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．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
2．关于多普勒效应，下列说法正确的是（ ）
A．多普勒效应是由波的干涉引起的
B．多普勒效应是由波源和观察者之间有相对运动而产生的
C．多普勒效应说明波源的频率发生了变化
D．只有波长较大的声波才可以产生多普勒效应
3．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不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高
4．下列说法正确的是（　　）
A．在连续均匀的海浪冲击下，停在海面的小船上下振动，是共振现象
B．受迫振动的振幅由驱动力的大小决定，与系统的固有频率无关
C．医生利用超声波测定病人血管中的血流速度，这是利用了超声波的多普勒效应
D．寺庙里的大钟被撞击后我们会感觉到余音不绝，这属于声波的衍射
5．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
6．一列沿x轴正方向传播的横波，在t=0时刻的波形如图甲所示，图乙是图甲中某质点的振动图像。下列说法正确的是（　　）
A．该波的波速为4m/s
B．图乙表示质点S的振动图像
C．质点R在t=6s时的位移最大
D．一观察者沿x轴向波源运动时，他观测到的该波频率为0.25Hz
7．一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
8．在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有（　　）
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，在空气和水中传播的速度不同
C．观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低
D．在空旷的山谷里喊话，会听到回声
9．一人站在火车轨道旁，一列正在鸣笛的火车高速驶来，然后又高速离去，则此人听到的鸣笛声的频率将（　　）
A．变大 B．变小
C．先变大后变小 D．先变小后变大
10．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
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．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
13．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
14．下列说法正确的是（　　）
A．一位有经验的战士听到炮弹飞行的尖叫声越来越尖锐，可以判断炮弹正远离
B．干涉现象是波的特征，因此任何两列波相遇时都会产生干涉现象
C．光能发生偏振现象，说明光是一种纵波
D．因为可见光波长比通常障碍物尺寸小的多，所以不容易观察到可见光的明显衍射现象
15．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
二、填空题
16．二十世纪二十年代，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）。
17．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
18．男生的声带一般宽而厚，振动频率________（选填“高”或“低”），所以声音低沉；女生的声带一般窄而薄，振动频率________（选填“高”或“低”），所以声音尖细；说话的嗓门有大有小，这是声音的________不同。
19．新型列车动车组速度可达300 km/h，与该车汽笛声的音调相比，
(1)站在车前方路旁的人听起来音调________(选填“偏高”或“偏低”)，站在车后方路旁的人听起来音调_______ (选填“偏高”或“偏低”)．
(2)迎面来的另一列车上的乘客听起来音调怎样___？此时列车汽笛发出的声波频率变化了吗_____？
(3)坐在新型列车动车组上的乘客听起来音调怎样____？
三、解答题
20．警车鸣笛从你身边飞速驶过，对于警车向你靠近和警车远离的过程，你会听到警笛的声音在变化，思考下列问题：
（1）你听到警笛的音调有何不同？
（2）实际上警笛的音调会变化吗？
（3）听到音调发生变化的原因是什么？
21．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？
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？
24．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？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．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。
2．B
【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与波的干涉无关，A错误；
BC．多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的；当波源与观察者之间有相对运动时，会发生多普勒效应；发生多普勒效应时是接收到的频率发生了变化，但波源的频率没有变化，B正确、C错误；
D．多普勒效应是波的特有性质，故任何波都可以产生多普勒效应，D错误。
故选B。
3．B
【详解】
A．只有叠加的两列波频率相同，振动情况相同，才会出现稳定的干涉图样，故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，故B正确；
C．只有障碍物或孔的尺寸与波长比较相差不多或小得多，波才能发生明显的衍射现象，故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，故D错误。
故选B。
【点睛】
4．C
【详解】
A．上下振动的小船是受迫振动，A错误；
B．受迫振动的频率由驱动力的频率决定，与系统的固有频率无关。B错误；
C．医生利用超声波测定病人血管中的血流速度，这是利用了超声波的多普勒效应。C正确；
D．寺庙里的大钟被撞击后我们会感觉到余音不绝，这属于声波的反射。D错误。
故选C。
5．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。
6．C
【详解】
A．由图甲知波长为
λ=8m
由图乙知周期为
T=4s
则波速为
故A错误；
B．甲图中t=0时刻Q处于平衡位置向上运动，位移为零，与振动图象t=0时刻质点的状态相符，则图乙可能是质点Q的振动图象，故B错误；
C．由图可知，质点R在t=6s时的位移为13m，为最大位移，故C正确；
D．波传播的频率
一观察者沿着x轴靠近波源运动，与波相向运动，相对速度变大，发生多普勒效应，其观测到的该波的频率将大于0.25Hz，故D错误。
故选C。
7．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。
8．C
【详解】
A．雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声，说明光速比声速快，故A不符合题意；
B．同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同，这是因为机械波在介质中的传播速度由介质本身的性质所决定，故B不符合题意；
C．观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低，属于多普勒效应，故C符合题意；
D．在空旷的山谷里喊话，会听到回声，说明声波遇到障碍物会发生反射，故D不符合题意。
故选C。
9．C
【详解】
根据多普勒效应可知，当物体振动频率不变时，距离声源越远，声音的音调越远，距离声源越近，声音的音调越高，因此当站在火车轨道旁，一列正在鸣笛的高速火车飞驰而过，当火车高速驶来时，距离越来越近，听到的鸣笛声的频率将变大，当高速离去，距离越来越远，听到的鸣笛声的频率将变小，ABD错误，C正确。
故选C。
10．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。
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．C
【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。
13．C
【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。
14．D
【详解】
A．据多普勒效应可知，炮弹飞行的尖叫声越来越尖锐，说明炮弹正靠近，A错误；
B．干涉现象是波的特征，频率相等的两列波相遇时会产生干涉现象，B错误；
C．光能发生偏振现象，说明光是一种横波，C错误；
D．发生明显衍射现象的条件是障碍物或空的尺寸比波长小，由于可见光波长比通常障碍物尺寸小的多，所以不容易观察到可见光的明显衍射现象，D正确。
故选D。
15．C
【详解】
A．该现象是一列水波通过狭缝时的衍射现象，选项A错误；
B．单摆做受迫振动的周期只与驱动力的周期有关，与摆球质量无关，选项B错误；
C．水下多普勒测速仪可测海水流速，选项C正确；
D．水波干涉时振动加强点振幅一定比振动减弱点振幅大，但是加强点的位移不一定大于减弱点的位移，选项D错误。
故选C。
16． 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。
17． 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。
18． 低 高 振幅
【详解】
[1]男生的声带一般宽而厚，说明声带振动慢，所以频率低；
[2]女生的声带一般窄而薄，说明声带振动快，所以频率高；
[3]响度是声音的三个特征之一，与声音的振幅有关，振幅越大，响度越大，振幅越小，响度越小，说话的嗓门有大有小是说声音的振幅大小不同。
19． 偏高 偏低 偏高 不变 不变
【详解】
(1)[1][2]站在列车前方的人与列车的距离在靠近，因此听起来音调偏高，站在列车后方的人与列车的距离在远离，因此音调偏低。
(2)[3][4]迎面来的列车上的乘客听起来音调偏高，此时列车汽笛发出的声波频率不变。
(3)[5][6]坐在该列车上的乘客与列车的相对位置不变，故听起来音调不变。
20．（1）警车驶来时，音调变高；警车远离时，音调变低；（2）实际上警笛的音调不会变化；（3）见解析
【详解】
（1）警车驶来时，音调变高；警车远离时，音调变低
（2）实际上警笛的音调不会变化
（3）警车与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增加；二者如果相互远离，观察者接收到的频率减小，因此会感觉警笛音调变化
21．
【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。
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．(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
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