5多普勒效應課后·訓練提升基礎鞏固一、選擇題(第1~4題為單選題,第5~7題為多選題)1.火車上有一個聲源發(fā)出頻率一定的樂音,當火車靜止、觀察者也靜止時,觀察者聽到并記住了這個樂音的音調。以下情況中,觀察者聽到這個樂音的音調(頻率)一定比原來升高的是()A.觀察者靜止,火車離他駛去B.火車靜止,觀察者乘汽車遠離火車運動C.火車運動,觀察者乘汽車迎著火車運動D.火車運動,觀察者乘汽車遠離火車運動答案C解析根據多普勒效應,當觀察者與聲源相對靠近時,觀察者接收到的頻率增大;當觀察者與聲源相對遠離時,觀察者接收到的頻率減小;觀察者與聲源相對靜止時,觀察者接收到的頻率與聲源的頻率相等?？芍鬟x項情景中只有火車運動,觀察者乘汽車迎著火車運動時,兩者相對靠近,此時觀察者聽到這個樂音的音調(頻率)一定比原來升高,選項C正確。2.兩輛汽車甲與乙,在t=0時刻,分別距十字路O處的距離為x甲和x乙。兩車分別以速率v甲和v乙沿水平的、相互正交的公路勻速前進,如圖所示。汽車甲持續(xù)地以固定的頻率f0鳴笛,則在任意時刻t汽車乙的司機所聽到的笛聲頻率將如何變化(已知聲速為u,且有u>v甲、u>v乙)()A.當兩車均向O運動(在到達O之前)時,觀察者接收到的頻率一定比波源發(fā)出的頻率低B.當兩車均向O運動(在到達O之前)時,觀察者接收到的頻率可能等于波源發(fā)出的頻率C.當兩車均向遠離O的方向運動時,觀察者接收到的頻率一定比波源發(fā)出的頻率低D.當兩車均向遠離O的方向運動時,觀察者接收到的頻率一定比波源發(fā)出的頻率高答案C解析根據多普勒效應,當兩車均向O運動時,觀察者接收到的頻率一定比波源發(fā)出的頻率高,故A、B錯誤;根據多普勒效應,當兩車均遠離O運動時,觀察者接收到的頻率一定比波源發(fā)出的頻率低,故C正確,D錯誤。3.上課時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,蜂鳴器音調竟然忽高忽低變化,下列判斷正確的是()A.旋轉時蜂鳴器發(fā)出的頻率變化了B.由于旋轉,改變了同學們聽到的聲音頻率C.蜂鳴器音調變高時,一定是向遠離觀察者的方向運動D.音調的忽高忽低是由波的干涉造成的答案B解析旋轉過程中,聲源(蜂鳴器)與觀察者(同學們)的距離有時近,有時遠,發(fā)生多普勒效應,選項D錯誤;蜂鳴器發(fā)出聲波的頻率不變,只是同學們聽到的聲音頻率變化了,選項A錯誤,B正確;當蜂鳴器遠離觀察者時,聽到聲音的頻率變小,即音調變低,選項C錯誤。4.我國研制的“復興號動車組”首次實現了速度為350km/h的自動駕駛,此時多普勒效應會影響無線通信系統穩(wěn)定,這要求通信基站能分析誤差并及時校正。如圖所示,一輛行駛的動車組發(fā)出一頻率為f0、持續(xù)時間為Δt0的信號,與動車組行駛方向在同一直線上的通信基站A、B接收到信號的頻率和持續(xù)時間分別為fA、ΔtA和fB、ΔtB,下列判斷正確的是()A.fA>f0,ΔtA<Δt0B.fA<f0,ΔtA>Δt0C.fB>f0,ΔtB>Δt0D.fB<f0,ΔtB<Δt0答案A解析根據多普勒效應,遠離波源的接收者接收到的頻率小于波源的頻率,接近波源的接收者接收到的頻率大于波源的頻率,則fA>f0,fB<f0,故TA<T0,TB>T0,所以ΔtA<Δt0,ΔtB>Δt0,選項A正確,B、C、D錯誤。5.關于多普勒效應,下列說法正確的是()A.若波源向觀察者靠近,則波源發(fā)出的頻率變小B.若波源向觀察者靠近,則觀察者接收到的頻率變大C.若觀察者遠離波源,則波源發(fā)出的頻率變小D.若波源和觀察者相互接近,則觀察者接收到的頻率變大答案BD解析若波源向觀察者靠近,則波源發(fā)出的頻率不變,觀察者接收到的頻率會變大,選項A錯誤,B正確。若觀察者遠離波源,波源發(fā)出的頻率也不變,選項C錯誤。若波源和觀察者相互接近,則觀察者接收到的頻率變大,選項D正確。6.下列選項與多普勒效應有關的是()A.科學家用激光測量月球與地球間的距離B.醫(yī)生利用超聲波探測病人血管中血液的流速C.技術人員用超聲波探測金屬、陶瓷、混凝土中是否有氣泡D.交通警察向車輛發(fā)射超聲波并通過測量反射波的頻率確定車輛行進的速度答案BD解析當觀察者與測量對象無相對運動時,不發(fā)生多普勒效應,選項A、C錯誤;當觀察者與測量對象相對運動時,發(fā)生多普勒效應,根據接收頻率的變化可以進行測速,選項B、D正確。7.如圖所示,男同學站立不動吹口哨,一位女同學坐在秋千上來回擺動,下列關于女同學的感受的說法正確的是()A.女同學從A向B運動過程中,她感覺哨聲音調變高B.女同學從E向D運動過程中,她感覺哨聲音調變高C.女同學在C點向右運動時,她感覺哨聲音調不變D.女同學在C點向左運動時,她感覺哨聲音調變低答案AD解析女同學蕩秋千的過程中,只要她有向右的速度,她就有靠近聲源的趨勢,根據多普勒效應,她會感到哨聲音調變高;反之,女同學向左運動時,她感到音調變低。選項A、D正確,B、C錯誤。二、非選擇題8.正在報警的警鐘每隔0.5s響一聲。一個人正坐在以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,則這個人在每分鐘內能聽到幾聲警鐘?答案126解析先設空氣中聲速為v0,在時間T內傳播的距離s0=v0T(T為報警周期)如果人以v的速度向聲源運動,則聲波在時間t內相對于人行進的距離為s2=(v0+v)t人聽到的鐘聲次數為n=s2s0能力提升一、選擇題(第1~3題為單選題,第4題為多選題)1.一漁船向魚群發(fā)出超聲波,若魚群正向漁船靠近,則被魚群反射回來的超聲波與發(fā)出的超聲波相比()A.波速變大 B.波速不變C.頻率變低 D.頻率不變答案B解析波速由介質決定,所以被魚群反射回來的超聲波與發(fā)出的超聲波相比波速不變,選項A錯誤,B正確;漁船向魚群發(fā)出超聲波,若魚群正向漁船靠近,根據聲音的多普勒效應,聲源移向觀察者時接收頻率變高,所以被魚群反射回來的超聲波與發(fā)出的超聲波相比頻率變高,選項C、D錯誤。2.汽車無人駕駛技術已逐漸成熟,最常用的是ACC自適應巡航控制,它可以控制無人車在前車減速時自動減速、前車加速時自動跟上去。汽車使用的傳感器主要是毫米波雷達,該雷達會發(fā)射和接收調制過的無線電波,再通過因波的時間差和多普勒效應造成的頻率變化來測量目標的相對距離和相對速度。若該雷達發(fā)射的無線電波的頻率為f,接收到的回波的頻率為f',則()A.當f'=f時,表明前車一定做勻速直線運動B.當f'=f時,表明前車一定處于靜止狀態(tài)C.當f'>f時,表明前車正在減速行駛D.當f'<f時,表明前車正在減速行駛答案C解析當聲源和觀察者之間的距離不變化時,觀察者接收到的頻率和聲源發(fā)出的頻率相等,故當f=f'時,說明二者之間的距離不變,表明前車與無人車速度相同,但不一定做勻速直線運動,也不一定靜止,故選項A、B錯誤;當f'>f時,說明接收到的頻率增大,說明兩車距離減小,表明前車在減速行駛,故選項C正確;當f'<f時,說明接收到的頻率減小,說明兩車距離增大,表明前車在加速行駛,故選項D錯誤。3.由于行星自身不發(fā)光,所以我們很難直接在其他恒星周圍找到可能存在的系外行星,天文學家通常都采用間接的方法來偵測太陽系外的行星,視向速度法是目前為止發(fā)現最多系外行星的方法。行星自身的質量使得行星和恒星圍繞著它們共同的質量中心在轉動,在地球上用望遠鏡就有可能看到行星引力對于恒星的影響。在視線方向上,恒星受行星引力作用,時而遠離時而靠近我們,這種細微的搖擺表現在光譜上,就會造成恒星光譜不斷地紅移和藍移。我們稱這種探測系外行星的方法為視向速度法。結合以上信息,下列說法正確的是()A.在繞著共同的質量中心轉動的恒星和行星組成的雙星系統中,恒星和行星做圓周運動的線速度大小一定相等B.在繞著共同的質量中心轉動的恒星和行星組成的雙星系統中,由于恒星質量大,轉動半徑小,所以恒星做圓周運動的周期比行星的周期小C.若某恒星在靠近我們,該恒星發(fā)出光的頻率將變高,因此接收到的頻率就會變高,即恒星光譜會出現藍移D.若某恒星在遠離我們,該恒星發(fā)出光的頻率不變,但我們接收到的頻率會比它發(fā)出時的頻率低,即恒星光譜會出現紅移答案D解析雙星間的萬有引力提供它們各自圓周運動的向心力,則恒星和行星做圓周運動的角速度大小相等,周期相同,則Gm1m2l2=m1ω2r1,Gm1m2l2=m2ω2r2,可得r1r2=m2m1,由于恒星與行星質量不同,則軌道半徑不同,由公式v=ωr可知,恒星和行星做圓周運動的線速度大小不同,故選項A、B錯誤;根據多普勒效應可知,若某恒星在靠近我們,該恒星發(fā)出光的頻率不變,但我們接收到的頻率會比它發(fā)出時的頻率高,即恒星光譜會出現藍移4.下圖表示產生機械波的波源P做勻速運動的情況,圖中圓表示波峰,已知波源的頻率為f0,則下列說法正確的是()A.觀察者在圖中A點接收波的頻率是定值,但大于f0B.觀察者在圖中A點接收波的頻率是定值,但小于f0C.觀察者在圖中B點接收波的頻率是定值,但大于f0D.觀察者在圖中B點接收波的頻率是定值,但小于f0答案BC解析當波源和觀察者間距變大,觀察者接收到的頻率一定比波源頻率低,故其頻率小于f0;當波源和觀察者間距變小時,觀察者接收到的頻率一定比波源頻率高,故其頻率大于f0。故選項A、D錯誤,B、C正確。二、非選擇題5.在原點處做簡諧運動的波源產生的機械波沿x軸正方向傳播,波速v=50m/s。為了接收信號,在x=400m處設有一接收器(圖中未標出)。已知t=0時,波的波形圖如圖所示(波剛好傳播到x=40m處的A點),則在t=0.9s時A點已運動的路程為cm;接收器在t=s時才能接收到此波;若波源向x軸負方向移動,則接收器接收到的波的頻率將(選填“大于”“等于”或“小于”)波源的頻率。

答案367.2小于解析由題圖可知,波的波長λ=20m,波的周期T=λv=0.4s,因為t=0.9s=214T,A點已運動的路程為s=36cm。接收的時間t=Δxv=400-4050s=7.26.生活中經常用“呼嘯而來”形容正在駛近的車輛,這是聲波在傳播過程中對接收者而言頻率發(fā)生變化的表現,無線電波也具有這種效應。圖中的測速雷達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。由于車輛的運動,接收的無線電波頻率與發(fā)出時不同,利用頻率差(f接收f發(fā)出)就能計算出車輛的速度。已知發(fā)出和接收的頻率間關系為f接收=1+2v車cf發(fā)出,式中c是真空中的光速,若f發(fā)出=2×109Hz,f接收f發(fā)出=400Hz,答案30解析由題給出的信息可知f接收=1+2v車cf發(fā)出,f接收f發(fā)出=400H