高中物理人教版选修3.4 作业题 12.5 多普勒效应 Word版含解析

多普勒效应

一、选择题(1～6为单选，7～9为多选)
1．观察者不动，波源迎面而来时(　C　)
A．波源的波长发生了改变
B．波源的频率发生了改变
C．观察者收到的频率发生了改变
D．波速发生了改变
解析：只要波源和观察者发生相对运动，就会产生多普勒效应．
2．一架低空飞行的飞机，从远处水平匀速地飞至某同学头顶上空，若飞机发声的频率始终不变，从听到声音至飞机飞到该同学头顶上空时刻前，他听到的飞机声音的音调(　D　)
A．不变，且一直与飞机实际发出的声音音调相同
B．不变，且一直比飞机实际发出的声音音调低
C．不变，且一直比飞机实际发出的声音音调高
D．一直比飞机实际发出的声音音调高，但音调逐渐变低，越来越接近实际发出的
解析：根据多普勒效应，如果收听者和发出者有相对运动，那么，收听者接收到的音调会发生改变．如果发出者朝收听者运动，音调听起来比实际高，而当飞机在正上方时，收听到的音调就是实际的，所以D正确．
3．蝙蝠在洞穴中飞来飞去时，它利用超声脉冲导航非常有效．这种超声脉冲是持续1 ms或不到1 ms的短促发射，且每秒重复发射几次．假定蝙蝠的超声脉冲发射频率为39 000 Hz，在一次正朝着表面平直的墙壁飞扑的期间，下列判断正确的是(　C　)
A．墙壁接收到的超声脉冲频率等于39 000 Hz
B．蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于墙壁接收的频率
C．蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率大于墙壁接收的频率
D．蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于39 000 Hz
解析：蝙蝠(波源)相对墙壁(观察者)的距离减小，所以墙壁接收到的超声波频率增大，A错误；超声波被反射后频率不变，但传播方向和蝙蝠的运动方向相反，蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声波时，频率会更大，故C正确，B、D错误．
4．关于多普勒效应，下列说法正确的是(　C　)
A．多普勒效应是由波的干涉引起的
B．多普勒效应是由波的衍射引起的
C．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
D．多普勒效应说明波源的频率发生改变
解析：多普勒效应是由于波源与观察者之间有相对运动而使观察者感到频率发生变化的一种现象，波源频率并未变化，C正确，D错误；而波的干涉和衍射现象不会改变波的频率，A、B错误．
5.下图表示产生机械波的波源O做匀速运动的情况，图中的圆表示波峰．该图表示的是(　D　)
A．干涉现象　　　　　 B．衍射现象
C．反射现象 D．多普勒效应
解析：题图中波源左方的波面密集，右方的波面稀疏，可知该图表示的是多普勒效应中波源运动的情况，D正确．
6．有一种用钢丝操纵做圆周飞行的飞机模型，装有发动机作动力．操纵者站在圆心，他听到的发动机工作时发出的声音是平稳不变的，而场边观察者听到的声音是忽高忽低地做周期性变化的，这是(　D　)
A．波的反射现象　　　　　 B．波的衍射现象
C．波的干涉现象 D．波的多普勒效应
解析：多普勒效应是由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象．操纵者和做圆周飞行的飞机模型之间没有距离变化，场边观察者和做圆周飞行的飞机模型之间的距离却一直在改变．
7．假如一辆汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300 Hz，在汽车向你驶来并擦身而过的过程中，下列说法正确的是(　AD　)
A．当汽车向你驶来时，听到喇叭声音的频率大于300 Hz
B．当汽车向你驶来时，听到喇叭声音的频率小于300 Hz
C．当汽车擦身而过后，听到喇叭声音的频率大于300 Hz
D．当汽车擦身而过后，听到喇叭声音的频率小于300 Hz
解析：当汽车向你驶来时，汽车喇叭发出的声波，在你听来发生了多普勒效应，此时你所听到的声波的频率大于声源的频率，当汽车擦身而过后，汽车远离你而去，此时听到声波的频率小于声源的频率，故A、D选项正确．
8．下列哪些现象是多普勒效应(　BC　)
A．远去的汽车声音越来越小
B．炮弹迎面飞来，声音刺耳
C．火车向你驶来，音调变高，离你驶去，音调变低
D．大风中，远处的人说话声时强时弱
解析：多普勒效应是观察者所接收到的波的频率发生变化的现象．炮弹迎面飞来时，炮弹和空气摩擦所发出声音，传到人耳中，频率不断升高，即声音刺耳，故B选项正确；同理C选项正确．
9.如图所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，下列关于女同学的感受的说法正确的是(　AD　)
A．女同学从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高
B．女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高
C．女同学在C点向右运动时，她感觉哨声音调不变
D．女同学在C点向左运动时，她感觉哨声音调变低
解析：女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，她都有靠近声源的趋势，根据多普勒效应，她都感到哨声音调变高；反之女同学向左运动时，她都感到音调变低．故A、D正确；B、C错误．
二、非选择题
10．沿直线行驶的汽车通过某观测站时，观测到汽车发出的声波频率由1 200 Hz下降到1 000 Hz，已知空气中声速为340 m/s，求车速．
答案：30.9 m/s
解析：当汽车驶近观测站时，波长被压缩为λ′＝λ－v车T，观测到的频率为f′＝f.
同理，当汽车远离观测站时，观测到的频率为f″＝f.
联立解得，v车＝v声＝×340 m/s≈30.9 m/s.
11．以速度u＝20 m/s奔驰的火车，鸣笛声频率为275 Hz，若常温下空气中的声速v＝340 m/s.
(1)当火车驶来时，站在铁道旁的观察者听到的笛声频率是多少？
(2)当火车驶去时，站在铁道旁的观察者听到的笛声频率是多少？
答案：(1)292 Hz　(2)260 Hz
解析：(1)观察者相对介质静止，波源以速度u向观察者运动，以介质为参考系，波长将缩短为λ′＝vT－uT＝(v－u)T，则观察者听到的频率为f′＝＝·f＝×275 Hz≈292 Hz.
(2)同上述分析，观察者听到的频率为
f″＝＝·f＝×275 Hz≈260 Hz.
12．一警车上的警报器发射频率f＝1 000 Hz的声波，警车远离静止的观察者向一悬崖行驶，车速v＝10 m/s，已知声音在空气中的传播速度为V＝330 m/s，试问：
(1)观察者直接从警报器听到的声音频率多大？
(2)由对称性知，观察者听到从悬崖反射的声音频率多大？
答案：(1)970.6 Hz　(2)1 031 Hz
解析：首先应分清楚三个速度，即波的传播速度、波源的速度、观察者的速度，当波源远离观察者运动时，相当于波长变长；观察者听到从悬崖反射回的声音，相当于有一声源以速度v靠近观察者，此时波长变短．
(1)当警车远离观察者时，其波长增大vT，则单位时间通过观察者的完全波的个数，即观察者听到的声音频率为
f′＝ f＝×1 000 Hz≈970.6 Hz.
(2)由对称性知观察者听到从悬崖反射的声音，等效于有一波源以速度v靠近静止的观察者时，他听到的声音，此时波长减小vT，所以观察者听到从悬崖反射的声音频率为
f″＝ f＝×1 000 Hz≈1 031 Hz.