东营市胜利第三十九中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-4：2.4多普勒效应及其应用 课时作业（含解析）

2.4多普勒效应及其应用
课时作业
1．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的波的频率最低，则应该把传感器放在（
）
A．A点
B．B点
C．C点
D．D点
2．下列说法中正确的有（　　）
A．医院用的“CT”的工作原理是利用超声波的多普勒效应
B．将单摆从赤道移到北极，单摆周期将变大
C．光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理
D．由我国“射电望远镜”接收到某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
3．下列说法正确的是（　　）
A．阻尼振动振幅逐渐减小，同时周期也逐渐减小
B．当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大
C．当障碍物的尺寸比波长大得多时能观察到明显的衍射现象
D．当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率比波源的频率大
4．关于机械波，下列说法正确的有（　　）
A．两列波相遇时，只要频率相等就一定能够观察到稳定的干涉现象
B．缝、孔或障碍物的尺寸跟波长差不多，或者比波长更小时，才会发生明显的衍射现象
C．当观察者与波源间产生相对运动时，一定会发生多普勒效应
D．根据公式，机械波的频率越高时，其传播速度越快
5．机械波和电磁波都能产生多普勒效应。下列现象中不属于利用多普勒效应的是（　　）
A．交通警察利用测速仪向行进中的车辆发射频率已知的超声波，根据反射波的频率变化判断车速
B．医生向人体内发射频率已知的超声波，根据接收到的被血管中的血流反射后的超声波的频率变化，判断血流的速度是否正常
C．发生雷电时，人们利用看见闪电与听见雷声的时间间隔来估算自己与雷电发生处之间的距离
D．天文学上通过对比某些元素在遥远天体上的发光频率与其静止在地球上的发光频率，判断天体相对于地球的运动速度
6．关于机械波的现象，下列说法正确的是（　　）
A．多普勒效应，是波源的频率发生变化引起的
B．波发生反射时，波的频率不变，但波长、波速发生变化
C．在干涉现象中，振动加强点的位移总比减弱点的位移要大
D．发生明显衍射的条件是缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相差不多或比波长小
7．一列简谐横波沿x轴传播，波速为1.0m/s，t=0时波形如图甲所示，此时质点a位于波峰，质点c位于波谷，质点b、d位于平衡位置。图乙是波上质点b的振动图象。下列说法中正确的是（　　）
A．质点b与质点d的速度总是相同的
B．经t=4.0s质点a沿波传播方向运动4.0m
C．当质点a在波谷时，质点c可能在平衡位置
D．一观察者沿着x轴靠近波源运动时，其观测到的该波的频率将大于0.25Hz
8．如图所示，有一列沿x轴正向传播的简谐横波，在t=0时刻振源S从O点开始振动。当t=0.2s时，波刚好传到x=4m处的质点。下列对该简谐横波的分析中不正确的是（　　）
A．该简谐横波的周期是0.2s，波速是20m/s
B．0.4s时，该简谐横波上的M点通过的路程是4cm
C．该简谐横波遇到尺寸小于4m的障碍物时能够发生明显的衍射现象
D．若站在振源右侧的接收者以速度v匀速向振源靠近，那么接收者接收到的频率一定大于5Hz
9．假如一辆汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300Hz，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，听到声音的频率大于300Hz
B．当汽车向你驶来时，听到声音的频率小于300Hz
C．当汽车和你擦身而过后，听到声音的频率大于300Hz
D．当汽车和你擦身而过后，听到声音的频率小于300Hz
10．如图所示表示产生机械波的波源P做匀速运动的情况，图中圆表示波峰，已知波源的频率为，则下列说法正确的是
A．观察者在图中A点接收波的频率是定值，但大于
B．观察者在图中A点接收波的频率是定值，但小于
C．观察者在图中B点接收波的频率是定值，但大于
D．观察者在图中B点接收波的频率是定值，但小于
11．自动驾驶汽车配置了超声波、激光、无线电波雷达和光学相机组成的传感探测系统，当汽车与前方车辆距离减小到安全距离时，系统会执行减速指令．若汽车静止时发出的超声波频率为4.0×104Hz，空气中声速为340m/s，该超声波的波长为________m．汽车行驶时接收到被前方汽车反射的超声波频率________(选填“大于”“等于”或“小于”)汽车发出的频率．
12．如图所示，一束激光频率为，
传播方向正对卫星飞行方向，已知真空中光速为c，卫星速度为u，则卫星上观测到激光的传播速度是______，卫星接收到激光的频率ν______（选填“大于”、“等于”或“小于”）．
13．如图所示为机械波的波源O做匀速直线运动的情况，图中的圆表示波峰，则该图中表示的__________现象；波源正在移向________点，观察到波的频率最低的点是_______。
参考答案
1．B
【解析】
根据波速、波长和频率的关系式，由于同一种介质中波速相同，A点位置附件波长最短，B点位置附近波长最长，故传感器在A点接受到波的频率最高，在B点接受到波的频率最低，故选项B正确，选项ACD错误。
故选B。
2．D
【解析】
A．医院用的彩超的工作原理是利用超声波的多普勒效应，选项A错误；
B．将单摆从赤道移到北极，由于重力加速度变大，则由可知，单摆周期将变小，选项B错误；
C．光导纤维传递光信号是利用光的全反射原理，选项C错误；
D．根据多普勒效应，由我国“射电望远镜”接收到某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，选项D正确。
故选D。
3．B
【解析】
A．振幅越来越小的振动叫做阻尼振动，阻尼导致能量的耗散，但其周期不变。故A错误；
B．当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，产生共振，此时受迫振动的振幅最大，选项B正确；
C．当障碍物的尺寸比波长小得多或者差不多时能观察到明显的衍射现象，选项C错误；
D．根据多普勒效应，当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率比波源的频率小，选项D错误。
故选B。
4．B
【解析】
A．频率相同、相差恒定（振动情况相同）的两列波相遇叠加，才会发生稳定的干涉现象，故A错误；
B．发生明显的衍射现象的条件是缝、孔或障碍物的尺寸跟波长差不多，或者比波长更小时，故B正确；
C．只有二者间有相对距离的变化时，才会出现多普勒效应，若观察者以波源为中心转动则不会产生多普勒效应，故C错误；
D．波的传播速度由介质决定，与频率无关，故D错误。
故选B。
5．C
【解析】
A．交通警察利用测速仪向行进中的车辆发射频率已知的超声波，根据反射波的频率变化判断车速利用了声波多普勒效应的原理，故A正确，不符合题意；
B．医生向人体内发射频率已知的超声波，根据接收到的被血管中的血流反射后的超声波的频率变化，判断血流的速度是否正常也属于声波多普勒效应的应用，故B正确，不符合题意；
C．发生雷电时，人们利用看见闪电与听见雷声的时间间隔来估算自己与雷电发生处之间的距离是通过光速远大于声速，用这个时间间隔乘以声速来估算的，故它不属于多普勒效应的应用，故C错误，符合题意；
D．天文学上通过对比某些元素在遥远天体上的发光频率与其静止在地球上的发光频率，判断天体相对于地球的运动速度是属于光波的多普勒效应的原理应用，故D正确，不符合题意。
故选C。
多普勒效应是由于振源与观察者之间存在着相对运动，使观察者接受到的频率不同于振源频率的现象，据此判断即可。
本题考查的是多普勒效应在实际生活中的应用，能够很好地体现物理就在身边，物理与生活中的一些现象息息相关的新课改理念，是一道非常好的试题。
6．D
【解析】
A．多普勒效应，是由于波源与观察者发生相对运动，导致观察者接受到的波的频率发生了变化，所以A错误；
B．波的反射，发生在同一种介质中，所以波的频率不变，波长和波速也不变，所以B错误；
C．在干涉现象中，振动加强点是指振幅最大的点，振动减弱点是指振幅最小的点，但是，加强点的位移不是总比减弱点的位移大，所以C错误；
D．发生明显衍射的条件是，缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相差不多或比波长小，所以D正确。
故选D。
7．D
【解析】
A．根据图乙b质点在t=0开始的振动图像可得振动方向向下，由波形的同侧法原理可知波沿x轴负方向传播，而d质点在平衡位置向上振动，则质点b与质点d的速度方向相反，速度不同，故A错误；
B．由振动图可读出
则经t=4.0s，波形传播的距离为
而质点始终在平衡位置上下振动而不随波形传播，故B错误；
C．质点a和c相差半个波长的距离，故质点a在波谷时，质点c一定在波峰位置，故C错误；
D．由周期和频率的关系可知，波的频率为
而观察者沿着x轴靠近波源运动时，由多普勒效应可知，观察者接收到的该波的频率将大于波源的实际频率0.25Hz，故D正确。
故选D。
8．B
【解析】
A．根据题意可知，波速为
A正确；
B．点的具体位置不清楚，无法计算具体的路程大小，B错误；
C．该列波波长为，遇到小于的障碍物能发生明显的衍射，C正确；
D．若站在振源右侧的接收者以速度v匀速向振源靠近，根据多普勒效应可知接收者接收到的频率一定大于，D正确。
本题选择不正确的，故选B。
9．AD
【解析】
AB．根据多普勒效应规律，当汽车向你驶过来时，听到的喇叭声音的频率大于300Hz，A正确B错误
；
CD．当汽车和你擦身而过后，听到的喇叭声音的频率小于300Hz，C错误D正确；
故选AD。
10．BC
【解析】
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，故其频率小于；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，故其频率大于，故AD错误，BC正确。
故选BC．
【点睛】
当波源和观察者有相对运动时，观察者接收到的频率会改变．在单位时间内，观察者接收到的完全波的个数增多，即接收到的频率增大．同样的道理，当观察者远离波源，观察者在单位时间内接收到的完全波的个数减少，即接收到的频率减小．
11．8.5×10-3
大于
【解析】
[1]．根据，可得波长为
[2]．因波源向前运动，则根据多普勒效应，接收到的反射超声波频率大于发出的超声波频率．
12．
大于
【解析】
由相对论原理可得激光速度为：,依据多普勒效应可知，卫星接收到激光的频率ν大于．
【点睛】由相对论原理可以得到激光速度；依据多普勒效应可以判定频率变化．
13．多普勒
A
B
【解析】
根据图象进行分析，根据接收到的波的个数分析频率的变化，明确多普勒效应的应用．
【详解】
由图可知，AB两边接收到的频率不同，故说明发生了多普勒效应；由图可知，A处接收到的波要多，故A处接收到的频率大；而B处接收到的频率低；故说明波源正在向A移动；
【点睛】
本题关键明确：发生多普勒效应时，要明确当物体与波源相互靠近时，观察者接收到的频率增大，而远离时接收到的频率减小．