PAGEPAGE115多普勒效應(yīng)6惠更斯原理學問內(nèi)容選考要求課時要求多普勒效應(yīng)b1.了解多普勒效應(yīng)現(xiàn)象及其簡潔應(yīng)用；初步理解多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的緣由．2．了解波面、波線的概念，知道惠更斯原理，理解球面波與平面波的傳播特點．3．會用惠更斯原理說明波的反射、折射以及分析簡潔的問題.惠更斯原理b一、多普勒效應(yīng)1．多普勒效應(yīng)波源與視察者相互靠近或者相互遠離時，接收到的波的頻率都會發(fā)生變更的現(xiàn)象．2．多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的緣由(1)當波源與視察者相對靜止時，1s內(nèi)通過視察者的波峰(或密部)的數(shù)目是肯定的，視察到的頻率等于波源振動的頻率．(2)當波源與視察者相向運動時，1s內(nèi)通過視察者的波峰(或密部)的數(shù)目增加(填“增加”或“減小”)，視察到的頻率增加(填“增加”或“減小”)；反之，當波源與視察者相互遠離時，視察到的頻率減小(填“增加”或“減小”)．3．應(yīng)用(1)測車輛速度．(2)測星球速度．(3)測血流速度．二、惠更斯原理1．波面和波線波面：任何振動狀態(tài)相同的點組成的一個個圓．波線：代表了波的傳播方向，與波面垂直的線．2．惠更斯原理(1)定義：介質(zhì)中任一波面上的各點，都可以看做放射子波的波源，其后隨意時刻，這些子波在波前進方向的包絡(luò)面就是新的波面．(2)應(yīng)用：用惠更斯原理可以說明平面波的傳播，說明波的衍射，不能說明波的強度．無法說明衍射現(xiàn)象與狹縫或障礙物的大小的關(guān)系．3．波的反射和折射(1)反射現(xiàn)象：波遇到介質(zhì)界面會返回原介質(zhì)接著傳播的現(xiàn)象．(2)折射現(xiàn)象：波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，波的傳播方向發(fā)生變更的現(xiàn)象．1．推斷下列說法的正誤．(1)發(fā)生多普勒效應(yīng)時，波源的頻率發(fā)生了變更．(×)(2)當波源和視察者向同一個方向運動時，肯定發(fā)生多普勒效應(yīng)．(×)(3)波發(fā)生反射和折射時波的頻率都不變，但波長、波速均發(fā)生變更．(×)(4)波的折射現(xiàn)象和反射現(xiàn)象都可以用惠更斯原理說明．(√)2．如圖1表示產(chǎn)朝氣械波的波源S做勻速運動的狀況，圖中的圓表示波峰．該圖表示____________現(xiàn)象，視察到波的頻率最高和最低的位置分別是________、________.圖1答案多普勒效應(yīng)AB一、多普勒效應(yīng)警車鳴笛從你身邊飛速駛過，對于警車向你靠近和警車遠離的過程，你會聽到警笛的聲音在變更．思索下列問題：(1)你聽到警笛的音調(diào)有何不同？(2)事實上警笛的音調(diào)會變更嗎？(3)聽到音調(diào)發(fā)生變更的緣由是什么？答案(1)警車駛來時，音調(diào)變高；警車遠離時，音調(diào)變低．(2)事實上警笛的音調(diào)不會變更．(3)警車與視察者假如相互靠近，視察者接收到的頻率增大；二者假如相互遠離，視察者接收到的頻率減小，因此會感覺警笛音調(diào)變更．多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的緣由分析1．相對位置變更與頻率的關(guān)系(規(guī)律)相對位置圖示結(jié)論波源S和視察者A相對靜止，如圖所示f視察者＝f波源音調(diào)不變波源S不動，視察者A運動，由A→B或A→C，如圖所示若靠近波源，由A→B，則f視察者>f波源，音調(diào)變高；若遠離波源，由A→C，則f視察者<f波源，音調(diào)變低視察者A不動，波源S運動，由S→S′，如圖所示f視察者>f波源音調(diào)變高2.成因歸納依據(jù)以上分析可以知道，發(fā)生多普勒效應(yīng)時，肯定是由于波源與視察者之間發(fā)生了相對運動，且兩者間距發(fā)生變更．例1關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說法中正確的是()A．發(fā)生多普勒效應(yīng)時，波源頻率發(fā)生了變更B．要發(fā)生多普勒效應(yīng)，波源和視察者必需有相對運動且兩者間距發(fā)生變更C．火車向你駛來時，你聽到的汽笛聲音調(diào)變低，火車離你遠去時，你聽到的汽笛聲音調(diào)變高D．只有聲波才能發(fā)生多普勒效應(yīng)答案B解析發(fā)生多普勒效應(yīng)時，波源頻率并沒有發(fā)生變更，波源和視察者必需有相對運動，且兩者間距發(fā)生變更才能發(fā)生多普勒效應(yīng)，故A錯誤，B正確；依據(jù)多普勒效應(yīng)可知，當波源和視察者間距變小，視察者接收到的頻率肯定比波源頻率高，聽到的聲音音調(diào)變高，當波源和視察者間距變大，視察者接收到的頻率肯定比波源頻率低，聽到的聲音音調(diào)變低，故C錯誤；全部波都能發(fā)生多普勒效應(yīng)，故D錯誤．[學科素養(yǎng)]例1推斷是不是發(fā)生了多普勒效應(yīng)．首先確定波源與視察者間距是否發(fā)生了變更．當兩者遠離時，視察者接收到的波的頻率變小，靠近時，視察者接收到的波的頻率變大，但波源的頻率不變．意在考查學生敏捷運用相關(guān)學問解決實際問題的實力，體現(xiàn)了“科學思維”的學科素養(yǎng)．針對訓(xùn)練(多選)(2024·湖州市高二下學期期中)火車上有一個聲源發(fā)出頻率肯定的音樂．當火車靜止，視察者也靜止時，視察者聽到并記住了這個音樂的音調(diào)．以下狀況中，視察者聽到這個音樂的音調(diào)比原來降低的是()A．視察者靜止，火車向他駛來B．火車靜止，視察者乘汽車向著火車運動C．視察者靜止，火車離他遠去D．火車靜止，視察者乘汽車遠離火車運動答案CD解析依據(jù)多普勒效應(yīng)可知，當波源和視察者間距離變小，視察者接收到的頻率肯定比波源頻率高．當波源和視察者間距離變大，視察者接收到的頻率肯定比波源頻率低．視察者聽到這個音樂的音調(diào)比原來降低，即接收到的聲波頻率降低，說明視察者和火車之間的距離在變大．所以A、B錯誤，C、D正確．二、惠更斯原理1．惠更斯原理的實質(zhì)波面上的每一點(面元)都是一個次級球面波的子波源，子波的波速與頻率等于初級波的波速和頻率，此后每一時刻的子波波面的包絡(luò)面就是該時刻總的波動的波面．其核心思想是介質(zhì)中任一處的波動狀態(tài)是由各處的波動確定的．2．惠更斯原理的局限性波的直線傳播、反射、折射等都能用此來進行較好的說明．但是，惠更斯原理是比較粗糙的，用它不能說明衍射現(xiàn)象與狹縫或障礙物大小的關(guān)系．例2(多選)對惠更斯原理的理解，下列說法正確的是()A．同一波面上的各質(zhì)點振動狀況完全相同B．同一波面上的各質(zhì)點振動狀況可能不相同C．球面波的波面是以波源為中心的一個個球面D．無論怎樣的波，波線始終和波面垂直答案ACD解析依據(jù)惠更斯原理：波面是由隨意時刻振動狀況完全相同的點構(gòu)成的面，A正確，B錯誤．由波面和波線的概念可知，C、D正確．三、波的反射和折射及應(yīng)用如圖所示，當波從介質(zhì)Ⅰ傳播到兩介質(zhì)的交界面時，返回介質(zhì)Ⅰ的波和進入介質(zhì)Ⅱ的波的頻率變更嗎？波長變更嗎？答案返回介質(zhì)Ⅰ時波的頻率和波長均不變，進入介質(zhì)Ⅱ時波的頻率不變，波速變更，由v＝λf得，波長變更．1．波的頻率是由波源確定的，介質(zhì)中各個質(zhì)點的振動都是受迫振動，因此不論是反射還是折射，波的頻率是不變更的．2．波速是由介質(zhì)確定的，波反射時是在同一介質(zhì)中傳播，因此波速不變，波折射時是在不同介質(zhì)中傳播，因此波速變更．3．波長是由頻率和波速共同確定的，即在波的反射中，由于波的頻率和波速均不變，依據(jù)公式λ＝eq\f(v,f)可知波長不變更；在波的折射中，當進入新的介質(zhì)中波速增大時，由λ＝eq\f(v,f)可知波長變大；反之變小．例3圖2中1、2、3分別代表入射波、反射波、折射波的波線，則()圖2A．2與1的波長、頻率相等，波速不等B．2與1的波速、頻率相等，波長不等C．3與1的波速、頻率、波長均相等D．3與1的頻率相等，波速、波長均不等答案D解析波線1、2都在介質(zhì)a中傳播，故1、2的頻率、波速、波長均相等，A、B錯；波線1、3是在兩種不同介質(zhì)中傳播，波速不同，但波源沒變，因而頻率相等，由λ＝eq\f(v,f)得波長不同，故C錯，D對．例4某測量員利用回聲測距，他站在兩平行墻壁間某一位置鳴槍，經(jīng)過1s第一次聽到回聲，又經(jīng)過0.5s再次聽到回聲，已知聲速為340m/s，則兩墻壁間的距離為多少？答案425m解析設(shè)兩墻壁間的距離為s，測量員離較近的墻壁的距離為x，則他離較遠的墻壁的距離為s－x，第一次聽到回聲時，2x＝vt1其次次聽到回聲時，2(s－x)＝v(t1＋Δt)其中Δt＝0.5s，t1＝1s，代入數(shù)據(jù)得：s＝425m.回聲測距的三種狀況1．當聲源不動時，聲波遇到了障礙物后會返回接著傳播，反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播速度相同，因此，入射波和反射波在傳播距離一樣的狀況下用的時間相等，設(shè)經(jīng)時間t聽到回聲，則聲源距障礙物的距離為s＝v聲·eq\f(t,2).2．當聲源以速度v向靜止的障礙物運動或障礙物以速度v向靜止的聲源運動時，聲源發(fā)聲時障礙物到聲源的距離為s＝(v聲＋v)·eq\f(t,2).3．當聲源以速度v遠離靜止的障礙物或障礙物以速度v遠離靜止的聲源時，聲源發(fā)聲時障礙物到聲源的距離為s＝(v聲－v)·eq\f(t,2).1．(對多普勒效應(yīng)的理解)(多選)一頻率為600Hz的聲源以20rad/s的角速度沿一半徑為0.80m的圓周做勻速圓周運動，一視察者站在離圓心很遠的P點且相對于圓心靜止，如圖3所示，下列推斷正確的是()圖3A．視察者接收到聲源在A點發(fā)出聲音的頻率大于600HzB．視察者接收到聲源在B點發(fā)出聲音的頻率等于600HzC．視察者接收到聲源在C點發(fā)出聲音的頻率等于600HzD．視察者接收到聲源在D點發(fā)出聲音的頻率小于600Hz答案AB2．(多普勒效應(yīng)的應(yīng)用)(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天體發(fā)出的光波的頻率來推斷遙遠天體相對于地球的運動速度B．交通警察向行進中的汽車放射一個已知頻率的波，波被運動的汽車反射回來，依據(jù)接收到的頻率發(fā)生的變更，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推斷火車的運動狀況D．有閱歷的戰(zhàn)士從炮彈飛行的尖嘯聲推斷飛行炮彈是接近還是遠去答案ABD3.(對惠更斯原理的理解)(多選)如圖4所示，A、B分別為t＝t1、t＝t2時平面波的波面，下列說法正確的是()圖4A．波面A和波面B相互平行B．波面A上的各個質(zhì)點的振動狀況不肯定相同C．波面B上的各個質(zhì)點的振動狀況不肯定相同D．波面A上的各個質(zhì)點的振動狀況相同，波面B上的各個質(zhì)點的振動狀況也相同答案AD解析由波面的定義可得，D正確，B、C錯誤；平面波的波面與波源平行，可知波面A和波面B相互平行，故A正確．4．(對波的現(xiàn)象的綜合相識)下列物理現(xiàn)象：(1)在春天里一次閃電過后，有時雷聲轟鳴不絕；(2)“聞其聲而不見其人”；(3)學生圍繞振動的音叉轉(zhuǎn)一圈會聽到忽強忽弱的聲音；(4)當正在鳴笛的火車向著我們急駛而來時，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)答案A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；學生圍繞振動的音叉轉(zhuǎn)一圈會聽到忽強忽弱的聲音屬于聲波的干涉；當正在鳴笛的火車向著我們急駛而來時，我們聽到汽笛聲的音調(diào)變高屬于多普勒效應(yīng)．5．(波的反射和折射)一列聲波在空氣中的波長為0.2m．當該聲波從空氣中以某一角度傳入介質(zhì)Ⅱ中時，波長變?yōu)?.6m，如圖5所示，若空氣中的聲速是340m/s.求：圖5(1)該聲波在介質(zhì)Ⅱ中傳播時的頻率；(2)該聲波在介質(zhì)Ⅱ中傳播的速度；(3)若聲波垂直進入介質(zhì)Ⅱ，經(jīng)0.4s返回空氣，則介質(zhì)Ⅱ的深度為多少？答案(1)1700Hz(2)1020m/s(3)204m解析(1)聲波在空氣中傳播時，由v＝λf得：空氣中頻率f＝eq\f(v1,λ1)＝eq\f(340,0.2)Hz＝1700Hz.由于聲波在不同介質(zhì)中傳播時，頻率不變，所以聲波在介質(zhì)Ⅱ中傳播時，頻率為1700Hz.(2)由v＝λf得聲波在介質(zhì)Ⅱ中的傳播速度為v2＝λ2f＝0.6×1700m/s＝1020m/s.(3)聲波經(jīng)eq\f(t,2)＝0.2s傳至介質(zhì)Ⅱ底部，故介質(zhì)Ⅱ的深度h＝v2·eq\f(t,2)＝1020×0.2m＝204m.一、選擇題考點一多普勒效應(yīng)1．關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說法中正確的是()A．當波源與視察者都運動時，才會發(fā)生多普勒效應(yīng)B．當波源與視察者運動的速度相同時，不會發(fā)生多普勒效應(yīng)C．只有機械波才能發(fā)生多普勒效應(yīng)D．只要波源運動，就肯定會發(fā)生多普勒效應(yīng)答案B解析當波源與視察者有相對運動且兩者之間的距離發(fā)生變更時，視察者接收到的頻率增大或減小，才會發(fā)生多普勒效應(yīng)，選項A錯誤；當波源與視察者運動的速度相同時，無相對運動，相當于二者都靜止的狀況，不會發(fā)生多普勒效應(yīng)，故選項B正確，D錯誤；多普勒效應(yīng)是波動過程共有的特征，這里的波動包括一切類型的波的傳播過程，故選項C錯誤．2.(多選)如圖1所示，將上下振動的振針水平移動，移動過程中在水面上形成了如圖所示的水波圖形，下列說法正確的是()圖1A．振針向右移動B．振針向左移動C．在A處的視察者，接收到的水波頻率比振針的振動頻率小D．在A處的視察者，接收到的水波頻率比振針的振動頻率大答案AC解析振針(波源)前進方向上的水波變得密集，在其反方向的水波變得稀疏，因此振針向右移動；由于波源遠離視察者時，水波波長變長，視察者接收到的頻率比振針的振動頻率小，故A、C正確．3.(多選)(2024·嘉興一中高二期中)如圖2所示是一波源O做勻速直線運動時在勻稱介質(zhì)中產(chǎn)生球面波的狀況，則()圖2A．該波源正在移向a點B．該波源正在移向b點C．在a處視察，波的頻率變低D．在b處視察，波的頻率變低答案AD4．平直馬路上，汽車正在勻速遠離，用多普勒測速儀向其發(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動位移變更的圖象，正確的是()答案D解析汽車正在勻速遠離，速度恒定，接收到的反射波的頻率也是恒定的．由于是遠離，汽車反射波的頻率應(yīng)當小于發(fā)出波的頻率，所以選項D正確．5．(多選)(2024·永嘉高二檢測)如圖3所示，男同學站立不動吹口哨，一位女同學坐在秋千上來回搖擺，下列關(guān)于女同學的感受的說法正確的是()圖3A．女同學從A向B運動過程中，她感覺哨聲音調(diào)變高B．女同學從E向D運動過程中，她感覺哨聲音調(diào)變高C．女同學在C點向右運動時，她感覺哨聲音調(diào)不變D．女同學在C點向左運動時，她感覺哨聲音調(diào)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，她都有靠近聲源的趨勢，依據(jù)多普勒效應(yīng)，她都感到哨聲音調(diào)變高；反之女同學向左運動時，她感到音調(diào)變低，選項A、D正確，B、C錯誤．考點二惠更斯原理6．(多選)下列說法正確的是()A．波線表示波的傳播方向B．波面表示波的傳播方向C．只有橫波才有波面D．波傳播中某時刻任一波面上各子波波面的包絡(luò)面就是新的波面答案AD解析波線表示波的傳播方向，故A正確，B錯誤；全部的波都具有波面，故C錯誤；由惠更斯原理可知，D正確．7．(多選)下列說法中正確的是()A．依據(jù)惠更斯原理可知，介質(zhì)中任一波面上的各點，都可以看做放射子波的波源B．惠更斯原理只能說明球面波的傳播，不能說明平面波的傳播C．若知道某時刻一列波的某個波面的位置，由惠更斯原理就可以確定波的傳播方向D．惠更斯原理不但可以說明波的直線傳播，還可以說明波的反射與折射等相關(guān)現(xiàn)象答案AD解析惠更斯原理將介質(zhì)中任一波面上的各點看做放射子波的波源，可以說明波傳播中的包括反射、折射在內(nèi)的傳播規(guī)律，故A、D正確；惠更斯原理既可以說明球面波，也可以說明平面波，故B錯誤；若除了知道某時刻一列波的某個波面的位置，還要知道波速，由惠更斯原理才可以確定波的傳播方向，故C錯誤．考點三波的反射與折射8．關(guān)于波的反射與折射，下列說法正確的是()A．入射波的波長肯定等于反射波的波長，其頻率不變B．入射波的波長肯定小于反射波的波長，其頻率不變C．入射波的波長肯定大于折射波的波長，其頻率不變D．入射波的波長肯定小于折射波的波長，其頻率不變答案A解析入射波與反射波在同種介質(zhì)中傳播，波速相同，頻率由波源確定，頻率相同，由v＝λf知波長相同，選項A正確，B錯誤；因不知介質(zhì)狀況，入射波與折射波波長無法比較，選項C、D錯誤．9．(多選)以下關(guān)于波的相識，正確的是()A．潛艇利用聲吶探測四周物體的分布狀況，用的是波的反射原理B．隱形飛機怪異的外形及表面涂特別隱形物質(zhì)，是為了削減波的反射，從而達到隱形的目的C．雷達的工作原理是利用波的干涉D．水波從深水區(qū)傳到淺水區(qū)變更傳播方向的現(xiàn)象，是波的折射現(xiàn)象答案ABD解析潛艇探測四周物體利用了反射原理，A對；隱形飛機可以削減波的反射，B對；雷達工作原理利用了波的反射，C錯；水波的傳播方向發(fā)生變更，屬于波的折射，D對．二、非選擇題10．馬路巡警開