2023-2024（上） 全品學(xué)練考 高中物理 選擇性必修第一冊(cè)第3章 機(jī)械波多普勒效應(yīng)導(dǎo)學(xué)案含答案

2023-2024（上）全品學(xué)練考高中物理選擇性必修第一冊(cè)第3章機(jī)械波5多普勒效應(yīng)學(xué)習(xí)任務(wù)一對(duì)多普勒效應(yīng)的理解[教材鏈接]閱讀教材,填寫(xiě)多普勒效應(yīng)的相關(guān)知識(shí).(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):波源與觀察者相互靠近或者相互遠(yuǎn)離時(shí),接收到的波的都會(huì)發(fā)生變化的現(xiàn)象.

(2)多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因①當(dāng)波源與觀察者相對(duì)靜止時(shí),1s內(nèi)通過(guò)觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目是的,觀測(cè)到的頻率波源振動(dòng)的頻率.

②當(dāng)波源與觀察者相互接近時(shí),1s內(nèi)通過(guò)觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目,觀測(cè)到的頻率;反之,當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí),觀測(cè)到的頻率.

例1新型列車(chē)動(dòng)車(chē)組速度可達(dá)487.3km/h,與該車(chē)汽笛聲的音調(diào)相比:(1)站在車(chē)運(yùn)動(dòng)前方路旁的觀察者聽(tīng)起來(lái)音調(diào)(選填“偏高”或“偏低”).站在車(chē)運(yùn)動(dòng)后方路旁的觀察者聽(tīng)起來(lái)音調(diào)(選填“偏高”或“偏低”).

(2)迎面來(lái)的另一列車(chē)上的乘客聽(tīng)起來(lái)音調(diào)怎樣?此時(shí)列車(chē)汽笛聲的音調(diào)變化了嗎?(3)坐在新型列車(chē)動(dòng)車(chē)組上的乘客聽(tīng)起來(lái)音調(diào)怎樣?學(xué)習(xí)任務(wù)二多普勒效應(yīng)的應(yīng)用[物理觀念]在日常生活中,有經(jīng)驗(yàn)的鐵路工人可以根據(jù)火車(chē)的汽笛聲判斷火車(chē)的運(yùn)動(dòng)方向和快慢.同時(shí),多普勒效應(yīng)在科學(xué)技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用.(1)多普勒測(cè)速儀.測(cè)速儀向行進(jìn)中的汽車(chē)發(fā)射已知頻率的超聲波,超聲波被運(yùn)動(dòng)的汽車(chē)反射回來(lái)時(shí),測(cè)速儀接收到的頻率發(fā)生變化,由此可知汽車(chē)的速度.(2)在醫(yī)學(xué)方面,多普勒超聲診斷儀可以測(cè)出血液的流動(dòng)速度,從而診斷出病情.(3)電磁波的多普勒效應(yīng)為跟蹤目標(biāo)物(如導(dǎo)彈、云層等)提供了一種簡(jiǎn)單的方法,在軍事、航天、氣象預(yù)報(bào)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用(如根據(jù)多普勒效應(yīng)可算出其他星球靠近或遠(yuǎn)離地球運(yùn)動(dòng)的速率).例2公路巡警開(kāi)車(chē)在高速公路上以100km/h的恒定速度巡查,在同一車(chē)道上巡警車(chē)向前方的一輛轎車(chē)發(fā)出一個(gè)已知頻率的超聲波,結(jié)果該超聲波被那輛轎車(chē)反射回來(lái)時(shí),巡警車(chē)接收到的超聲波頻率比發(fā)出的低.(1)此現(xiàn)象屬于(填選項(xiàng)前的字母).

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,則該轎車(chē)是否超速?(3)若該轎車(chē)以20m/s的速度行進(jìn),反射回的頻率應(yīng)怎樣變化?1.(多普勒效應(yīng)的原理)[2022·浙江余姚中學(xué)月考]關(guān)于多普勒效應(yīng),下列說(shuō)法正確的是 ()A.多普勒效應(yīng)是由于波的干涉引起的B.發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí),波源的頻率發(fā)生了改變C.多普勒效應(yīng)是由于波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)而發(fā)生的D.只有聲波才有多普勒效應(yīng)2.(多普勒效應(yīng)的應(yīng)用)下列事例中利用了多普勒效應(yīng)的是 ()A.利用“聲波”來(lái)探測(cè)海水深度B.利用“共鳴箱”來(lái)使聲音增強(qiáng)C.將耳朵貼近鐵軌聽(tīng)聲音來(lái)判斷是否有火車(chē)即將駛來(lái)D.通過(guò)炮彈飛行的尖叫聲來(lái)判斷炮彈是靠近還是遠(yuǎn)離3.(對(duì)多普勒效應(yīng)的理解)(多選)根據(jù)多普勒效應(yīng),下列說(shuō)法正確的是 ()A.當(dāng)波源與觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),觀察者接收到的頻率一定發(fā)生變化B.當(dāng)波源與觀察者同向運(yùn)動(dòng)時(shí),觀察者接收到的頻率一定比波源發(fā)出的頻率低C.當(dāng)波源與觀察者相向運(yùn)動(dòng)時(shí),觀察者接收到的頻率一定比波源發(fā)出的頻率高D.當(dāng)波源與觀察者反向運(yùn)動(dòng)時(shí),觀察者接收到的頻率一定比波源發(fā)出的頻率低4.(多普勒效應(yīng)的原理)(多選)關(guān)于多普勒效應(yīng),下列說(shuō)法正確的是 ()A.產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是波源頻率發(fā)生了變化B.產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是觀察者或波源發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng),且兩者間距發(fā)生變化C.甲、乙兩列車(chē)相向行駛,兩車(chē)均鳴笛,且所發(fā)出的笛聲頻率相同,那么乙車(chē)中的某旅客聽(tīng)到的甲車(chē)笛聲頻率低于他聽(tīng)到的乙車(chē)笛聲頻率D.高速公路上的測(cè)速儀是應(yīng)用多普勒效應(yīng)測(cè)速的[反思感悟]

5多普勒效應(yīng)[教材鏈接](1)②頻率(2)①一定等于②增加變大變小例1(1)偏高偏低(2)偏高不變(3)不變[解析](1)站在車(chē)運(yùn)動(dòng)前方的觀察者與列車(chē)在靠近,因此聽(tīng)起來(lái)音調(diào)偏高;站在車(chē)運(yùn)動(dòng)后方的觀察者與列車(chē)在遠(yuǎn)離,因此聽(tīng)起來(lái)音調(diào)偏低.(2)迎面來(lái)的另一列車(chē)上的乘客聽(tīng)起來(lái)音調(diào)偏高;此時(shí)列車(chē)汽笛聲的音調(diào)不變.(3)坐在新型列車(chē)動(dòng)車(chē)組上的乘客與該列車(chē)的相對(duì)位置不變,故聽(tīng)起來(lái)音調(diào)不變.例2(1)C(2)超速(3)變高[解析](1)巡警車(chē)接收到的超聲波頻率比發(fā)出的低,此現(xiàn)象為多普勒效應(yīng),選項(xiàng)C正確.(2)因巡警車(chē)接收到的頻率比發(fā)出的低,由多普勒效應(yīng)知巡警車(chē)與轎車(chē)在相互遠(yuǎn)離,而巡警車(chē)車(chē)速恒定且在后面,可判斷轎車(chē)車(chē)速比巡警車(chē)車(chē)速大,故該轎車(chē)超速.(3)若該轎車(chē)以20m/s的速度行進(jìn),此時(shí)巡警車(chē)與轎車(chē)在相互靠近,由多普勒效應(yīng)知反射回的頻率應(yīng)變高.隨堂鞏固1.C[解析]多普勒效應(yīng)是由于波源與觀察者之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的,其波源的頻率不發(fā)生變化,是觀察者接收到的頻率發(fā)生變化,故C正確,A、B錯(cuò)誤;機(jī)械波和光波都有多普勒效應(yīng),故D錯(cuò)誤.2.D3.CD4.BD[解析]產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是觀察者或波源發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)且兩者間距發(fā)生了變化,而波源的頻率沒(méi)有發(fā)生變化,A錯(cuò)誤,B正確;若甲、乙兩列車(chē)相向行駛,兩車(chē)均鳴笛,且所發(fā)出的笛聲頻率相同,乙車(chē)中的某旅客聽(tīng)到的甲車(chē)笛聲頻率變大,他所聽(tīng)到的乙車(chē)笛聲頻率不變,C錯(cuò)誤;高速公路上的測(cè)速儀是應(yīng)用多普勒效應(yīng)測(cè)速的,D正確.5多普勒效應(yīng)建議用時(shí):40分鐘◆知識(shí)點(diǎn)一多普勒效應(yīng)的理解1.(多選)關(guān)于多普勒效應(yīng),下列說(shuō)法正確的是()A.只有機(jī)械波才能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)B.機(jī)械波、電磁波、光波等均能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)C.產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是波源的頻率發(fā)生了變化D.產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化2.(多選)下列說(shuō)法正確的是 ()A.多普勒效應(yīng)是由波的干涉引起的B.若你以聲波的速度隨同某一個(gè)波峰一起遠(yuǎn)離聲源,你將聽(tīng)不到聲音C.你聽(tīng)到迎面駛來(lái)的火車(chē)的汽笛聲和離你遠(yuǎn)去的火車(chē)的汽笛聲是一樣的D.多普勒效應(yīng)是由奧地利物理學(xué)家多普勒首先發(fā)現(xiàn)的3.[2022·天津一中月考]上課時(shí)老師將一蜂鳴器固定在教鞭一端,然后使蜂鳴器迅速水平旋轉(zhuǎn),同學(xué)們聽(tīng)到蜂鳴器音調(diào)竟然忽高忽低,下列判斷正確的是()A.旋轉(zhuǎn)時(shí)蜂鳴器發(fā)聲的頻率變化了B.由于旋轉(zhuǎn),改變了同學(xué)們聽(tīng)到的聲音頻率C.蜂鳴器音調(diào)變低時(shí),一定是向?qū)W生的方向運(yùn)動(dòng)D.音調(diào)的忽高忽低是由波的干涉造成的◆知識(shí)點(diǎn)二多普勒效應(yīng)的應(yīng)用4.如圖所示,裝有多普勒測(cè)速儀的汽車(chē)測(cè)速監(jiān)視器安裝在公路旁,它向行駛中的車(chē)輛發(fā)射已知頻率的超聲波,并接收被車(chē)輛反射回來(lái)的反射波.當(dāng)某汽車(chē)遠(yuǎn)離測(cè)速監(jiān)視器時(shí),被該汽車(chē)反射回來(lái)的反射波與測(cè)速監(jiān)視器發(fā)出的超聲波相比 ()A.頻率不變,波速變小B.波速不變,頻率變小C.頻率不變,波速變大D.波速不變,頻率變大5.蝙蝠在洞穴中飛來(lái)飛去時(shí),有效利用超聲脈沖導(dǎo)航,這種超聲脈沖以持續(xù)1ms或不到1ms的時(shí)間短促發(fā)射,且每秒重復(fù)發(fā)射幾次.假定蝙蝠的超聲脈沖發(fā)射頻率為35000Hz,在一次正朝著表面平直的墻壁飛撲的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是 ()A.墻壁接收到超聲脈沖頻率等于35000HzB.墻壁接收到超聲脈沖頻率大于35000HzC.蝙蝠接收到從墻壁反射回來(lái)的超聲脈沖頻率小于35000HzD.蝙蝠接收到從墻壁反射回來(lái)的超聲脈沖頻率等于35000Hz6.近年來(lái)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(tīng)到一聲雷鳴般的巨響,引起房屋門(mén)窗的劇烈顫動(dòng).這是因?yàn)樵陲w機(jī)返航加速過(guò)程中,當(dāng)飛機(jī)速度接近聲速時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的聲波波面會(huì)在飛機(jī)的前方堆積形成音障,飛機(jī)加速?zèng)_破音障時(shí)發(fā)出的巨大響聲,稱(chēng)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?chē)行﹨^(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(chē)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(jiàn)屋內(nèi)的人,卻能聽(tīng)見(jiàn)屋內(nèi)人說(shuō)話7.a為聲源,發(fā)出聲波.b為接收者,接收a發(fā)出的聲波.若a、b在沿著兩者連線的方向運(yùn)動(dòng)(速度都不超過(guò)聲速).以下說(shuō)法正確的是 ()A.若a、b相互靠近,則b接收到的聲波的頻率一定比a發(fā)出的低B.若a、b向同一方向運(yùn)動(dòng),則b接收到的聲波的頻率一定比a發(fā)出的低C.若a、b向同一方向運(yùn)動(dòng),則b接收到的聲波的頻率一定比a發(fā)出的高D.若a靜止,b向a運(yùn)動(dòng),則b接收到的聲波的頻率一定比a發(fā)出的高8.無(wú)人駕駛技術(shù)已逐漸成熟,某巡航控制系統(tǒng)可以控制無(wú)人車(chē)在前車(chē)減速時(shí)自動(dòng)減速、前車(chē)加速時(shí)自動(dòng)加速.汽車(chē)使用的傳感器會(huì)發(fā)射和接收調(diào)制過(guò)的無(wú)線電波,通過(guò)多普勒效應(yīng)造成的頻率變化來(lái)測(cè)量目標(biāo)的相對(duì)距離和相對(duì)速度.若該傳感器發(fā)射的無(wú)線電波的頻率為f,接收到的回波的頻率為f',則 ()A.當(dāng)f'=f時(shí),表明前車(chē)一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)B.當(dāng)f'=f時(shí),表明前車(chē)一定處于靜止?fàn)顟B(tài)C.當(dāng)f'>f時(shí),表明無(wú)人車(chē)需要相對(duì)前車(chē)減速行駛D.當(dāng)f'<f時(shí),表明無(wú)人車(chē)需要相對(duì)前車(chē)減速行駛9.一名觀察者站在橋上觀察一列復(fù)興號(hào)高鐵列車(chē)?guó)Q笛通過(guò)橋梁向遠(yuǎn)處駛?cè)?已知復(fù)興號(hào)高鐵列車(chē)通過(guò)橋梁所在路段時(shí)的速度為280km/h,列車(chē)發(fā)聲器發(fā)出的笛聲頻率為500Hz,聲音在空氣中傳播的速度為340m/s,則列車(chē)發(fā)聲器發(fā)出的笛聲的波長(zhǎng)為m,在列車(chē)遠(yuǎn)去時(shí)站在橋上的觀察者聽(tīng)到笛聲的波長(zhǎng)(選填“大于”“等于”或“小于”)上述計(jì)算值.

10.[2022·湖南長(zhǎng)郡中學(xué)月考]我國(guó)成功進(jìn)行了多次高超音速導(dǎo)彈試驗(yàn),目的是保持強(qiáng)大的威懾能力,有效遏制戰(zhàn)爭(zhēng)、保護(hù)自身安全.假設(shè)頻率一定的點(diǎn)波源隨導(dǎo)彈以超音速做勻速直線運(yùn)動(dòng),且以相等的時(shí)間間隔向各個(gè)方向同時(shí)發(fā)出聲波,圖中各圓形均表示點(diǎn)波源振動(dòng)產(chǎn)生的波面.關(guān)于該過(guò)程,下列圖中正確的是 ()ABCD11.平直公路上,汽車(chē)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(chē)反射回來(lái)的超聲波的頻率隨汽車(chē)運(yùn)動(dòng)位移變化的圖像正確的是 ()12.(多選)如圖所示,甲圖是一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧機(jī)械橫波在t=2s時(shí)的波動(dòng)圖像,乙圖是該波傳播方向上介質(zhì)中某質(zhì)點(diǎn)從t=0時(shí)刻起的振動(dòng)圖像,a、b是介質(zhì)中平衡位置為x1=3m和x2=5m的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn),下列說(shuō)法正確的是 ()A.該波的波速是2m/sB.在t=2s時(shí)刻,a、b兩質(zhì)點(diǎn)的速度相同C.在0~4s內(nèi),a質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程為20cmD.x=200m處的觀察者向x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)時(shí),接收到該波的頻率一定為0.25Hz13.(多選)[2022·浙江寧波三中月考]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(shuō)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/s5多普勒效應(yīng)1.BD[解析]多普勒效應(yīng)是波共有的特征,無(wú)論是機(jī)械波、電磁波還是光波,都會(huì)產(chǎn)生多普勒效應(yīng),產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化,而波源的頻率不變,故選項(xiàng)B、D正確,選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤.2.BD3.B[解析]旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,聲源(蜂鳴器)與同學(xué)們的距離有時(shí)近,有時(shí)遠(yuǎn),發(fā)生多普勒效應(yīng),故D錯(cuò)誤;蜂鳴器發(fā)出聲波的頻率不變,只是同學(xué)們聽(tīng)到的聲音頻率變化了,故A錯(cuò)誤,B正確;當(dāng)蜂鳴器遠(yuǎn)離學(xué)生時(shí),聽(tīng)到聲音的頻率變小即音調(diào)變低,故C錯(cuò)誤.4.B[解析]波速由介質(zhì)決定,所以當(dāng)某汽車(chē)遠(yuǎn)離測(cè)速監(jiān)視器時(shí),被該汽車(chē)反射回來(lái)的超聲波與測(cè)速監(jiān)視器發(fā)出的超聲波相比波速不變,根據(jù)波的多普勒效應(yīng),聲源遠(yuǎn)離監(jiān)視器時(shí),監(jiān)視器接收到的波的頻率變小,所以被該汽車(chē)反射回來(lái)的超聲波與發(fā)出的超聲波相比頻率變小.5.B[解析]蝙蝠(波源)相對(duì)墻壁(觀察者)的距離減小,所以墻壁接收到的超聲脈沖的頻率增大,故A錯(cuò)誤,B正確;超聲脈沖被反射后,其頻率不變,但傳播方向和蝙蝠的運(yùn)動(dòng)方向相反,蝙蝠接收到從墻壁反射回來(lái)的超聲脈沖的頻率會(huì)更大,故C、D錯(cuò)誤.6.C[解析]音叉周?chē)行﹨^(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,這是聲音的共鳴現(xiàn)象,故B錯(cuò)誤;火車(chē)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)變低表示遠(yuǎn)離,音調(diào)變高表示靠近,該現(xiàn)象與音障的形成類(lèi)似,故C正確;在屋外看不見(jiàn)屋內(nèi)的人,卻能聽(tīng)見(jiàn)屋內(nèi)人說(shuō)話,這是聲音的衍射現(xiàn)象,故D錯(cuò)誤.7.D[解析]b接收到的聲波的頻率的高低關(guān)鍵是看聲源a與接收者b之間的距離如何變化,若遠(yuǎn)離則b接收到的聲波的頻率比a發(fā)出的低,若靠近則b接收到的聲波的頻率比a發(fā)出的高,故A錯(cuò)誤,D正確;當(dāng)a、b向同一方向運(yùn)動(dòng)時(shí),兩者之間的距離可變大、可變小、可不變,故b接收到的聲波的頻率與a發(fā)出的聲波的頻率關(guān)系不確定,故B、C錯(cuò)誤.8.C[解析]由多普勒效應(yīng)可知,當(dāng)f'=f時(shí),表明前車(chē)與無(wú)人車(chē)的距離保持不變,即前車(chē)與無(wú)人車(chē)保持相對(duì)靜止,可能勻速,可能靜止,也可能是變速,故A、B錯(cuò)誤;由多普勒效應(yīng)可知,當(dāng)f'>f時(shí),接收到的頻率增大,兩車(chē)距離減小,無(wú)人車(chē)需要相對(duì)前車(chē)減速行駛,故C正確;由多普勒效應(yīng)可知,當(dāng)f'<f時(shí),接收到的頻率減小,兩車(chē)距離增大,無(wú)人車(chē)需要相對(duì)前車(chē)加速行駛,故D錯(cuò)誤.9.0.68大于[解析]由波長(zhǎng)、波速和頻率的關(guān)系式可得λ=vf=340500m=