东平高级中学2019-2020学年鲁科版选修3-4：2.4多普勒效应及其应用 巩固练习（含解析）

2.4多普勒效应及其应用
1．公路巡警开车在高速公路上以100
km/h的恒定速度巡查,在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的电磁波,如果该电磁波被那辆轿车反射回来时,巡警车接收到的电磁波的频率比发出时低,说明那辆轿车的车速(
)
A．高于100
km/h
B．低于100
km/h
C．等于100
km/h
D．无法确定
2．利用超声波探伤仪可检查金属内部的缺陷，这是利用了超声波（　　）
A．具有较强的衍射性
B．具有很强的穿透能力和良好的反射性能
C．不能引起听觉器官的感觉
D．容易被物质吸收
3．在同一地点有两个静止的声源，发出声波1和声波2在同一空间的空气中沿同一方向传播，如图所示为某时刻这两列波的图象，则下列说法中正确的是（
）
A．波1速度比波2速度大
B．相对于同一障碍物，波2比波1更容易发生衍射现象
C．这两列波传播的方向上，不会产生稳定的干涉现象
D．这两列波传播的方向上运动的观察者，听到的这两列波的频率均与从声源发出时的频率相同
4．一渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比（　　）
A．波速变大
B．波速不变
C．频率变低
D．频率不变
5．如图所示，有一列沿轴正向传播的简谐横波，在时刻振源从点开始振动。当时，波刚好传到处的质点。下列对该简谐横波的分析中正确的是（　　）
A．该简谐横波的周期是，波速是
B．频率为的简谐横波与该波相遇时一定能够发生干涉现象
C．该简谐横波遇到尺寸小于的障碍物时能够发生明显的衍射现象
D．当时，该简谐横波上的点向右移动了
E.若站在振源右侧的接收者以速度匀速向振源靠近，那么接收者接收到的频率一定大于
6．下面关于多普勒效应的说法中正确的是(
)．
A．发生多普勒效应时，波源的频率变化了
B．发生多普勒效应时，观测者接收的频率发生了变化
C．向你驶来的汽车发出的汽笛声特别刺耳，这种现象就是多普勒效应
D．不仅机械波有多普勒效应，其他的波也都有此效应
7．下面关于次声波和超声波的说法正确的是（　　）
A．次声波的波长长，衰减小，衍射性能好，故能传播很远的距离
B．建立次声波监测站，可探知几千千米外的核爆炸和导弹发射，也可探知火山爆发、地震、陨石落地、大气湍流、雷暴、磁暴等自然现象产生的次声波
C．超声波频率高、波长短，接近直线传播，因此超声波的方向性好，且容易得到方向集中的超声波束
D．超声波在水中的传播距离比电磁波远，故用声呐可探知水下潜艇的位置；超声波功率大，穿透能力强，故可用于超声探伤
8．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，已知波速，且时刻，波刚好传播到处，该处质点的振动图象如图所示，另在处有一接收器，则下列说法正确的是　　填正确答案标号
A．波源开始振动时方向沿y轴负方向
B．从开始经，处的质点运动的路程为
C．接收器在时才能接收到此波
D．若波源向x轴正方向运动，接受器接收到波的频率可能为2Hz
E.
若该波与另一列频率为5Hz沿x轴负方向传播的简谐横波相遇，不能产生稳定的干涉图样
9．下列说法正确的是(
)
A．声源与观察者相互靠近时，观察者所接收的声波波速大于声源发出的声波波速
B．在波的传播方向上，某个质点的振动速度就是波的传播速度
C．机械波传播过程中遇到尺寸比机械波波长小的障碍物能发生明显衍射
D．向人体内发射频率已知的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流的速度，这种方法俗称“彩超”，利用了多普勒效应原理
E.
围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是干涉现象
10．如图所示，t＝0时一列沿x轴正方向传播的简谐横波刚好传播到x＝3.5
m处，当t＝2
s
时，P点恰好第二次到达波峰。在x＝13.5
m处有一接收器（图中未画出），则下列说法正确的是（　　）
A．P点开始振动时方向沿y轴正方向
B．接收器在t＝8
s时才能接收到此波
C．从t＝0开始经4.8
s，x＝5
m处的质点运动的路程为0.9
m
D．若接收器沿x轴负方向运动，接收器接收到波的频率可能为1
Hz
E.若该波与另一列频率为1
Hz、沿x轴负方向传播的简谐横波相遇，可能产生稳定的干涉图样
11．下列说法中正确的是：（
）
A．一切波都能发生干涉、衍射现象
B．只有两列横波相遇时才能发生干涉
C．在障碍物的后面可以听到前面人说话的声音是衍射现象
D．发生多普勒效应时，观察者接收的频率发生了变化，是波源的频率变化的缘故
12．关于振动和波动，下列说法正确的是（　　）
A．做简谐振动的物体，经过同一位置时，加速度可能不同
B．在受迫振动中，驱动力的频率不一定等于物体的固有频率
C．在波的干涉中，振动加强的点不一定处在波峰或波谷的叠加处
D．波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的频率会发生变化
E.在波的传播方向上对平衡位置的位移始终相同的质点间距离等于波长
13．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
14．一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时刻刚好传到E点，且A点在波峰，B、C、D也是波上质点，波形如图（a）所示；质点C的振动图象如图（b）所示。在x轴正方向E点有一能接收简谐横波信号的接收器（图中未画出）以5
m/s的速度向x轴正方向运动。下列说法正确的是
。
A．波速是10m/s
B．t
=
0时刻E点起振方向沿y轴负方向
C．t
=
0.05
s时，B点在波谷
D．C、D两点振动的相位差是π
E.接收器接收到的波的频率比波源振动频率小
参考答案
1．A
【解析】
由多普勒效应知,巡警车接收到的频率低了,即观察者接收到的频率低了,说明轿车和巡警车在相互远离,故A正确.
2．B
【解析】
【详解】
ABCD.因为超声波有很强的穿透性及反射性，能准确反映金属内部结构的变化，故B正确ACD错误。
故选B。
3．C
【解析】
【分析】
波速是由介质决定的，两列声波在同一空间的空气中沿同一方向传播，波速相同．由图读出波长关系，由v=λf判断频率关系；根据干涉和衍射产生的条件分析能否产生稳定的干涉现象和衍射现象．
【详解】
A、两列声波在同一空间的空气中沿同一方向传播，波速相同．故A错误．
B、由图读出声波1和声波2波长之比为λ1：λ2=2：1．波长越长，波动性越强，所以相对于同一障碍物，波1比波2更容易发生衍射现象．故B错误．
C、由v=λf得到两波频率之比为f1：f2=1：2；据两列波发生干涉的必要条件是频率相同，所以在这两列波传播的方向上，不会产生稳定的干涉现象．故C正确．
D、由于波2的频率大于波1的频率，在这两列波传播的方向上运动的观察者，听到的这两列波的频率不会相同．故D错误．
故选C．
【点睛】
明确波的三个物理量：波速是由介质决定的，频率是由波源决定的，波长由介质和波源共同决定；发生明显干涉和衍射的条件．
4．B
【解析】
【详解】
AB．渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，波速由介质决定，所以被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比波速不变，A错误，B正确；
CD．根据声音的多普勒效应，声源移向观察者时接收频率变高，所以被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比频率变高，CD错误。
故选B。
5．ACE
【解析】
【详解】
A.由图可知该波的波长为，当时，波刚好传到处的质点，所以该波的周期为，该波的频率为，故波速
，
故A正确；
B.两列波相遇时能够发生干涉的现象的条件是：两列波的频率相同，相位差恒定，故B错误；
C.能够发生明显衍射现象的条件是：障碍物或小孔的尺寸比波长小或差不多，故C正确；
D.简谐横波上的质点都在平衡位置上下振动，不会沿波的传播方向移动，故D错误；
E.由多普勒效应可知接收者和波源相向运动时，接收者接收到的频率增大，故E正确。
故选：ACE。
6．BCD
【解析】
多普勒效应是所有波都能发生的效应，是波源和观测者的相对位置发生变化时观测者所测的波的频率发生变化的现象，而波源的频率并没有发生变化，故A错，B、D选项正确，当汽车驶来时，因汽车的汽笛声的频率相对观测者的频率变大，故特别刺耳，C选项正确．
7．ABCD
【解析】
【详解】
AB．次声波的波长大约在17
m以上，在空气中传播时，衰减极小，传播几千千米后，吸收还不到万分之一。地震、台风、核爆炸、大气湍流等都产生次声波。探测次声波，已成为研究地球、海洋、大气等大规模运动的重要手段，因此A和B都正确。
CD．超声波的特点是频率高、波长短、方向性强、功率大、穿透本领大，特别是在液体、固体中传播时，衰减极小，在海水中，由于海水的导电性良好。电磁波在海水中传播时，吸收非常严重，而海水对超声波几乎不吸收，因而利用超声波雷达—声呐，可探测潜艇和鱼群的准确方位和距离，因此C和D正确。
故选ABCD。
8．BCE
【解析】
【详解】
解：A、质点的起振方向与波源的起振方向相同，由图可知质点的起振方向沿y轴正向，则波源的起振方向沿y轴的正方向，则A错误
B、由图可知振动周期为处质点振动一个周期，路程为4个振幅是，则B正确，
C、由到距离为，历时，则C正确
D、波的频率为，若波源向x轴正方向运动由于多普勒效应可知接受器接收到波的频率增加，则D错误
E、要产生稳定的干涉图样需要频率相同，故不能产生稳定的干涉图样，E正确
故选：BCE。
9．CDE
【解析】
【详解】
A.
根据多普勒效应，声源与观察者相互靠近时，观察者所接收的声波波速与声源发出的声波波速相等。故A错误；
B.
对于机械波，某个质点的振动速度与波的传播速度不同，两者相互垂直是横波，两者相互平行是纵波。故B错误；
C.
只有当障碍物的尺寸与机械波的波长差不多或比机械波的波长小，才会发生明显的衍射现象；当障碍物的尺寸比机械波的波长大得多时，也能发生衍射现象，只是不明显。故C正确；
D.
向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流发射后又被仪器接收，测出发射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”，是利用多普勒效应原理。故D正确；
E.
围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，是声波叠加产生加强与减弱的干涉的结果。故E正确。
故选：CDE。
10．BCD
【解析】
【详解】
A．波沿x轴正方向传播，t＝0时，x＝3.5
m处质点的起振方向沿y轴负方向，则P点开始振动时方向沿y轴负方向，A错误，
B．P点恰好第二次到达波峰，则T＝2
s，则T＝1.6
s，
v＝＝m/s＝1.25
m/s
Δx＝vt＝1.25×8
m＝10
m
恰好等于接收器与x＝3.5
m间的距离，所以接收器在t＝8
s时才能接收到此波，B正确；
C．波从x＝3.5
m传到x＝5
m所用的时间
t1＝s＝1.2
s
在这段时间内x＝5
m处质点始终处于静止状态，所以从t＝0开始经4.8
s，x＝5
m处质点运动的路程为
×4A＝×0.4
m＝0.9m
C正确；
D．波的频率f＝＝0.625Hz，接收器沿x轴负方向运动，发生多普勒效应，接收器接收到波的频率将大于0.625
Hz，D正确；
E．两列波发生稳定干涉的必要条件是频率相同，E错误．
故选BCD。
11．AC
【解析】
【分析】
【详解】
A、B、衍射和干涉是波所特有的现象，一切波都能发生干涉和衍射，故A正确，B错误；
C、发生衍射就是波传到障碍物或孔的后面，偏离原来的直线方向传播，在障碍物的后面可以听到前面人说话的声音是衍射现象，故C正确；
D、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D错误．
故选AC.
【点睛】
对于多普勒效应，要知道在波源与观察者靠近时观察者接收到的波的频率变高，而在波源与观察者远离时接收频率变低；知道衍射和干涉是波所特有的现象．
12．BCD
【解析】
【详解】
A．在简谐振动的物体，加速度总与位移大小成正比，方向相反，故每次经过同一位置时，加速度一定相同，故A错误；
B．物体做受迫振动时，其驱动频率跟固有频率无关，故B正确；
C．在波的干涉中，振动加强的点不一定处在波峰或波谷的叠加处；也可能是平衡位置的叠加处，故C正确；
D．根据多普勒效应，波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的频率会发生变化；故D正确；
E．根据波长的定义，波长等于在波的传播方向上任意两个相邻的振动状态完全相同的两质点间距，故E错误。
故选BCD。
13．BDE
【解析】
【详解】
A．科学家用激光测量月球与地球间的距离是利用光速快，故A错误；
B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速利用声波的多普勒效应，故B正确；
C．技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡是利用其穿透能力强，故C错误；
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是利用超声波的多普勒效应，故D正确；
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，是光的多普勒效应，故E正确．
14．ADE
【解析】
【详解】
A．由图a知道波长为4m，由图b知道波速为0.4s，所以波速
A正确；
B．波沿x轴正方向传播，所以E点的起振方向向上，B错误；
C．从平衡位置到波谷至少要四分之一周期，0.05s是八分之一周期，B不可能在波谷，C错误；
D．CD差半个波长，所以相位差π，故D正确；
E．接收器沿x轴正方向运动，根据多普勒效应，接收器接收到的波的频率比波源振动小,E正确；
故选ADE。