宁阳第四中学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 同步练习（含解析）

2.4多普勒效应及其应用
同步练习
1．处于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=200m/s。已知t=0时，波刚传播到x=40m处，波形如图所示。在x=400m处有一接收器(图中未画出)，则下列说法正确的是（　　）
A．波源开始振动时方向沿y轴正方向
B．x=10m处质点每秒向右移动200m
C．若波源向x轴正方向匀速运动，接收器接收到波的频率大于10Hz
D．当t=0.1s时，x=40m处的质点恰好到达波谷的位置
2．下列说法中正确的是（　　）
A．树枝在风的作用下运动是简谐运动
B．波长比孔的宽度小得越多，波的衍射越明显
C．只要是两列波叠加，都能产生稳定的干涉图样
D．当观察者和波源间存在相对运动时不一定能观察到多普勒效应现象
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＝200m/s，已知t=0时，波刚好传播到x=40m处，如图所示。在x=400m处有一接收器（图中未画出），则下列说法正确的是（　　）
A．波源开始振动时方向沿y轴正方向
B．从t＝0开始经0.15s，x＝40m处的质点运动的路程为0.5m
C．接收器在t＝2s时才能接收到此波
D．若波源向x轴正方向运动，接收器接收到波的频率可能为11Hz
4．如下图所示，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．医院有一种先进的检测技术﹣﹣彩超，就是向病人体内发射频率已精确掌握的超声波，超声波经血液反射后被专用仪器接收，测出反射波的频率变化，就可知道血液的流速，这一技术利用了物理学中的下列哪一原理（　　）
A．回声
B．波的衍射
C．波的干涉
D．多普勒效应
6．关于机械波的特性，下列说法正确的是（　　）
A．只有波长比障碍物的尺寸小或相差不多的时候才会发生明显的衍射现象
B．火车鸣笛时向我们驶来，听到的笛声频率将比声源发出的频率低
C．向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血液反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血液的速度，这种方法应用的是多普勒效应
D．只要是性质相同的波，都可以发生干涉
7．在某种介质中，一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的波形图如图（a）所示，此时质点A在波峰位置，质点D刚要开始振动，质点C的振动图像如图（b）所示；t=0时刻在D点有一台机械波信号接收器（图中未画出），正以2m/s的速度沿x轴正向匀速运动。下列说法正确的是（　　）
A．质点D的起振方向沿y轴负方向
B．t=0.05s时质点B回到平衡位置
C．信号接收器接收到该机械波的频率小于2.5Hz
D．若改变振源的振动频率，则形成的机械波在该介质中的传播速度也将发生改变
8．下列说法正确的是（　　）
A．物体做受迫振动时，驱动力频率越高，受迫振动的物体振幅越大
B．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衍射现象
C．两列波发生干涉，振动加强区质点的位移总比振动减弱区质点的位移大
D．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速应用了多普勒效应
9．关于机械波，下列说法正确的有（　　）
A．两列波相遇产生干涉时，两列波的频率一定相等
B．根据公式v=λf，机械波的频率越高时，其传播速度越快
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．缝、孔或障碍物的尺寸跟波长差不多，或者比波长更小时，才会发生衍射
10．下列说法正确的是（　　）
A．军队过桥时整齐的步伐会造成桥梁断裂，是因为产生了一个巨大的作用力
B．交通警察向行进的车辆发射超声波，通过测量反射波的频率变化确定车辆的速度，这是应用了波的多普勒效应
C．“闻其声而不见其人”是生活中司空见惯的现象，其原理是声波的干涉
D．介质中的质点同时参与几列波的振动，质点的振动位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和
11．如下图所示，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f1、f2与f的关系为
________
．
12．当波源与观察者相对静止时，观测到的频率________波源振动的频率，当波源与观察者相向运动时，观测到的频率________波源的频率；当波源与观察者相互远离时，观测到的频率________波源的频率．(填大于、小于或等于）
13．太空中一束激光频率为,射向迎面飞来的卫星，卫星的速度为u，光在真空中的传播速度为c，卫星上的观察者观测到激光的传播速度为______，卫星接收到的激光的频率_____（填“大于”、“小于”或“等于”）
．
参考答案
1．C
【解析】
A．所有质点的起振方向和波源起振方向一致，根据上下坡法，可知图中x=40m处质点的起振方向为沿y轴负方向，则波源开始振动时方向沿y轴负方向，故A错误；
B．波上的质点只在平衡位置上下振动，不随波迁移，故B错误；
C．根据题意结合图可知
该波的频率为
若波源向x轴正方向运动，波源与接收器间的距离减小，根据多普勒效应可知，接收器收到波的频率增大，将大于10Hz，故C正确；
D．当t=0.1s时，即经过了一个周期，x=40m处的质点回到了平衡位置，故D错误。
故选C。
2．D
【解析】
A．树枝在风的作用下运动是机械振动，故A错误；
B．当波长比孔的宽度大得越多或相差不多时，波的衍射越明显，故B错误；
C．只有叠加的两列波频率相等，振动情况相同，才可以产生稳定的干涉，故C错误；
D．当观察者和波源间存在相对运动时不一定能观察到多普勒效应现象，如观测者绕波做匀速圆周运动，故D正确。
故选D。
3．D
【解析】
A．时，波刚好传到x=40m，由质点振动的滞后性可以断定，x=40m处的质点的起振方向沿y轴负方向，这显然也是波源初始时刻的振动方向，故A错误；
B．由可得
则从t=0开始经0.15s，x=40m处的质点振动了，通过的路程为
故B错误；
C．此波传到接收器所用时间为
故C错误；
D．由多普勒效应可知，当波源向x轴正方向运动时，接收器收到波的频率会大于10Hz，故D正确。
故选D。
4．D
【解析】
本题考查的是对多普勒效应的认识，波源朝向观察者运动时，观测频率大于静止的观测频率，波源远离观察者运动时，观测频率小于静止的观测频率，D正确；
5．D
【解析】
由题意可知，该仪器是测量反射波的频率变化．波的干涉、波的衍射及回声都不会产生频率的变化；而多普勒效应中由于波源的移动而使接收到的频率变化．故该技术体现的是多普勒效应；
故选D.
6．C
【解析】
A．只有波长比障碍物的尺寸大或相差不多的时候才会发生明显的衍射现象，所以A错误；
B．火车鸣笛向我们驶来时，间距变小，则我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高，所以B错误；
C．向人体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能知道血液的速度，这种方法应用的是多普勒效应，所以C正确；
D．产生干涉的两个条件是：两列波的频率必须相同，两个波源的相位差必须保持不变。所以D错误。
故选C。
7．C
【解析】
A．因t=0时刻质点C从平衡位置向下振动，可知波沿x轴正向传播，则质点D的起振方向沿y轴正方向，选项A错误；
B．波速为
当质点B回到平衡位置时，波向右至少传播1.5m，则所需时间为
选项B错误；
C．机械波的频率为2.5Hz，接收器远离波源运动，根据多普勒效应可知，信号接收器接收到该机械波的频率小于2.5Hz，选项C正确；
D．机械波的传播速度只与介质有关，则若改变振源的振动频率，则形成的机械波在该介质中的传播速度不变，选项D错误。
故选C。
8．D
【解析】
A．物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率，当系统的固有频率等于驱动力的频率时，振幅达最大，这种现象称为共振，故A错误；
B．一切波在任何条件下都能发生衍射现象，但只有障碍物的尺寸与波长想差不多，或比波长小时，衍射现象才明显，故B错误；
C．两列波发生干涉，振动加强区质点的振幅总比振动减弱区质点的振幅大，不能说振动加强区质点的位移总比振动减弱区质点的位移大，故C错误；
D．医院检查身体的“B超”仪没有用到多普勒效应，而彩超则是通过测出反射波的频率变化来确定血流的速度，显然是运用了多普勒效应原理，故D正确。
故选D。
9．A
【解析】
A．只有频率相同的波才会产生干涉现象，故A正确；
B．波的传播速度由介质决定，与频率无关，故B错误；
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．任何波均可以发生衍射现象，而当缝、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，故D错误。
故选A。
10．BD
【解析】
A．军队过桥时整齐的步伐会造成桥梁断裂，这是因为产生共振，出现振幅变大，导致桥损坏，选项A错误；
B．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是利用超声波的多普勒效应，选项B正确；
C．“闻其声而不见其人”其原理是声波的衍射现象，选项C错误；
D．根据波的传播的独立性可知，介质中的质点同时参与几列波的振动，质点的振动位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和，选项D正确。
故选BD。
11．f2【解析】
由题意可知，声源靠近A处的人，由多普勒效应可知，他接收的频率变大，即f1＞f；当声源远离A处的人，他接收频率的变小，即f2＜f．即f212．
等于
大于
小于
【解析】当波源与观察者相对静止时，观测到的频率等于波源振动评论；当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，间距变小，观察者接收的频率增大，如果二者远离，间距变大，观察者接收的频率减小．
【点睛】记住“高亢表示靠近，低沉表示远离”的结论即可
13．
c
大于
【解析】根据光速不变原理，可得卫星上的观察者观测到激光的传播速度为c，因为激光和卫星是相向运动，所以根据开普勒效应可知卫星接收到的激光的频率大于