古交市第二高级中学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 质量检测（含解析）

2.4多普勒效应及其应用
课时作业
1．下列说法正确的是（　　）
A．地震发生时，首先感受到纵波，然后才感受到横波
B．产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化
C．某一频率的声波从空气进入水中时，波长减小，传播速度增大
D．只有缝、孔的宽度跟波长相差不多或比波长更小时，才能发生波的衍射现象
2．关于多普勒效应，下列说法正确的是(
)
A．多普勒效应是由于波的衍射引起的
B．多普勒效应说明波源的频率发生改变
C．只有声波才可以产生多普勒效应
D．多普勒效应是由于波源与观察者之间有相对运动而产生的
3．轮船在进港途中的图象如图所示，则在港口所测到轮船上雾笛发出声音的频率是图中的哪一个（
）
A．
B．
C．
D．
4．下列说法正确的是（
）
A．扬声器纸盆的振动是受迫振动，受迫振动的周期等于固有周期
B．我们在地球上接收到来自遥远星球的光波的频率变低，可以判断该星球正在靠近我们
C．“未见其人，先闻其声”的现象，说明声波比光波更易发生明显衍射
D．横波在传播过程中，波峰上的质点运动到相邻的波峰所用的时间为一个周期
5．分析下列物理现象：①“空山不见人，但闻人语响”；②围绕发声的音叉走一圈，听到声音忽强忽弱；③当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高．这些物理现象分别属于波的(
)
A．折射、干涉、多普勒效应
B．衍射、多普勒效应、干涉
C．衍射、干涉、多普勒效应
D．衍射、折射、多普勒效应
6．两个固定声源发出的声波1和声波2在空气中传播。已知声波1的频率是声波2的3倍，则(　　)
A．声波1的波长是声波2的3倍
B．声波1的传播速度是声波2的3倍
C．两列波相遇会产生稳定的干涉现象
D．远离这两个声源的观察者，听到的这两列波的频率均比声源发出的频率低
7．关于振动和波动，下列说法中正确的是
A．有振动一定有波动，有波动不一定有振动
B．在干涉现象中，振动加强点的位移总比减弱点的位移要大
C．光从空气进入水中，光的频率不变，传播速度变大，波长变长
D．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
8．关于振动和波，下列说法正确的是（　　）
A．军队士兵便步过桥，是为了免发生共振
B．一个单摆在赤道上振动周期为T，移到北极时振动周期将大于T，可以通过缩短摆长使它的周期再等于T
C．一列水波遇到障碍物发生衍射，衍射后的波频率不变而波速变小
D．简谐横波在传播过程中，每经过一个周期所有参与振动的质点运动的路程均为4A
E.当接收者远离波源时，其接收到的波频率将减小、波长增大
9．下列说法正确的是
A．在真空中，频率越高的电磁波速度越大
B．声源与观察者相对靠近时，观察者听到声音的频率大于声源振动的频率
C．在双缝干涉实验中，若仅增加双缝间的距离，则干涉条纹宽度变小
D．相对论认为空间和时间与物质的运动状态无关
10．下列说法正确的有
A．物体的受迫振动的振幅只决定于外界的驱动力，与物体固有频率无关
B．观察双缝干涉，仅将毛玻璃移近双缝时，条纹宽度变窄
C．声音在水中传播速度大于空气中速度，人在水中和空气听到同一声音音调不同
D．某星系远离地球时，地球测量到它辐射电磁波的波长大于它发出的电磁波波长
11．一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．频率变高
D．频率变低
12．如图所示，一列简谐横波沿x轴方向传播，实线表示t=0时刻的波形图，虚线表示t=0.2s时刻的波形图，已知波速为80m/s．则下列说法正确的是____
A．波沿x轴负方向传播
B．该波的周期为0.125s
C．在t=0时刻，波上质点a沿y轴正方向运动
D．从t=0时刻起，在0.075s内a质点通过的路程为20cm
E.若观察者从坐标原点O沿x轴负方向运动，则观察者单位时间内接收到波的个数比波源的频率数小
13．周期为8.0s的简谐横波沿x轴传播，该波在某时刻的图象如图所示，此时质点P沿y轴正方向运动。下列说法正确的是
。
A．该波沿x轴正方向传播
B．该波的传播速度为2.5m/s
C．质点P此时的速度为2.5m/s
D．当波源向着观测者运动时，观测者接收到该波的频率将大于波源的实际频率
E.
当遇到直径为20m的圆形障碍物时，该波能够发生较明显的衍射现象
14．下列说法正确的是
A．机场、车站的安检门可以探测人身携带的金属物品，是利用静电感应的原理工作
B．可以用超声波探测金属、陶瓷、混凝土制品，检查内部是否有气泡、空洞和裂纹
C．由于多普勒效应，我们观察到离我们而去的恒星发出的光谱，将向红光光谱方向移动，波长变长、频率降低
D．γ射线的穿透能力很强，可用于探测金属零件内部的缺陷
参考答案
1．A
【解析】
A.纵波传播速度大于横波，地震发生时，首先感受到纵波，然后才感受到横波，故A符合题意。
B.产生多普勒效应的原因是振源与观察者之间距离变化，使观察者接收到频率发生了变化，但波源频率并不改变，故B不符合题意。
C.波速由介质决定，频率由波源决定。当声波从空气进入水中时，频率不变，波速变大，则波长变大，故C不符合题意。
D.衍射是波特有的现象，发生明显衍射的条件是缝、孔的宽度跟波长相差不多或比波长更小，故D不符合题意。
2．D
【解析】
普勒效应是由于观察者和波源间位置的变化而产生的，当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，AB错误，D正确；多普勒效应不仅适用于声波，它也适用于所有类型的波，包括电磁波，C错误．
3．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，由图象可知，轮船靠近港口时三段时间内的速度，可知．
A.A图与结论相符，选项A符合题意；
B.
B图与结论不相符，选项B不符合题意；
C.
C图与结论不相符，选项C不符合题意；
D.
D图与结论不相符，选项D不符合题意；
4．C
【解析】
扬声器纸盆的振动是受迫振动，受迫振动的周期等于驱动力的周期，故A错误；根据多普勒效应可知，地球上接收到来自遥远星球的光波的频率变低，可以判断该星球正在远离我们，故B错误；“未见其人，先闻其声”是因为声波波长较长，容易发生衍射现象，而光波的波长较短，不容易发生明显的衍射，故C正确；在波的传播过程中，质点只在垂直于传播方向的方向上做简谐振动，在传播方向上的位移为零，故质点不可能运动到相邻波峰，故D错误；故选C
5．C
【解析】①“空山不见人，但闻人语响”，听到声音，却看不见人，这是声音的衍射；②围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，音叉发出两个频率相同的声波相互叠加，从而出现加强区与减弱区。这是声音的干涉；③当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高。音调变高就是频率变高，因此这是多普勒效应现象；故选D。
6．D
【解析】
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B错误；根据，可知声波1的波长是声波2的，故A错误；根据题意可知声波1的频率是声波2的3倍，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错误；由于多普勒效应，远离这两个声源的观察者，听到的这两列波的频率均比声源发出的频率低，故D正确。
7．D
【解析】
有波动一定有振动，但是有振动不一定有波动，选项A错误；在干涉现象中，振动加强点的振幅比振动减弱点的振幅大，但是加强点的位移不一定比减弱点的位移要大，选项B错误；光从空气进入水中，光的频率不变，传播速度变小，波长变小，选项C错误；根据多普勒效应可知，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，选项D正确.
8．ADE
【解析】
A.军队士兵过桥时使用便步，是为了防止桥发生共振现象，故A正确；
B.一个单摆在赤道上的振动周期为T，根据周期公式T=2π，当移到北极时，重力加速度增大，则振动周期会小于T，故B错误。
C.水波发生衍射现象，波速、频率仍不变，故C错误。
D.波在传播中质点都在其平衡位置附近上下振动，每经过一个周期所有参与振动的质点运动的路程均为4A，故D正确。
E.根据多普勒效应可知，当波源远离接收者时，接收者接收到的波的频率比波源频率低，波长增大，故E正确。
9．BC
【解析】
A.电磁波传播的速度与频率、波长、电磁波的能量无关，与传播的介质有关；故A错误.
B.根据多普勒效应可知，声源与观察者相对靠近时，观察者所接受的频率大于声源发出的频率；故B正确.
C.根据双缝干涉的条纹间距公式可知，若仅增加双缝间的距离d，则干涉条纹宽度变小；故C正确.
D.相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关，速度增大时，长度缩短，时间变长；故D错误.
10．BD
【解析】
A、物体的受迫振动的频率等于外界的驱动力的频率，与物体固有频率无关，物体的受迫振动的振幅大小要从受力角度和能量关系方面分析，故选项A错误；
B、观察双缝干涉，仅将毛玻璃移近双缝时，根据可知条纹宽度变窄，故选项B正确；
C、声音在水中传播速度大于空气中速度，但声音在水中和空气中的频率不变，所以人在水中和空气听到同一声音音调相同，故选项C错误；
D、根据多普勒效应，某星系远离地球时，地球测量到它辐射电磁波的频率减小，根据可知地球测量到它辐射电磁波的波长大于它发出的电磁波波长，故选项D正确；
11．BC
【解析】
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；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，C正确，D错误。
12．ADE
【解析】
波长λ=12m，波速为v=80m/s，t=0.2s传播的距离为x=vt=16m=1λ，可知该波沿x轴负方向传播，选项A正确；该波的周期为，选项B错误；因波沿x轴负向传播，则在t=0时刻，波上质点a沿y轴负方向运动，选项C错误；0.075s
=0.5T．则从t=0时刻起，在0.075s内a质点通过的路程为2A=20cm，选项D正确；因波沿x轴负向传播，根据多普勒效应，若观察者从坐标原点O沿x轴负方向运动，则观察者单位时间内接收到波的个数比波源的频率数小，选项E正确；故选ADE.
点睛：本题关键是时间t=0.2s与T的关系，利用波形的平移法判断波的传播方向．根据时间与周期的关系，分析质点的运动状态．要理解波的双向性和周期性．
13．BDE
【解析】
A.
质点P沿y轴正方向运动，再结合波的形成原理，可得波沿x轴负方向传播。故A错误。
B.由图知波的波长为，由波速公式可得波的传播速度为。故B正确。
C.介质中的质点并不随波传播，只是在平衡位置附近振动，振动速度与波速无关。故C错误。
D.由多普勒效应可知波源向着观测者运动时，观测者接收到该波的频率将大于波源的实际频率。故D正确。
E.因为该波的波长为20m，所以当遇到直径为20m的圆形障碍物时，该波能够发生较明显的衍射现象。故E正确。
14．BCD
【解析】
安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品原理是：线圈中交变电流产生交变的磁场，会在金属物品产生交变的感应电流，而金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流，引起线圈中交变电流发生变化，从而被探测到．故A错误；可以用超声波探测金属、陶瓷、混凝土制品，检查内部是否有气泡、空洞和裂纹，选项B正确；由于多普勒效应，我们观察到离我们而去的恒星发出的光谱，将向红光光谱方向移动，波长变长、频率降低，选项C正确；γ射线的穿透能力很强，可用于探测金属零件内部的缺陷，选项D正确；故选BCD.