3.5多普勒效应 讲义
图片预览
文档简介
中小学教育资源及组卷应用平台
3.5 多普勒效应
一、考点梳理
考点一、多普勒效应产生的原因分析
1．相对位置变化与频率的关系(规律)
相对位置 图示 结论
波源S和观察者A相对静止，如图所示 f观察者＝f波源音调不变
波源S不动，观察者A运动，由A→B或A→C，如图所示 若靠近波源，由A→B，则f观察者>f波源，音调变高；若远离波源，由A→C，则f观察者观察者A不动，波源S运动，由S→S′，如图所示 f观察者>f波源音调变高
2．成因归纳
根据以上分析可以知道，发生多普勒效应时，一定是由于波源与观察者之间发生了相对运动，且两者间距发生变化．
3．多普勒效应的判断方法
(1)确定研究对象(波源与观察者)．
(2)确定波源与观察者两者间距是否发生变化．若有变化，能发生多普勒效应，否则不发生．
(3)判断：当两者远离时，观察者接收到的波的频率变小，靠近时，观察者接收到的波的频率变大，但波源的频率不变．
【典例1】关于多普勒效应，下列说法中正确的是( )
A．发生多普勒效应时，波源频率发生了变化
B．要发生多普勒效应，波源和观察者必须有相对运动且两者间距发生变化
C．火车向你驶来时，你听到的汽笛声音调变低，火车离你远去时，你听到的汽笛声音调变高
D．只有声波才能发生多普勒效应
【答案】B
【解析】发生多普勒效应时，波源频率并没有发生变化，波源和观察者必须有相对运动，且两者间距发生变化才造成听起来频率变化，故A错误，B正确；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．当波源和观察者间距变大，观察者接收到的频率一定比波源频率低，故C错误；所有波都能发生多普勒效应，故D错误．
【典例2】(多选)火车上有一个声源发出频率一定的音乐．当火车静止，观察者也静止时，观察者听到并记住了这个音乐的音调．以下情况中，观察者听到这个音乐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，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，观察者接收到的频率一定比波源频率低．观察者听到这个音乐的音调比原来降低，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．
【典例3】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象，正确的是( )
【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．由于是远离，汽车反射波的频率应该小于发出波的频率，所以选项D正确．
练习1、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运动过程中，她感觉哨声音调变高
B．女同学从E向D运动过程中，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，她感到音调变低，选项A、D正确，B、C错误．
练习2、频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动．以u表示声源的速度，v表示声波的速度(u＜v)，f表示接收器接收到的频率．若u增大，则( )
A．f增大，v增大 B．f增大，v不变
C．f不变，v增大 D．f减小，v不变
【答案】B
【解析】由于声波的速度只由介质决定，故v不变，根据多普勒效应可知，当声源接近接收器时接收到的频率变高，f增大，故B项正确
考点二、多普勒效应的应用
1.超声波测速
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．
频率高于20 000 Hz的声波称为超声波；与能听到的声音相比，超声波有两个特点：一是可以比较容易地产生大功率的声波；二是它几乎沿直线传播．
2．医用“彩超”
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，就可算出血流的速度．
3．判断火车的运动方向
火车驶来时，由于多普勒效应，听到的汽笛声调比较高，感觉到尖锐刺耳；火车远离时，听到的汽笛声调较低，听起来较为低沉．
4．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，可算出星球的速度．
【典例1】(多选)警车向路上的车辆发射频率已知的超声波，同时探测反射波的频率．下列说法正确的是( )
A．车辆匀速驶向停在路边的警车，警车探测到的反射波频率增高
B．车辆匀速驶离停在路边的警车，警车探测到的反射波频率降低
C．警车匀速驶向停在路边的汽车，探测到的反射波频率降低
D．警车匀速驶离停在路边的汽车，探测到的反射波频率不变
【答案】AB
【解析】车辆(警车)匀速驶向停在路边的警车(车辆)，两者间距变小，产生多普勒效应，警车探测到的反射波频率增高，选项A正确，C错误；车辆(警车)匀速驶离停在路边的警车(车辆)，两者间距变大，产生多普勒效应，警车探测到的反射波频率降低，选项B正确，D错误．
练习1、(多选)下列选项与多普勒效应有关的是( )
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
【答案】BDE
【解析】当观察者与测量对象无相对运动时，不发生多普勒效应，故A、C错误；当观察者与测量对象相对运动时，发生多普勒效应，我们可以根据接收频率的变化来测速，故B、D、E正确．
二、夯实小练
1、轮船在进港途中的x-t图象如图所示,则在港口所测到轮船上雾笛发出声音的频率是图中的哪一个 ( )
【答案】选A
【解析】匀速靠近港口的过程中,测量到的频率不随时间变化,但速度大时频率大,由x-t图象可知,轮船靠近港口时三段时间内的速度v1>v3>v2,可知f1>f3>f2,故A正确。
2、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36km/s。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36km/s
【答案】C
【解析】解：声波传播需要介质，不可以在真空中传播，故A错误；铜的相对原子质量为64，铝的相对原子质量为27，所以声波在固态铝中传播速度大，故B错误；同一声波频率不变，速度越大波长越长，因此声波由固态铜传播到固态铝中，由于波速变大，波长变长，故C正确；固态氢只是作为介质，氢原子速度达不到声速，故D错误。
3、（多选）我国自主研发的“海翼”号深海滑翔机,刷新了下潜深度的世界纪录。悬停在深海中某处的滑翔机发出声呐信号(超声波)的频率为f,在该处海水中的传播速度为v,若停在海面上的监测船收到的频率稍大于滑翔机发出声呐信号的频率,则下列说法正确的是( )
A.声呐信号在该处海水中的波长为
B.声呐信号在该处海水中的波长为
C.滑翔机正在靠近该监测船
D.滑翔机正在远离该监测船
【答案】BC
【解析】根据波速定义:v=fλ,λ=,A错、B对。根据多普勒效应,当滑翔机靠近监测船时,监测船接收到的频率大于滑翔机发出声呐信号的频率,C对、D错。
4、关于多普勒效应，下列说法正确的是( )
A．只要波源在运动，就一定能观察到多普勒效应
B．当声源静止、观察者也静止时，可以观察到多普勒效应
C．只要声源在运动，观察者总是感到声音的频率变高
D．当声源相对于观察者运动时，观察者听到的声音的音调可能变高，也可能变低
【答案】D
【解析】波源运动，观察者也运动，当他们运动的速度相等时，由于他们之间的相对位置保持不变，所以不能观察到多普勒效应，故A错误；当声源静止、观察者也静止时，波源自身的频率不会变化，观察者也观察不到多普勒效应，B错误；在波源与观察者靠近时观察者接收到的波的频率变高，听到的音调变高，在波源与观察者远离时观察者接收到的波的频率变低，听到的音调变低，故C错误，D正确．
5、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,甚至有些战斗机的速度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 340 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,战斗机飞行的速度至少多大
【答案】340 m/s
【解析】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340 m/s的速度飞行远离爆炸点。
6、一固定的超声波源发出频率为100 kHz的超声波,一辆汽车从远处向超声波源迎面驶来,在超声波源处的接收器接收到由汽车反射回来的超声波,并测出接收到的超声波频率为110 kHz,设空气中声音的传播速度是330 m/s,计算汽车的行驶速度。
【答案】56.5 km/h
【解析】设波源发射的超声波频率为f,汽车接收到的频率为f′,并把它反射回去,固定接收站接收到的频率为f″,超声波在空气里的传播速度为v,汽车的行驶速度为u。超声波在空气中的波长为λ0,则f=,汽车每秒钟接收到的超声波的波数,即频率f′=+=f,汽车反射回的超声波在空气中的波长λ′=-=
=,固定接收器接收到的频率f″==f,由此可以解得u=·v=
15.7 m/s,即为56.5 km/h。
三、培优练习
1、当正鸣笛的火车向我们疾驶而来时，我们听到的汽笛声的音调变高了，这是因为( )
A．声源振动的频率变大了
B．声波传播的速度变大了
C．耳膜振动的频率变大了
D．耳膜振动的频率变小了
【答案】C
【解析】声波被观察者接收时，观察者接收到的波的频率变大，耳膜振动的频率也变大．
2、如图所示，机械波的波源O的频率为f，正沿左右方向做匀速直线运动，图中的若干个圆环表示同一时刻的波峰分布．下列说法正确的是( )
A．波源O正在向右运动
B．若静止的波接收器放置在上方，接收到该波的频率小于f
C．若静止的波接收器放置在下方，接收到该波的频率等于f
D．无论静止的波接收器放置何处，接收到该波的频率都是f
【答案】B
【解析】根据波速、波长和频率的关系式v＝λf，由于同一种介质中波速相同，左边位置附近波长最短，右边位置附近波长最长，故在左边接收到波的频率最高，在右边接收到波的频率最低，由题图中的若干个圆表示同一时刻的波峰分布可知，波源向左运动，A错误；若静止的波接收器放置在上方或下方，接收器在远离波源，依据多普勒效应，可知，接收到该波的频率小于f，B正确，C错误；静止的波接收器任意放置，接收到该波的频率不可能都等于f，D错误．
3、在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速v＝200 m/s，已知t＝0时波刚好传播到x＝40 m处，如图所示．在x＝400 m处有一接收器(图中未画出)，则下列说法正确的是( )
A．波源开始振动的方向沿y轴正方向
B．从t＝0开始经0.15 s，x＝40 m处的质点运动的路程为0.6 m
C．接收器在t＝2 s时才能接收到此波
D．若波源向x轴正方向运动，接收器收到的波的频率可能为9 Hz
【答案】B
【解析】由题图知，x＝40 m处的质点的起振方向向下，则波源的起振方向也向下(y轴负方向)，选项A错误；由题图知λ＝20 m，A＝10 cm，T＝＝0.1 s，而Δt1＝0.15 s＝T，所以x＝40 m处的质点0.15 s运动的路程为s＝×4A＝6A＝60 cm＝0.6 m，选项B正确；波由x＝40 m处传到x＝400 m处所需时间Δt＝＝ s＝1.8 s，选项C错误；当波源向x轴正方向运动时，波源将靠近接收器，由多普勒效应知，接收器接收到的频率将大于波源频率，而波源频率为f＝＝10 Hz，选项D错误．
4、(多选)假如一辆汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300 Hz，在汽车向你驶来又擦身而过的过程中，下列说法正确的是( )
A．当汽车向你驶来时，听到喇叭声音的频率大于300 Hz
B．当汽车向你驶来时，听到喇叭声音的频率小于300 Hz
C．当汽车和你擦身而过后，听到喇叭声音的频率大于300 Hz
D．当汽车和你擦身而过后，听到喇叭声音的频率小于300 Hz
【答案】AD
【解析】当汽车向你驶来时，两者距离减小，单位时间内你接收到的声波个数增多，频率升高，将大于300 Hz，故选项A正确；当汽车和你擦身而过后，两者距离变大，单位时间内你接收到的声波个数减少，频率降低，将小于300 Hz，故选项D正确．
5、(多选)如图所示，S为波源，P点有一观察者，已知波源发声的频率为20 Hz，声音在空气中的传播速度为340 m/s，则关于人听到的声音的频率说法正确的是( )
A．当波源S以17 m/s的速度远离观察者运动时，频率为19 Hz
B．当波源S以17 m/s的速度靠近观察者运动时，频率为21 Hz
C．当观察者以17 m/s的速度靠近波源运动时，频率为21 Hz
D．以上说法均不正确
【答案】ABC
【解析】当波源以17 m/s的速度远离观察者运动，观察者接收的频率f′1＝＝ Hz＝19 Hz，故A项正确；当波源S以17 m/s的速度靠近观察者运动时，观察者接收到的频率f′2＝＝ Hz＝21 Hz，故B项正确；当观察者以17 m/s的速度靠近波源S运动时，观察者接收到的频率f′3＝＝ Hz＝21 Hz，故C项正确．
6、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，且每秒连续发射几次．假定蝙蝠的超声脉冲发射频率为39 000 Hz，在一次正朝着表面平滑的墙壁飞扑的期间，下列判断中正确的是( )
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】由于蝙蝠和墙壁发生相对运动，且相互靠近，因此墙壁接收到的频率f1大于39 000 Hz.频率为f1的波经墙壁反射后，与蝙蝠相互靠近，因此蝙蝠接收到反射波的频率f2＞f1，C选项正确．
7、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340 m/s，一架战斗机正在爆炸点附近远离它飞行，要使飞行员恰好听不到爆炸声，飞机飞行的速度应为多大？
【答案】340 m/s
【解析】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，那么他随飞机运动的速度应与声波的速度一样，即飞机应以340 m/s的速度飞行远离爆炸点．
8、如图所示，向左匀速运动的小车发出频率为f的声波，车左侧A处静止的人感受到的声波的频率为f1，车右侧B处静止的人感受到的声波的频率为f2，则( )
A．f1＜f，f2＜f B．f1＜f，f2＞f
C．f1＞f，f2＞f D．f1＞f，f2＜f
【答案】D
【解析】由题意可知，声源靠近A处的人，由多普勒效应可知，A处的人接收到声波的频率变大，即f1>f；声源远离B处的人，同理可知B处的人接收到声波的频率变小，即f29、某人乘火车由甲地去乙地，途中此人乘坐的列车超过一列货运列车，超车后听到货运列车发出的汽笛声频率为f1；此人乘坐的列车又与迎面驶来的另一列货运列车会车，听到货运列车驶近时的汽笛声频率为f2，已知两列货运列车发出的汽笛声频率相同，则f1与f2间的大小关系是f1________f2(选填“>”“＝”或“<”)．
【答案】f1【解析】乘客与被超的货运列车逐渐远离，由多普勒效应可知，此时他听到货运列车发出的汽笛声的频率f1较其实际频率低，同样根据多普勒效应可知，乘客听到对面驶来货运列车的汽笛声的频率f2较其实际频率高，又两列货运列车发出的汽笛声频率相同，故f110、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，则这个人每分钟能听到几声警钟？
【答案】126声
【解析】首先根据题意，画出示意图(如图所示)．若人坐在以速度v行驶的车内向M点运动，在相同的时间t内人向声源移动的距离s2＝vt，声波在时间t内通过人的相对距离应为s1＋s2.于是，在这段时间内人听到的警钟响的次数就应为n′＝＝
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)
3.5 多普勒效应
一、考点梳理
考点一、多普勒效应产生的原因分析
1．相对位置变化与频率的关系(规律)
相对位置 图示 结论
波源S和观察者A相对静止，如图所示 f观察者＝f波源音调不变
波源S不动，观察者A运动，由A→B或A→C，如图所示 若靠近波源，由A→B，则f观察者>f波源，音调变高；若远离波源，由A→C，则f观察者
2．成因归纳
根据以上分析可以知道，发生多普勒效应时，一定是由于波源与观察者之间发生了相对运动，且两者间距发生变化．
3．多普勒效应的判断方法
(1)确定研究对象(波源与观察者)．
(2)确定波源与观察者两者间距是否发生变化．若有变化，能发生多普勒效应，否则不发生．
(3)判断：当两者远离时，观察者接收到的波的频率变小，靠近时，观察者接收到的波的频率变大，但波源的频率不变．
【典例1】关于多普勒效应，下列说法中正确的是( )
A．发生多普勒效应时，波源频率发生了变化
B．要发生多普勒效应，波源和观察者必须有相对运动且两者间距发生变化
C．火车向你驶来时，你听到的汽笛声音调变低，火车离你远去时，你听到的汽笛声音调变高
D．只有声波才能发生多普勒效应
【答案】B
【解析】发生多普勒效应时，波源频率并没有发生变化，波源和观察者必须有相对运动，且两者间距发生变化才造成听起来频率变化，故A错误，B正确；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．当波源和观察者间距变大，观察者接收到的频率一定比波源频率低，故C错误；所有波都能发生多普勒效应，故D错误．
【典例2】(多选)火车上有一个声源发出频率一定的音乐．当火车静止，观察者也静止时，观察者听到并记住了这个音乐的音调．以下情况中，观察者听到这个音乐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，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，观察者接收到的频率一定比波源频率低．观察者听到这个音乐的音调比原来降低，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．
【典例3】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象，正确的是( )
【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．由于是远离，汽车反射波的频率应该小于发出波的频率，所以选项D正确．
练习1、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运动过程中，她感觉哨声音调变高
B．女同学从E向D运动过程中，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，她感到音调变低，选项A、D正确，B、C错误．
练习2、频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动．以u表示声源的速度，v表示声波的速度(u＜v)，f表示接收器接收到的频率．若u增大，则( )
A．f增大，v增大 B．f增大，v不变
C．f不变，v增大 D．f减小，v不变
【答案】B
【解析】由于声波的速度只由介质决定，故v不变，根据多普勒效应可知，当声源接近接收器时接收到的频率变高，f增大，故B项正确
考点二、多普勒效应的应用
1.超声波测速
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．
频率高于20 000 Hz的声波称为超声波；与能听到的声音相比，超声波有两个特点：一是可以比较容易地产生大功率的声波；二是它几乎沿直线传播．
2．医用“彩超”
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，就可算出血流的速度．
3．判断火车的运动方向
火车驶来时，由于多普勒效应，听到的汽笛声调比较高，感觉到尖锐刺耳；火车远离时，听到的汽笛声调较低，听起来较为低沉．
4．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，可算出星球的速度．
【典例1】(多选)警车向路上的车辆发射频率已知的超声波，同时探测反射波的频率．下列说法正确的是( )
A．车辆匀速驶向停在路边的警车，警车探测到的反射波频率增高
B．车辆匀速驶离停在路边的警车，警车探测到的反射波频率降低
C．警车匀速驶向停在路边的汽车，探测到的反射波频率降低
D．警车匀速驶离停在路边的汽车，探测到的反射波频率不变
【答案】AB
【解析】车辆(警车)匀速驶向停在路边的警车(车辆)，两者间距变小，产生多普勒效应，警车探测到的反射波频率增高，选项A正确，C错误；车辆(警车)匀速驶离停在路边的警车(车辆)，两者间距变大，产生多普勒效应，警车探测到的反射波频率降低，选项B正确，D错误．
练习1、(多选)下列选项与多普勒效应有关的是( )
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
【答案】BDE
【解析】当观察者与测量对象无相对运动时，不发生多普勒效应，故A、C错误；当观察者与测量对象相对运动时，发生多普勒效应，我们可以根据接收频率的变化来测速，故B、D、E正确．
二、夯实小练
1、轮船在进港途中的x-t图象如图所示,则在港口所测到轮船上雾笛发出声音的频率是图中的哪一个 ( )
【答案】选A
【解析】匀速靠近港口的过程中,测量到的频率不随时间变化,但速度大时频率大,由x-t图象可知,轮船靠近港口时三段时间内的速度v1>v3>v2,可知f1>f3>f2,故A正确。
2、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36km/s。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36km/s
【答案】C
【解析】解：声波传播需要介质，不可以在真空中传播，故A错误；铜的相对原子质量为64，铝的相对原子质量为27，所以声波在固态铝中传播速度大，故B错误；同一声波频率不变，速度越大波长越长，因此声波由固态铜传播到固态铝中，由于波速变大，波长变长，故C正确；固态氢只是作为介质，氢原子速度达不到声速，故D错误。
3、（多选）我国自主研发的“海翼”号深海滑翔机,刷新了下潜深度的世界纪录。悬停在深海中某处的滑翔机发出声呐信号(超声波)的频率为f,在该处海水中的传播速度为v,若停在海面上的监测船收到的频率稍大于滑翔机发出声呐信号的频率,则下列说法正确的是( )
A.声呐信号在该处海水中的波长为
B.声呐信号在该处海水中的波长为
C.滑翔机正在靠近该监测船
D.滑翔机正在远离该监测船
【答案】BC
【解析】根据波速定义:v=fλ,λ=,A错、B对。根据多普勒效应,当滑翔机靠近监测船时,监测船接收到的频率大于滑翔机发出声呐信号的频率,C对、D错。
4、关于多普勒效应，下列说法正确的是( )
A．只要波源在运动，就一定能观察到多普勒效应
B．当声源静止、观察者也静止时，可以观察到多普勒效应
C．只要声源在运动，观察者总是感到声音的频率变高
D．当声源相对于观察者运动时，观察者听到的声音的音调可能变高，也可能变低
【答案】D
【解析】波源运动，观察者也运动，当他们运动的速度相等时，由于他们之间的相对位置保持不变，所以不能观察到多普勒效应，故A错误；当声源静止、观察者也静止时，波源自身的频率不会变化，观察者也观察不到多普勒效应，B错误；在波源与观察者靠近时观察者接收到的波的频率变高，听到的音调变高，在波源与观察者远离时观察者接收到的波的频率变低，听到的音调变低，故C错误，D正确．
5、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,甚至有些战斗机的速度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 340 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,战斗机飞行的速度至少多大
【答案】340 m/s
【解析】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340 m/s的速度飞行远离爆炸点。
6、一固定的超声波源发出频率为100 kHz的超声波,一辆汽车从远处向超声波源迎面驶来,在超声波源处的接收器接收到由汽车反射回来的超声波,并测出接收到的超声波频率为110 kHz,设空气中声音的传播速度是330 m/s,计算汽车的行驶速度。
【答案】56.5 km/h
【解析】设波源发射的超声波频率为f,汽车接收到的频率为f′,并把它反射回去,固定接收站接收到的频率为f″,超声波在空气里的传播速度为v,汽车的行驶速度为u。超声波在空气中的波长为λ0,则f=,汽车每秒钟接收到的超声波的波数,即频率f′=+=f,汽车反射回的超声波在空气中的波长λ′=-=
=,固定接收器接收到的频率f″==f,由此可以解得u=·v=
15.7 m/s,即为56.5 km/h。
三、培优练习
1、当正鸣笛的火车向我们疾驶而来时，我们听到的汽笛声的音调变高了，这是因为( )
A．声源振动的频率变大了
B．声波传播的速度变大了
C．耳膜振动的频率变大了
D．耳膜振动的频率变小了
【答案】C
【解析】声波被观察者接收时，观察者接收到的波的频率变大，耳膜振动的频率也变大．
2、如图所示，机械波的波源O的频率为f，正沿左右方向做匀速直线运动，图中的若干个圆环表示同一时刻的波峰分布．下列说法正确的是( )
A．波源O正在向右运动
B．若静止的波接收器放置在上方，接收到该波的频率小于f
C．若静止的波接收器放置在下方，接收到该波的频率等于f
D．无论静止的波接收器放置何处，接收到该波的频率都是f
【答案】B
【解析】根据波速、波长和频率的关系式v＝λf，由于同一种介质中波速相同，左边位置附近波长最短，右边位置附近波长最长，故在左边接收到波的频率最高，在右边接收到波的频率最低，由题图中的若干个圆表示同一时刻的波峰分布可知，波源向左运动，A错误；若静止的波接收器放置在上方或下方，接收器在远离波源，依据多普勒效应，可知，接收到该波的频率小于f，B正确，C错误；静止的波接收器任意放置，接收到该波的频率不可能都等于f，D错误．
3、在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速v＝200 m/s，已知t＝0时波刚好传播到x＝40 m处，如图所示．在x＝400 m处有一接收器(图中未画出)，则下列说法正确的是( )
A．波源开始振动的方向沿y轴正方向
B．从t＝0开始经0.15 s，x＝40 m处的质点运动的路程为0.6 m
C．接收器在t＝2 s时才能接收到此波
D．若波源向x轴正方向运动，接收器收到的波的频率可能为9 Hz
【答案】B
【解析】由题图知，x＝40 m处的质点的起振方向向下，则波源的起振方向也向下(y轴负方向)，选项A错误；由题图知λ＝20 m，A＝10 cm，T＝＝0.1 s，而Δt1＝0.15 s＝T，所以x＝40 m处的质点0.15 s运动的路程为s＝×4A＝6A＝60 cm＝0.6 m，选项B正确；波由x＝40 m处传到x＝400 m处所需时间Δt＝＝ s＝1.8 s，选项C错误；当波源向x轴正方向运动时，波源将靠近接收器，由多普勒效应知，接收器接收到的频率将大于波源频率，而波源频率为f＝＝10 Hz，选项D错误．
4、(多选)假如一辆汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300 Hz，在汽车向你驶来又擦身而过的过程中，下列说法正确的是( )
A．当汽车向你驶来时，听到喇叭声音的频率大于300 Hz
B．当汽车向你驶来时，听到喇叭声音的频率小于300 Hz
C．当汽车和你擦身而过后，听到喇叭声音的频率大于300 Hz
D．当汽车和你擦身而过后，听到喇叭声音的频率小于300 Hz
【答案】AD
【解析】当汽车向你驶来时，两者距离减小，单位时间内你接收到的声波个数增多，频率升高，将大于300 Hz，故选项A正确；当汽车和你擦身而过后，两者距离变大，单位时间内你接收到的声波个数减少，频率降低，将小于300 Hz，故选项D正确．
5、(多选)如图所示，S为波源，P点有一观察者，已知波源发声的频率为20 Hz，声音在空气中的传播速度为340 m/s，则关于人听到的声音的频率说法正确的是( )
A．当波源S以17 m/s的速度远离观察者运动时，频率为19 Hz
B．当波源S以17 m/s的速度靠近观察者运动时，频率为21 Hz
C．当观察者以17 m/s的速度靠近波源运动时，频率为21 Hz
D．以上说法均不正确
【答案】ABC
【解析】当波源以17 m/s的速度远离观察者运动，观察者接收的频率f′1＝＝ Hz＝19 Hz，故A项正确；当波源S以17 m/s的速度靠近观察者运动时，观察者接收到的频率f′2＝＝ Hz＝21 Hz，故B项正确；当观察者以17 m/s的速度靠近波源S运动时，观察者接收到的频率f′3＝＝ Hz＝21 Hz，故C项正确．
6、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，且每秒连续发射几次．假定蝙蝠的超声脉冲发射频率为39 000 Hz，在一次正朝着表面平滑的墙壁飞扑的期间，下列判断中正确的是( )
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】由于蝙蝠和墙壁发生相对运动，且相互靠近，因此墙壁接收到的频率f1大于39 000 Hz.频率为f1的波经墙壁反射后，与蝙蝠相互靠近，因此蝙蝠接收到反射波的频率f2＞f1，C选项正确．
7、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340 m/s，一架战斗机正在爆炸点附近远离它飞行，要使飞行员恰好听不到爆炸声，飞机飞行的速度应为多大？
【答案】340 m/s
【解析】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，那么他随飞机运动的速度应与声波的速度一样，即飞机应以340 m/s的速度飞行远离爆炸点．
8、如图所示，向左匀速运动的小车发出频率为f的声波，车左侧A处静止的人感受到的声波的频率为f1，车右侧B处静止的人感受到的声波的频率为f2，则( )
A．f1＜f，f2＜f B．f1＜f，f2＞f
C．f1＞f，f2＞f D．f1＞f，f2＜f
【答案】D
【解析】由题意可知，声源靠近A处的人，由多普勒效应可知，A处的人接收到声波的频率变大，即f1>f；声源远离B处的人，同理可知B处的人接收到声波的频率变小，即f2
【答案】f1
【答案】126声
【解析】首先根据题意，画出示意图(如图所示)．若人坐在以速度v行驶的车内向M点运动，在相同的时间t内人向声源移动的距离s2＝vt，声波在时间t内通过人的相对距离应为s1＋s2.于是，在这段时间内人听到的警钟响的次数就应为n′＝＝
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)