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 课时练（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 课时练（解析版）
1．根据多普勒效应，我们知道当波源与观察者相互接近时，观察者接收到波的频率增大；反之，观察者接收到波的频率减小。天文观测到某遥远星系所生成的光谱呈现“红移”，即谱线都向红色部分移动了一段距离，由此现象可知（　　）
A．观察者接收到光波的波长增大，该星系正在靠近观察者
B．观察者接收到光波的波长减小，该星系正在靠近观察者
C．观察者接收到光波的波长增大，该星系正在远离观察者
D．观察者接收到光波的波长减小，该星系正在远离观察者
2．下列关于多普勒效应的说法中，不正确的是（　　）
A．当声源朝靠近观察者运动时，声源的频率不变
B．只要波源在运动，就一定能观察到多普勒效应
C．当声波远离观察者运动时，观察者接收到的频率变低
D．当声源相对于观察者运动时，观察者听到的声音的频率可能变高，也可能变低
3．关于波的衍射、干涉，下列说法正确的是（　　）
A．超声波定位利用了波的衍射
B．“闻其声不见其人”中的“闻其声”是声波发生明显衍射的结果
C．两列波叠加时一定可以观察到稳定的干涉图样
D．两列波发生稳定干涉时，介质中某点的振动可能时而加强时而减弱
4．在天文学上，由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率可以判断遥远的天体相对于地球的运动速度。这是利用了波的（　　）
A．折射 B．干涉 C．衍射 D．多普勒效应
5．关于机械波的特性，下列说法正确的是（　　）
A．只要是性质相同的波，都可以发生干涉
B．只有在障碍物，孔或缝的尺寸比波长小或者相差不多的情况下波才能发生衍射
C．在墙的一侧说话，另一侧的人能听到声音但看不见人，这说明声波可以穿透墙壁传播，而光波不能
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，测出反射波的频率信号就能知道血流的速度，这种方法应用的是多普勒效应。
6．关于波的现象，下列说法正确的是（　　）
A．交通警察利用测速仪向行进中的车辆发射频率已知的超声波，根据反射波的频率变化判断车速，这是利用了波的多普勒效应
B．“闻其声不见其人”是声波的反射现象
C．医生向人体内发射频率已知的超声波，根据接收到的被血管中的血流反射后的超声波的频率变化，判断血流的速度是利用波的干涉现象
D．夏日雷声轰鸣不绝，这是声波的衍射现象
7．下列说法中正确的是（　　）
A．若声波波源向观察者靠近，则观察者接收到的声波频率减小
B．声波击碎玻璃杯的实验原理是共振
C．超声波在水中传播的距离要比光波和无线电波远得多
D．“闻其声不见其人”是声波的干涉现象
8．下列说法正确的是（　　）
A．机械波可在真空中传播
B．当一列声波从空气中传入水中时，波长变长
C．在机械横波传播方向上的某个质点的振动速度就是波的传播速度
D．站在铁道边的人在火车向他开来的过程中会听到火车鸣笛的频率变大
E.当机械波从一端传播到另一端时，其中的质点不会沿着波的传播方向而迁移
9．下列各仪器的分析中正确的是（　　）
A．偏光镜是利用纵波偏振特性的仪器
B．医学上用的内窥镜用来检查人体胃、肠、气管等脏器的内部，内窥镜的连线是用光导纤维制成的，利用了光的全反射原理
C．照相机镜头呈淡紫色是光的衍射引起的
D．雷达测速仪是利用波的多普勤效应原理
10．下列说法正确的是（　　）
A．由可知机械波的传播速率由波长和频率共同决定
B．机械波在经过不同介质的界面时会发生反射和折射
C．“彩超”利用多普勒效应比较反射波相对入射波频率的变化可测出人体血液流动的速度
D．在双缝干涉实验中，双缝间距和双缝到光屏距离一定时，干涉条纹间距与波长成正比
11．男生的声带一般宽而厚，振动频率________（选填“高”或“低”），所以声音低沉；女生的声带一般窄而薄，振动频率________（选填“高”或“低”），所以声音尖细；说话的嗓门有大有小，这是声音的________不同。
12．如图表示产生机械波的波源做匀速运动的情况，图中的圆表示波峰。
（1）该图表示的是（________）。
A．干涉现象 B．衍射现象 C．反射现象 D．多普勒效应
（2）波源正在移向（________）。
A．点 B．点 C．点 D．点
（3）观察到的波的频率最小的点是（________）。
A．点 B．点 C．点 D．点
13．有多普勒效应时，波源的振动频率并没有发生变化，而是接收者接收的频率发生了变化，远离波源的接收者接到的频率变大，接近波源的接收者接收到的频率变小（______）
14．二十世纪二十年代，天文学家哈勃从星光谱的观测中发现宇宙中所有的星系都在彼此远离退行，距离越远，退行速度越大，两者成正比，这个规律称为哈勃定律。一个遥远的超新星以速度v远离地球观察者，地球观察者测量的星系光谱波长____（选填“大于”、“等于”或“小于”）超新星发出光谱波长；地球观察者测量超新星发出光的传播速度为_____（光在真空中传播速度为c）。
15．如图所示，一架宇航飞机在太空中高速飞行返回地球，并保持与地球上观测站R的正常联系，设宇航员每隔t0时间与地球联系一次，发送频率为f0的电磁波，在地球上观测者看来，宇航员连续两次发送联系信号的时间间隔t___t0(选填“等于”或“不等于”)；地面观测站接收到该电磁波频率f ____f0（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
16．正在报警的警钟每隔0.5 s响一声。一个人正坐在以60 km/h的速度向着警钟行驶的车中。已知声音在空气中的速度为330 m/s，则这个人在每分钟内能听到几声警钟？
17．在高速公路上常用超声波测速仪测量汽车的速度，测速仪是根据它发出并接收超声波脉冲信号时间差来测出汽车速度的。设超声波测速仪发出的脉冲信号的时间间隔为，超声波在空气中传播的速度是。若汽车静止时，超声波测速仪所接收到的脉冲信号的时间间隔也为。问：
(1)当超声波测速仪所接收到的脉冲信号的时间间隔大于时，你能判定汽车是做怎样的运动吗？反之又怎样？
(2)若这一时间间隔为，则汽车行驶的速度是多少？
18．广场上有一个半径为的圆，是直径，在圆心点和A点处分别安装两个有相同声源的扬声器，它们发出的声波波长．有一人站在处几乎听不到声音，他沿着圆周逆时针向A走，在走到A之前，他还有几次几乎听不到声音？
19．随着科技的发展和作战的需要，现在的战斗机飞得越来越快，甚至有些战斗机的速度超过了声音在空气中的传播速度．假设某爆炸声在空气中的传播速度为，一架战斗机正在爆炸点附近远离它飞行，要使飞行员听不到爆炸声，战斗机飞行的速度至少多大？
20．一固定的超声波源发出频率为的超声波，一辆汽车从远处向超声波源迎面驶来，在超声波源处的接收器接收到由汽车反射回来的超声波，并测出接收到的超声波频率为，设空气中声音的传播速度是，计算汽车的行驶速度．
参考答案
1．C
【详解】
科学家们发现了红移现象，即光谱线都向红色部分移动了一段距离，即接受到的光的波长增大，频率减小，根据多普勒效应的理论可知这些星球都在远离地球，即宇宙在膨胀。
故选C。
2．B
【详解】
A．不论声源如何运动，声源的频率是不变的，故A正确；
B．波源运动时，波源与观察者距离不一定变化，不一定发生多普勒效应，故B错误；
C．声源远离观察者运动时，声源频率不变，但观察者接收到的频率就低，故C正确；
D．声源相对观察者运动时，二者距离可能增大，也可能减小，故观察者接收到的频率可能变低，也可能变高，故D正确。
本题选择错误的，故选B。
3．B
【详解】
A． 超声波定位利用了波的反射，故A错误；
B．“闻其声不见其人”中的“其声闻”是声波绕过障碍物继续传播，是声波发生明显衍射的结果，故B正确；
C．两列波频率完全相同时，叠加才可以观察到稳定的干涉图样，故C错误；
D．两列波发生干涉时，介质中某点的振动如果加强始终加强，如果减弱始终减弱，故D错误。
故选B。
4．D
【详解】
多谱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，所以由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率可以判断遥远的天体相对于地球的运动速度。这是利用了波的多普勒效应，则D正确；ABC错误；
故选D。
5．D
【详解】
A．产生稳定干涉图样的条件是频率相同、相差恒定。A错误；
B．只有在障碍物，孔或缝的尺寸比波长小或者相差不多的情况下波才能发生明显的衍射，B错误；
C．在墙的一侧说话，另一侧的人能听到声音但看不见人，这说明声波比光容易发生衍射现象。C错误；
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，测出反射波的频率信号就能知道血流的速度，这种方法应用的是多普勒效应。D正确。
故选D。
6．A
【详解】
A．交通警察利用测速仪向行进中的车辆发射频率已知的超声波，根据反射波的频率变化判断车速，这是利用了波的多普勒效应，选项A正确；
B．“闻其声不见其人”是声波的衍射现象，选项B错误；
C．医生向人体内发射频率已知的超声波，根据接收到的被血管中的血流反射后的超声波的频率变化，判断血流的速度是利用多普勒现象，选项C错误；
D．夏日雷声轰鸣不绝，这是声波的反射现象，选项D错误。
故选A。
7．BC
【详解】
A．由多普勒效应可知，若声波波源向观察者运动，则接收到的声波频率增大，A错误；
B．声波击碎玻璃杯是因为声波频率与玻璃杯的固有频率相同，发生共振导致玻璃杯破碎，B正确；
C．由于水对光波和无线电波的吸收比对声波吸收得多，所以超声波在水中传播的距离比光波和无线电波在水中传播的距离远得多，C正确；
D．“闻其声不见其人”是声波的衍射现象，D错误；
故选BC。
8．BDE
【详解】
A．机械波的传播需要有介质，因此机械波不可在真空中传播，A错误；
B．声波从空气中传入水中时频率不变，可波速变大，由波速公式v=f可知，波长会变大，B正确；
C．在机械横波传播方向上的某个质点只会在自己的平衡位置附近沿垂直于传播方向上振动，不会沿波的传播方向而迁移，所以某个质点的振动速度不是波的传播速度，C错误；
D．由多普勒效应可知，站在铁道边的人在火车驶向他的运动中会听到火车鸣笛的频率变大，D正确；
E．当机械波在介质中传播时，其中的质点只会在各自的平衡位置做周期性的振动，不会沿波的传播方向而迁移，E正确。
故选BDE。
9．BD
【详解】
A．偏光镜是利用横波偏振特性的仪器，故A错误；
B．内窥镜的连线是用光导纤维制成的，利用了光的全反射原理，故B正确；
C．照相机镜头呈淡紫色是光的薄膜干涉引起的，故C错；
D．雷达测速主要是利用多普勒效应原理:当目标向雷达天线靠近时,反射信号频率将高于发射机频率;反之,当目标远离天线而去时,反射信号频率将低于发射机率.如此即可借由频率的改变数值,计算出目标与雷达的相对速度，故D正确。
故选BD。
10．BCD
【详解】
A．机械波的传播速率由介质性质决定，与波的波长和频率无关，所以A错误；
B．机械波和光波一样，在界面处会发生反射和折射，所以B正确；
C．“彩超”原理即是利用多普勒效应比较反射波相对入射波频率的变化来检查身体状况和测定血液流速的，所以C正确；
D．由双缝干涉条纹间距可知，在双缝干涉实验中，双缝间距和双缝到光屏距离一定时，干涉条纹间距与波长成正比，所以D正确；
故选BCD。
11．低 高 振幅
【详解】
[1]男生的声带一般宽而厚，说明声带振动慢，所以频率低；
[2]女生的声带一般窄而薄，说明声带振动快，所以频率高；
[3]响度是声音的三个特征之一，与声音的振幅有关，振幅越大，响度越大，振幅越小，响度越小，说话的嗓门有大有小是说声音的振幅大小不同。
12．D A B
【详解】
（1）由于题图所示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，故ABC错误，D正确。
故选D。
（2）由于波源左方的波长被压缩，右方的波长被拉长，可知波源正在移向点，故A正确，BCD错误。
故选A。
（3）由于波源远离点，由题图分析可知在点观察到的波的频率最小，故B正确，ACD错误。
故选B。
13．错误
【详解】
[1]根据多普勒效应，远离波源的接收者接到的频率变小，接近波源的接收者接收到的频率变大，故原题说法错误。
14．大于 c
【详解】
[1][2]根据多普勒效应，遥远的超新星以速度v远离地球观察者，则地球观察者测量的星系光谱波长大于超新星发出光谱波长；根据相对论原理，地球观察者测量超新星发出光的传播速度为c。
15．不等于 大于
【详解】
[1]根据时间相对性原理可得
因为v小于c，故t不等于t0；
[2]根据多普勒原理，可知当一架宇航飞机在太空中高速飞行返回地球，即波源靠近地球，故地面观测站接收到该电磁波频率f大于f0。
16．126次
【详解】
先设空气中声速为v0，在时间T内传播的距离
s0=v0T（T为周期）
而声波在时间t内走的距离为
s1=v0t
因而人不动时听到钟声次数为
n0=
如果人以v的速度向声源运动，则声波在时间t内相对于人行进的距离为
s2=(v0+v）t
此时人听到的钟声次数为
n==126次
17．(1)当超声波测速仪发出的脉冲信号的时间间隔大于时汽车在做远离测速仪的运动；反之，做接近测速仪的运动 (2)
【详解】
（1）设第一次超声波信号从发出到被反射回来的时间间隔△t1，第二次超声波信号从发出到被反射回来的时间间隔△t2，第一次放出的超声波与汽车相遇时超声波前进距离为
第二次放出的超声波与汽车相遇时超声波前进距离为

若汽车静止，则x1=x2，△t1=△t2，超声波测速仪所接收到的脉冲信号的时间间隔也为1s．
当超声波测速仪所接收到的脉冲信号的时间间隔大于1s时，△t2＞△t1，结合两式可得
x2＞x1
所以汽车远离超声波测速仪；
反之，当超声波测速仪所接收到的脉冲信号的时间间隔小于1s时，△t2＜△t1，结合两式可得
x2＜x1
所以汽车向超声波测速仪运动．
（2）超声波测速仪所接收到的脉冲信号的时间间隔为1.2s时，两次脉冲运动的时间差：
△t2-△t1=1.2-1.0=0.2s
汽车运动的时间

则汽车在1.1s内的位移

所以汽车的速度
18．8次
【详解】
他到两个声源的路程差为波长的整数倍时，振动加强，听到的声音是加强的，故听到的声音变大；当他到两个声源的路程差为半波长的奇数倍时，振动减弱，听到的声音是减弱的，几乎听不到声音由题意知
则点为振动减弱点，传到处的声音相消，所以在处几乎听不到声音．
设该人走动过程中在处几乎听不到声音，则
又
解得或或或或
可知共有8次几乎听不到声音。
19．
【详解】
要使飞行员恰好听不到爆炸声，即飞行员正好一个声波也接收不到，则他随战斗机运动的速度应与波峰前进的速度一样，即战斗机应以的速度飞行远离爆炸点．
20．
【详解】
设波源发射的超声波频率为=，汽车接收到的频率为，并把它反射回去，固定接收站接收到的频率为=，超声波在空气里的传播速度为v=，汽车的行驶速度为u．超声波在空气中的波长为，则，汽车每秒钟接收到的超声波的波数，即频率
汽车反射回的超声被在空气中的波长
固定接收器接收到的频率
==f
由此可以解得汽车的行驶速度
u=v=15.7m/s=56.5km/h