者测量的星系光谱波长____(选填“大于”、“等于”或“小于”)超新星发出光谱波长;地球观察者测量超新星发出光的传播速度为_____(光在真空中传播速度为c)。
16.沿直线行驶的汽车通过某观察站时,观测到汽车发出鸣笛频率由1200HZ下降到1000HZ,已知空气中声速为330m/s,则汽车行驶的速度大小为________ m/s.
17.利用光波的频率变化,计算星球________或________我们的速度。
三、解答题
18.在高速公路上常用超声波测速仪测量汽车的速度,测速仪是根据它发出并接收超声波脉冲信号时间差来测出汽车速度的。设超声波测速仪发出的脉冲信号的时间间隔为,超声波在空气中传播的速度是。若汽车静止时,超声波测速仪所接收到的脉冲信号的时间间隔也为。问:
(1)当超声波测速仪所接收到的脉冲信号的时间间隔大于时,你能判定汽车是做怎样的运动吗?反之又怎样?
(2)若这一时间间隔为,则汽车行驶的速度是多少?
19.人造地球卫星经过跟踪站的上空,并向远离跟踪站的方向飞去时,为什么地面接收到的信号频率是先增大后减小的呢?
20.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20 Hz,且不运动,而观察者在1 s内由A运动到B,则观察者在这1 s内接收到多少个完全波?设波速为340 m/s,则要让观察者完全接收不到波,他每秒要运动多少米?
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.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?
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.D
【详解】
交通警察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,根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度,其工作原理利用的是多普勒效应。
故选D。
2.D
【详解】
机械振动的特点是物体在平衡位置附近做往复运动,ABC错误,D正确。
故选D。
3.C
【详解】
简谐运动的x-t图像是一条正弦曲线,其图像的斜率既不是定值,且随t也并非均匀变化,所以简谐运动是非匀变速运动,故C正确,ABD错误。
故选C。
4.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。
5.D
【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.B
【详解】
根据多普勒效应,无人机携带的蜂鸣器与飞手的距离保持不变,故飞手接收的频率与蜂鸣器发出的频率相同,所以飞手听到声音的音调平稳不变。但是观众与无人机携带的蜂鸣器距离会不断变化,当蜂鸣器与观众距离变远时,观众接收的频率变小,当蜂鸣器与观众距离变近时,观众接收的频率变大。故ACD错误,B正确。
故选B。
7.D
【详解】
A.声源与观察者相互靠近时,观察者所接收的声波频率大于声源发出的声波频率,而接收到的波速不变,A错误;
B.质点的做简谐振动,而波在同种介质中,匀速传播,因此振动速度与波的传播速度是不同的两个概念,B错误;
C.机械波传播过程中即使遇到尺寸比机械波波长大的障碍物也能发生衍射,只是不明显,C错误;
D.“彩超”利用的是多普勒效应原理,D正确。
故选D。
8.A
【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。
9.D
【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,故C错误;
D.救护车迎面驶来时,听到的声音越来越尖的现象属于多普勒效应,故D正确。
故选D。
10.B
【详解】
AB.产生多普勒效应的原因是观察者和波源之间发生了相对运动,但波源的频率并没有发生变化,故A错误,B正确;
CD.若甲乙两列车相向正对行驶,两车均鸣笛,且所发出的笛声频率相同,则乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率变大,他所听到的乙车笛声频率不变;故CD错误。
故选B。
11.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。
12.D
【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。
13. D A B
【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。
14.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。
15. 大于 c
【详解】
[1][2]根据多普勒效应,遥远的超新星以速度v远离地球观察者,则地球观察者测量的星系光谱波长大于超新星发出光谱波长;根据相对论原理,地球观察者测量超新星发出光的传播速度为c。
16.30m/s
【详解】
设声波的速度为:c=330m/s,声波的波长为λ,汽车的速度为v,
则有:1200=,1000=
则有:,整理得:22v=2c
解得v=30m/s;
【点睛】
本题要注意结合多普勒效应进行分析,注意波速度公式的正确应用.观察到的频率及相对速度之间的关系v=λf,根据人相对于汽车的速度可求得两次频率不同的关系式.
17. 靠近 远离
【详解】

18.(1)当超声波测速仪发出的脉冲信号的时间间隔大于时汽车在做远离测速仪的运动;反之,做接近测速仪的运动 (2)
【详解】
(1)设第一次超声波信号从发出到被反射回来的时间间隔△t1,第二次超声波信号从发出到被反射回来的时间间隔△t2,第一次放出的超声波与汽车相遇时超声波前进距离为
第二次放出的超声波与汽车相遇时超声波前进距离为
若汽车静止,则x1=x2,△t1=△t2,超声波测速仪所接收到的脉冲信号的时间间隔也为1s.
当超声波测速仪所接收到的脉冲信号的时间间隔大于1s时,△t2>△t1,结合两式可得
x2>x1
所以汽车远离超声波测速仪;
反之,当超声波测速仪所接收到的脉冲信号的时间间隔小于1s时,△t2<△t1,结合两式可得
x2<x1
所以汽车向超声波测速仪运动.
(2)超声波测速仪所接收到的脉冲信号的时间间隔为1.2s时,两次脉冲运动的时间差:
△t2-△t1=1.2-1.0=0.2s
汽车运动的时间
则汽车在1.1s内的位移
所以汽车的速度
19.见解析
【详解】
根据多普勒效应可知,当波源与观察者相互接近,间距变小,观察者接收的频率增大;当波源与观察者相互远离,间距变大,观察者接收的频率减小。
人造地球卫星经过跟踪站的上空,靠近跟踪站时,地面接收到的讯号频率增大,当向远离跟踪站的方向飞去时,地面接收到的讯号频率减小。
20.19个,340m
【详解】
[1]观察者在单位时间内接收到的完全波的个数,就等于观察者接收到的波的频率。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。
[2]要想让观察者完全接收不到波,他必须随同所在的波峰一起运动并远离波源。由s=vt得
s=340×1m=340 m
即观察者每秒要远离波源340m。
21.变高,见解析
【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.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。
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页