高中物理选修3－4课课练第十二章机械波 5多普勒效应

第十二章　机械波
5　多普勒效应
知能要点
1. 能感受、识别多普勒效应.
2. 能解释多普勒效应产生的原因.
3. 能列举多普勒效应的实例、应用.
　　　　　　　　　　　
基础巩固　飞跃，这里是最好的起点……
1. 下列关于声波的多普勒效应的说法正确的是(　　)．21cnjy
A. 只要声源在振动，就一定能观察到多普勒效应
B. 若声源停止振动，就不能观察到多普勒效应
C. 只要声源在运动，观察者就一定能感觉到频率变高
D. 当声源相对观察者运动时，观察者听到的声音音调可能变高，也可能变低
2. 一列行驶的火车拉响汽笛经过站在火车轨道旁的观察者，观察者听到汽笛声的音调先变高后变低，这是因为(　　)．
A. 观察者所接收到声波发生了衍射现象，因而频率发生了变化
B. 观察者所接收到声波发生了干涉现象，因而频率发生了变化
C. 观察者所接收到声波频率发生了变化，而汽笛声的频率没有变化
D. 观察者所接收到声波频率没有变化，是汽笛声的频率发生了变化
3. 如图男同学站立不动，女同学坐在秋千上来回摆动．下列说法正确的是(　　)．
A. 男同学吹口哨，女同学从高处向低处运动过程中，她感觉哨声音调变低
B. 男同学吹口哨，女同学从低处向高处运动过程中，她感觉哨声音调变高
C. 女同学经过C点时男同学开始按表记时并从1开始计数，当数到N次时记录的时间为t.因此判断女同学摆动周期T＝
D. 女同学经过C点时男同学开始按表记时并从1开始计数，当数到N次时记录的时间为t.因此判断女同学摆动周期T＝
4. 如图所示，表示的是产生机械波的波源O正在做匀速直线运动的情况，图中的若干个圆环表示同一时刻的波峰分布，为了使静止的频率传感器能接收到波的频率最高，则应该把传感器放在(　　)．
A. A点 B. B点
C. C点 D. D点
5. 如图所示，由波源S发出的波某一时刻在介质平面中的情形，实线为波峰，虚线为波谷，设波源频率为20 Hz且不运动，而观察者在1 s内由A运动到B，观察者接收到多少个完全波？设波速为340 m/s，则要让观察者完全接收不到波，他每秒要运动多少距离？
思维拓展　课内与课外的桥梁是这样架起的……
6　下列物理现象中：
（1）在春天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝；21cnjy
（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
7. 如图所示，小球P一边贴着水面每秒振动5次，一边沿x轴正方向匀速移动，O点是它的初始位置．图示为恰经10个周期时观察到的水面波．则此水面波的传播速度大小和小球P匀速移动的速度大小分别是(　　)．
A. 0.05m/s　0.025m/s
B. 0.15m/s　0.125m/s
C. 0.2m/s　0.1m/s
D. 0.1m/s　0.05m/s
8. 轮船一边鸣着频率为400 Hz的雾笛，一边沿直线向港口靠近．由于轮船在途中改变了速度，轮船与港口之间的距离随时间变化的图象如图所示，假设空气静止不动，则这时在港口测定的雾笛的频率应是下图中的(　　)． ??
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9. 如图A所示是研究小车运动的示意图，图中的装置是一个接收器，它能发出红外线信号，并接收返回的超声波信号(固定在小车上的发射器接收到红外线信号后立即发射超声波)．某同学做实验时把接收器用信号线与示波器相连，得到了如图B所示的扫描图象，图中的P1和n1是第一组红外线和超声波，P2和n2是第二组红外线和超声波……
(1)超声波是一种________(填“机械波”或“电磁波”)；
(2)根据图象可以判断：小车________(填“靠近”或“远离”)接收器；小车的运动是________(填“匀速运动”或“变速运动”)．
10. 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出无线电波，并接收被车辆反射的无线电波．由于车辆的运动，接收到无线电波频率与发出时不同，利用频率差f接收－f发出就能计算出车辆的速度．已知发出和接收的频率关系为f接收＝f发出，式中c是真空中的光速，若f发出＝2×109 Hz，f接收－f发出＝400 Hz，则被测车辆的速度大小为________ m/s. 21cnjy
开放探究　对未知的探究，你也行！
11. (2013海南卷)下列选项与多普勒效应有关的是 （填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得3分.选对3个得4分;每选错I个扣2分，最低得分为0分）
A．科学家用激光测量月球与地球间的距离
B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速
C．技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡
D．交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度
E．科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度
12.（2013全国卷大纲版）在学校运动场上50m直跑道的两端，分别安装了由同一信号发生器带动的两个相同的扬声器。两个扬声器连续发出波长为5m的声波。一同学从该跑道的中点出发，向某一端点缓慢行进10m。在此过程中，他听到的扬声器声音由强变弱的次数为（ ）
A．2 B．4 C．6 D．8
13. 如图所示，三张图片分别反映了飞机以三种不同速度在空中(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．请你利用给出的图，确定飞机飞行速度最大的是________[填“(a)”“(b)”或“(c)”]，并用刻度尺等工具估测(c)图中飞机的速度为________m/s.(已知声波在空气中的速度为340m/s)
14. 如图所示，声源S和观察者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．
(1)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′.
(2)请利用(1)的结果，推导此情形下观察者接收到的声波频率与声源发出的声波频率间的关系式．
参考答案
5　多普勒效应
1. B、D　解析：本题考查多普勒效应产生的原因．发生多普勒效应的原因是声源与观察者之间发生相对运动，使观察者接收的频率可能变大或变小．故B、D正确．
间2s.从O点发出的第一个波，在2s末到达±40cm，水面波的传播速度是v＝＝0.2m/s；2s末小球P到达20cm处，移动速度是v′＝0.1m/s，选C.
8. B　解析：读s-t图可知，前一段时间轮船匀速靠港，间距减小，雾笛接收的频率应大于发出的频率，但因船速恒定，故接收的频率也是恒定的；中间一段时间轮船停止行驶，间距不变，雾笛接收到的频率等于发出的频率；后一段又匀速靠港，但因直线较缓，即船速较小，故接收到的频率比中间一段略有增大．综上分析，正确答案应为B.
14. (1)Δt′＝Δt　(2)f′＝f
解析：本题考查学生综合分析能力，要求能画出情景图进行分析，涉及多普勒效应．
(1)设t1、t2为声源S发出两个信号的时刻，t1′、t2′为观察者接收到两个信号的时刻．则第一个信号经过(t1′－t1)时间被观察者A接收到，第二个信号经过(t2′－t2)时间被观察者A接收到. 且
t2－t1＝Δt，t2′－t1′＝Δt′，
设声源发出第一个信号时，S、A两点间的距离为L，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
vP(t1′－t1)＝L＋vA(t1′－t1)，
vP(t2′－t2)＝L＋vA(t2′－t1)－vsΔt，
由以上各式，得　　Δt′＝Δt.
(2)设声源发出声波的振动周期为T，由以上结论，观察者接收到的声波振动的周期T′为
T′＝T，
由此可得，观察者接收到的声波频率与声源发出声波频率间的关系为f′＝f.