济南济北中学2019-2020学年鲁科版选修3-4：2.4多普勒效应及其应用 配套作业（含解析）

2.4多普勒效应及其应用
1．在实验室可以做“声波碎杯”的实验，用手指轻弹一只玻璃酒杯，可以听到清脆的声音，测得这声音的频率为．将这只酒杯放在一个大功率的声波发生器前，操作人员通过调整其发出的声波，就能使酒杯碎掉．下列说法中正确的是（
）
A．操作人员必须把声波发生器输出的功率调到很大
B．操作人员必须使声波发生器发出频率很高的超声波
C．操作人员必须同时增大声波发生器发出声波的频率和功率
D．操作人员必须将声波发生器发出的声波频率调到，且适当增大其输出功率
2．下列说法正确的是
(
)
A．如果质点所受的力与它偏离平衡位置的位移大小的平方根成正比且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动
B．库仑通过油滴实验测出了基本电荷的数值
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流的速度，这种方法的原理是“多普勒效应”
D．电场中，电势随着场强大小的减小逐渐降低
3．关于波的衍射和多普勒效应，下列说法正确的是
A．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
B．当障碍物的尺寸跟波长相差不多时能观察到明显的衍射现象
C．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
D．当波源与观察者相向运动时，观察者接受到的频率比波源的频率小
4．下列关于机械振动和机械波的说法中正确的是（　　）
A．某两种机械波发生干涉时，振动加强点的位移始终处于最大
B．波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象
C．不管系统的固有频率如何，它做受迫振动的频率总等于周期性驱动力的频率
D．火车鸣笛时向观察者驶来，观察者听到的笛声频率比声源发生的频率低
5．下列说法中正确的是（　　）
A．只有横波才能发生干涉，纵波不能发生干涉
B．“闻其声而不见其人”现象说明遇到同样障碍物时声波比可见光容易发生衍射
C．在受迫振动中，物体振动的频率一定等于自身的固有频率
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
6．关于振动和波动，下列说法中正确的是_________。
A．各种波均会发生偏振现象
B．单摆做简谐运动的周期与摆球的质量有关
C．在波的干涉中，振动加强点的位移不一定始终最大
D．部队过桥不能齐步走而要便步走，是为了避免桥梁发生共振现象
E.
我们在地球上接收到来自遥远星球的光波的波长变长，可以判断该星球正在远离我们
7．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时刻，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轴负方向
B．从t=0开始经0.15s，x=40m处的质点运动的路程为0.6m
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，接受器接收到波的频率可能为9Hz
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
8．关于波的认识，下列说法正确的是
A．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，利用的是波的反射原理
B．发生多普勒效应时，波源的频率发生了变化
C．机械波在介质中的传播速度是由介质本身的性质决定的
D．波在传播过程中绕过障碍物向前传播的现象，是波的折射现象
E.医生利用超声波探测病人血管中血流的速度，利用的是多普勒效应
9．关于声波与光波的说法正确的是
A．声波是纵波，光波是横波，声波不能在真空传播，光波可在真空中传播
B．声波由空气进入水中波长变长，波速变大
C．光波由空气进入水中波长变长，波速变大
D．波源与观察者发生相对运动时，声波会出现多普勒效应，光波不会产生多普勒效应
10．下列说法正确的是（
）
A．弹簧振子的回复力，一定由弹簧的弹力提供
B．单摆振动的周期，一定等于它固有周期
C．机械波从一种介质进入另一种介质，如果波速变大，那么波长一定变大
D．在干涉现象中，振动加强点的位移有时可能比振动减弱的点的位移小
E.
发生多普勒效应时，波源发出的波的频率并没有发生变化
11．干涉和衍射是波动的重要特征，下列关于干涉和衍射的说法中正确的是
。
A．通过电磁波的衍射现象分析，得出了各个星系都在远离我们，从而为宇宙大爆炸理论提供了证据
B．工业生产中利用光的干涉原理来检验生产出来的平面的平整度
C．可以利用声波的干涉解释“空谷回声”的现象
D．照相机的镜头出现彩色的原因是光在表面膜的反射发生了干涉现象
E.在山区里可以接收广播信号而不能接收电视信号的原因是电视信号波长比广播信号波长短
12．一列简谐横波在t1=0.02s时刻的波形图如图甲所示，平衡位置在x=1m处的质点P的振动图象如图乙所示．已知质点M的平衡位置在x=1.75m处．下列说法正确的是_______．
A．波的传播速度为100m/s
B．t2=0.03s时，质点M的运动方向沿y轴正方向
C．M点在t1时刻位移为m
D．质点M从t1时刻起每过0.005s通过的路程均为0.2m
E.如果该波波源从O点沿x轴正向快速运动，则在x=20m处的观察者接收到的波的频率将大于50Hz
13．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
14．许多物理现象在科学技术上得到了应用，以下对一些应用的解释，说法正确的是（
）
A．紫外线验钞机利用紫外线的化学作用
B．X光透视利用光的衍射现象
C．工业上的金属探伤利用的是γ射线具有较强穿透能力
D．红外遥感技术利用一切物体都不停地辐射红外线的现象
E.
无线电波用于通信和广播
参考答案
1．D
【解析】
用手指轻弹一只酒杯，测得这声音的频率为，就是酒杯的固有频率．当物体发生共振时，物体振动的振幅最大，甚至可能造成物体解体，将这只酒杯放在一个大功率的声波发生器前，操作人员通过调整其发出的声波，将酒杯震碎是共振现象，而发生共振的条件是驱动力的频率等于物体的固有频率，而酒杯的固有频率为，故操作人员要将声波发生器发出的声波频率调到，使酒杯产生共振，从而能将酒杯碎掉，故D正确．
2．C
【解析】
A．质点做简谐运动的条件是
所以A错误
B．基本电荷的数值是密里根测出来的，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流的速度，这种方法的原理是“多普勒效应”，C正确
D．电势和电场强度的大小之间没有必然联系，D错误
3．B
【解析】
AB．当障碍物的尺寸比波长小，或者跟波长相差不多时能观察到明显的衍射现象，选项A错误，B正确；
C．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C错误；
D．当波源与观察者相向运动时，观察者接受到的频率比波源的频率大，选项D错误。
4．C
【解析】
两列波发生干涉时，振动加强点的振幅增大，但位移仍然做周期性的变化，即位移不是始终处于最大，故A错误。只有当波长大于障碍物的尺寸或与障碍物差不多时，才能发生明显的衍射现象，故B错误。根据受迫振动的特点可知，不管系统的固有频率如何，它做受迫振动的频率总等于周期性驱动力的频率。故C正确。当观察者与波源的距离发生变化时，观察者接收到的波的频率发生改变现象叫多普勒效应，若火车鸣笛时向观察者驶来，观察者听到的笛声频率比声源发生的频率高。故D错误。
5．B
【解析】
A.干涉和衍射是所有波的特性，纵波也能发生干涉，故A错误；
B.波长越长越容易发生衍射现象，声波比可见光波长长，所以遇到同样障碍物时声波比可见光容易发生衍射;故B正确.
C.共振时，物体振动的频率等于自身的固有频率，故C错误；
D.发生多普勒效应时，波源频率不变，当观察者靠近或远离波源时，接收频率也会发生变化，故D错误.
6．CDE
【解析】
横波会发生偏转现象，纵波则不会，A错误；
单摆的运动周期只和摆线长度以及当地的重力加速度有关，和摆球的质量无关，B错误；
振动加强点的质点也在平衡位置上下做简谐振动，只是加强点的振幅变大，因此位移不是始终最大，C正确；
当人齐步走过桥，会使得人不行的频率和桥的固有频率一致发生共振，因此不能齐步走，D正确；
由多普勒效应可知如果光波的波长变长说明波源在远离我们，即星球远离我们，E正确。
7．ABE
【解析】
A．根据波向右传播，由图可得：波前x=40m处质点向下振动，故波源起振方向向下，故A正确；
B．t=0时刻，x=40m处质点开始振动；由图可得：波长λ=20m，故周期T＝＝0.1s，故质点振动时间t＝0.15s＝1T，运动路程s=6A=60cm=0.6m，故B正确；
C．由波速可得：波传播到接收器处的时间，故C错误；
D．波源向接收器运动，由开普勒效应可知：接收到的波的频率增大，即接收到的频率f＞1/T＝10Hz，故D错误；
E．两列波的频率不同，故不能产生稳定的干涉图样，故E正确；
8．ACE
【解析】
A.
潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，声呐采用的是超声波，超声波的方向性好，遇到障碍物容易反射，故A正确；
B.
发生多普勒效应时，波源的频率没有发生变化，相对波源运动的物体接收到的波的频率发生了变化，故B错误；
C.
机械波在不同介质中传播速度不同，传播速度是由介质本身的性质决定的，故C正确；
D.
波在传播过程中绕过障碍物向前传播的现象，是波的衍射现象，故D错误；
E.
医生利用超声波探测病人血管中血流的速度，是通过测出反射波的频率变化来确定血流的速度，利用的是多普勒效应原理，故E正确。
9．AB
【解析】
A．声波在空气中是纵波，光波是横波，声波是机械波，需要借助于其他介质才能传播，所以声波不能在真空中传播。光波是一种电磁波，在真空中也能传播，故A正确；
B．声波由空气进入水中波速变大，频率不变，由波速v=λf分析得知波长变长，故B正确；C．光波由空气进入水中波速变小，频率不变，由波速v=λf分析得知波长变短，故C错误；D．波源与观察者发生相对运动时，声波和光波都能产生多普勒效应。故D错误。
故选：AB。
10．CDE
【解析】
A.水平方向的弹簧振子的回复力由弹簧的弹力提供的，竖直方向的弹簧振子的回复力由振子的合力提供，故A错误；
B.自由摆动的单摆振动周期，一定等于它的固有周期；若单摆做受迫振动，则它的周期不一定等于其固有周期，而等于驱动力的周期，故B错误；
C.机械波从一种介质进入另一种介质，频率不变，由波速v=f知，如果波速变大，那么波长一定变大，故C正确；
D.在干涉现象中，振动加强点的振幅总比振动减弱点的振幅大，由于位移是随时间周期性变化的，所以在干涉现象中，振动加强点的位移有时可能比振动减弱的点的位移小，故D正确；
E.多普勒效应说明观察者与波源有相对运动时，接收到的频率会发生变化，但波源的频率不变，故E正确。
11．BDE
【解析】
A．"利用多普勒效应解释了电磁波的“红移”现象，从而为宇宙大爆炸理论提供了证据，A错误；
B．工业生产中确实利用光的干涉原理来检验平面的平整度，B正确；
C．“空谷回声”产生的原因是声波的反射，
C错误；
D．照相机的镜头一般都有增透膜，光在膜的两个表面发生反射，这两束反射光发生了干涉现象，D正确；
E．由于大山的存在，波长短的电视信号没有发生明显的衍射现象就被挡住了，而波长长的广播信号却发生明显的衍射现象而得以传播，E正确。
12．ACE
【解析】
A.由图甲可知波长，由乙图可知周期T=0.02s，所以波速
故A正确.
B.由图乙知t1=0.02s时质点P正通过平衡位置向y轴负方向运动，可以判断出该波沿x轴正向传播，所以此时质点M的运动方向沿y轴正方向，则当t2=0.03s，即再过半个周期，质点M的运动方向沿y轴负方向.故B错误.
C.质点M的平衡位置在x=1.75m，与P点振动情况相差
根据振动方程可知
故C正确.
D.
在
时间内，质点M从t1时刻起每过0.005s通过的路程均为0.2m.故D错误.
E.
波源的频率为50Hz，如果该波波源从O点沿x轴正向快速运动，根据多普勒效应可知在x=20m处的观察者接收到的波的频率将大于50Hz，故E正确.
13．AB
【解析】
当观察者与波源间发生相对运动时，观察者接收到的频率发生了变化，这种现象叫多普勒效应．
AC.车辆匀速驶向停在路边的警车或者警车匀速驶向停在路边的汽车，两者间距均匀变小，警车探测到的反射波频率增高，A选项正确，C选项错误；
BD.车辆匀速驶离停在路边的警车或者警车匀速驶离停在路边的汽车，两者间距均匀变大，警车探测到的反射波频率降低，B选项正确，D选项错误．
14．CDE
【解析】
A、紫外验钞机是利用紫外线的荧光效应；故A错误；B、X光透视利用的是光的穿透力较强；故B错误；C、工业上的金属探伤利用的是γ射线具有较强穿透能力；故C正确；D、红外遥感技术利用一切物体都不停地辐射红外线的现象；从而通过接收到的红外线来感知物体；故D正确；E、无线电波波长较长，容易产生衍射现象，所以广泛用于通信和广播，故E正确．故选CDE.
【点睛】本题考查电磁波谱中红外线、紫外线及X射线、γ射线、无线电波的性质以及它们在现实生活中的应用，只需牢记相关内容即可．