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2019-2020年高中物理 第二章 機械波 第五節(jié) 多普勒效應自我小測 粵教版選修3-4 1關于多普勒效應，下列說法正確的是(　　) A．多普勒效應是由于波的干涉引起的 B．多普勒效應說明波源的頻率發(fā)生改變 C．多普勒效應是由于波源與觀察者之間有相對運動而產(chǎn)生的 D．只有聲波才可以產(chǎn)生多普勒效應 2如圖2－5－3表示產(chǎn)生機械波的波源O做勻速運動的情況，圖中的圓表示波峰． 圖2－5－3 (1)該圖表示的是(　　) A．干涉現(xiàn)象　　　　　　　　　　　B．衍射現(xiàn)象 C．反射現(xiàn)象　　　　　　　　　　　D．多普勒效應 (2)波源正在移向(　　) A．A點　　　　B．B點　　　　　　C．C點 　　　　 　D．D點 (3)觀察到波的頻率最低的點是(　　) A．A點 　　　 B．B點　　　　　　C．C點 　　　　　 D．D點 3以下關于多普勒效應的說法中正確的是(　　) A．有多普勒效應時，波源的振動頻率發(fā)生變化 B．有多普勒效應時，波源的振動頻率并沒有發(fā)生變化 C．多普勒效應實際上是指波速相對介質(zhì)發(fā)生變化 D．人與波源有相對運動時，觀察到的頻率一定發(fā)生變化 4如圖2－5－4所示，為一波源O做勻速直線運動時在均勻介質(zhì)中產(chǎn)生球面波的情況，則(　　) 圖2－5－4 A．該波源正在移向a點 B．該波源正在移向b點 C．在a處觀察波的頻率變低 D．在b處觀察波的頻率變低 5站在火車站臺上的旅客聽到火車鳴笛聲的音調(diào)變化情況，以下說法正確的是(　　) A．當火車減速進站時，鳴笛聲的音調(diào)變低 B．當火車減速進站時，鳴笛聲的音調(diào)變高 C．當火車加速離站時，鳴笛聲的音調(diào)變低 D．當火車加速離站時，鳴笛聲的音調(diào)變高 6下列哪些應用是利用了多普勒效應(　　) A．利用地球上接收到遙遠天體發(fā)出的光波的頻率來判斷遙遠天體相對于地球的運動速度 B．交通警察向行進中的汽車發(fā)射一個已知頻率的電磁波，波被運動的汽車反射回來，根據(jù)接收到的頻率發(fā)生的變化，來知道汽車的速度，以便于進行交通管理 C．鐵路工人用耳貼在鐵軌上可判斷火車的運行情況 D．有經(jīng)驗的戰(zhàn)士從炮彈飛行的尖叫聲判斷飛行炮彈是接近還是遠去 7波源振動的頻率為f0，波源在介質(zhì)中運動時，波源的前方介質(zhì)振動的頻率為f1，波源后方介質(zhì)振動的頻率為f2，則三者的關系為(　　) A．f1＝f2＝f0 　　　　　　　B．f1＝f2＞f0 C．f1＝f2＜f0 　　　　　　　D．f2＜f0＜f1 8關于次聲波和超聲波，以下說法中正確的是(　　) A．頻率低于20 Hz的聲波為次聲波，頻率高于20 000 Hz的聲波為超聲波 B．次聲波的波長比可聞波短，超聲波的波長比可聞波長 C．次聲波的波速比可聞波小，超聲波的波速比可聞波長 D．在同一種均勻介質(zhì)中，在相同的溫度條件下，次聲波、可聞波、超聲波的波速均相等 9超聲波由于它具有不同于可聞聲波的特性，在現(xiàn)代生產(chǎn)技術和科學研究中有許多重要應用．下列選項中，哪些屬于超聲波的應用(　　) A．探查幾米厚金屬內(nèi)部的缺陷 B．把普通水變成霧氣噴射到房間的空氣中 C．探查人體內(nèi)部的各種器官、組織等有無異常 D．進行人體按摩，治療神經(jīng)痛等疾患 10如圖2－5－5所示，S為振源，P點有一個觀察者，已知振源發(fā)聲的頻率為20 Hz，則關于人聽到的聲音的頻率為(　　) 　　　　　 S　　　　　　P 圖2－5－5 A．當振源S以17 m/s的速度遠離觀察者運動時，頻率為19 Hz B．當振源S以17 m/s的速度靠近觀察者運動時，頻率為21 Hz C．當觀察者以17 m/s的速度靠近振源S運動時，頻率為21 Hz D．以上說法都不正確 11如圖2－5－6所示，波源S不動，每秒發(fā)出30個完全波，觀察者1 s內(nèi)由位置A移到位置B，則觀察者每秒將接收到________個完全波． 圖2－5－6 12有一種用鋼絲操縱做圓周飛行的飛機模型，裝有兩沖程的活塞式發(fā)動機作為動力，操縱者站在圓心，在他聽來發(fā)動機工作時發(fā)出的聲音是平穩(wěn)不變的．場邊的觀察者聽到的聲音忽高忽低地做周期性變化． (1)這是由于________；這種現(xiàn)象叫________． (2)模型飛機的飛行速度是90 km/h，單缸發(fā)動機的轉(zhuǎn)速是9 000 r/min，則觀察者聽到的聲音的最高頻率是________Hz，最低頻率是________Hz，操縱者聽到的聲音的頻率是________Hz.(設這時空氣中的聲速為340 m/s) 13以速度v＝20 m/s奔馳的火車，鳴笛聲頻率f＝275 Hz，已知常溫下空氣中的聲速V＝340 m/s.當火車駛來時，站在鐵道旁的觀察者聽到的笛聲頻率為多少？當火車駛?cè)r，站在鐵道旁的觀察者聽到的笛聲頻率又為多少？ 14利用超聲波遇到物體發(fā)生反射，可測定物體運動的有關參量．圖2－5－7甲中儀器A和B通過電纜線相接，B為超聲波發(fā)射與接收一體化裝置，而儀器A為B提供超聲波信號源而且能將B收到的超聲波信號進行處理并在屏幕上顯示其波形． 圖2－5－7 現(xiàn)固定裝置B，并將它對準勻速行駛的小車C，使其每隔固定時間T0發(fā)射一短促的超聲波脈沖(如圖乙中幅度大的波形)，而B接收到的由小車C反射回的超聲波經(jīng)儀器A處理后顯示如圖乙中幅度較小的波形．反射滯后的時間已在圖乙中標出．其中T0和ΔT為已知量，另外還知道該測定條件下聲波在空氣中的速度為v0，則根據(jù)所給信息可判斷小車的運動方向為______(填“向右”或“向左”)，速度大小為________． 15(探究)想象你以聲波的速度隨同某一個波峰一起遠離波源，會是什么情景？ 參考答案 1解析：多普勒效應的實質(zhì)是由于觀察者與波源在相對運動時，觀察者接收到的頻率與實際頻率不同，而實際上波源的頻率是不會改變的，且多普勒效應是波動過程的共有特征． 答案：C 2解析：(1)圖示波源左方的波面密集，右方的波面稀疏，可知該圖表示的是多普勒效應中波源運動的情況．選項D正確． (2)由于波源左方的波長被壓縮，右方的波長被拉長，可知波源正在移向A點，選項A正確． (3)由于波源遠離B點，所以在B點觀察到波的頻率最低，選項B正確． 答案：(1)D　(2)A　(3)B 3解析：多普勒效應是指由于觀察者和波源之間有相對運動，而使觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象，實際上波源的頻率并沒有發(fā)生變化，而是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化，所以選項A錯誤，B正確，C錯誤．當觀察者與波源有相對運動，但距離不變時(既不接近，也不遠離，如人繞波源做勻速圓周運動)，此時不會出現(xiàn)多普勒效應， 所以D選項錯誤． 答案：B 4解析：波源在某一位置產(chǎn)生一列波面后，該波面以該位置為球心，以波的傳播速度向外傳播，反之，由波面可確定出產(chǎn)生該波面的位置：波源、波面半徑大，表示產(chǎn)生早，傳播時間長，對照圖示，可確定出波源由右向左變換，故A選項正確，B選項錯誤．由于觀察者不動，故波面經(jīng)過觀察者速度等于波速，而在a處觀察時，相鄰波面間距比波源不動時間距小，因而經(jīng)過觀察者時間間隔短，頻率大，同理在b處時間間隔長、頻率小，故選項C錯誤，D正確． 答案：AD 5解析：當觀察者接收到的頻率等于聲源頻率時，音調(diào)不變；當聲源向觀察者運動時，觀察者接收到的頻率大于聲源頻率時，音調(diào)變高；當觀察者與聲源的距離變大時，觀察者接收到的頻率小于聲源頻率時，音調(diào)變低，所以當火車減速進站時，鳴笛聲的音調(diào)變高，火車加速離站時，鳴笛聲的音調(diào)變低，故選項B、C正確． 答案：BC 6解析：A和B分別是利用光波和電磁波的多普勒效應來進行判斷的，C是利用聲波在鐵軌中的傳播快于空氣中的傳播，D也是利用聲波的多普勒效應． 答案：ABD 7解析：f0由波源每秒鐘所振動的次數(shù)決定，介質(zhì)振動的頻率由波源頻率及波源相對介質(zhì)是否移動來決定．波源運動時，在波源的正前方介質(zhì)振動的頻率高于波源振動的頻率． 答案：D 8解析：由次聲波和超聲波的概念可知A選項正確．由λ＝可判斷在波速相同的情況下，頻率大，波長短，頻率小，波長長，所以B選項不正確．在同一種均勻介質(zhì)中，次聲波、可聞波、超聲波的波速均相等，所以C不正確，D正確． 答案：AD 9解析：超聲波的頻率高，波長短，基本沿直線傳播，且傳播能量大，距離遠等．A、B、C、D四項均正確，A、C是利用超聲波的穿透本領和反射特性，B、D是利用超聲波在液體中傳播時的液壓沖擊特性． 答案：ABCD 10解析：當振源以17 m/s的速度遠離觀察者運動時，觀察者接收的頻率 f′＝＝ Hz＝19 Hz，故A正確． 當振源以17 m/s的速度靠近觀察者運動時，觀察者接收的頻率f′＝＝21 Hz，故B正確． 當觀察者以17 m/s速度靠近振源S運動時，觀察者接收的頻率f′＝＝＝21 Hz，故C正確． 答案：ABC 11解析：由于觀察者與波源的相對運動，1 s內(nèi)觀察者將接收到31個完全波． 答案：31 12解析：(1)聲源與觀察者有相對運動；多普勒效應． (2)發(fā)動機發(fā)聲的頻率f0＝ Hz＝150 Hz，這也是操縱者聽到的聲音的頻率．模型飛機飛行速度為 m/s＝25 m/s. 當飛機向觀察者飛行時，聲波波長為λ1＝ m＝2.1 m，此時觀察者聽到的頻率即為最高頻率fmax＝＝ Hz＝162 Hz. 當飛機遠離觀察者飛行時，聲波波長變?yōu)棣?＝ m＝2.43 m，此時觀察者聽到的頻率即為最低頻率 fmin＝＝ Hz＝140 Hz. 答案：(1)聲源與觀察者有相對運動　多普勒效應 (2)162　140　150 13解析：火車向觀察者駛來(火車接近觀察者)時，以觀察者為參考系(觀察者相對介質(zhì)靜止)，聲波的波長減小為λ1＝，這時觀察者接收到的笛聲的頻率為 f1＝＝ f＝275 Hz＝292 Hz 火車駛?cè)?火車遠離觀察者)時，以觀察者為參考系，聲波的波長增大為 λ2＝ 這時觀察者接收到的笛聲頻率為 f2＝＝f＝275 Hz＝260 Hz. 答案：f1＝292 Hz　f2＝260 Hz 14解析：從題圖乙觀察接收到反射波的時間越來越長，說明小車在遠離B，即小車應向右運動，發(fā)出第一個脈沖時，設車和儀器相距s0，有： v0＝s0＋v① 經(jīng)T0發(fā)出第二個脈沖時，車和儀器相距s0＋vT0 第二個脈沖追上車時： v0＝(s0＋vT0)＋v② 由①②得：v＝. 答案：向右　v＝ 15解析：此問題是波源相對介質(zhì)不動，觀察者遠離波源運動時，接收頻率問題，應充分地利用了相對運動解題． 在多普勒效應中，波源的頻率是不改變的，只是由于波源和觀察者之間有相對運動，觀察者感到頻率發(fā)生了變化． 答案：波源是靜止的，人和某一個波峰一起運動，人的速度等于波峰速度，人和波峰的相對速度為零．設人的速度為v，V為波的傳播速度，我們可以定量地計算人接收到的頻率，即f＝(1－v/V)λ，由v＝V則有f＝0，即聽不到波源的聲響．