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3.5多普勒效应
考点一、多普勒效应 1
考点二、多普勒效应的应用 1
【巩固练习】 5
考点一、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的现象．
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(选填“增加”或“减小”)，观测到的频率增加(选填“增加”或“减小”)；反之，当波源与观察者相互远离时，观测到的频率减小(选填“增加”或“减小”)．
考点二、多普勒效应的应用
1．利用多普勒测速仪测速
交通警察向行进中的车辆发射频率已知的超声波，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．利用超声波测血流速度
医生向人体发射频率已知的超声波，测出被血流反射后的波的频率变化，就可知道血流的速度．
3．利用光波的频率变化，计算星球靠近或远离我们的速度．
（2022秋 六盘水期末）如图所示，男同学站立不动吹哨子，哨声频率恒定，一位女同学坐在秋千上来回摆动。下列说法正确的是（ ）
A．女同学靠近男同学的过程中，她听到的频率低于哨声频率
B．女同学远离男同学的过程中，她听到的频率高于哨声频率
C．女同学靠近男同学的过程中，她听到的频率高于哨声频率
D．女同学远离男同学的过程中，她听到的频率等于哨声频率
【解答】解：AC、根据多普勒效应可知，女同学靠近男同学的过程中，接收频率变高，即高于哨声频率，故A错误，C正确；
BD、女同学远离男同学的过程中，接收频率变低，即低于哨声频率，故BD错误。
故选：C。
（2022秋 嘉定区校级期中）火车上有一个声源发出频率一定的乐音，当火车静止、观察者也静止时，观察者听到并记住了这个乐音的音调。以下情况中，观察者听到这个乐音的音调（频率）一定比原来升高的是（ ）
A．观察者静止，火车离他驶去
B．火车静止，观察者乘汽车远离火车运动
C．火车运动，观察者乘汽车迎着火车运动
D．火车运动，观察者乘汽车远离火车运动
【解答】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。
观察者听到这个乐音的音调比原来升高，即接收到的声波频率升高。说明观察者和火车之间的距离在变小。故C正确，A、B、D错误。
故选：C。
（2022春 延吉市校级期中）有关多普勒效应，下列说法中正确的有（ ）
A．发生多普勒效应时，波源的发射频率发生了变化，所以接收频率变化
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大于波源发出的频率
【解答】解：A、多普勒效应说明观察者与波源有相对运动时，接收到的波频率会发生变化，但波源的频率不变，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，根据多普勒效应可以判断炮弹正向他靠近，故B错误；
C、接收到遥远天体发出的光波的频率越来越小，根据多普勒效应可知遥远天体应正在远离地球，故C正确；
D、当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率增加，反之，当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率减小，而当沿着波源做圆周运动时，他们的间距没有变化，故D错误。
故选：C。
（2022春 西城区校级期中）彩色超声波检测仪，简称彩超，工作时向人体发射频率已知的超声波，当超声波遇到靠近或远离探头的血流时探头接收的回波信号频率会升高或降低．利用计算机技术给这些信号加上色彩，显示在屏幕上，可以帮助医生判定血流的状态．而用X射线对人体的摄影，简称CT．工作时X射线对人体进行扫描，由于人体各种组织的疏密程度不同，部分射线穿透人体而部分被遮挡，检测器接收到的射线就有了差异，从而可以帮助医生诊断病变．根据以上信息，可以判断下列说法中正确的是（ ）
A．彩超工作时利用了多普勒效应
B．CT工作时利用了波的衍射现象
C．彩超和CT工作时向人体发射的都是纵波
D．彩超和CT工作时向人体发射的都是电磁波
【解答】解：A、根据题目的描述可知，彩超工作利用的是超声波的多普勒效应，故A正确；
B、CT工作利用的是X射线穿透不同组织后的强度不同，与衍射无关，故B错误；
CD、彩超发射的是超声波，超声波是机械表；CT发射的是X射线，X射线是电磁波，电磁波是横波，故CD错误；
故选：A。
（2023春 抚州期中）如图所示，光滑水平细杆两端固定，小滑块与轻弹簧相连，并套在细杆上，轻弹簧左端固定；在小滑块上固定一个能持续发出单一频率声音的蜂鸣器。滑块与蜂鸣器静止时处于O点，现将其拉到N点由静止释放，滑块与蜂鸣器就沿着细杆在M、N之间振动起来。某同学站在右侧，耳朵正好在MN延长线上，滑块与蜂鸣器整体视为质点，则（ ）
A．该同学听到的蜂鸣器的声音是断断续续的
B．该同学听到的蜂鸣器振动时的声音总是比静止时音调高
C．如果增大滑块与蜂鸣器振动的振幅，其振动周期一定增大
D．滑块与蜂鸣器的振动可以视为简谐运动
【解答】解：AB．滑块与蜂鸣器沿着细杆在M、N之间振动时，当蜂鸣器靠近同学时，听到的蜂鸣器的音调变高，当蜂鸣器远离同学时，听到的蜂鸣器的音调变低，所以该同学听到的蜂鸣器声音的音调忽高忽低，这是多普勒现象，故AB错误；
CD．滑块与蜂鸣器所受的合外力F＝kx，且方向始终指向平衡位置，与滑块与蜂鸣器的位移方向相反，满足F＝﹣kx，故滑块与蜂鸣器的振动可以视为简谐运动，其周期与振幅无关，故C错误，D正确。
故选：D。
多普勒公式推导
1、设声速为C，声源频率f，周期为T，声源速度为V，观察者不动。声源朝向观察者运动。
若两者均不动，即声源第1个振动与第2个振动均原地发出，两个振动传到观察者，观察者接收的时间间隔为T',显然T'=T,
就好比，一个人（发射者）以一定频率发球，另一个人（接收者）就会以该频率接球,不难想象，接收者接球的周期与发射者发球的周期是一样的。
但是，由于声源是运动的，第2个振动是B处发出的，第2个振动的传播距离变小，传播时间缩短，具体短了多少呢？
声源由A处（发射第1个振动）运动到B（发射第2个振动）处，所经历的时间为T,声源的速度为V,声源发射第1个振动后，到发射第2个振动之前，声源所走的路程=VT
所以：
【巩固练习】
（2023春 南海区校级期中）多普勒效应在科学技术中有广泛的应用。下列说法错误的是（ ）
A．利用多普勒测速仪，可以测量水在海底的流速
B．“彩超”利用了多普勒效应
C．多普勒效应不能用于天体研究
D．波源与观察者相互靠近或者远离时，观察者接收到的波的频率会发生变化
【解答】解：A．利用多普勒测速仪，可以测量水在海底的流速，A说法正确，不符合题意，故A错误；
B．“彩超”的原理是向病人体内发射超声波，经血液反射后接收，测出反射波的频率变化，就可知血液的流速，这一技术利用了多普勒效应，B说法正确，不符合题意，故B错误；
C．多普勒效应可用于天体研究，C说法错误，符合题意，故C正确；
D．波源与观察者相互靠近或者远离时，观察者接收到的波的频率会发生变化，当波源与观察者相向运动时，观察者接收到的频率变大；当波源与观察者背向运动时，观察者接收到的频率变小，D说法正确，不符合题意，故D错误；
故选：C。
（2023 苏州三模）警报器固定于水平面上的A处并持续发出1000Hz的声波，某时刻一观察者经过B处，该观察者接收到的声波频率为1030Hz，则该观察者的运动情况可能是（ ）
A．做匀速直线运动远离A
B．做匀速直线运动接近A
C．以A为圆心逆时针做匀速圆周运动
D．以A为圆心顺时针做匀速圆周运动
【解答】解：根据多普勒效应可知，当观察者相对波源彼此靠近时，接受到的频率相对增大，当观察者相对波源彼此远离时，接受到的频率相对减小，由于该观察者接收到的声波频率为1030Hz，大于警报器发出声波的频率1000Hz，表明观察者相对波源彼此靠近，且只有做匀速直线运动，观察者接收到的声波频率持续为1030Hz。
故选：B。
（2023春 呈贡区校级期中）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。一位同学从该跑道的中点出发，向某一端点缓慢行进15m。在此过程中，他听到扬声器声音由强变弱的次数为（ ）
A．2 B．4 C．6 D．8
【解答】解：当同学到两个声源的间距为波长整数倍时，振动加强，听到声音是加强的，故该同学从中间向一侧移动0m、2.5m、5.0m、7.5m、10m、12.5m、15m时，听到声音变大；
当同学到两个声源的间距为半波长的奇数倍时，振动减弱，听到声音是减弱的，故该同学从中间向一侧移动1.25m、3.75m、6.25m、8.75m、11.25m、13.75m时，听到声音减弱；
故该同学从中间向一侧移动过程听到扬声器声音由强变弱的次数为6次；
故ABD错误，C正确；
故选：C。
（2023 温州三模）消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题，如图所示的消声器可以用来削弱高速气流产生的噪声．波长为λ的声波沿水平管道自左向右传播，在声波到达a处时，分成上下两束波，这两束声波在b处相遇时可削弱噪声。已知上下两束波从a处到b处的路程分别为s1和s2，下列说法正确的是（ ）
A．该消声器是根据波的衍射原理设计的
B．该消声器是根据波的多普勒效应原理设计的
C．s1和s2关系满足s1﹣s2＝nλ（n＝1，2，3…）时，消声效果最好
D．s1和s2关系满足时，消声效果最好
【解答】解：AB.波绕过障碍物继续传播的现象称为波的衍射；当观测者与波源之间发生相对运动时，观测者接收到的频率发生变化的现象称为多普勒效应；消音器是利用了两列相干波叠加使质点的振动减弱的原理制成，因此消音器消除噪声利用了波的干涉原理，故AB错误
CD.当两列声波到达a处时的路程差为半波长的奇数倍时，即s1﹣s2（n＝0，1，2，3……），介质中质点为振动减弱点，消声效果最好，故D正确，C错误。
故选：D。
（2022秋 太康县期末）如图为隐形战机的有源对消电子设备发出与对方雷达发射波匹配的行波，使对方雷达接受不到反射波，从而达到雷达隐形的效果。下列说法正确的是（ ）
A．隐形战机雷达隐形的原理是波的干涉
B．隐形战机雷达隐形的原理是波的衍射
C．隐形战机雷达隐形的原理是多普勒效应
D．行波与对方雷达发射波的频率相同、相位相同
【解答】解：图甲隐形战机有源对消电子设备是发射与对方雷达入射波频率相同相位相反的行波，利用波的干涉相消，使敌方接收不到反射波，所以隐形战机雷达隐形的原理是波的干涉，故A正确、BCD错误。
故选：A。
（2022秋 奉化区期末）分析下列物理现象，说法正确的是（ ）
A．“隔墙有耳”是声波的反射现象
B．当鸣笛的火车疾驰而来时，我们听到笛声的音调会比静止时高，这是多普勒效应
C．围绕振动音叉转一圈，会听到忽强忽弱的声音，这是声波的衍射现象
D．因衍射是波特有的特征，所以波遇到障碍物时一定能发生明显的衍射现象
【解答】解：A.“隔墙有耳”是声波的衍射现象，故A错误；
B.当鸣笛的火车疾驰而来时，我们听到笛声的音调会比静止时高，这是多普勒效应，故B正确；
C.围绕振动音叉转一圈，会听到忽强忽弱的声音，这是声波的干涉现象，故C错误；
D.因衍射是波特有的特征，当障碍物的尺寸和波长相差不多或小于波长时，波遇到障碍物才能发生明显的衍射现象，故D错误。
故选：B。
（2023春 南康区期中）下列有关机械振动和机械波的说法不正确的是（ ）
A．弹簧振子做简谐运动时，若某两个时刻位移相同，则这两个时刻的速度也一定相同
B．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关
C．火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高
D．当水波通过障碍物时，若障碍物的尺寸与波长差不多，或比波长小得多时，将发生明显的衍射现象
【解答】解：A、弹簧振子做简谐运动时，若某两个时刻位移相同，则这两个时刻的速度大小相等，方向可能相同也可能相反，故A错误；
B、单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期是由驱动力的周期决定的，与单摆的摆长无关，故B正确；
C、火车鸣笛向我们驶来时，根据多普勒效应，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高，故C正确；
D、当水波通过障碍物时，若障碍物的尺寸与波长差不多，或比波长小得多时，将发生明显的衍射现象，故D正确.
因选不正确
故选：A。
（多选）（2023春 宝安区校级期中）如图所示，甲图表示S1和S2两相干水波的干涉图样，设两列波各自的振幅均为5cm，且图示范围内振幅不变，波速和波长分别是1m/s和0.5m，B是A、C连线的中点；乙图为一机械波源S3在同种均匀介质中做匀速运动的某一时刻的波面分布情况。两幅图中实线表示波峰，虚线表示波谷。则下列关于两幅图的说法中正确的是（ ）
A．甲图中A、B两点的竖直高度差为10cm
B．从甲图所示时刻开始经0.25s，B点通过的路程为20cm
C．乙图所表示的是波的衍射现象
D．在E点观察者接收到的频率比在F点观察者接收到的频率低
【解答】解：A．甲图中A点是波峰与波峰相遇点，则位移为2A＝10cm，C点是波谷与波谷相遇点，B是A、C连线的中点，B点在平衡位置，则AB两点的竖直高度差为10cm，故A正确；
B．波的周期为：
代入数据得：T＝0.5s
B点振动加强，振幅为10cm，甲图所示时刻B在平衡位置，经0.25s，即半个周期，B点通过的路程为：
2×2A＝20cm，故B正确；
CD．乙图所表示的是波的多普勒现象，因为波源向E点观察者靠近，则接受到的频率较高；波源远离F点观察者靠近，则接受到的频率较低，即在E点观察者接收到的频率比在F点观察者接收到的频率高，故CD错误。
故选：AB。
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3.5多普勒效应
考点一、多普勒效应 1
考点二、多普勒效应的应用 1
【巩固练习】 4
考点一、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 都会发生变化的现象．
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 的，观测到的频率 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 (选填“增加”或“减小”)，观测到的频率 (选填“增加”或“减小”)；反之，当波源与观察者相互远离时，观测到的频率 (选填“增加”或“减小”)．
考点二、多普勒效应的应用
1．利用多普勒测速仪测速
交通警察向行进中的车辆发射频率已知的超声波，测量反射波的 ，根据反射波 变化的多少，就能知道车辆的速度．
2．利用超声波测血流速度
医生向人体发射频率已知的超声波，测出被血流反射后的波的 变化，就可知道血流的
3．利用光波的频率变化，计算星球 或 我们的速度．
（2022秋 六盘水期末）如图所示，男同学站立不动吹哨子，哨声频率恒定，一位女同学坐在秋千上来回摆动。下列说法正确的是（ ）
A．女同学靠近男同学的过程中，她听到的频率低于哨声频率
B．女同学远离男同学的过程中，她听到的频率高于哨声频率
C．女同学靠近男同学的过程中，她听到的频率高于哨声频率
D．女同学远离男同学的过程中，她听到的频率等于哨声频率
（2022秋 嘉定区校级期中）火车上有一个声源发出频率一定的乐音，当火车静止、观察者也静止时，观察者听到并记住了这个乐音的音调。以下情况中，观察者听到这个乐音的音调（频率）一定比原来升高的是（ ）
A．观察者静止，火车离他驶去
B．火车静止，观察者乘汽车远离火车运动
C．火车运动，观察者乘汽车迎着火车运动
D．火车运动，观察者乘汽车远离火车运动
（2022春 延吉市校级期中）有关多普勒效应，下列说法中正确的有（ ）
A．发生多普勒效应时，波源的发射频率发生了变化，所以接收频率变化
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大于波源发出的频率
（2022春 西城区校级期中）彩色超声波检测仪，简称彩超，工作时向人体发射频率已知的超声波，当超声波遇到靠近或远离探头的血流时探头接收的回波信号频率会升高或降低．利用计算机技术给这些信号加上色彩，显示在屏幕上，可以帮助医生判定血流的状态．而用X射线对人体的摄影，简称CT．工作时X射线对人体进行扫描，由于人体各种组织的疏密程度不同，部分射线穿透人体而部分被遮挡，检测器接收到的射线就有了差异，从而可以帮助医生诊断病变．根据以上信息，可以判断下列说法中正确的是（ ）
A．彩超工作时利用了多普勒效应
B．CT工作时利用了波的衍射现象
C．彩超和CT工作时向人体发射的都是纵波
D．彩超和CT工作时向人体发射的都是电磁波
（2023春 抚州期中）如图所示，光滑水平细杆两端固定，小滑块与轻弹簧相连，并套在细杆上，轻弹簧左端固定；在小滑块上固定一个能持续发出单一频率声音的蜂鸣器。滑块与蜂鸣器静止时处于O点，现将其拉到N点由静止释放，滑块与蜂鸣器就沿着细杆在M、N之间振动起来。某同学站在右侧，耳朵正好在MN延长线上，滑块与蜂鸣器整体视为质点，则（ ）
A．该同学听到的蜂鸣器的声音是断断续续的
B．该同学听到的蜂鸣器振动时的声音总是比静止时音调高
C．如果增大滑块与蜂鸣器振动的振幅，其振动周期一定增大
D．滑块与蜂鸣器的振动可以视为简谐运动
多普勒公式推导
1、设声速为C，声源频率f，周期为T，声源速度为V，观察者不动。声源朝向观察者运动。
若两者均不动，即声源第1个振动与第2个振动均原地发出，两个振动传到观察者，观察者接收的时间间隔为T',显然T'=T,
就好比，一个人（发射者）以一定频率发球，另一个人（接收者）就会以该频率接球,不难想象，接收者接球的周期与发射者发球的周期是一样的。
但是，由于声源是运动的，第2个振动是B处发出的，第2个振动的传播距离变小，传播时间缩短，具体短了多少呢？
声源由A处（发射第1个振动）运动到B（发射第2个振动）处，所经历的时间为T,声源的速度为V,声源发射第1个振动后，到发射第2个振动之前，声源所走的路程=VT
所以：
【巩固练习】
（2023春 南海区校级期中）多普勒效应在科学技术中有广泛的应用。下列说法错误的是（ ）
A．利用多普勒测速仪，可以测量水在海底的流速
B．“彩超”利用了多普勒效应
C．多普勒效应不能用于天体研究
D．波源与观察者相互靠近或者远离时，观察者接收到的波的频率会发生变化
（2023 苏州三模）警报器固定于水平面上的A处并持续发出1000Hz的声波，某时刻一观察者经过B处，该观察者接收到的声波频率为1030Hz，则该观察者的运动情况可能是（ ）
A．做匀速直线运动远离A
B．做匀速直线运动接近A
C．以A为圆心逆时针做匀速圆周运动
D．以A为圆心顺时针做匀速圆周运动
（2023春 呈贡区校级期中）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。一位同学从该跑道的中点出发，向某一端点缓慢行进15m。在此过程中，他听到扬声器声音由强变弱的次数为（ ）
A．2 B．4 C．6 D．8
（2023 温州三模）消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题，如图所示的消声器可以用来削弱高速气流产生的噪声．波长为λ的声波沿水平管道自左向右传播，在声波到达a处时，分成上下两束波，这两束声波在b处相遇时可削弱噪声。已知上下两束波从a处到b处的路程分别为s1和s2，下列说法正确的是（ ）
A．该消声器是根据波的衍射原理设计的
B．该消声器是根据波的多普勒效应原理设计的
C．s1和s2关系满足s1﹣s2＝nλ（n＝1，2，3…）时，消声效果最好
D．s1和s2关系满足时，消声效果最好
（2022秋 太康县期末）如图为隐形战机的有源对消电子设备发出与对方雷达发射波匹配的行波，使对方雷达接受不到反射波，从而达到雷达隐形的效果。下列说法正确的是（ ）
A．隐形战机雷达隐形的原理是波的干涉
B．隐形战机雷达隐形的原理是波的衍射
C．隐形战机雷达隐形的原理是多普勒效应
D．行波与对方雷达发射波的频率相同、相位相同
（2022秋 奉化区期末）分析下列物理现象，说法正确的是（ ）
A．“隔墙有耳”是声波的反射现象
B．当鸣笛的火车疾驰而来时，我们听到笛声的音调会比静止时高，这是多普勒效应
C．围绕振动音叉转一圈，会听到忽强忽弱的声音，这是声波的衍射现象
D．因衍射是波特有的特征，所以波遇到障碍物时一定能发生明显的衍射现象
（2023春 南康区期中）下列有关机械振动和机械波的说法不正确的是（ ）
A．弹簧振子做简谐运动时，若某两个时刻位移相同，则这两个时刻的速度也一定相同
B．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关
C．火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高
D．当水波通过障碍物时，若障碍物的尺寸与波长差不多，或比波长小得多时，将发生明显的衍射现象
（多选）（2023春 宝安区校级期中）如图所示，甲图表示S1和S2两相干水波的干涉图样，设两列波各自的振幅均为5cm，且图示范围内振幅不变，波速和波长分别是1m/s和0.5m，B是A、C连线的中点；乙图为一机械波源S3在同种均匀介质中做匀速运动的某一时刻的波面分布情况。两幅图中实线表示波峰，虚线表示波谷。则下列关于两幅图的说法中正确的是（ ）
A．甲图中A、B两点的竖直高度差为10cm
B．从甲图所示时刻开始经0.25s，B点通过的路程为20cm
C．乙图所表示的是波的衍射现象
D．在E点观察者接收到的频率比在F点观察者接收到的频率低
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