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．位于坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速为400m/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．波源的振动周期为T=0.05s
C．若波源向x轴负方向运动，则接收器接收到的波的频率大于波源的频率
D．该简谐横波在传播过程中只有遇到尺寸等于20m的障碍物时，才会发生明显的衍射现象
2．下列说法正确的是（　　）
A．做简谐运动的物体，在平衡位置时合力为0
B．红光和蓝光在空中某位置相遇，一定发生干涉现象
C．当声源靠近观察者运动时，观察者接收到的频率大于声源发出的频率
D．发生地震时，传播的只有纵波，没有横波
3．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
4．声波是一种机械波，具有波的特性，关于声波下列说法中正确的是（　　）
A．不同频率的声波在空气中相遇时不会叠加
B．高频声波和低频声波相遇时能发生干涉现象
C．相同条件下，低频声波比高频声波更容易发生衍射现象
D．马路上我们听到的汽笛声的频率都是汽笛发出的原有频率
5．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
6．根据多普勒效应，下列说法中正确的有（　　）
A．医生检查身体用的“B超”是根据超声波的多普勒效应制成的
B．一位有经验的战士听到飞行的炮弹尖叫声越来越尖锐，可以判断炮弹正向他远离
C．根据光波的多普勒效应，由地球接收到遥远天体发出的光波的频率越来越小，可以判断此天体正远离地球
D．当波源和观察者间有相对运动时，观察者接收到的频率一定和波源发出的频率不同
7．从坐标原点O产生的简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，时刻波的图像如图所示，此时波刚好传播到点，的质点P的位移为10cm，再经，质点P第一次回到平衡位置，质点N坐标（图中未画出），则（　　）
A．波源的振动周期为1.2s
B．波源的起振方向向上
C．波速为8m/s
D．若观察者从点以2m/s的速度沿轴正方向移动，则观察者接收到波的频率变大
8．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
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．观察者与声源间没有相对运动也可能产生多勒效应
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．下列有关物理现象的描述错误的是（　　）
A．“闻其声而不见其人”，属于波的衍射现象
B．使用耳机让人们更好地欣赏音乐，是利用了波的干涉
C．医学上用“彩超”可以检查心脏、大脑和眼底血管的病变是多普勒效应的应用
D．夏天里在一次闪电过后，雷声轰鸣不绝，属于波的干涉现象
11．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
12．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
13．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
14．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
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．有一种由钢丝牵着进行操纵做圆周飞行的飞机模型，装有两冲程的活塞式发动机作为动力。操纵者站在圆心，在他听来发动机工作时发出的音调是平稳不变的，而场边的观众则听到发动机的音调忽高忽低地做周期性变化，这是由于__________，这种现象叫做____________。
17．蝙蝠在喉内产生超声波通过口或鼻孔发射出来，超声波遇到猎物会反射回来，回波被蝙蝠的耳廓接收，根据回波判断猎物的位置和速度．在洞穴里悬停在空中的蝙蝠对着岩壁发出频率为34kHz的超声波，波速大小为340m/s，则该超声波的波长为________ m，接收到的回波频率________（选填“大于”、“等于”或“小于”）发出的频率．
18．利用多普勒测速仪测速
交通警察向行进中的车辆发射频率已知的超声波，测量反射波的________，根据反射波________变化的多少，就能知道车辆的速度。
19．多普勒效应产生的原因：
（1）当波源与观察者相对静止时，1s内通过观察者的波峰（或密部）的数目是________的，观测到的频率________波源振动的频率。
（2）当波源与观察者相互接近时，1s内通过观察者的波峰（或密部）的数目________（选填“增加”或“减小”），观测到的频率________（选填“增加”或“减小”）；反之，当波源与观察者相互远离时，观测到的频率________（选填“增加”或“减小”）。
三、解答题
20．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。
21．一固定的超声波源发出频率为的超声波，一辆汽车从远处向超声波源迎面驶来，在超声波源处的接收器接收到由汽车反射回来的超声波，并测出接收到的超声波频率为，设空气中声音的传播速度是，计算汽车的行驶速度．
22．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？
23．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？
24．一只汽船以的速度在无风河面上航行，船上发出声鸣笛，旅客在后听到前方悬崖反射回来的声音，已知声音在空气中的传播速度为。则悬崖离汽船鸣笛时的位置有多远。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
A．由图像知，波源开始振动的方向沿y轴负方向，A错误；
B．根据图像可知波长
则周期为
B正确；
C．波源向x轴负方向运动，则接收器与波源之间的距离增大，根据多普勒效应可知，接收器接收到的波的频率将小于波源的频率，C错误；
D．该简谐波波长为20m，在传播过程中只有遇到尺寸小于或等于20m的障碍物时才产生明显的衍射现象，但选项中仅说了等于，D错误。
故选B。
2．C
【详解】
A．简谐运动的位移是相对平衡位置的，故每次经过平衡位置时的位移为零，据F=-kx可知，回复力为零；单摆模型在平衡位置时，合力不为零，其加速度也不为零；而弹簧振子在平衡位置时，合力一定为零，加速度一定为零，故A错误；
B．两束光在相遇的区域内发生干涉现象需要具备的条件是①振动方向相同；②振动频率相同；③相位相同或相位差保持恒定，而红光和蓝光的频率不同，故B错误；
C．根据多普勒效应可知，当声源靠近观察者运动时，观察者接收到的声波频率大于声源发出的频率，故C正确；
D．发生地震时，传播的既有纵波也有横波，故D错误。
故选C。
3．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。
4．C
【详解】
A．不同频率的声波在空气中相遇时也能叠加，只是不能产生干涉，故A错误；
B．高频声波和低频声波相遇时因频率不同，不能发生干涉现象，故B错误；
C．相同条件下，低频声波比高频声波波长较大，更容易发生衍射现象，故C正确；
D．由多普勒效应，当汽车靠近我们时，我们听到的频率会比原频率大,当汽车远离我们时，我们听到的频率会比原频率小，所以马路上我们听到的汽笛声的频率不都是汽笛发出的原有频率，故D错误。
故选C。
5．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。
6．C
【详解】
A．医生检查身体用的“B超”没有用到多普勒效应，而彩超用了多普勒效应，故A错误；
B．一位有经验的战士听到飞行的炮弹尖叫声越来越尖锐，可以判断炮弹正向他靠近，故B错误；
C．据光波的多普勒效应，由地球接收到遥远天体发出的光波的频率越来越小，可以判断此天体正远离地球，故C正确；
D．当波源和观察者相互靠近或者远离时，观察者接收到的频率一定和波源发出的频率不同，如果沿着波源做圆周运动，距离不变，频率不变，故D错误。
故选C。
7．A
【详解】
C．由题图得到波动方程
由题目条件可知当时，代入得，点在经过第一次回到平衡位置，故0.1s内在波的传播方向上传播了1m，波速
故C错误；
A．周期
故A正确；
B．时刻波刚好传播到点，则点的振动方向即为波源的起振方向，由题图知波源的起振方向向下，故B错误；
D．若观察者从点以2m/s的速度沿轴正方向移动，由多普勒效应知观察者接收到波的频率变小，故D错误。
故选A。
8．C
【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。
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．D
【详解】
A．“闻其声而不见其人”，听到声音但是看不见人，这是声音的衍射，A正确；
B．耳机利用了波的干涉，能够让人更好的欣赏音乐，B正确；
C．彩超利用了多普勒效应，这是波源和接受物体相对位置改变而产生的效应，C正确；
D．夏天里在一次闪电过后，雷声轰鸣不绝，属于声音的多次反射，D错误。
本题选错误的，故选D。
11．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。
12．A
【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。
13．D
【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。
14．B
【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。
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． 操纵者与发动机的相对距离不变，场边的观察者与发动机的距离做周期性的变化； 多普勒效应
【详解】
[1]波源与观察者相互靠近或远离时，接收到的波的频率会发生变化，这种现象叫作多普勒效应。操纵者与发动机的距离不变，接收到的声波的频率不变，所以在他听来发动机工作时发出的声调是平稳不变的；而场边的观众与发动机的距离忽远忽近周期性变化，观众接收到的频率就发生周期性的变化，所以观众听到发动机的音调忽高忽低地做周期性变化。
[2]由多普勒效应可知，波源与观察者相对静止时，收的频率不变，有相对运动时，接收频率变化。
17． 0.01 等于
【详解】
[1][2]根据；由于波源和物体都是静止的，所以接收到的回波频率等于发出的频率。
18． 频率 频率
【详解】
略
19． 一定 等于 增加 增加 减小
【详解】
略
20．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。
21．
【详解】
设波源发射的超声波频率为=，汽车接收到的频率为，并把它反射回去，固定接收站接收到的频率为=，超声波在空气里的传播速度为v=，汽车的行驶速度为u．超声波在空气中的波长为，则，汽车每秒钟接收到的超声波的波数，即频率
汽车反射回的超声被在空气中的波长
固定接收器接收到的频率
==f
由此可以解得汽车的行驶速度
u=v=15.7m/s=56.5km/h
22．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。
23．
【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。
24．
【详解】
如图所示，汽船于B处发出鸣笛声，旅客听到回声的位置在A处，即内汽船前进了距离，则声波走过的距离。所以
所以
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