2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第一册 3.4多普勒效应及其应用 同步作业（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第一册
3.4多普勒效应及其应用 同步作业（解析版）
1．关于机械振动和机械波﹐下列说法正确的是（　　）
A．由波动图像，可以直接读出振动周期和振幅
B．无论水平弹簧振子还是竖直弹簧振子，做简谐运动时，小球所受的合外力等于简谐运动的回复力
C．当观察者远离波源运动时，接收到的波的频率大于波源的频率
D．只有障碍物或孔的大小小于波长，才能发生衍射现象
2．根据多普勒效应，下列说法中正确的是（　　）
A．多普勒效应只适用于声波
B．当波源和观察者同向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率低
C．当波源和观察者相向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率高
D．当波源和观察者反向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率高
3．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大的障碍物一定不能发生衍射
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”，利用的是多普勒效应原理
4．下面哪项物理知识的应用没有用到多普勒效应的知识（　　）
A．铁路工人用耳朵贴在铁轨上可判断附近有没有火车行驶
B．交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理
C．利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度
D．有经验的战士从炮弹飞行的尖啸声判断飞行炮弹是接近还是远去
5．如图所示，我爱发明节目松果纷纷落中的松果采摘机利用了机械臂抱紧树干，通过采摘振动头振动而摇动树干，使得松果脱落。则（　　）
A．工作中，树干的振动频率可能小于采摘振动头的振动频率
B．为避免被落下的松果砸中，拾果工人快速远离采摘机，他会感到采摘机振动声调降低
C．采摘振动头振动频率增加，落果效果越好
D．采摘振动头停止振动，则树干的振动频率逐渐减小
6．如图所示，小球P一边贴着水面每秒振动5次，一边沿x轴正方向匀速移动。x=0处是它的初始位置。图示为恰经10个周期时观察到的水面波。则下列说法正确的是（　　）
A．位于x轴正方向一侧的观测者，接收频率大于5Hz
B．位于x轴负方向一侧的观测者，接收频率大于5Hz
C．水面波的传播速度是0.2m/s，小球匀速移动的速度是0.1m/s
D．水面波的传播速度是0.4m/s，小球匀速移动的速度是0.2m/s
7．关于波的特有现象，下列说法正确的是（　　）
A．只有频率相同的两列波才有可能发生干涉
B．干涉时，振动加强的质点始终处于最大位移处
C．波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象
D．医生用“彩超”对病人身体的检查是多普勒效应的应用
8．地震是一种极其普通和常见的自然现象，是地壳快速释放能量过程中造成的振动，期间会产生地震波。地震波是一种机械波，下列有关波的表述中正确的是（ ）
A．地震波中的横波成分可以发生干涉现象，纵波成分不能发生干涉现象
B．机械横波在介质中传播时，介质中的质点也会沿波的传播方向运动，只是比波传播地慢
C．发生多普勒效应时，波源发出的波的频率并不发生变化
D．两列传播方向相反的机械波相遇时，也可能发生干涉现象
E.当障碍物的尺寸比波长大得多时，也会发生衍射现象
9．在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有（　　）
A．雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声
B．超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化
C．同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同
D．天文学上观察到双星（相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两颗恒星）光谱随时间的周期性变化
10．下列说法正确的是（　　）
A．只有频率相同的两列波才有可能发生稳定干涉
B．发生稳定干涉时，振动加强的质点的位移有时也会小于振动减弱的质点的位移
C．孔越大，衍射现象越明显
D．观察者相对介质不动，波源远离观察者时，观察者接收到的频率比波源的频率大
11．利用多普勒测速仪测速
交通警察向行进中的车辆发射频率已知的超声波，测量反射波的________，根据反射波________变化的多少，就能知道车辆的速度。
12．多普勒效应产生的原因
（1）当波源与观察者相对静止时，1s内通过观察者的波峰（或密部）的数目是________的，观测到的频率________波源振动的频率。
（2）当波源与观察者相互接近时，1s内通过观察者的波峰（或密部）的数目________（选填“增加”或“减小”），观测到的频率________（选填“增加”或“减小”）；反之，当波源与观察者相互远离时，观测到的频率________（选填“增加”或“减小”）。
13．多普勒效应
波源与观察者相互靠近或者相互远离时，接收到的波的________都会发生变化的现象。
14．如图所示，图甲是高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收信号间的时间差，测出被测物体的速度。图乙中P1、P2是测速仪发出的超声波信号，n1、n2分别是P1、P2由汽车反射回来的信号。设测速仪匀速扫描，P1、P2之间的时间间隔Δt=1.0 s，超声波在空气中的传播速度是v=340 m/s，若汽车是匀速行驶的，则根据图乙可知，汽车在接收到P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离是_________m，汽车的速度是_________m/s。
15．某物体发出的声音在空气中的波长为1 m，波速为340 m/s，在海水中的波长为4.5 m。
(1)该波的频率为___________Hz，在海水中的波速为___________m/s。
(2)若物体在海面上发出的声音经0.5 s听到回声，则海水深为多少___________？
(3)若物体以5 m/s的速度由海面向海底运动，则经过多长时间听到回声___________？
16．一只汽船以4 m/s的速度在无风河面上航行，船上发出一声鸣笛，旅客在3 s后听到前方悬崖反射回来的声音，问悬崖离汽船原来的位置有多远？
17．如图为由波源S发出的波某一时刻在介质平面中的情形，实线为波峰，虚线为波谷，设波源频率为20 Hz，且不运动，而观察者在1 s内由A运动到B，则观察者在这1 s内接收到多少个完全波？设波速为340 m/s，则要让观察者完全接收不到波，他每秒要运动多少米？
18．蝙蝠是通过声波的反射来判断前方是否有障碍物的。科学家在蝙蝠飞行的空间里横跨了很多系有铜铃的绳索，蝙蝠黑暗中在此空间飞行时不会碰撞这些绳索而导致铜铃发声。据此，你认为蝙蝠发出的声波频率应该具有怎样的特征？尽可能用数量级来描述你的估算。
19．在网络搜索引擎上键入“多普勒效应”一词，查找多普勒效应的应用，并写出一篇介绍文章，全班同学进行交流。
20．为了理解多普勒效应，可以设想一个抛球的游戏（如图）。设想甲每隔向乙抛一个球，如果甲、乙都站着不动，乙每隔接到一个球。如果甲抛球时仍然站着不动，而乙以一定速度向甲运动，这时乙接球的时间间隔是否还是？如果乙靠向甲的速度增大，乙接球的时间间隔是否会有变化？
参考答案
1．B
【详解】
A．由波动图像，可以直接读出波长和振幅，无法读出振动周期，A错误；
B．无论水平弹簧振子还是竖直弹簧振子，做简谐运动时，小球所受的合外力等于简谐运动的回复力，B正确；
C．由多普勒效应可知，当观察者远离波源运动时，接收到的波的频率小于波源的频率，C错误；
D．只有障碍物或孔的大小小于波长或跟波长相差不多，才能发生明显衍射现象，D错误。
故选B。
2．C
【详解】
A．多普勒效应适用于各种类型的波，故A错误；
B．当波源和观察者同向运动时，观察者不一定远离波源，所以观察者接收到的频率不一定比波源发出的频率低，故B错误；
C．当波源和观察者相向运动时，观察者逐渐靠近波源，接收到的频率一定比波源发出的频率高，故C正确；
D．当波源和观察者反向运动时，观察者逐渐远离波源，接收到的频率一定比波源发出的频率低，故D错误。
故选C。
3．D
【详解】
A．声源与观察者相互靠近时，观察者所接收的声波频率大于声源发出的声波频率，而接收到的波速不变，A错误；
B．质点的做简谐振动，而波在同种介质中，匀速传播，因此振动速度与波的传播速度是不同的两个概念，B错误；
C．机械波传播过程中即使遇到尺寸比机械波波长大的障碍物也能发生衍射，只是不明显，C错误；
D．“彩超”利用的是多普勒效应原理，D正确。
故选D。
4．A
【分析】
多普勒效应是指波源或观察者发生移动，而使两者间的距离发生变化,使观察者收到的频率发生了变化。
【详解】
A． 铁路工人用耳朵贴在铁轨上可判断附近有没有火车行驶，,是因为声音在固体中传播的比空气中快，与多普勒效应无关，故A符合题意；
B．交通警察对行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生变化，来知道汽车的速度，以便于进行交通管理，利用了多普勒效应；故B不符合题意；
C．利用地球上接收到遥远天体发出的原子光谱线的移动来判断遥远天体相对地球运动的速度，利用了多普勒效应，故C不符合题意；
D． 有经验的战士从炮弹飞行的尖啸声来判断飞行炮弹是接近还是远去，频率变高表示靠近，频率降低表示远，利用了多普勒效应，故D不符合题意；
故选A。
5．B
【详解】
A．工作中，树干做受迫振动，所以振动频率等于采摘振动头的振动频率。故A错误；
B．根据多普勒效应，拾果工人快速远离采摘机，他会感到采摘机振动声调降低。故B正确；
C． 采摘振动头振动频率增加，落果效果不一定越好。采摘振动头振动频率与树干的固有频率相同时落果效果最好。故C错误；
D． 采摘振动头停止振动，则树干的振动频率不变，振幅减小。故D错误。
故B正确。
6．AC
【详解】
AB．小球每秒振动5次，所以波的频率为5Hz，小球沿x轴正方向匀速移动，根据多普勒效应规律可知，位于x轴正方向一侧的观测者，接收频率大于5Hz，位于x轴负方向一侧的观测者，接收频率小于5Hz，所以A正确；B错误；
CD．小球的振动周期为
小球振动10个周期所用的时间为
小球的速度为
水面波的传播速度为
所以C正确；D错误；
故选AC。
7．AD
【详解】
A．由波的干涉定义可知，只有频率相同的两列波才有可能产生干涉，A正确；
B．干涉时，振动加强的质点振幅最大，其位移随时间做周期性变化，不会始终处于最大位移处，B错误；
C．波遇到障碍物时，只有障碍物的尺寸与波的波长相差不多，或比波长更小时，会产生明显的衍射现象，C错误；
D．医生用“彩超”对病人身体的检查是多普勒效应的应用，D正确。
故选AD。
8．CDE
【详解】
A．横波和纵波都可以发生干涉现象，故A错误；
B．机械横波在介质中传播时，介质中的质点只会在垂直于波传播的方向上振动，不会沿波的传播方向迁移，故B错误；
C．发生多普勒效应时，波源发出的波的频率并不发生变化，故C正确；
D．两列传播方向相反的机械波相遇时，若两列波的频率相同且相位差恒定，则也能发生稳定的干涉，故D正确；
E．当障碍物的尺寸比波长大得多时，也会发生衍射现象，只是衍射现象不明显而已，故E正确。
故选CDE。
9．BD
【详解】
A．看到闪电后，过一会儿才能听到雷声，是光和声音在空气中的传播速度不同造成的，故A错误；
B．探测器接收到光的超声波频率发生变化，是由于血液发生流动，探测器与血液的观测点的距离发生变化引起的，可以用多普勒效应解释，故B正确；
C．声波在空气中和水中的传播速度不同，是由于进入不同介质，波长发生变化引起的，故C错误；
D．观察者与双星的距离发生变化，接收到的频率发生变化，产生周期性变化的光谱，属于多普勒效应，D正确。
故选BD。
10．AB
【详解】
A．根据形成稳定干涉的条件知，只有频率相同的两列波在相遇区域才可能形成稳定的干涉图样，故A正确；
B．根据干涉的特点可知，发生稳定干涉时，振动加强的质点的振幅增大，但位移有时为零，也会小于振动减弱的质点的位移。故B正确；
C．波发生明显的衍射现象的条件是：当孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或比波长更小。孔越小，衍射现象越明显。故C错误；
D．若观察者相对介质不动，波源远离观察者时，间距变大，则观察者接收到的频率减小，故D错误。
故选AB。
11．频率 频率
【详解】
略
12．一定 等于 增加 增加 减小
【详解】
略
13．频率
【详解】
略
14．17 17.9
【详解】
设汽车在接收到P1、P2两个信号时距测速仪的距离分别为s1、s2，则有
2s1-2s2=vΔt′
其中
则汽车在接收到P1、P2两个信号的时间间隔内前进的距离为
s1-s2=17 m
已知测速仪匀速扫描，由图乙记录数据可求出汽车前进（s1-s2）这段距离所用时间
汽车运动的速度
15．340 1530 382.5 m 0.498 s
【详解】
(1)[1]波的频率为
[2]因波的频率不变，则在海水中的波速为
v海=λf=1530m/s
(2)[3] 若物体在海面上发出的声音经0.5 s听到回声，则海水深为
(3)[4] 若物体以5 m/s的速度由海面向海底运动，则听到回声的时间
16．516 m
【详解】
如图所示，设船发出鸣笛声于B处，旅客听到回声位置在A处，即3 s内汽船前进了A、B间距离l，则声波经过（2s－l）的距离。有
v声t＝2s－l＝2s－v船t
得
17．19个，340m
【详解】
[1]观察者在单位时间内接收到的完全波的个数，就等于观察者接收到的波的频率。如果观察者不动，则1s内，观察者接收的完全波的个数应为20个，然而当观察者从A运动到B的过程中，所能接收到的完全波的个数正好比不运动时少1个，即他只接收到19个完全波。
[2]要想让观察者完全接收不到波，他必须随同所在的波峰一起运动并远离波源。由s＝vt得
s＝340×1m＝340 m
即观察者每秒要远离波源340m。
18．见解析
【详解】
我们人耳能听见的声音频率范围在到之间，蝙蝠发出的是超声波，频率大于。
19．见解析
【详解】
1.雷达测速仪
检查机动车速度的雷达测速仪是利用多普勒效应。交警向行进中的车辆发射频率已知的电磁波，通常是红外线，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少就能知道车车辆的速度；
2.多普勒效应在医学上的应用
在临床上，多普勒效应用也不断增多，近年来迅速发展起来的超声波脉冲检查仪就是一个很好的例子。当声源或反射界面移动时，比如当红细胞流经心脏大血管时，从其表面散射的声音频率改变，由这种频率偏移就可以知道血流的方向和速度。
20．乙以一定速度向甲运动，乙接球的时间间隔小于，如果乙靠向甲的速度增大，乙接球的时间间隔是会有变化
【详解】
当甲乙均不动时，相当于观察者乙与波源甲相对静止，观察到的频率等于波源震动的频率，当乙以一定的速度向甲运动，相当于观察者向波源靠近，由于间距缩短，观察着接收到的波的频率增大，乙接到球的时间会缩短，乙接球的时间间隔小于，如果乙靠向甲的速度增大，相当于观察者向波源靠近的比较快，间距缩短的较快，观察者接受到的波的频率增大的较快，乙接到球的时间会继续减小。