高中物理 12.5 多普勒效應 新人教選修34_第1頁
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文檔簡介

.........一、理解多普勒效應.1.多普勒效應的產生聲源完成一次全振動,向外發出一個波長的波,稱為一個完全波.頻率表示單位時間內完成的全振動的次數.因此波源的頻率又等于單位時間內波源發出的完全波的個數.觀察者聽到的聲音的音調,是由觀察者接收到的頻率,即單位時間內接收到的完全波的個數決定的.(1)波源和觀察者相對靜止.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運動.觀察者在單位時間內接收到的完全波的個數發生變化,即感覺到波的頻率發生變化.波源與觀察者如果相互靠近,觀察者接收到的頻率增大;二者如果相互遠離,觀察者接收到的頻率減小..2.多普勒效應是波的特性,不只是機械波會產生多普勒效應,后面所學的光波、電磁波也會產生這一現象..發生多普勒效應是由于波源與觀察者發生了相對運動,而不是波源的運動或觀察者運動..【典例1】假如一輛汽車在靜止時喇叭發出聲音的頻率是300Hz,在汽車向你駛來又擦身而過的過程中,下列說法正確的是()A.當汽車向你駛來時,聽到喇叭聲音的頻率大于300HzB.當汽車向你駛來時,聽到喇叭聲音的頻率小于300HzC.當汽車和你擦身而過后,聽到喇叭聲音的頻率大于300HzD.當汽車和你擦身而過后,聽到喇叭聲音的頻率小于300Hz.

【解題指導】解答本題應把握以下兩點:.【標準解答】選A、D.當汽車向你駛來時,兩者距離減小,你接收的聲波個數增多,頻率升高,將大于300Hz,故A選項正確;當汽車和你擦身而過后,兩者距離變大,你接收的聲波個數減少,頻率降低,將小于300Hz,故D選項正確..【規律方法】觀察者接收到的頻率的判斷(1)聲音的音調取決于頻率,頻率高則音調高,頻率低則音調低.(2)當波源與觀察者相互靠近時,觀察者接收的頻率大于波源頻率,音調變高;反之,觀察者接收的頻率小于波源頻率,音調變低..【變式訓練】關于多普勒效應,下列說法中正確的是()A.當波源與觀察者有相對運動時,才會發生多普勒效應B.當波源與觀察者運動的速度相同時,不會發生多普勒效應C.只有機械波才能發生多普勒效應D.只要波源運動,就一定會發生多普勒效應.【解析】選A、B.當波源與觀察者有相對運動時,二者之間的距離必然發生變化,其距離增大或減小,則觀察者接收到的頻率減小或增大,可知必發生多普勒效應,即A選項正確;當波源與觀察者運動的速度完全相同時,無相對運動,相當于二者都靜止的情況,不會發生多普勒效應,故B選項正確,D選項不正確;多普勒效應是波動過程共有的特征,這里的波動包括一切波的傳播過程,故C選項不正確..二、發生多普勒效應的幾種情況..

(1)無論什么情況,發生多普勒效應時,波源與觀察者肯定有相對運動,二者相互靠近時,觀察者接收到的頻率變高,相互遠離時,接收到的頻率變低.(2)多普勒效應的產生不是取決于觀察者距波源多遠,而是取決于觀察者相對于波源的運動速度的大小和方向..【典例2】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出一個已知頻率的電磁波,結果該電磁波被那輛轎車反射回來時,巡警車接收到的電磁波頻率比發出時低.(1)此現象屬于()A.波的衍射B.波的干涉C.多普勒效應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,反射回的頻率應怎樣變化?.

【解題指導】解答本題可按以下思路進行分析:.【標準解答】(1)選C.巡警車接收到的電磁波頻率比發出時低,此現象為多普勒效應.(2)因警車接收到的頻率變低,由多普勒效應知警車與轎車在相互遠離,而警車車速恒定又在后面,可判斷轎車車速比警車車速大,故該車超速.(3)若該車以20m/s的速度行進時,此時警車與轎車在相互靠近,由多普勒效應知反射回的頻率應變高..【互動探究】若警車接收到的電磁波頻率與原發出的電磁波頻率相同,則轎車的車速為多少?【解析】由于接收到的波的頻率與原發出的相同,沒有發生多普勒效應,故兩車相對靜止,轎車速度為100km/h.答案:100km/h.

【變式備選】新型列車動車組速度可達300km/h,與該車汽笛聲的音調相比,(1)站在車前方路旁的人聽起來音調_____(選填“偏高”或“偏低”),站在車后方路旁的人聽起來音調_____(選填“偏高”或“偏低”).(2)迎面來的另一列車上的乘客聽起來音調怎樣?此時列車汽笛發出的聲波頻率變化了嗎?(3)坐在新型列車動車組上的乘客聽起來音調怎樣?.【解析】(1)站在列車前方的人與列車的距離在靠近,因此聽起來音調偏高,站在列車后方的人與列車的距離在遠離,因此音調偏低.(2)迎面來的列車上的乘客聽起來音調偏高,此時列車汽笛發出的聲波頻率不變.(3)坐在該列車上的乘客與列車的相對位置不變,故聽起來音調不變..【典例】下面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.交通警向行進中的汽車發射一個已知頻率的電磁波,波被運動的汽車反射回來,根據接收到的頻率發生的變化,就知道汽車的速度,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動情況D.有經驗的戰士從炮彈飛行的尖叫聲判斷飛行炮彈是接近還是遠去.【解題指導】利用多普勒效應產生的原因進行判斷.【標準解答】選A、B、D.凡是波都具有多普勒效應,因此利用光波的多普勒效應便可以測定遙遠天體相對地球的運動速度,故A選項利用了多普勒效應.被反射的電磁波,相當于一個運動的物體發出的電磁波,其頻率發生變化,由多普勒效應的計算公式可以求出運動物體的速度,故B選項利用了多普勒效應.對于C選項,鐵路工人是根據振動的強弱而對列車的運動做出判斷的,故C沒有利用多普勒效應.炮彈飛行,與空氣摩擦產生聲波,人耳接收到的頻率與炮彈的相對運動方向有關,故D選項利用了多普勒效應..一、選擇題1.有經驗的鐵路養護人員可以根據火車鳴笛的聲音判斷火車的行駛方向.他所利用的應是()A.聲波的干涉現象B.聲波的衍射現象C.聲波的多普勒效應D.聲波的反射現象【解析】選C.據多普勒效應現象,當火車靠近養護人員時,他聽到的聲音音調較高,火車遠離養護人員時,他聽到的聲音音調較低..2.關于多普勒效應,以下說法正確的有()A.只有機械波才能發生多普勒效應B.機械波、電磁波、光波等均能產生多普勒效應C.產生多普勒效應的原因是波源的頻率發生了變化D.產生多普勒效應的原因是觀察者接收的頻率發生了變化【解析】選B、D.多普勒效應是波動過程共有的特征,無論是機械波、電磁波還是光波都會發生多普勒效應.產生多普勒效應的原因是觀察者接收的頻率發生了變化,而波源的頻率不變,故B、D正確,A、C錯誤..3.超聲波由于具有不同于可聞聲波的特性,在現代生產技術和科學研究中有許多重要應用.下列選項中,屬于超聲波的應用的是()A.探查幾米厚的金屬內部的缺陷B.把普通水變成霧氣噴到房間的空氣中C.探查人體內部的各種器官、組織等有無異常D.進行人體按摩,治療神經痛等疾患【解析】選A、B、C、D.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液壓沖擊的特性..4.(2020·長沙高二檢測)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.【解析】選A、D.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,她都感到哨聲音調變高;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..5.下列哪些現象是多普勒效應()A.遠去的汽車聲音越來越小B.炮彈迎面飛來,聲音刺耳C.火車向你駛來時,音調變高,遠離你而去時,音調變低D.大風中,遠處人的說話聲時強時弱【解析】選B、C.聲波音調的高低由其頻率決定,根據多普勒效應,當聲源與觀察者發生相對運動時,觀察者聽到的聲音會變化,B、C正確.聲音的強弱由聲波的能量決定,聲源越近,聲波能量越大,聽起來越響亮,但音調不一定變化,A、D項不是由多普勒效應造成的,故選擇B、C..6.蝙蝠在洞穴中飛來飛去時,它利用超聲脈沖導航非常有效.這種超聲脈沖是持續1ms或不到1ms的短促發射,且每秒重復發射幾次.假定蝙蝠的超聲脈沖發射頻率為39000Hz,在一次正朝著表面平直的墻壁飛撲的期間,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】選C.由于蝙蝠向墻壁靠近,所以墻壁接收的頻率大于39000Hz,蝙蝠接收到墻反射的頻率也大于墻接收的頻率.所以C正確..7.如圖所示,為一波源O做勻速直線運動時在均勻介質中產生球面波的情況,則()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.【解析】選A、D.此題考查的是多普勒效應的模型及原理.波源在某一位置產生一列波面后,該波面以該位置為球心,以波速作為傳播速度向外傳播,反之,由波面可確定出該波面的產生位置,即波源.波面半徑大,表示產生時間早,傳播時間長.對照圖示,可確定出波源由右向左運動,故A項正確,B錯誤.由于觀察者不動,故波面經過觀察者的速度等于波速,而在a處觀察時,相鄰波面間距比波源不動時的間距小,因而經過觀察者時間的間隔短,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..8.頻率一定的聲源在空氣中向著靜止的接收器勻速運動.以u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】選B.當聲源向著接收器運動的速度增大時,聲源的頻率不變,聲波的傳播速度不變,接收器接收到的頻率增大,因此B正確..二、非選擇題9.隨著科技的發展和作戰的需要,現在的戰斗機飛得越來越快,甚至有些飛機的速度超過了聲音在空氣中的傳播速度.假設某爆炸聲在空氣中的傳播速度為340m/s,一架戰斗機正在爆炸點附近遠離它飛行,要使飛行員聽不到爆炸聲,飛機飛行的速度至少多大?.【解析】要使飛行員恰好聽不到爆炸聲,即飛行員正好一個聲波也接收不到,則他隨飛機運動的速度應與波峰前進的速度一樣,即飛機應以340m/s的聲速飛行遠離爆炸點.答案:340m/s.10.如圖為由波源S發出的波某一時刻在介質平面中的情形,實線為波峰,虛線為波谷,設波源頻率為20Hz,且不運動,而觀察者在1s內由A運動到B,觀察者接收到多少個完全波?.【解析】觀察者在單位時間內接收到的完全波的個數等于觀察者接收到的頻率.如果觀察者不動,則1s內,觀察者接收的完全波的個數應為20個,然而當觀察者從A運動到B的過程中,所能接收到的完全波的個數正好比不運動時少1個,即他只接收到19個完全波.答案:19個.Thankyou!..9、靜夜四無鄰,荒居舊業貧。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、雨中黃葉樹,燈下白頭人。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:23:53PM11、以我獨沈久,愧君相見頻。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、故人江海別,幾度隔山川。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、乍見翻疑夢,相悲各問年。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、他鄉生白發,舊國見青山。。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、比不了得就不比,得不到的就不要。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、行動出成果,工作出財富。。2023/2/32023/2/303February202317、做前,能夠環視四周;做時,你只能或者最好沿著以腳為起點的射線向前。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、沒有失敗,只有暫時停止成功!。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、很多事情努力了未必有結果,但是不努力卻什么改變也沒有。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:23:53PM11、成功就是日復一日那一點點小小努力的積累。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、世間成事,不求其絕對圓滿,留一份不足,可得無限完美。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、不知香積寺,數里入云峰。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、楚塞三湘接,荊門九派通。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、少年十五二十時,步行奪得胡馬騎。。2023/2/32023/2/303February202317、空山新雨后,天氣晚來秋。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、楊柳散和風,青山澹吾慮。。2023/2/32023/2/3Fri

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