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
1．两辆汽车甲与乙，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．如图为由波源S发出的波在介质平面中某一时刻的情形，实线为波峰，虚线为波谷，实线与虚线等间距分布。设波源频率为20Hz，观察者在1s内由A运动到B，则观察者在这1s内接收到完全波的个数为（　　）
A．18个 B．19个 C．20个 D．21个
3．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
4．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
5．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
6．如图所示，一频率为600Hz的声源以一定角速度绕圆心O点做匀速圆周运动一圈。某观察者站在离圆心O很远的P点观察。若观察者接收到声音频率小于600Hz，则可能是声源在图中哪点发出的（　　）
A．A点 B．B点 C．C点 D．D点
7．超声波是一种频率高于的声波，波长很短，只有几厘米，甚至千分之几毫米，它的方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，因此有广泛的应用关于超声波，下列说法中正确的是（　　）
A．由于高频率超声波波长很短，因此衍射本领很强
B．空气中超声波传播速度远大于普通声波传播的速度
C．当超声波在介质中传播时，介质参与振动的频率等于超声波频率
D．超声波测速主要是利用超声波相干性好的特点
8．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
9．关于机械振动和机械波的描述，下列说法错误的是（　　）
A．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
B．当机械波发生反射时，其频率、波长、波速均不发生变化
C．系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力频率
D．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
10．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
11．一辆大客车上有一个声源发出频率一定的乐音，当大客车静止、观察者也静止时，观察者听到并记住了这个乐音的音调。当观察者坐上一辆小轿车后听到这个乐音的音调比原来低的是（　　）
A．小轿车静止，大客车向他驶来
B．小轿车静止，大客车离他驶去
C．大客车静止，小轿车向着大客车驶去
D．大客车在前、小轿车在后，且小轿车速度大于大客车速度
12．下列关于多普勒效应的说法中，不正确的是（　　）
A．当声源朝靠近观察者运动时，声源的频率不变
B．只要波源在运动，就一定能观察到多普勒效应
C．当声波远离观察者运动时，观察者接收到的频率变低
D．当声源相对于观察者运动时，观察者听到的声音的频率可能变高，也可能变低
13．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
14．关于振动和波，下列说法中正确的是（　　）
A．声波击碎玻璃杯的实验原理是声波的干涉
B．波只有遇到很小的障碍物才会发生衍射现象
C．鸣笛火车进站时，静止于站台上的旅客接收到该列火车笛声的频率比火车鸣笛频率低
D．挑水时为了防止水从桶中荡出，可以加快或减慢走路的步频
15．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．采摘振动头停止振动，则树干的振动频率逐渐减小
C．采摘振动头振动频率增加，落果效果越好
D．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
二、填空题
16．车以80km/h速度行驶，从对面开来超高速列车，向背后奔驶而去．此间超高速车所发出的汽笛声开始若听取“哆”音，后来听到的则是降低的“咪”音（假定“哆”音和“咪”音的频率之比为．设声速为1200km/h，则超高速列车的时速是________km/h．
17．如图所示，在公路的十字路口东侧路边，甲以速度v1向东行走，在路口北侧，乙站在路边，一辆汽车以速度v2通过路口向东行驶并鸣笛，已知汽车笛声的频率为f0,车速v2＞v1.甲听到的笛声的频率为f1,乙听到的笛声的频率为f2，司机自己听到的笛声的频率为f3，则此三人听到笛声的频率由高至低顺序为________.
18．如图所示，一名观察者站在桥上观察一列复兴号高铁列车鸣笛通过桥梁向远处驶去。已知复兴号高铁列车通过桥梁所在路段时的速度为280km/h，列车发声器发出的笛声频率为500Hz，声音在空气中传播的速度为340m/s，则列车发声器发出的笛声的波长为___________m，在列车远去时站在桥上的观察者听到笛声的波长___________（填“大于”“等于”或“小于”）上述计算值。
19．由于波源和观察者之间有________，使观察者感到频率发生变化的现象，叫做多普勒效应．
三、解答题
20．某雷达站正在跟踪一架飞机，此时飞机正朝着雷达站方向匀速飞来．某一时刻雷达发射出一个雷达波脉冲，经过2×10-4s后收到反射波；再隔0.8s后再发出一个脉冲波，经过1.98×10-4s收到反射波，问；
（1）雷达波是超声波还是电磁波？波速为多少？
（2）若雷达波的频率为1.5×1010Hz，此波的波长为多少？
（3）飞机的飞行速度为多少？
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．声源向观察者运动和观察者向声源运动，都会产生音频增高的多普勒效应，这两种情形有没有区别？
23．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。
24．正在报警的警钟每隔0.5 s响一声。一个人正坐在以60 km/h的速度向着警钟行驶的车中。已知声音在空气中的速度为330 m/s，则这个人在每分钟内能听到几声警钟？
试卷第1页，共3页
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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】
波源频率为20Hz，假设观察者不动，观察者每秒钟接收到20个完全波．由于图中A、B间距离为一个波长，观察者与波源相互远离，所以1 s内观察者将比静止时少接收1个完全波，所以观察者接收到19个完全波。
故选B。
3．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。
4．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。
5．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。
6．C
【详解】
根据多普勒效应，当声源和观测者靠近时，观测者接受的频率高于声源；当声源和观测者远离时，观测者接受的频率低于声源。把速度方向标出来，A点有接近的趋势，频率变大；C点有远离的趋势，频率变小；B、D点速度方向垂直，频率不变。
故选C。
7．C
【详解】
A．高频率超声波的波长短，其衍射本领弱，故A错误；
B．声波的传播速度由介质决定，与声波的频率无关，故空气中超声波传播速度与普通声波传播的速度相等，故B错误；
C．波传播的是振动的形式和能量，介质中各点做的都是受迫振动，其振动频率由波源的频率决定，故当超声波在介质中传播时，介质参与振动的频率等于超声波频率，故C正确；
D．超声波测速利用了多普勒效应，故D错误。
故选C。
8．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。
9．A
【详解】
A．当障碍物和波长的尺寸差不多或比波长小得多的情况下，能发生明显的衍射现象，因此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，A错误；
B．当机械波发生反射时，其频率、波长、波速均不发生变化，B正确；
C．受迫振动时，振动的频率等于驱动力的频率，与固有频率无关，C正确；
D．利用多普勒效应可以通过测速雷达，根据反射波频率的变化测量车速，D正确；
故错误的选A。
10．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。
11．B
【详解】
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。当波源和观察者距变大，观察者接收到的频率一定比波源频率低。 由于观察者听到这个乐音的音调比原来降低，即接收到的声波频率减小，说明波源和观察者之间的距离在增大。
故选B。
12．B
【详解】
A．不论声源如何运动，声源的频率是不变的，故A正确；
B．波源运动时，波源与观察者距离不一定变化，不一定发生多普勒效应，故B错误；
C．声源远离观察者运动时，声源频率不变，但观察者接收到的频率就低，故C正确；
D．声源相对观察者运动时，二者距离可能增大，也可能减小，故观察者接收到的频率可能变低，也可能变高，故D正确。
本题选择错误的，故选B。
13．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。
14．D
【详解】
A．当声波的频率等于玻璃杯的固有频率时玻璃杯震荡最剧烈，最容易被击碎，即声波击碎玻璃杯的实验原理是共振，选项A错误；
B．一切波都会发生衍射现象，但只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象，选项B错误；
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，所以鸣笛火车进站时，静止于站台上的旅客接收到该列火车笛声的频率比火车鸣笛频率高，选项C错误；
D．挑水的人由于行走，使扁担和水桶上下振动，当人迈步的频率等于扁担与水桶振动的固有频率时，发生共振，结果水桶中的水溢出，因此挑水时为了防止从水桶中荡出，可以加快或减慢走路的步频，选项D正确。
故选D。
15．D
【详解】
A．树干在振动器的振动下做受迫振动，则稳定后，不同粗细树干的振动频率始终与振动器的振动频率相同，故A错误；
B．采摘振动头停止振动，则树干的振动频率不变，振幅减小，故B错误；
C．当振动头的振动频率等于树木的固有频率时产生共振，此时树干的振幅最大，落果效果越好，则随着振动头频率的增加，树干振动的幅度不一定增大，故C错误；
D．为避免被落下的松果砸中，拾果工人快速远离采摘机，此时根据多普勒效应，他会感到采摘机振动频率减小，声调降低，故D正确；
故选D。
16．200
多普勒效应中，观察者和发射源的频率关系为：f′=() f；f′为观察到的频率；f为发射源于该介质中的原始发射频率；v为波在该介质中的行进速度；v0为观察者移动速度，若接近发射源则前方运算符号为+号，反之则为-号；vS为发射源移动速度，若接近观察者则前方运算符号为-号，反之则为+号．
【详解】
当超高速列车迎面驶来时，有：f1=()f ①
当超高速列车驶过他身旁后，有：f2＝()f ②
又： ③
联立解得：vs=200km/h
17．f1＞f3＞f2
【详解】
由于，所以汽车和甲的相对距离减小，甲听到的频率变大，即，由于乙静止不动，则汽车和乙的相对距离增大，乙听到的频率变低，即.由于司机和汽车相对静止，所以司机听到的频率不变，即.综上所述，三人听到笛声的频率由高至低依次为.即
18． 0.68m 大于
【详解】
[1]由波长、波速和频率的关系式可得
[2] 在列车远去时，观察者听到笛声的波长
因此在列车远去时站在桥上的观察者听到笛声的波长大于笛声的原波长。
19．相对运动
【详解】
由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象，叫做多普勒效应．
20．（1）3×108m/s；（2）；（3）
【详解】
（1）雷达波是电磁波（或微波、或无线电波）
波速即等于光速
c = 3×108m/s
（2）由
（3）由
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】
多普勒效应说明波源与观察者有相对运动时，接收到的波频率会发生变化，但波源的频率不变。
产生多普勒效应的原因是波源与观察者有相对运动，声源向观察者运动和观察者向声源运动，本质上没有区别。
23．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。
24．126次
【详解】
先设空气中声速为v0，在时间T内传播的距离
s0=v0T（T为周期）
而声波在时间t内走的距离为
s1=v0t
因而人不动时听到钟声次数为
n0=
如果人以v的速度向声源运动，则声波在时间t内相对于人行进的距离为
s2=(v0+v）t
此时人听到的钟声次数为
n==126次
答案第1页，共2页
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