第05講多普勒效應(yīng)-高二物理講義（人教2019選擇性必修一）

第05講多普勒效應(yīng)目標(biāo)導(dǎo)航目標(biāo)導(dǎo)航課程標(biāo)準(zhǔn)課標(biāo)解讀1．了解多普勒效應(yīng)，初步理解多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生原因。2．能運(yùn)用多普勒效應(yīng)解釋一些物理現(xiàn)象，了解多普勒效應(yīng)的應(yīng)用。1．知道波源的頻率和觀察者接收到頻率的區(qū)別.2．知道什么是多普勒效應(yīng)．知道它是波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象．3．了解多普勒效應(yīng)的一些應(yīng)用．4．通過改變波源與觀察者的距離，培養(yǎng)學(xué)生利用控制變量法分析問題的能力．知識(shí)精講知識(shí)精講知識(shí)點(diǎn)01多普勒效應(yīng)1.多普勒效應(yīng)：(1)音調(diào)；音調(diào)由頻率決定，頻率高則音調(diào)高，頻率低則音調(diào)低.(2)多普勒效應(yīng)；波源與觀察者互相靠近或者互相遠(yuǎn)離時(shí)，接收到的波的頻率都會(huì)發(fā)生變化的現(xiàn)象.2.多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因：(1)波源與觀察者相對(duì)靜止時(shí)，1s內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目是一定的，觀察者觀測(cè)到的頻率等于波源振動(dòng)的頻率.(2)當(dāng)波源與觀察者相互靠近時(shí)，1s內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目增加，觀察到的頻率增加;反之，當(dāng)波源與觀察者互相遠(yuǎn)離時(shí)，觀察到的頻率變小.【即學(xué)即練1】關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說法中不正確的是()A．發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)波源的頻率保持不變B．要發(fā)生多普勒效應(yīng)，波源和觀察者間必須有相對(duì)運(yùn)動(dòng)C．只有聲波會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)D．機(jī)械波、電磁波和光波都會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)【解析】多普勒效應(yīng)是一種現(xiàn)象，發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的頻率沒有發(fā)生改變，波源與觀察者之間相互靠近或相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者接收到的波的頻率發(fā)生變化，即發(fā)生多普勒效應(yīng)，而且機(jī)械波、電磁波和光波都會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)。故C錯(cuò)誤，A、B、D正確。【答案】C知識(shí)點(diǎn)02多普勒效應(yīng)的應(yīng)用及多普勒效應(yīng)和音調(diào)的理解1.測(cè)車輛速度；交警向行進(jìn)中的車輛發(fā)射頻率已知的超聲波，同時(shí)測(cè)量反射波的頻率，根據(jù)反射波頻率變化的多少就能知道車輛的速度.2.測(cè)星球速度；測(cè)量星球上某些元素發(fā)出的光波的頻率，然后與地球上這些元素靜止時(shí)發(fā)光的頻率對(duì)照，可得星球靠近或遠(yuǎn)離我們的速度.3.測(cè)血流速度；向人體內(nèi)發(fā)射已知頻率的超聲波，超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收，測(cè)出反射波的頻率變化就可得血流速度.4.波源頻率；波源完成一次全振動(dòng)，向外發(fā)出一個(gè)波長(zhǎng)的波，稱為一個(gè)完全波.頻率表示單位時(shí)間內(nèi)完成的全振動(dòng)的次數(shù).因此波源的頻率又等于單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個(gè)數(shù).5.接收頻率：(1)波源和觀察者相對(duì)靜止，觀察者接收到的頻率等于波源的頻率.(2)波源和觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)發(fā)生變化，即感覺到波的頻率發(fā)生變化.6.音調(diào)；音調(diào)由頻率決定，頻率高則音調(diào)高，頻率低則音調(diào)低.觀察者聽到的聲音的音調(diào)是由觀察者接收到的頻率即單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)決定的.【即學(xué)即練2】新型列車動(dòng)車組速度可達(dá)487.3km/h，與該車汽笛聲的音調(diào)相比。(1)站在車運(yùn)動(dòng)前方路旁的觀察者聽起來音調(diào)______(選填“偏高”或“偏低”)。站在車運(yùn)動(dòng)后方路旁的觀察者聽起來音調(diào)________(選填“偏離”或“偏低”)。(2)迎面來的另一列車上的乘客聽起來音調(diào)怎樣？此時(shí)列車汽笛聲的音調(diào)變化了嗎？(3)坐在新型列車動(dòng)車組上的乘客聽起來音調(diào)怎樣？【解析】(1)站在車運(yùn)動(dòng)前方的觀察者與列車在靠近，因此聽起來音調(diào)偏高；站在車運(yùn)動(dòng)后方的觀察者與列車在遠(yuǎn)離，因此聽起來音調(diào)偏低。(2)迎面來的另一列車上的乘客聽起來音調(diào)偏高，此時(shí)列車汽笛聲的音調(diào)不變。(3)坐在新型列車動(dòng)車組上的乘客與該列車的相對(duì)位置不變，故聽起來音調(diào)不變?！敬鸢浮?1)偏高偏低(2)偏高不變(3)不變【歸納總結(jié)】對(duì)多普勒效應(yīng)的理解觀察者聽到的音調(diào)的高、低取決于他接收到的聲波頻率的大小。在聲源發(fā)聲頻率不變的情況下，觀察者接收到的頻率的變化情況取決于兩者之間是否有相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的方向和大小。知識(shí)點(diǎn)03發(fā)生多普勒效應(yīng)的幾種情況相對(duì)位置圖示結(jié)論波源S和觀察者A相對(duì)靜止不動(dòng)，如圖所示f波源＝f觀察者，音調(diào)不變波源S不動(dòng)，觀察者A運(yùn)動(dòng)，由A→B或A→C，如圖所示若靠近波源，由A→B，則f波源<f觀察者，音調(diào)變高；若遠(yuǎn)離波源，由A→C，則f波源>f觀察者，音調(diào)變低觀察者A不動(dòng)，波源S運(yùn)動(dòng)，由S→S2，如圖所示f波源<f觀察者，音調(diào)變高【即學(xué)即練3】(多選)如圖所示，男同學(xué)站立不動(dòng)吹口哨，一位女同學(xué)坐在秋千上來回?cái)[動(dòng)，下列關(guān)于女同學(xué)的感受的說法正確的是()A．女同學(xué)從A向B運(yùn)動(dòng)過程中，她感覺哨聲音調(diào)變高B．女同學(xué)從E向D運(yùn)動(dòng)過程中，她感覺哨聲音調(diào)變高C．女同學(xué)在C點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，她感覺哨聲音調(diào)不變D．女同學(xué)在C點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，她感覺哨聲音調(diào)變低【解析】女同學(xué)蕩秋千的過程中，她向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，她與波源之間的距離變短，根據(jù)多普勒效應(yīng)，她會(huì)感到哨聲音調(diào)變高；反之女同學(xué)向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，她會(huì)感到哨聲音調(diào)變低，A、D正確，B、C錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼D能力拓展能力拓展考法01多普勒效應(yīng)【典例1】公路巡警車在高速公路上以100km/h的恒定速度巡查，巡警車向前方在同一車道上的一輛轎車發(fā)出一束已知頻率的電磁波，結(jié)果該電磁波被此輛轎車反射回來時(shí)，巡警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時(shí)低。(1)此現(xiàn)象屬于()A．波的衍射B．波的干涉C．多普勒效應(yīng) D．波的反射(2)若該路段限速為100km/h，則轎車是否超速？(3)若轎車以20m/s的速度行進(jìn)，反射回的電磁波頻率應(yīng)怎樣變化？【解析】(1)巡警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時(shí)低，此現(xiàn)象為多普勒效應(yīng)，故選C。(2)因巡警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時(shí)低，由多普勒效應(yīng)知巡警車與轎車在相互遠(yuǎn)離，而巡警車車速恒定又在后面，可判斷轎車車速比巡警車車速大，故轎車超速。(3)若轎車以20m/s的速度行進(jìn)，此時(shí)巡警車與轎車在相互靠近，由多普勒效應(yīng)知反射回的電磁波頻率應(yīng)變大?！敬鸢浮?1)C(2)超速(3)變大【歸納總結(jié)】1．多普勒效應(yīng)易錯(cuò)注意(1)發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，接收到的波的頻率發(fā)生變化，但波源的頻率并沒有變化。(2)是否發(fā)生多普勒效應(yīng)取決于觀察者與波源是否存在相互靠近或相互遠(yuǎn)離。波速只取決于介質(zhì)，與是否發(fā)生多普勒效應(yīng)無關(guān)。(3)多普勒效應(yīng)是波共有的特征，機(jī)械波、電磁波或光波都會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)。2．多普勒效應(yīng)的判斷方法(1)確定研究對(duì)象波源與觀察者。(2)確定波源與觀察者是否有相互靠近或相互遠(yuǎn)離。若有相互靠近或相互遠(yuǎn)離，則發(fā)生多普勒效應(yīng)，否則不會(huì)發(fā)生。(3)判斷：當(dāng)兩者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者接收到的波的頻率變小；當(dāng)兩者相互靠近時(shí)，觀察者接收到的波的頻率變大，但波源的頻率不變?？挤?2多普勒效應(yīng)的應(yīng)用【典例2】某人站在地面上某處，一架飛機(jī)由遠(yuǎn)而近從人的頭頂上方勻速飛過，則人聽到飛機(jī)發(fā)出聲音的頻率()A．越來越低 B．越來越高C．先變高后變低 D．先變低后變高【解析】當(dāng)飛機(jī)飛近人時(shí)，將飛機(jī)的速度分解，如圖甲所示，飛機(jī)相對(duì)人的速度為v1＝vcosα，α越來越大，則v1越來越小，即人聽到飛機(jī)聲音的頻率越來越低，但總是f聽>f源。當(dāng)飛機(jī)遠(yuǎn)離人時(shí)，將飛機(jī)的速度分解如圖乙所示，飛機(jī)相對(duì)人的速度v3＝vcosα，α越來越小，則v3越來越大，即人聽到飛機(jī)聲音的頻率越來越低，且都是f聽<f源，故在飛機(jī)飛過頭頂?shù)倪^程中人聽到的聲音頻率一直是越來越低，即A項(xiàng)正確。具體地說：當(dāng)飛機(jī)到達(dá)頭頂正上方之前，f聽>f源；恰好在人頭頂正上方時(shí)，f聽＝f源；越過頭頂正上方之后，f聽<f源?！敬鸢浮緼【歸納總結(jié)】飛機(jī)從人頭頂勻速飛過，勻速是指飛機(jī)相對(duì)地面，但相對(duì)觀察者的速度是先減小后增大，這需要將速度分解。一些同學(xué)思維簡(jiǎn)單，只考慮到起初是飛機(jī)(聲源)相對(duì)觀察者靠近，飛機(jī)過了人的正頭頂后，變成了聲源相對(duì)觀察者遠(yuǎn)離，因此認(rèn)為接收的頻率先變高后變低。題組A基礎(chǔ)過關(guān)練1．(多選)下述說法中正確的是()A．沿與兩個(gè)完全相同的發(fā)聲器平行的直線走，聽到的聲音忽大忽小，這是波的干涉現(xiàn)象B．在大樹前說話，大樹后面的人可以聽到，這是波的衍射現(xiàn)象C．大街上警車尖叫著從行人旁急馳而過，行人聽到警笛聲音由高變低這是聲音的多普勒效應(yīng)D．發(fā)聲的電鈴放在真空罩里，外面聽不到聲音，這是因?yàn)殡娾徳谡婵罩胁荒苷駝?dòng)【解析】?jī)蓚€(gè)完全相同的發(fā)聲器發(fā)出的聲波在周圍空間發(fā)生干涉，平行行走時(shí)聽到的聲音忽大忽小，故A項(xiàng)正確．樹前說話，樹后的人能聽到，是波的衍射造成的，B項(xiàng)正確．當(dāng)聲源與觀察者發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)，故C項(xiàng)正確．沒有傳播介質(zhì)聲波不能傳播D項(xiàng)錯(cuò)誤．【答案】ABC2．公路巡警開車在高速公路上以100km/h的恒定速度巡查，在同一車道上巡警車向前方的一輛轎車發(fā)出一個(gè)已知頻率的電磁波，如果該電磁波被那輛轎車反射回來時(shí)，巡警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時(shí)低，說明那輛轎車的車速()A．高于100km/h B．低于100km/hC．等于100km/h D．無法確定【解析】因?yàn)檠簿?觀察者)接收到的電磁波頻率比發(fā)出時(shí)低，由多普勒效應(yīng)知巡警車與轎車在相互遠(yuǎn)離，而巡警車車速恒定又在后面，可判定轎車車速比巡警車車速大，故選項(xiàng)A正確，B、C、D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼3．頻率一定的聲源在空氣中向著靜止的接收器勻速運(yùn)動(dòng)。以u(píng)表示聲源的速度，v表示聲波的速度(u＜v)，f表示接收器接收到的頻率。若u增大，則()A．f增大，v增大 B．f增大，v不變C．f不變，v增大 D．f減小，v不變【解析】由于聲波的速度只由介質(zhì)決定，故v不變，根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，當(dāng)聲源接近接收器時(shí)接收到的頻率變高，f增大，故B項(xiàng)正確?！敬鸢浮緽4．醫(yī)院有一種先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)——彩超，向病人體內(nèi)發(fā)射頻率已精確掌握的超聲波．超聲波經(jīng)血液反射后被專用儀器接收，測(cè)出反射波的頻率變化，就可以知道血液的流速．這一技術(shù)主要體現(xiàn)的物理現(xiàn)象是()A．多普勒效應(yīng) B．波的衍射C．波的干涉 D．共振【解析】彩超是利用超聲波的多普勒效應(yīng)制成的儀器，故A對(duì)．【答案】A5．蝙蝠在洞穴中飛來飛去時(shí)，它利用超聲脈沖導(dǎo)航非常有效，這種超聲脈沖是持續(xù)1ms或不到1ms的短促發(fā)射，且每秒重復(fù)發(fā)射幾次。假定蝙蝠的超聲脈沖的發(fā)射頻率為39000Hz，在一次正朝著表面平直的墻壁飛撲的期間，則下列判斷正確的是()A．墻壁接收到的超聲脈沖頻率等于39000HzB．蝙蝠接收到從墻壁反射回來的超聲脈沖頻率等于墻壁接收的頻率C．蝙蝠接收到從墻壁反射回來的超聲脈沖頻率大于墻壁接收的頻率D．蝙蝠接收到從墻壁反射回來的超聲脈沖頻率等于39000Hz【解析】由于蝙蝠向墻壁靠近，所以墻壁接收的頻率大于39000Hz，蝙蝠接收到墻壁反射的頻率也大于墻壁接收的頻率。所以C正確?！敬鸢浮緾6．下列物理現(xiàn)象：(1)在春天里一次閃電過后，有時(shí)雷聲轟鳴不絕；(2)“聞其聲而不見其人”；(3)學(xué)生圍繞振動(dòng)的音叉轉(zhuǎn)一圈會(huì)聽到忽強(qiáng)忽弱的聲音；(4)當(dāng)正在鳴笛的火車向著我們急駛而來時(shí)，我們聽到汽笛聲的音調(diào)變高。這些物理現(xiàn)象分別屬于波的A．反射、衍射、干涉、多普勒效應(yīng)B．折射、衍射、多普勒效應(yīng)、干涉C．反射、折射、干涉、多普勒效應(yīng)D．衍射、折射、干涉、多普勒效應(yīng)【解析】在春天里一次閃電過后，雷聲轟鳴不絕，屬于聲波的反射；“聞其聲而不見其人”屬于聲波的衍射；學(xué)生圍繞振動(dòng)的音叉轉(zhuǎn)一圈會(huì)聽到忽強(qiáng)忽弱的聲音屬于聲波的干涉；當(dāng)正在鳴笛的火車向著我們急駛而來時(shí)，我們聽到汽笛聲的音調(diào)變高屬于多普勒效應(yīng)?！敬鸢浮緼7．近年來我國(guó)的航空事業(yè)迅速發(fā)展，戰(zhàn)機(jī)的超音速飛行已十分普遍．當(dāng)戰(zhàn)機(jī)在上空返航時(shí)，地面上的人經(jīng)常會(huì)聽到一聲雷鳴般的巨響，引起房屋門窗的劇烈顫動(dòng)．這是因?yàn)轱w機(jī)返航加速過程中，當(dāng)飛機(jī)速度接近聲速時(shí)會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的聲波波面在飛機(jī)的前方堆積形成音障，當(dāng)飛機(jī)加速?zèng)_破音障時(shí)而發(fā)出的巨大響聲，稱為音爆．音障的形成與下列現(xiàn)象的形成原理最為相近的是()A．音叉周圍有些區(qū)域聲音較強(qiáng)，有些區(qū)域聲音較弱B．敲響一只音叉，不遠(yuǎn)處的另一只音叉也發(fā)出聲音C．火車進(jìn)站時(shí)鳴笛的音調(diào)會(huì)變高，出站時(shí)會(huì)變低D．在屋外看不見屋內(nèi)的人，卻能聽見屋內(nèi)人說話【解析】由于聲波的傳遞速度是有限的，移動(dòng)中的聲源便可追上自己發(fā)出的聲波．當(dāng)物體速度增加到與音速相同時(shí)，聲波開始在物體前面堆積．如果這個(gè)物體有足夠大的加速度，便能突破這個(gè)不穩(wěn)定的聲波屏障，沖到聲音的前面去，也就是沖破音障．由此可知，音障問題與多普勒效應(yīng)類似，音叉周圍有些區(qū)域聲音較強(qiáng)，有些區(qū)域聲音較弱，這是聲音的干涉現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；敲響一只音叉，不遠(yuǎn)處的另一只音叉也發(fā)出聲音，這是聲音的共振現(xiàn)象，故B錯(cuò)誤；火車進(jìn)站時(shí)鳴笛的音調(diào)會(huì)變高，出站時(shí)會(huì)變低，該現(xiàn)象與音障的形成類似，故C正確；在屋外看不見屋內(nèi)的人，卻能聽見屋內(nèi)人說話，這是聲音的衍射現(xiàn)象，故D錯(cuò)誤．【答案】C8．如圖所示，O是一個(gè)聲波的波源，發(fā)出的一系列聲波為如圖所示的一組圓面，A、B是兩個(gè)觀察者的位置，則下列敘述正確的是()A．波源正向A點(diǎn)移動(dòng)，A處聽到的音調(diào)較高B．波源正向A點(diǎn)移動(dòng)，B處聽到的音調(diào)較高C．波源正向B點(diǎn)移動(dòng)，A處聽到的音調(diào)較高D．波源正向B點(diǎn)移動(dòng)，B處聽到的音調(diào)較高【解析】由圖可看出，靠A這一側(cè)波的波長(zhǎng)變短，靠B這一側(cè)波長(zhǎng)變長(zhǎng)，故波源正向A運(yùn)動(dòng)。A處接收到的波的波長(zhǎng)變短，但波速不變，從而使接收到的波的頻率變大，因而A處聽到的音調(diào)變高，同理，B處聽到的音調(diào)變低，故A處聽到的音調(diào)比B處較高。故A正確。【答案】A9．(多選)下面哪些應(yīng)用是利用了多普勒效應(yīng)()A．利用地球上接收到遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光波的頻率來判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度B．交通警察向行進(jìn)中的汽車發(fā)射一個(gè)已知頻率的電磁波，波被運(yùn)動(dòng)的汽車反射回來，根據(jù)接收到的波的頻率發(fā)生的變化，就知道汽車的速度，以便于進(jìn)行交通管理C．鐵路工人用耳貼在鐵軌上可判斷火車的運(yùn)動(dòng)情況D．有經(jīng)驗(yàn)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(yuǎn)去【解析】凡是波都具有多普勒效應(yīng)，因此可以利用光波的多普勒效應(yīng)測(cè)定遙遠(yuǎn)天體相對(duì)地球的運(yùn)動(dòng)速度，故A正確；交通警察向行進(jìn)中的汽車發(fā)射一個(gè)已知頻率的電磁波，波被運(yùn)動(dòng)的汽車反射回來時(shí)，交通警察接收到的波的頻率會(huì)發(fā)生變化，根據(jù)頻率的變化可知汽車的速度，利用了波的多普勒效應(yīng)，故B正確；鐵路工人用耳貼在鐵軌上是根據(jù)振動(dòng)的強(qiáng)弱而對(duì)列車的運(yùn)動(dòng)情況做出判斷，利用了聲波在固體中傳播得更快，故C錯(cuò)誤；炮彈飛行，與空氣摩擦產(chǎn)生聲波，人耳接收到的頻率與炮彈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)，利用了波的多普勒效應(yīng)，故D正確?！敬鸢浮緼BD10．(多選)火車上有一個(gè)聲源發(fā)出頻率一定的音樂。當(dāng)火車靜止，觀察者也靜止時(shí)，觀察者聽到并記住了這個(gè)音樂的音調(diào)。以下情況中，觀察者聽到這個(gè)音樂的音調(diào)比原來低的是()A．觀察者靜止，火車向他駛來B．火車靜止，觀察者乘汽車向著火車運(yùn)動(dòng)C．觀察者靜止，火車離他遠(yuǎn)去D．火車靜止，觀察者乘汽車遠(yuǎn)離火車運(yùn)動(dòng)【解析】根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，當(dāng)波源和觀察者間距離變小時(shí)，觀察者接收到的波的頻率一定比波源頻率高；當(dāng)波源和觀察者間距離變大時(shí)，觀察者接收到的波的頻率一定比波源頻率低。觀察者聽到這個(gè)音樂的音調(diào)比原來低，即接收到的聲波頻率降低，說明觀察者和火車之間的距離在變大，所以A、B錯(cuò)誤，C、D正確。【答案】CD11．(多選)下列說法正確的是()A．對(duì)于波長(zhǎng)一定的波，孔越大越容易通過，衍射現(xiàn)象越明顯B．蝙蝠可以發(fā)出并接收超聲波來確定昆蟲的位置C．兩個(gè)完全相同的波源形成穩(wěn)定的干涉，某點(diǎn)到兩波源距離之差為波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，該點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn)D．向人體發(fā)射的頻率已知的超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收，測(cè)出反射波的頻率變化就能知道血流速度，是利用了多普勒效應(yīng)【解析】對(duì)于波長(zhǎng)一定的波，孔越大越容易通過，但因?yàn)榭椎闹睆酱笥诓ㄩL(zhǎng)，所以孔越大衍射現(xiàn)象越不明顯，A錯(cuò)誤；蝙蝠就是利用超聲波捕獲昆蟲的，所以蝙蝠可以發(fā)出并接收超聲波來確定昆蟲的位置，B正確；兩個(gè)完全相同的波源形成穩(wěn)定的干涉，到兩波源距離之差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍的點(diǎn)都是加強(qiáng)點(diǎn)，C錯(cuò)誤；向人體發(fā)射的頻率已知的超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收，測(cè)出反射波的頻率變化就能知道血流速度，就是“彩超”，利用的是多普勒效應(yīng)，D正確?！敬鸢浮緽D12．近年來我國(guó)的航空事業(yè)迅速發(fā)展，戰(zhàn)機(jī)的超音速飛行已十分普遍。當(dāng)戰(zhàn)機(jī)在法定上空返航時(shí)，地面上的人經(jīng)常會(huì)聽到一聲雷鳴般的巨響，引起房屋門窗的劇烈顫動(dòng)。這是因?yàn)轱w機(jī)返航加速過程中，當(dāng)飛機(jī)速度接近聲速時(shí)會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的聲波波面在飛機(jī)的前方堆積形成音障，當(dāng)飛機(jī)加速?zèng)_破音障時(shí)而發(fā)出的巨大響聲，稱為音爆。關(guān)于音障的形成與下列哪種現(xiàn)象的形成原理最為相近()A．音叉周圍有些區(qū)域聲音較強(qiáng)，有些區(qū)域聲音較弱B．敲響一只音叉，不遠(yuǎn)處的另一只音叉也發(fā)出聲音C．火車進(jìn)站時(shí)鳴笛的音調(diào)會(huì)變高，出站時(shí)會(huì)變低D．在屋外看不見屋內(nèi)的人，卻能聽見屋內(nèi)人說話【解析】音叉周圍有些區(qū)域聲音較強(qiáng)，有些區(qū)域聲音較弱，這是聲音的干涉現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；敲響一只音叉，不遠(yuǎn)處的另一只音叉也發(fā)出聲音，這是聲音的共振現(xiàn)象，故B錯(cuò)誤；火車進(jìn)站時(shí)鳴笛的音調(diào)會(huì)變高，出站時(shí)會(huì)變低，音調(diào)會(huì)變低表示遠(yuǎn)離，音調(diào)會(huì)變高表示靠近，該現(xiàn)象與音障的形成類似，故C正確；在屋外看不見屋內(nèi)的人，卻能聽見屋內(nèi)人說話，這是聲音的衍射現(xiàn)象，故D錯(cuò)誤。【答案】C13．(多選)下列選項(xiàng)與多普勒效應(yīng)有關(guān)的是()A．科學(xué)家用激光測(cè)量月球與地球間的距離B．醫(yī)生利用超聲波探測(cè)病人血管中血液的流速C．技術(shù)人員用超聲波探測(cè)金屬、陶瓷、混凝土中是否有氣泡D．交通警察向車輛發(fā)射超聲波并通過測(cè)量反射波的頻率確定車輛行進(jìn)的速度【解析】A選項(xiàng)科學(xué)家用激光測(cè)量月球與地球間的距離是利用了波的反射原理，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；選項(xiàng)B、D利用了超聲波的多普勒效應(yīng)；選項(xiàng)C利用了超聲波波長(zhǎng)短，穿透能力強(qiáng)的特點(diǎn)。故選項(xiàng)B、D符合題意。【答案】BD14．(20202021學(xué)年河南省南陽市高二(下)聯(lián)考)有一測(cè)速雷達(dá)，發(fā)射電磁波的頻率為f1，用它來測(cè)量一迎面開來的汽車的車速，設(shè)該雷達(dá)接收到的從汽車反射回來的反射波的頻率為f2，則()A．f1>f2 B．f1＝f2C．f1<f2 D．無法確定【解析】由于是測(cè)量一迎面開來的汽車的車速，根據(jù)多普勒效應(yīng)，因而接收的頻率應(yīng)高于發(fā)射的頻率，f1<f2，C正確。故選C。【答案】C15．(多選)有兩個(gè)靜止的聲源，分別發(fā)出聲波1和聲波2，在同一空間的空氣中傳播。如圖所示為某時(shí)刻這兩列波的波動(dòng)圖象。則下列說法正確的是()A．聲波1的波速比聲波2的波速大B．相對(duì)于同一障礙物，波1比波2的衍射現(xiàn)象更明顯C．這兩列波相遇時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象D．遠(yuǎn)離兩個(gè)聲源運(yùn)動(dòng)的觀察者，聽到這兩列波的頻率均比從聲源發(fā)出的頻率大【解析】?jī)闪新暡ㄔ谕豢臻g的空氣中傳播，波速大小相同，故A錯(cuò)誤。由圖可知聲波1和聲波2波長(zhǎng)之比為λ1∶λ2＝2∶1，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，相對(duì)于同一障礙物衍射現(xiàn)象越明顯，故B正確。由v＝λf得到兩波頻率之比為f1∶f2＝1∶2；因兩列波發(fā)生干涉的必要條件之一是頻率相同，所以這兩列波相遇時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，故C正確。觀察者遠(yuǎn)離波源時(shí)，聽到的聲波頻率比從聲源發(fā)出的低，故D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緽C16．如圖所示，向左勻速運(yùn)動(dòng)的小車發(fā)出頻率為f的聲波，車左側(cè)A處靜止的人感受到的聲波的頻率為f1，車右側(cè)B處靜止的人感受到的聲波的頻率為f2，則()A．f1＜f，f2＜f B．f1＜f，f2＞fC．f1＞f，f2＞f D．f1＞f，f2＜f【解析】由題意可知，聲源靠近A處的人，由多普勒效應(yīng)可知，A處的人接收到聲波的頻率變大，即f1>f；聲源遠(yuǎn)離B處的人，同理可知B處的人接收到聲波的頻率變小，即f2<f.選項(xiàng)D正確．【答案】D17．一只汽船以4m/s的速度在無風(fēng)河面上航行，船上發(fā)出一聲鳴笛，旅客在3s后聽到前方懸崖反射回來的聲音，問懸崖離汽船原來的位置有多遠(yuǎn)？【解析】如圖所示，設(shè)船發(fā)出鳴笛聲于B處，旅客聽到回聲位置在A處，即3s內(nèi)汽船前進(jìn)了A、B間的距離l，則聲波經(jīng)過2s－l的距離。v聲t＝2s－l＝2s－v船t，得s＝eq\f(（v聲＋v船）t,2)＝eq\f(（340＋4）×3,2)m＝516m。【答案】516m18．情境：生活中經(jīng)常用“呼嘯而來”形容正在駛近的車輛，這是聲波在傳播過程中對(duì)接收者而言頻率發(fā)生變化的表現(xiàn)，無線電波也具有這種效應(yīng)．圖中的測(cè)速雷達(dá)正在向一輛接近的車輛發(fā)出無線電波，并接收被車輛反射的無線電波，由于車輛的運(yùn)動(dòng)，接收的無線電波頻率與發(fā)出時(shí)不同．利用頻率差f接收－f發(fā)出就能計(jì)算出車輛的速度，已知發(fā)出和接收的頻率間關(guān)系為f接收＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(2v車,c)))f發(fā)出，式中c為真空中的光速，若f發(fā)出＝2×109Hz，f接收－f發(fā)出＝400Hz.問題：被測(cè)車輛的速度大小為多少．【解析】將f發(fā)出＝2×109Hz，f接收－f發(fā)出＝400Hzc＝3×108m/s代入f接收＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(2v車,c)))f發(fā)出，可得v車＝30m/s.【答案】30m/s題組B能力提升練1．汽車無人駕駛技術(shù)已逐漸成熟，最常用的是ACC自適應(yīng)巡航控制，它可以控制無人車在前車減速時(shí)自動(dòng)減速、前車加速時(shí)自動(dòng)跟上去。其使用的傳感器主要是毫米波雷達(dá)，該雷達(dá)會(huì)發(fā)射和接收調(diào)制過的無線電波，再通過因波的時(shí)間差和多普勒效應(yīng)造成的頻率變化來測(cè)量與目標(biāo)間的相對(duì)距離和相對(duì)速度。若該雷達(dá)發(fā)射的無線電波的頻率為f，接收到的回波的頻率為，則()A.當(dāng)時(shí)，表明前車與無人車速度相同B.當(dāng)時(shí)，表明前車一定處于靜止?fàn)顟B(tài)C.當(dāng)時(shí)，表明前車在加速行駛D.當(dāng)時(shí)，表明前車在減速行駛【解析】當(dāng)波源和觀察者之間的距離不變時(shí)，觀察者接收到的頻率和波源發(fā)出的頻率相等，故當(dāng)時(shí)，說明二者之間的距離不變，表明前車與無人車速度相同，但不一定靜止，故A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)時(shí)，說明接收到的頻率增大，兩車距離減小，則前車在減速行駛，故C錯(cuò)誤；當(dāng)時(shí)，說明接收到的頻率減小，兩車距離增大，則前車在加速行駛，故D錯(cuò)誤。故選A?！敬鸢浮緼2．(多選)一頻率為600Hz的聲源以20rad/s的角速度沿一半徑為0.8m的圓周(圓心為O點(diǎn))做勻速圓周運(yùn)動(dòng),一觀察者站在離圓心很遠(yuǎn)的P點(diǎn)且相對(duì)于圓心靜止,如圖所示,則觀察者接收到()A.聲源在A點(diǎn)時(shí)發(fā)出聲音的頻率大于600HzB.聲源在B點(diǎn)時(shí)發(fā)出聲音的頻率等于600HzC.聲源在C點(diǎn)時(shí)發(fā)出聲音的頻率等于600HzD.聲源在C點(diǎn)時(shí)發(fā)出聲音的頻率小于600HzE.聲源在D點(diǎn)時(shí)發(fā)出聲音的頻率小于600Hz【解析】根據(jù)多普勒效應(yīng),當(dāng)聲源和觀察者相向運(yùn)動(dòng)時(shí),觀察者接收到的頻率大于聲源的頻率,當(dāng)聲源和觀察者反向運(yùn)動(dòng)時(shí),觀察者接收到的頻率小于聲源的頻率,將聲源運(yùn)動(dòng)至A、B、C、D四個(gè)點(diǎn)時(shí)相對(duì)于觀察者的速度方向標(biāo)出來點(diǎn)有接近觀察者的趨勢(shì),C點(diǎn)有遠(yuǎn)離觀察者的趨勢(shì),聲源在B、D兩點(diǎn)的速度方向垂直O(jiān)點(diǎn)與觀察者的連線,故A、B、D正確,C、E錯(cuò)誤。故選ABD?！敬鸢浮緼BD3．如圖表示產(chǎn)生機(jī)械波的波源O做勻速運(yùn)動(dòng)的情況，圖中的圓表示波峰，下列說法正確的是()A．該圖表示的是衍射現(xiàn)象B．該圖表示的是多普勒效應(yīng)C．該圖表示波源正在向B點(diǎn)移動(dòng)D．觀察者在圖中的A點(diǎn)接收到的波的頻率最低【解析】題圖表示的是由波源的移動(dòng)而引起的多普勒效應(yīng)，而不是衍射現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤，B正確；由題圖可知，波正在向A點(diǎn)移動(dòng)，故在A點(diǎn)處單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)最多，即在A點(diǎn)處接收到的波的頻率最高，故C、D錯(cuò)誤．【答案】B4．輪船在進(jìn)港途中的x-t圖象如圖所示，則在港口所測(cè)的輪船上霧笛發(fā)出聲音的頻率是下列選項(xiàng)中的()【解析】由題中x-t圖象可知，輪船靠近港口時(shí)的速度先減小后增大，可知測(cè)得的頻率同樣先減小后增大，故A正確．【答案】A5．(多選)如圖，將上下振動(dòng)的振針?biāo)揭苿?dòng)，移動(dòng)過程中在水面形成了如圖所示的水波圖形，下列說法正確的是()A．振針向右移動(dòng)B．振針向左移動(dòng)C．在A處的觀察者，接收到的水波頻率變小D．在A處的觀察者，接收到的水波頻率變大【解析】振針(波源)前進(jìn)方向上的水波變得密集，在其前進(jìn)方向的反方向的水波變得稀疏，因此振針向右移動(dòng)；由于聲源遠(yuǎn)離在A處的觀察者，觀察者接收到的水波波長(zhǎng)變長(zhǎng)，頻率變小，故A、C正確，B、D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼C6．平直公路上，汽車正在勻速遠(yuǎn)離，用多普勒測(cè)速儀向其發(fā)出頻率為f0的超聲波，被汽車反射回來的超聲波的頻率隨汽車運(yùn)動(dòng)位移變化的圖象，正確的是()【解析】汽車正在勻速遠(yuǎn)離，速度恒定，接收到的反射波的頻率也是恒定的。由于是遠(yuǎn)離，汽車反射波的頻率應(yīng)該小于發(fā)出波的頻率，所以D正確。【答案】D7．(多選)如圖所示，在原點(diǎn)處做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的波源產(chǎn)生的機(jī)械波沿x軸正方向傳播，波速v＝400m/s。為了接收信號(hào)，在x＝400m處設(shè)有一接收器A(圖中未標(biāo)出)。已知t＝0時(shí)，波已經(jīng)傳播到x＝40m處，則下列說法中不正確的是()A．波源振動(dòng)的周期為0.05sB．x＝40m處的質(zhì)點(diǎn)在t＝0.5s時(shí)位移最大C．接收器在t＝1.0s時(shí)才能接收到此波D．若波源向x軸負(fù)方向移動(dòng)，則接收器接收到的波的頻率將小于20Hz【解析】波源振動(dòng)的周期T＝eq\f(λ,v)＝eq\f(20,400)s＝0.05s，頻率f＝eq\f(1,T)＝20Hz，A正確；x＝40m處的質(zhì)點(diǎn)在t＝0.5s＝10T時(shí)仍在平衡位置，B錯(cuò)誤；接收器接收到此波的時(shí)間t＝eq\f(400－40,400)s＝0.9s，C錯(cuò)誤；若波源向x軸負(fù)方向移動(dòng)，則波源遠(yuǎn)離接收器，根據(jù)多普勒效應(yīng)，接收器接收到的波的頻率將小于20Hz，D正確。【答案】BC8．如圖所示，人在距公路約50m的M處，一輛汽車以25m/s的速度從公路上勻速駛過，人聽到的汽車的頻率()A．一直是穩(wěn)定的 B．變得越來越高C．變得越來越低 D．先變低后變高【解析】如圖所示，車相對(duì)人的速度為車勻速靠近時(shí)，θ變大，則v1變小，設(shè)汽車本身的頻率為f，聲音的傳播速速為v，根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，人聽到的汽車的頻率為，判斷可知，人聽到的汽車的頻率為在變低；當(dāng)車與人的連線與車速方向垂直時(shí)，再向前運(yùn)動(dòng)則汽車背離人運(yùn)動(dòng)，車勻速遠(yuǎn)離時(shí)，此過程車相對(duì)人的速度為，θ變大，則v1變大，由于汽車遠(yuǎn)離人，人聽到的汽車的頻率為，判斷可知，人聽到的汽車的頻率為在變低。故選C?！敬鸢浮緾9．正在報(bào)警的警鐘每隔0.5s響一聲，一個(gè)人正坐在以60km/h的速度向著警鐘行駛的車中，已知聲音在空氣中的速度為330m/s，則這個(gè)人每分鐘能聽到幾聲警鐘？【解析】首先根據(jù)題意，畫出示意圖(如圖所示)．若人坐在以速度v行駛的車內(nèi)向M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，在相同的時(shí)間t內(nèi)人向聲源移動(dòng)的距離s2＝vt，聲波在時(shí)間t內(nèi)通過人的相對(duì)距離應(yīng)為s1＋s2.于是，在這段時(shí)間內(nèi)人聽到的警鐘響的次數(shù)就應(yīng)為n′＝eq\f(s1＋s2,s0)＝eq\f((v0＋v)t,v0T)【答案】126聲題組C培優(yōu)拔尖練1．(20202021學(xué)年北京四中高二(下)期中)(多選)如圖所示，小球P一邊貼著水面每秒振動(dòng)5次，一邊沿x軸正方向勻速移動(dòng)。x=0處是它的初始位置。圖示為恰經(jīng)10個(gè)周期時(shí)觀察到的水面波。則下列說法正確的是()A．位于x軸正方向一側(cè)的觀測(cè)者，接收頻率大于5HzB．位于x軸負(fù)方向一側(cè)的觀測(cè)者，接收頻率大于5HzC．水面波的傳播速度是0.2m/s，小球勻速移動(dòng)的速度是0.1m/sD．水面波的傳播速度是0.4m/s，小球勻速移動(dòng)的速度是0.2m/s【解析】AB．小球每秒振動(dòng)5次，所以波的頻率為5Hz，小球沿x軸正方向勻速移動(dòng)，根據(jù)多普勒效應(yīng)規(guī)律可知，位于x軸正方向一側(cè)的觀測(cè)者，接收頻率大于5Hz，位于x軸負(fù)方向一側(cè)的觀測(cè)者，接收頻率小于5Hz，所以A正確；B錯(cuò)誤；CD．小球的振動(dòng)周期為，小球振動(dòng)10個(gè)周期所用的時(shí)間為，小球的速度為，水面波的傳播速度為，所以C正確；D錯(cuò)誤；故選AC?！敬鸢浮緼C2．(多選)在坐標(biāo)原點(diǎn)的波源產(chǎn)生一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波，波速v＝200m/s，已知t＝0時(shí)波剛好傳播到x＝40m處，如圖所示。在x＝400m處有一接收器(圖中未畫出)，則下列說法正確的是()A．波源開始振動(dòng)時(shí)方向沿y軸負(fù)方向B．從t＝0開始經(jīng)0.15s，x＝40m處的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程為0.6mC．接收器在t＝2s時(shí)才能接收到此波D．若波源向x軸正方