5　多普勒效应 同步练习（有解析）

机械波
5　多普勒效应
1．分析下列所描述的三个物理现象：
①夏天里一次闪电过后，有时会雷声轰鸣不绝
②听到迎面而来尖锐的汽笛声
③围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音
④水塘中的水波能绕过障碍物继续传播
这些现象分别是波的(　　 )
A．反射现象、多普勒效应、衍射现象、干涉现象
B．衍射现象、多普勒效应、反射现象、干涉现象
C．衍射现象、干涉现象、多普勒效应、折射现象
D．反射现象、多普勒效应、干涉现象、衍射现象
2．上课时老师将一蜂鸣器固定在教鞭一端，然后使蜂鸣器迅速水平旋转，同学们听到蜂鸣器音调竟然忽高忽低变化，下列判断正确的是(　　)
A．旋转时蜂鸣器发声的频率变化了
B．由于旋转，改变了同学们听到的声音频率
C．蜂鸣器音调变高时，一定是向远离观察者的方向运动
D．音调的忽高忽低是由波的干涉造成的
3．(多选)关于多普勒效应，下列说法中正确的是(　　)
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、观察者运动时，也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
4．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(　　)
A．f1＜f，f2＜f B．f1＜f，f2＞f
C．f1＞f，f2＞f D．f1＞f，f2＜f
5．一频率为600 Hz的声源以20 rad/s的角速度沿一半径为0.8 m的圆周(圆心为O点)做匀速圆周运动．一观察者站在离圆心很远的P点且相对于圆心静止，如图所示，则观察者接收到(　　)
A．声源在A点时发出声音的频率等于600 Hz
B．声源在B点时发出声音的频率等于600 Hz
C．声源在C点时发出声音的频率等于600 Hz
D．声源在D点时发出声音的频率小于600 Hz
6．(多选)公路旁常有警察使用雷达测速仪来测定车辆的速度，以此来判断车辆是否超速，测速仪可在极短的时间内发射两束雷达波(速度为光的传播速度)，根据接收到反射回来的雷达波来测定汽车的速度．下列说法中正确的是(　　 )
A．测出的速度实质上是发射两束雷达波时间内的平均速度
B．测出的速度实质上就是车辆经过的瞬时速度
C．测速仪直接测出的物理量是时间差
D．测速仪测出的速度可以认为是车辆经过时的瞬时速度
7．(2024年佛山月考)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
8．(2024年青岛模拟)我国研制的“复兴号动车组”首次实现了时速350 km/h的自动驾驶，此时多普勒效应会影响无线通信系统稳定，这要求通信基站能分析误差并及时校正．如图，一辆行驶的动车组发出一频率为f0、持续时间为Δt0的通信信号，与动车组行驶方向在同一直线上的通信基站A、B接收到信号的频率和持续时间分别为fA、ΔtA和fB、ΔtB，下列判断正确的是(　　 )
A．fA>f0，ΔtA<Δt0 B．fAΔt0
C．fB>f0，ΔtB>Δt0 D．fB>f0，ΔtB<Δt0
9．轮船在进港途中的x-t图像如图所示，则在港口所测到轮船上雾笛发出声音的频率与时间的关系图像正确的是(　　)
C　　　　　　　　　D
10．(2024年吉安段考)中国空间站持续发出频率为f的监测电波，地面监测站先后接收到空间站通过A、B位置时的信号频率分别为fA、fB，则(　　 )
A．fA>f>fB B．fAC．fA＝fB11．(多选)蝙蝠在洞穴中飞来飞去时，利用超声脉冲导航非常有效，这种超声脉冲的频率高于20 000 Hz，能持续1 ms或不到1 ms的短促发射，且每秒重复发射数次．已知蝙蝠在一次正朝着表面平直的墙壁飞扑捕食的过程中，发出的超声波频率为35 000 Hz，下列说法正确的是(　　 )
A．蝙蝠发出的超声波属于电磁波
B．结合图可知超声波频率比微波频率要高
C．超声波反射前后波速大小相等
D．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到的频率
12．(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
答案解析
1.【答案】D　【解析】①夏天里一次闪电过后，有时会雷声轰鸣不绝，是因为声音在云层之间来回反射造成的；②听到迎面而来尖锐的汽笛声，即汽车靠近时感觉音调升高，这是多普勒效应造成的；③围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，是因为音叉发出两个频率相同的声波相互叠加，出现加强区和减弱区，这是干涉现象；④水塘中的水波能绕过障碍物继续传播，这是水波的衍射现象．
2.【答案】B　【解析】旋转时蜂鸣器发声的频率没有变化，故A错误；旋转过程中，声源(蜂鸣器)与观察者(同学们)的距离有时近，有时远，发生多普勒效应，蜂鸣器发出声波的频率不变，只是同学们感觉到的声音频率变化了，故B正确，D错误；当其远离观察者时，听到声音的频率变小即音调变低，故C错误．
3.【答案】BD　【解析】若波源和观察者都同时运动，两者间相对静止时，是不能观察到多普勒效应的，故A错误；由定义可知，当声源静止、观察者运动时，也可以观察到多普勒效应，故B正确；若声源远离观察者，观察者会感到声音频率变低，故C错误；声源和观察者靠近时，观察者听到的声音音调会变高；若两者远离，则观察者听到的声音音调变低，故D正确．
4.【答案】D　【解析】波源朝向观察者运动时，感受到的频率大于静止感受到的频率，波源远离观察者运动时，感受到的频率小于静止时感受到的频率，D正确．
5.【答案】B　【解析】根据多普勒效应，当声源和观察者相向运动时观察者接收到的频率大于声源的频率，当声源和观察者反向运动时观察者接收到的频率小于声源的频率．将声源运动到A、B、C、D四个点时，相对于观察者的速度方向画出来，可以得到A点有接近观察者的趋势，C点有远离观察者的趋势，声源在B、D两点的速度方向，垂直于O点与观察者的连线，所以在B、D两点，观察者接收到的频率就等于声源的频率，而在A点观察者接收到的频率大于声源的频率，在C点观察者接收到的频率小于声源的频率．
6.【答案】ACD　【解析】因雷达测速仪发射两束雷达波有一定的时间间隔，故实质上是发射两束雷达波时间内的平均速度，故A正确，B错误；测速仪直接测出的是接收到两束雷达波的时间差，故C正确；测速仪测出的虽然是平均速度，但由于时间短，故可以认为是车辆经过时的瞬时速度，故D正确．
7.【答案】C　【解析】多普勒效应是为纪念奥地利物理学家及数学家多普勒而命名的，他于1842年首先提出了这一理论．主要内容为：接收到的物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化．多普勒效应不仅仅适用于声波，它也适用于所有类型的波，包括电磁波，利用多普勒测速仪，可以测量水在海底的流速，“彩超”利用了多普勒效应，多普勒效应可用于天体研究，故A、B、D正确，C错误．
8.【答案】A　【解析】根据多普勒效应可知，动车组靠近通信基站A，通信基站A接收到动车组的信号频率大于动车组发出的信号频率，通信基站A接收到动车组信号持续时间小于动车组发出的信号的持续时间；动车组远离通信基站B，通信基站B接收到动车组的信号频率小于动车组发出的信号频率，通信基站B接收到动车组信号持续时间大于动车组发出的信号的持续时间．即fA>f0，ΔtA<Δt0，fBΔt0，故A正确，B、C、D错误．
9.【答案】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图像可知，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．
10.【答案】A　【解析】根据多普勒效应，空间站先后经过A、B位置，先靠近地面监测站后逐渐远离监测站，所以信号频率在靠近过程增大，在远离过程频率减小，因此fA>f>fB，故选A．
11.【答案】CD　【解析】蝙蝠发出的超声波属于机械波，故A错误；超声波频率为35 000 Hz，结合题图可知微波频率γ＝＝ Hz＝3×106 Hz，超声波频率比微波频率要低，故B错误；机械波的波速受到介质决定，超声波反射前后波速大小相等，故C正确；根据多普勒效应可知，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到的频率，故D正确．
12.【答案】BC　【解析】根据波速定义，v＝fλ，声呐信号在该处海水中的波长λ＝，故A不合题意，B符合题意；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，故C符合题意，D不合题意．