3.5 多普勒效应（word版含答案）

选择性必修一 3.5 多普勒效应
一、单选题
1．科学家通过对大量不同材料进行实验证实：声波速度随传播介质内原子质量的增加而下降。并由此推测声波在固态氢内传播速度最快，计算得出声波在固态氢内接近理论极限值的传播速度为。下列说法正确的是（　　）
A．声波可以在真空中传播
B．声波在固态铜中的速度比在固态铝中的速度大
C．声波由固态铜传播到固态铝中，波长变长
D．声波在固态氢内传播时，氢原子运动速度可达
2．下列关于多普勒效应的说法中，不正确的是（　　）
A．多普勒效应是当波源和观测者相对介质运动时，观测频率与波源频率不同的现象
B．机械波和光波都能发生多普勒效应
C．当波源静止，观测者向着波源运动时，观测者接收的波速不变，波长变长
D．观测者静止，波源向着观测者运动时，观测者接收的波长变短，波速不变
3．波源所发出的机械波的频率为，观察者所接收到的机械波频率也为．下列判断中正确的是（　　）
A．若波源静止不动，则观察者一定静止不动
B．波源和观察者之间的相对距离不变
C．波源和观察者之间的相对距离增大
D．波源和观察者之间的相对距离减小
4．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
5．关于下列物理现象的说法正确的是（　　）
A．“闻其声而不见其人”的现象是由声波的衍射导致的
B．正在鸣笛的火车向我们靠近，听到音调变高是因为声源的振动频率变大
C．阻尼振动的振幅和频率都越来越小
D．防止共振现象时要尽量使驱动力的频率与物体固有频率一致
6．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
7．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
8．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
9．超声波是一种频率高于20000Hz的声波，波长很短，广泛应用于生活与生产实践．关于超声波及应用，下列说法中正确的是（　　）
A．在同种介质中，超声波的速度大于次声波的速度
B．超声波的频率越高衍射本领越强
C．高速公路上的测速仪发出超声波波长大于所接收波的波长，说明此时车正在靠近测速仪
D．“彩超”检查身体时，超声波迎着血液流动方向发射，仪器接收到的反射回波的频率低于其发射的超声波的频率
10．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
11．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
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
二、填空题
13．高铁进站过程中，声音越来越尖锐，其原因是：当声源靠近人时，单位时间被人接收的声波的个数________（选填“大于”“小于”或“等于”）声源静止时的，导致人接收到的声音的________（选填“频率”“周期”或“波长”）变大。
14．如图甲、乙、丙分别反映了飞机以三种速度在空中（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表示飞机的位置。请你利用给出的图，确定飞机飞行速度最大的是_____（选填“甲”“乙”或“丙”）。若观察者在飞机的右下方，观察到什么不同现象_____。
15．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________.
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．动车组进站时的鸣笛声较静止时更为尖锐，其原因是：列车驶向人时，单位时间人接收的声波数__________（大于/等于/小于）列车静止时的，导致人接收到声音的__________（频率/周期/波长）变大。
三、解答题
18．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？
19．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？
20．在网络搜索引擎上键入“多普勒效应”一词，查找多普勒效应的应用，并写出一篇介绍文章，全班同学进行交流。
21．广场上有一个半径为的圆，是直径，在圆心点和A点处分别安装两个有相同声源的扬声器，它们发出的声波波长．有一人站在处几乎听不到声音，他沿着圆周逆时针向A走，在走到A之前，他还有几次几乎听不到声音？
22．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？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
A．机械波不能在真空中传播。A错误；
B．铜的原子质量较大，所以声波在固态铜中的速度比在固态铝中的速度小。B错误；
C．声波由固态铜传播到固态铝中，速度变大，根据 可得，波长变长。C正确；
D．声波在固态氢内传播时，氢原子并不会随着声波传播。D错误。
故选C。
2．C
【详解】
A．多普勒效应是当波源和观测者相对介质运动时，观测频率与波源频率不同的现象，A正确；
B．机械波、电磁波和光波都会发生多普勒效应，B正确；
CD．根据多普勒效应可知，当波源靠近接收者时，接收者接收到的波的频率比波源频率高，波速不变，根据
波长变短，C错误D正确。
故选C。
3．B
【详解】
多普勒效应是指波源或观察者发生移动，而使两者间的位置发生变化，使观察者收到的频率发生了变化；现在振源所发出的机械波的频率为180Hz，观察者所接收到的机械波频率也为180Hz，则说明振源和观察者之间的相对距离不变，若振源静止不动，观察者不一定静止不动，观察者绕振源做圆周运动时观察到的频率也不变，故B正确，ACD错误。
故选B。
4．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。
5．A
【详解】
A．声波波长较长，光波波长短，声波比光波更容易发生衍射现象，A正确；
B．正在鸣笛的火车向我们靠近，听到音调变高是因为我们接收到的频率变大，但声源的振动频率不变，B错误；
C．阻尼振动的振幅越来越小，但频率保持不变，C错误；
D．防止共振现象时要尽量使驱动力的频率与物体固有频率不一致，D错误。
故选A。
6．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.
7．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。
8．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。
9．C
【详解】
A．在同种介质中，超声波的传播速度与次声波的速度一样，A错误；
B．超声波的频率越高，波长越短，越不容易发生衍射，B错误；
C．高速公路上的测速仪发出超声波波长大于所接收波的波长，说明超声波的频率小于所接收波的频率，根据多普勒效应，接收到的频率变高，说明此时车正在靠近测速仪，C正确；
D．用超声波测血液流速，超声波迎着血液流动方向发射，血液流速越快，仪器接收到的反射回波的频率越高，D错误。
故选C。
10．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。

11．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。
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． 大于 频率
【详解】
[1][2]根据多普勒效应可知，当声源靠近人时，单位时间被人接收的声波的个数大于声源静止时的个数，从而导致人接收到的声音的频率变大。
14． 丙 见解析
【详解】
[1]由题图可知，在声波的一个周期内，丙图中的飞机飞行距离最大，故速度最大。
[2]甲图中，观察者接收的波的频率大于波源频率，属于多普勒效应。乙图中，飞机速度等于声速，观察者在一个时刻接收到飞机不同时刻发出的声波，声强很大，破坏性很大，称为声爆。丙图中飞机后发出的声波先被观察者接收到，先发出的声波后到，出现先后颠倒现象。
15．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
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． 大于 频率
【详解】
[1][2]根据多普勒效应可知，列车驶向人时，单位时间人接收的声波数大于列车静止时的，导致人接收到声音的频率变大。
18．
【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。
19．（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
20．见解析
【详解】
1.雷达测速仪
检查机动车速度的雷达测速仪是利用多普勒效应。交警向行进中的车辆发射频率已知的电磁波，通常是红外线，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车辆的速度；
2.多普勒效应在医学上的应用
在临床上，多普勒效应用也不断增多，近年来迅速发展起来的超声波脉冲检查仪就是一个很好的例子。当声源或反射界面移动时，比如当红细胞流经心脏大血管时，从其表面散射的声音频率改变，由这种频率偏移就可以知道血流的方向和速度。
21．8次
【详解】
他到两个声源的路程差为波长的整数倍时，振动加强，听到的声音是加强的，故听到的声音变大；当他到两个声源的路程差为半波长的奇数倍时，振动减弱，听到的声音是减弱的，几乎听不到声音由题意知
则点为振动减弱点，传到处的声音相消，所以在处几乎听不到声音．
设该人走动过程中在处几乎听不到声音，则
又
解得或或或或
可知共有8次几乎听不到声音。
22．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。
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