5.多普勒效应
课后训练巩固提升
1.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.多普勒效应说明波源的频率在发生改变
C.多普勒效应是由于波源与观察者之间有相对运动而产生的
D.只有声波可以产生多普勒效应
答案:C
解析:由多普勒效应的定义可知,A、B错误,C正确;此外,声波、光波、电磁波等都可以产生多普勒效应,D错误。
2.波源和观察者相向运动,则观察者单位时间内感觉到的波的个数( )
A.增加 B.减少
C.不变 D.不确定
答案:A
解析:由多普勒效应知当观察者与声源间距离减小时,接收到的频率增加。
3.(多选)如图所示,将上下振动的振针水平移动,移动过程中在水面上形成了如图所示的水波图形,下列说法正确的是( )
A.振针向右移动
B.振针向左移动
C.在A处的观察者,接收到的水波频率比振针的振动频率小
D.在A处的观察者,接收到的水波频率比振针的振动频率大
答案:AC
解析:振针(波源)前进方向上的水波变得密集,在其反方向的水波变得稀疏,因此振针向右移动;由于波源远离观察者时,水波波长变长,观察者接收到的频率比振针的振动频率小,故A、C正确。
4.蝙蝠在洞穴中飞来飞去时,它利用超声脉冲导航非常有效,这种超声脉冲是持续1 ms或不到1 ms的短促发射,且每秒重复发射几次。假定蝙蝠的超声脉冲的发射频率为39 000 Hz,在一次蝙蝠朝表面平直的墙壁飞扑期间,下列判断正确的是( )
A.墙壁接收到的超声脉冲频率等于39 000 Hz
B.蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于墙壁接收的频率
C.蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率大于墙壁接收的频率
D.蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于39 000 Hz
答案:C
解析:由于蝙蝠向墙壁靠近,所以墙壁接收的频率大于39 000 Hz,蝙蝠接收到墙壁反射的频率也大于墙壁接收的频率,所以C正确。
5.平直公路上,汽车正在匀速远离,用多普勒测速仪向其发出频率为f0的超声波,被汽车反射回来的超声波的频率随汽车运动位移变化的图像应是下图中的( )
答案:D
解析:汽车正在匀速远离,速度恒定,接收到的反射波的频率也是恒定的。由于汽车正在远离,所以反射波的频率应该小于发出波的频率,选项D正确。
6.(多选)火车上有一个声源,发出频率一定的声音。当火车静止、观察者也静止时,观察者听到并记住了这个声音的音调。以下情况中,观察者听到这个声音的音调比原来降低的是( )
A.观察者静止,火车向他驶来
B.火车静止,观察者乘汽车向着火车运动
C.观察者静止,火车离他远去
D.火车静止,观察者乘汽车远离火车运动
答案:CD
解析:根据多普勒效应可知,当波源和观察者间距离变小时,观察者接收到的频率一定比波源频率高。当波源和观察者间距离变大时,观察者接收到的频率一定比波源频率低。观察者听到这个声音的音调比原来降低,即接收到的声波频率降低,说明观察者和火车之间的距离在变大。所以A、B错误,C、D正确。
7.(多选)如图所示,男同学站立不动吹口哨,一位女同学坐在秋千上来回摆动。下列关于女同学的感受的说法正确的是( )
A.女同学从A向B运动的过程中,她感觉哨声音调变高
B.女同学从E向D运动的过程中,她感觉哨声音调变高
C.女同学在C点向右运动时,她感觉哨声音调不变
D.女同学在C点向左运动时,她感觉哨声音调变低
答案:AD
解析:女同学荡秋千的过程中,只要她有向右的速度,她都有靠近声源的趋势,根据多普勒效应,她都感到哨声音调变高;反之,女同学向左运动时,她感到哨声音调变低,选项A、D正确,B、C错误。(共28张PPT)
5.多普勒效应
第三章
2022
内容索引
01
02
03
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
课堂小结
04
随堂练习
课标定位
素养阐释
1.知道多普勒效应。
2.初步理解多普勒效应产生的原因。
3.了解多普勒效应的简单应用。
4.能运用多普勒效应解释一些物理现象。
1.理解多普勒效应的概念及产生原因,形成物理观念。
2.体会多普勒效应在生产、生活中的应用,形成科学态度与责任。
自主预习 新知导学
一、多普勒效应
1.多普勒效应
波源与观察者相互靠近或者相互远离时,接收到的波的频率都会发生变化,这种现象叫作多普勒效应。
2.多普勒效应产生的原因
(1)当波源与观察者相对静止时,1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目是一定的,观测到的频率等于波源振动的频率。
(2)当波源与观察者相互接近时,1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加,观测到的频率增加;反之,当波源与观察者相互远离时,观测到的频率变小。
二、多普勒效应的应用
1.测车辆速度
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。
2.测血流速度
医生向人体内发射频率已知的超声波,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,就可得血流速度。
3.测星球速度
测量星球上某些元素发出的光波的频率,然后与地球上这些元素静止时发光的频率对照,就可计算出星球靠近或远离我们的速度。
【思考讨论】
1.判断下列说法的正误。
(1)多普勒效应说明波源的频率发生变化。( )
(2)只有声波才可以产生多普勒效应。( )
(3)当波源和观察者向同一个方向运动时,一定发生多普勒效应。( )
(4)多普勒效应是由于波源与观测者之间有相对运动而产生的。( )
×
×
×
√
2.有经验的铁路工人为什么可以从火车的汽笛声判断火车的运行方向和快慢
提示:若火车靠近工人,工人感觉汽笛声的音调升高,速度越快,音调越高,反之相反。铁路工人通过判断火车汽笛音调的高低从而判定火车的运行方向和快慢。
3.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你的过程,你会听到警笛的声音在变化。请思考下列问题:
(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
提示:(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。
合作探究 释疑解惑
知识点一
多普勒效应的理解
【问题引领】
下图表示产生机械波的波源S做匀速运动的情况,图中的圆表示波峰。该图表示 现象,观察到波的频率最高和最低的位置分别是 、 。
提示:多普勒效应 A B
【归纳提升】
1.相对位置变化与频率的关系
2.多普勒效应的成因分析
(1)接收频率:观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数。
(2)当波源与观察者相互靠近时,观察者接收到的频率变大;当波源与观察者相互远离时,观察者接收到的频率变小。
温馨提示 发生多普勒效应是由于波源与观察者发生了相对运动,而不是波源的运动或观察者运动。
【典型例题】
【例题1】 (多选)下面说法正确的是( )
A.发生多普勒效应时,波源的频率变化了
B.发生多普勒效应时,观察者接收到的频率发生了变化
C.多普勒效应是因波源与观察者之间有相对运动而产生的
D.多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的
答案:BCD
解析:当波源与观察者之间有相对运动时会发生多普勒效应,故选项C正确;发生多普勒效应时,观察者接收到的频率发生了变化,而波源的频率并没有改变,故选项A错误,B正确;此现象是奥地利物理学家多普勒首先发现的,故选项D正确。
科学思维 多普勒效应的特点
1.发生多普勒效应时,波源的频率不变,只是观察者接收到的频率发生了变化。
2.当波源和观察者之间的距离减小时,观察者接收到的频率升高,当波源和观察者之间的距离增大时,观察者接收到的频率降低。
【变式训练1】 关于多普勒效应,下列说法错误的是( )
A.发生多普勒效应时波源的频率保持不变
B.要发生多普勒效应,波源和观察者间必须有相对运动
C.只有声波会发生多普勒效应
D.机械波、电磁波和光波都会发生多普勒效应
答案:C
解析:多普勒效应是一种现象,发生多普勒效应时,波源的频率没有发生改变,波源与观察者之间存在相对运动,观察者接收到的波的频率发生变化,而且机械波、电磁波和光波都会发生多普勒效应。故选项A、B、D正确,C错误。
【问题引领】
知识点二
多普勒效应的应用
某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
提示:(1)偏高 偏低
(2)偏高 汽笛发出声波的频率不变
(3)乘客听到的音调不变
【归纳提升】
1.多普勒效应的应用
根据声波的多普勒效应可以测定车辆行驶的速度,根据光波的多普勒效应可以测定遥远天体相对地球的运行速度。
2.波源与观察者间距离变化的判断方法
多普勒效应中判断波源或观察者的运动方向及速度时,只需比较波源频率f波源和观察者感受到的频率f观察者间的大小关系,当f波源>f观察者时,二者间距在增大;f波源【典型例题】
【例题2】 公路巡警开车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查,在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的超声波,结果该超声波被那辆轿车反射回来时,巡警车接收到的超声波频率比发出时低。
(1)此现象属于( )
A.波的衍射 B.波的干涉
C.多普勒效应 D.波的反射
(2)若该路段限速为100 km/h,则该轿车是否超速
(3)若该轿车以20 m/s的速度行进,反射回的频率应是怎样的
答案:(1)C
(2)超速
(3)偏高
解析:(1)巡警车接收到的超声波频率比发出时低,此现象为多普勒效应,选项C正确。
(2)因巡警车接收到的频率低,由多普勒效应知巡警车与轿车在相互远离,而巡警车车速恒定且在后面,可判断轿车车速比巡警车车速大,故该轿车超速。
(3)若该轿车以20 m/s的速度行进时,此时巡警车与轿车在相互靠近,由多普勒效应知反射回的频率应偏高。
科学思维 发生多普勒效应时,波源与观察者有相对运动,二者相互靠近时,观察者接收到的频率变高;相互远离时,接收到的频率变低。本题意在考查学生灵活运用相关知识解决实际问题的能力,体现了“科学思维”的学科素养。
【变式训练2】 医院有一种先进的检测技术——彩超,向病人体内发射频率已精确掌握的超声波。超声波经血液反射后被专用仪器接收,测出反射波的频率变化,就可以知道血液的流速。这一技术主要体现了哪一种物理现象( )
A.多普勒效应 B.波的衍射
C.波的干涉 D.共振
答案:A
解析:仪器接收到的波的频率发生变化,是因为血液的流动使反射波的波源与接收仪器间距离发生变化,从而产生了多普勒效应,选项A正确,B、C、D错误。
课堂小结
随堂练习
1.(多普勒效应的认识)(多选)下列哪些现象是多普勒效应( )
A.远去的汽车声音越来越小
B.炮弹迎面飞来,声音刺耳
C.火车向你驶来时,音调变高;离你而去时,音调变低
D.大风中,远处人的说话声时强时弱
答案:BC
解析:A项和D项中所说的现象是能量传递的问题,不是多普勒效应。B、C两项所发生的现象是多普勒效应。
2.(多普勒效应的应用)如图所示,装有多普勒测速仪的汽车测速监视器安装在公路旁,它向行驶中的车辆发射已知频率的超声波,并接收被车辆反射回来的反射波。当某汽车向测速监视器靠近时,被该汽车反射回来的反射波与测速监视器发出的超声波相比( )
A.频率不变,波速变小
B.波速不变,频率变小
C.频率不变,波速变大
D.波速不变,频率变大
答案:D
解析:当某汽车向测速监视器靠近时,波速由介质决定,所以被该汽车反射回来的反射超声波与测速监视器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,所以被该汽车反射回来的反射波与发出的超声波相比频率变大,故D正确。
3.(波现象的综合认识)下列物理现象:(1)在春天,一次闪电过后,有时雷声轰鸣不绝;(2)“闻其声而不见其人”;(3)学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音;(4)当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时,我们听到汽笛声的音调变高。这些物理现象分别属于波的( )
A.反射、衍射、干涉、多普勒效应 B.折射、衍射、多普勒效应、干涉
C.反射、折射、干涉、多普勒效应 D.衍射、折射、干涉、多普勒效应
答案:A
解析:在春天,一次闪电过后,雷声轰鸣不绝,属于声波的反射;“闻其声而不见其人”属于声波的衍射;学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音属于声波的干涉;当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时,我们听到汽笛声的音调变高属于多普勒效应。
本 课 结 束
