3.4多普勒效应及其应用 练习（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
1．两辆汽车甲与乙，在时刻，分别距十字路O处的距离为和。两车分别以速率和沿水平的、相互正交的公路匀速前进，如图所示。汽车甲持续地以固定的频率鸣笛，则在任意时刻t汽车乙的司机所检测到的笛声频率将如何变化（已知声速为u，且有、）（　　）
A．当两车均向O运动（在到达O之前）时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率低
B．当两车均向O运动（在到达O之前）时，观察者接收到的频率可能等于波源发出的频率
C．当两车均向远离O的方向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率低
D．当两车均向远离O的方向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率高
2．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
3．气象雷达用于近距离云层的探测，可通过反射波频率的变化测定云层的速度，其运用的规律是（　　）
A．波的干涉 B．波的衍射 C．波的折射 D．多普勒效应
4．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
5．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
6．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
7．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
8．如图所示，坐标原点处有一周期为的振源，发出一列沿轴正方向传播的简谐横波，时的波动图像如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．再过一个周期处的质点将运动到处
B．图示时刻处质点的速度方向为轴正方向
C．一观察者从处沿轴向坐标原点运动时，接收到该波的频率为
D．该波在传播过程中遇到尺寸为的障碍物会发生明显的衍射现象
9．在天文学上，由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率可以判断遥远的天体相对于地球的运动速度。这是利用了波的（　　）
A．折射 B．干涉 C．衍射 D．多普勒效应
10．a为声源，发出声波。b为接收者，接收a发出的声波。若a、b在沿着两者连线的方向运动（速度都不超过声速）。以下说法正确的是（　　）
A．若a、b相互靠近，则b接收到的声波的频率一定比a发出的低
B．若a、b向同一方向运动，则b接收到的声波的频率一定比a发出的低
C．若a、b向同一方向运动，则b接收到的声波的频率一定比a发出的高
D．若a静止，b向a运动，则b接收到的声波的频率一定比a发出的高
11．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
12．下列说法错误的是（　　）
A．弹簧振子运动半个周期的路程一定等于两倍振幅
B．通过超声波被血流反射回来其频率发生变化可测血流速度，是利用了波的干涉
C．将摆钟从成都龙泉山的山脚移动到山峰，摆钟的周期将变大
D．“闻其声不见其人”是波的衍射现象
13．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
14．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．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
15．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
二、填空题
16．如下图所示，向左匀速运动的小车发出频率为f的声波，车左侧A处的人感受到的声波的频率为f1，车右侧B处的人感受到的声波的频率为f2，则f1、f2与f的关系为 ________ ．
17．右图反映了飞机以一定速度在空中（不考虑空气的流动）水平飞行时产生声波的情况．图中一系列圆表示声波的传播情况，A点表示飞机的位置．静止在B点的人听到的音调_______（填变高、变低或者不变）．这种现象叫做_______．
18．生活中经常用“呼啸而来”形容正在驶近的车辆，这是声波在传播过程中对接收者而言频率发生变化的表现，无线电波也具有这种效应．图中的测速雷达正在向一辆接近的车辆发生无线电波，并接收被车辆反射的无线电波．由于车辆的运动，接收的无线电波频率与发生时不同，利用频率差就能计算出车辆的速度．已知发出和接收的频率间关系为，式中c是真空中的光速，若，，可知被测车辆的速度大小为________m/s．
19．自动驾驶汽车配置了超声波、激光、无线电波雷达和光学相机组成的传感探测系统，当汽车与前方车辆距离减小到安全距离时，系统会执行减速指令．若汽车静止时发出的超声波频率为4.0×104Hz，空气中声速为340m/s，该超声波的波长为________m．汽车行驶时接收到被前方汽车反射的超声波频率________(选填“大于”“等于”或“小于”)汽车发出的频率．
三、解答题
20．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？
21．一只汽船以4 m/s的速度在无风河面上航行，船上发出一声鸣笛，旅客在3 s后听到前方悬崖反射回来的声音，问悬崖离汽船原来的位置有多远？
22．蝙蝠是通过声波的反射来判断前方是否有障碍物的。科学家在蝙蝠飞行的空间里横跨了很多系有铜铃的绳索，蝙蝠黑暗中在此空间飞行时不会碰撞这些绳索而导致铜铃发声。据此，你认为蝙蝠发出的声波频率应该具有怎样的特征？尽可能用数量级来描述你的估算。
23．正在报警的警钟每隔响一声，声波在空气中的速度，警钟已响了很久，问在内：
（1）如果警钟不动，某人乘坐速度的汽车向警钟接近，能听到几次钟响；
（2）如果某人不动，汽车带着警钟以的速度向人接近，人能听到几次钟响；
（3）如果人和警钟都以的速度相互接近或远离，人分别能听到几次钟响。
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
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
根据多普勒效应可知，当两车均向O运动（在到达O之前）时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率高；当两车均向远离O的方向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率低，故ABD错误，C正确。
故选C。
2．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。
3．D
【详解】
气象雷达用于近距离云层的探测，可通过反射波频率的变化测定云层的速度，其运用的规律是多普勒效应，ABC错误，D正确。
故选D。
4．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。
5．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。
6．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。
7．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。
8．B
【详解】
A．沿轴正方向传播的简谐横波，波上各质点都在各自的平衡位置附近，沿垂直波的传播方向做简谐振动，而不随波的传播方向移动，A错误；
B．由图可知，波沿x轴正方向传播，由“上下坡”原理确定，x=2m处的质点此时刻在下坡位置，因此速度方向沿y轴正方向，即向上振动，B正确；
C．由题意可知，波源的振动频率为
由多普勒效应可知，观察者在x=20m处，沿x轴向坐标原点运动时，接收到的波的频率要大于0.5Hz，C错误；
D．由图可知波的波长=4m，由产生明显衍射现象的条件可知， 尺寸100m的障碍物远大于该波的波长，因此不会产生明显的衍射现象，D错误。
故选B。

9．D
【详解】
多谱勒效应是指波源或观察者发生移动，而使两者间的距离发生变化，使观察者收到的频率发生了变化，所以由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率可以判断遥远的天体相对于地球的运动速度。这是利用了波的多普勒效应，则D正确；ABC错误；
故选D。
10．D
【详解】
AD．b接收到的声波的频率的高低关键是看声源a与接收者b之间的距离如何变化，若远离则b接收到的声波的频率比a发出的低，若靠近则b接收到的声波的频率比a发出的高，故A错误，D正确；
BC．当a、b向同一方向运动时，两者之间的距离可变大、可变小、可不变，故b接收到的声波的频率与a发出的声波的频率关系不确定，故BC错误。
故选D.
11．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。
12．B
【详解】
A．弹簧振子在四分之一个周期里运动的路程不一定等于一个振幅，弹簧振子从平衡位置向下运动的过程中，在二分之一个周期里运动的路程等于二倍振幅，故A正确，不符合题意；
B．利用多普勒效应，当间距变化时，接收的频率与发出的频率不相同，则可测量血流速度，故B错误，符合题意；
C．根据单摆周期公式
摆钟移动时，周期将变大，故C正确，不符合题意；
D．隔墙有耳与只听其声不见其人都是波的衍射现象，故D正确，不符合题意。
故选B。
13．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。
14．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D错误；
故选C。
15．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。
16．f2【详解】
由题意可知，声源靠近A处的人，由多普勒效应可知，他接收的频率变大，即f1＞f；当声源远离B处的人，他接收频率的变小，即f2＜f。即f217． 变低 多普勒效应
【详解】
飞机远离B运动，在B点的人在单位时间内的得到的完整的波的个数变少，则人听到的飞机的声音的频率变低；这种现象叫多普勒效应．
18．30
【详解】
由题给出的信息可知
代入数据可得
解得：
19． 8.5×10-3 大于
【详解】
[1]．根据，可得波长为
[2]．因波源向前运动，则根据多普勒效应，接收到的反射超声波频率大于发出的超声波频率．
20．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。
21．516 m
【详解】
如图所示，设船发出鸣笛声于B处，旅客听到回声位置在A处，即3 s内汽船前进了A、B间距离l，则声波经过（2s－l）的距离。有
v声t＝2s－l＝2s－v船t
得
22．见解析
【详解】
我们人耳能听见的声音频率范围在到之间，蝙蝠发出的是超声波，频率大于。
23．（1）635次；（2）637次；（3）相互接近：675次；相互远离：533次
【详解】
（1）警钟每隔响一声，发出响声的等效频率
警钟不动，即波源静止，则响声的等效波长（两次响声间的距离）不变，即
不变，而响声相对于人的传播速度和人的运动方向相反，因此响声相对于人的速度变为，所以人接收到的响声的等效频率为
因此内听到的钟响次数
次次
（2）声源向前运动，运动方向和声波的传播方向相同，则响声的等效波长变短
若人静止不动，则响声相对于人的速度没有发生变化，则人接收到的响声的等效频率
因此内听到的钟响次数
次次
（3）人和警钟相互接近时，声源运动方向和响声传播方向相同，则响声的等效波长变短，
人的运动方向和响声的传播方向相反，则声速相对于人增大，为，则人接收到的响声的等效频率
因此内听到的钟响次数
次次
人和警钟相互远离时，声源运动方向和响声传播方向相反，则响声的等效波长变长，
人的运动方向和响声的传播方向相同，则声速相对于人减小，为，则人接收到的响声的等效频率
因此内听到的钟响次数
次次
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
答案第1页，共2页