3.5 多普勒效應(yīng)（原卷版） -2025年高二物理同步培優(yōu)講練（人教版選擇性必修第一冊）

3.5多普勒效應(yīng)0101學(xué)習(xí)目標(biāo)物理素養(yǎng)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.物理觀念：知道多普勒效應(yīng)，了解多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理。2.科學(xué)思維：能根據(jù)相對運(yùn)動理解多普勒效應(yīng)。3.科學(xué)探究：經(jīng)歷探究多普勒效應(yīng)的過程。4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：了解多普勒效應(yīng)在生活和科技中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣。1.通過實(shí)驗(yàn)了解多普勒效應(yīng)及產(chǎn)生的原因，知道多普勒效應(yīng)是波特有的現(xiàn)象。2.知道多普勒現(xiàn)象的簡單應(yīng)用。重點(diǎn)關(guān)注：①頻率②相對運(yùn)動③多普勒效應(yīng)002思維導(dǎo)圖003知識梳理（一）課前研讀課本，梳理基礎(chǔ)知識一、多普勒效應(yīng)1．多普勒效應(yīng):波源與觀察者相互靠近或者相互遠(yuǎn)離時，_____________的波的_____________都會發(fā)生變化的現(xiàn)象。2．多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因(1)當(dāng)波源與觀察者相對靜止時，1s內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目是_____________的，觀測到的頻率等于波源振動的頻率。(2)當(dāng)波源與觀察者相互接近時，1s內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目_____________(選填“增加”或“減少”)，觀測到的頻率增大(選填“增大”或“減小”)；反之，當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時，觀測到的頻率_____________(選填“增大”或“減小”)。說明：(1)發(fā)生多普勒效應(yīng)時，一定是由于波源與觀察者之間發(fā)生了相對運(yùn)動，且兩者間距發(fā)生變化。(2)發(fā)生多普勒效應(yīng)時，波源的頻率保持不變，只是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化。二、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用1.測車輛速度:交通警察向行進(jìn)中的車輛發(fā)射一個已知頻率的超聲波,波被運(yùn)動的車輛反射回來時,交通警察根據(jù)反射波頻率變化的多少可知車輛的速度。2.測天體速度:根據(jù)光波的多普勒效應(yīng),在地球上接收到的遙遠(yuǎn)天體上某些元素發(fā)出的光波頻率,與地球上這些元素靜止時發(fā)光的頻率對照,可以判斷遙遠(yuǎn)天體相對地球的運(yùn)動速度。拓展——紅移現(xiàn)象：測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發(fā)光的頻率對照，可測得星球靠近或遠(yuǎn)離地球的速度。若星球遠(yuǎn)離我們運(yùn)動，接收到的光波的頻率變小，譜線就向頻率小的紅端移動，這種現(xiàn)象稱為紅移現(xiàn)象。3.醫(yī)用“彩超”:醫(yī)生向人體發(fā)射頻率已知的超聲波,超聲波被血管中的血液反射后又被儀器接收。測出反射波的頻率變化,就能知道血流的速度,據(jù)此診斷疾病。4.聽音辨向:可根據(jù)火車汽笛聲的音調(diào)的變化判斷火車是進(jìn)站還是出站;根據(jù)炮彈飛行的尖叫聲判斷炮彈飛行的方向等。（二）辨析1.火車進(jìn)站和出站時,坐在火車上的乘客能感受到汽笛聲的音調(diào)發(fā)生變化嗎?2.隨著科技的發(fā)展和作戰(zhàn)的需要,現(xiàn)在的戰(zhàn)斗機(jī)飛得越來越快,有些戰(zhàn)斗機(jī)的速度超過了聲音在空氣中的傳播速度。假設(shè)某爆炸聲在空氣中的傳播速度為340m/s,一架戰(zhàn)斗機(jī)正在爆炸點(diǎn)附近遠(yuǎn)離它飛行,要使飛行員聽不到爆炸聲,戰(zhàn)斗機(jī)飛行的速度至少為多大?004題型精講【題型一】多普勒效應(yīng)【點(diǎn)撥】【點(diǎn)撥】相對位置圖示結(jié)論(頻率、音調(diào)、波面)波源S和觀察者A相對靜止f觀察者＝f波源，音調(diào)不變波源S不動，觀察者運(yùn)動，由A→B或A→C由A→B，f觀察者>f波源，音調(diào)升高由A→C，f觀察者<f波源，音調(diào)降低觀察者A不動，波源S運(yùn)動，由S→S′，接近觀察者或遠(yuǎn)離觀察者波源向哪運(yùn)動，哪個方向波面被壓縮較密集接近觀察者，f觀察者>f波源，音調(diào)升高遠(yuǎn)離觀察者，f觀察者<f波源，音調(diào)降低成因歸納:根據(jù)以上分析可以知道,發(fā)生多普勒效應(yīng)時,一定是由于波源與觀察者之間發(fā)生了相對運(yùn)動?！镜湫屠}1】（23-24高二下·山西太原·期末）固定在振動片上的金屬絲周期性觸動水面可形成水波。振動片在水面上沿x軸勻速移動時，拍得某時刻波的圖樣如圖所示。下列選項(xiàng)正確的是（）A．波源向x軸負(fù)方向運(yùn)動B．A位置處波速大于B位置處波速C．A位置處波速小于B位置處波速D．A位置處接收到的波的頻率小于B位置處接收到的波的頻率【對點(diǎn)訓(xùn)練1】（2024高三·全國·專題練習(xí)）如圖所示為用發(fā)波水槽演示多普勒效應(yīng)原理的實(shí)驗(yàn)照片，波源以固定頻率振動并以恒定速度移動，質(zhì)點(diǎn)A、B位于水波對稱軸x軸上。下列說法正確的是（）A．A處波速大于B處波速B．A處質(zhì)點(diǎn)的振幅越來越大C．波源可能向x軸正方向運(yùn)動D．波源一定向x軸負(fù)方向運(yùn)動005強(qiáng)化訓(xùn)練【基礎(chǔ)強(qiáng)化】1．（2024·重慶·模擬預(yù)測）一乘客佇立在站臺，列車持續(xù)鳴笛（頻率固定）通過站臺時，從靠近到遠(yuǎn)離站臺過程中，該乘客聽到鳴笛聲的頻率變化情況是（

）A．一直增大 B．一直減小 C．先增大后減小 D．先減小后增大2．（23-24高一下·上海長寧·期末）頻率一定的聲源在空氣中向著靜止的接收器勻速運(yùn)動，以u表示聲源的運(yùn)動速度，v表示聲波的傳播速度（u<v），f表示接收器接收到的頻率，若u增大，則（）A．f變大，v不變 B．f變大，v增大 C．f不變，v不變 D．f不變，v增大3．（23-24高三下·重慶·階段練習(xí)）一列火車鳴笛勻速經(jīng)過鐵道，旁邊的人聽到鳴笛聲的音調(diào)一直在變化，則下列說法正確的是（）A．鐵道旁的人聽到鳴笛聲的音調(diào)發(fā)生變化是因?yàn)槁暡òl(fā)生了干涉B．鐵道旁的人聽到鳴笛聲的音調(diào)一直升高C．列車上的乘客聽到鳴笛聲的音調(diào)不變D．鳴笛聲的音調(diào)越高則在空氣中傳播得越快4．（23-24高二下·廣東深圳·期中）如圖甲所示為醫(yī)護(hù)人員利用“彩超”測定血管中血液的流速，圖乙為波源S連續(xù)振動，形成的水波，靠近橋墩P時浮出水面的葉片A靜止不動。下列說法不正確的是（

）A．圖甲中，測定血管中血液的流速，利用了多普勒效應(yīng)的原理B．若波源與儀器相互靠近，儀器接收到超聲波的頻率變大C．乙圖中，為使水波能帶動葉片振動，可降低波源振動的頻率D．乙圖中，為使水波能帶動葉片振動，可減小波源距橋墩的距離5．（23-24高二下·河北邢臺·階段練習(xí)）春節(jié)假期，小明坐在沙發(fā)上用電視機(jī)觀看某科幻電影，情節(jié)緊張刺激、扣人心弦，與此同時，來訪的親友快步向客廳走來，小明家長快步前去迎接，對于電視機(jī)發(fā)出的聲音，小明聽到的聲音頻率為，來訪的親友聽到的聲音頻率為，小明家長聽到的聲音頻率為，則下列說法正確的是（）A． B． C． D．6．（23-24高二下·全國·課前預(yù)習(xí)）美國霍普金斯大學(xué)利用多普勒效應(yīng)對蘇聯(lián)第一顆人造衛(wèi)星進(jìn)行了跟蹤試驗(yàn)。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)衛(wèi)星向近地點(diǎn)運(yùn)動時返回的信號頻率增加，衛(wèi)星向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)動時返回的信號頻率降低。（1）波源的頻率由誰決定？（2）觀察者接收到的頻率與哪些因素有關(guān)？

7．（21-22高二·全國·課后作業(yè)）站在站臺上，如何根據(jù)汽笛音調(diào)的變化，判斷火車是駛向站臺還是駛離站臺？【素養(yǎng)提升】8．（23-24高二下·安徽合肥·期中）分析下列物理現(xiàn)象：①水塘中的水波繞過障礙物繼續(xù)傳播；②雷聲在云層里轟鳴不絕；③彩超測出反射波頻率的變化，從而知道血液流速；④具有主動降噪功能的耳機(jī)，根據(jù)收集到的噪聲信息發(fā)出特定聲波可以抵消噪聲。這些物理現(xiàn)象分別屬于波的（）A．多普勒效應(yīng)、干涉現(xiàn)象、衍射現(xiàn)象、反射現(xiàn)象B．衍射現(xiàn)象、反射現(xiàn)象、多普勒效應(yīng)、干涉現(xiàn)象C．多普勒效應(yīng)、反射現(xiàn)象、衍射現(xiàn)象、干涉現(xiàn)象D．衍射現(xiàn)象、干涉現(xiàn)象、多普勒效應(yīng)、反射現(xiàn)象9．（23-24高一下·湖北武漢·期末）下列對機(jī)械波及其特性的說法，正確的是（）A．不同頻率的聲波在同一介質(zhì)中的速率不同B．“余音繞梁，三日不絕”屬于聲波的反射現(xiàn)象C．圖中波源沿方向運(yùn)動，且處的觀察者接收到的頻率低于波源頻率D．平靜的水面上，下落的雨滴激起層層漣漪，形成復(fù)雜而美麗的圖案，屬于水波的衍射現(xiàn)象10．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)出一個已知頻率的電磁波，如果該電磁波被轎車反射回來時，巡警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時低。（1）若該路段限速為100km/h，則轎車是否超速？（2）若轎車以20m/s的速度行進(jìn)，反射回的波的頻率應(yīng)怎樣變化？【能力培優(yōu)】11．（23-24高三下·江蘇南京·開學(xué)考試）機(jī)場附近每天都能聽到飛機(jī)發(fā)動機(jī)的轟鳴聲，一位父親帶著孩子散步的過程中，有一架飛機(jī)從上空勻速駛過，如圖所示，問飛機(jī)從圖中A位置到B位置過程中，他們所聽到的轟鳴聲的頻率如何變化（）A．一直增大B．一直減小C．先增大，后減小D．先減小，后增大12．（23-24高二下·湖北·期中）小明為多普勒效應(yīng)的理解問題而請教他的物理老師，老師就給他出了一道勻速直線運(yùn)動的題目讓他思考，他輕松做完了這道題目，從此不再困惑。請你也嘗試做一做這道題目：如圖（b）所示，聲源S在x軸上運(yùn)動，S相繼向右側(cè)觀察者A發(fā)出兩個脈沖信號（如圖（a）所示），兩脈沖信號間的時間間隔為T。已知空氣中聲音傳播的速度大小為v，不考慮空氣的流動，試計(jì)算如下兩種情況中A接收到的兩個脈沖信號間的時間間隔T'，并比較與的大小關(guān)系。（設(shè)T遠(yuǎn)大于單個脈沖的持續(xù)時間，且遠(yuǎn)小于信號在空間傳播的時間）（1）聲源S靜止，觀察者A以大小為的速度沿x正方向軸運(yùn)動（）；（2）聲源S、觀察者A分別以大小為、的速度沿x軸正方向運(yùn)動。（）。13．（23-24高二下·全國·課前預(yù)習(xí)）20世紀(jì)20年代，美國天文學(xué)家斯萊弗在研究遠(yuǎn)處的旋渦星云發(fā)出的光譜時，首先發(fā)現(xiàn)了光譜的紅移，認(rèn)識到了旋渦星云正快速遠(yuǎn)離地球而去。1929年哈勃根據(jù)光譜紅移總結(jié)出著名的哈勃定律：星系的遠(yuǎn)離速度v與距地球的距離r成正比，即v=H0r，H0為哈勃常數(shù)。根據(jù)哈勃定律和后來更多天體光譜紅移的測定，人們相信宇宙在長時間內(nèi)一直在膨脹，宇宙的密度一直在變小。反推可以想象，宇宙在很久以前并沒有現(xiàn)在這么大，最初它可能很小。因此，伽莫夫（G.Gamow）和他的同事們提出了大爆炸宇宙模型，認(rèn)為是一個極點(diǎn)大爆炸后，經(jīng)長期地膨脹和演化而形成