多普勒效应次声波和超声波

1、 第5讲多普勒效应次声波和超声波 多普勒效应 当波源和观察者有相对运动时，观察者接收到的频率和波源发出的频率有了差别，这种现象叫多普勒效应。两者 相互接近时，接收到的频率升高；两者相互远离时，接收到的频率降低。在铁路附近人们会听到急驶而来的火车的鸣 笛声音调高昂；火车驰去时，鸣笛声音调变得低沉，就是一例。这种现象是在1842年由奥地利物理学家多普勒加以解 释的。 v取正 波源与观察者的相对运动有三种情况：一种是波源静止在媒质中，观察者相对于媒质运动；第二种是观察着静止 于媒质中，波源相对于媒质运动；第三种情况是波源与观察者都相对于媒质运动 观测者接收到的频率可用下式求出: 式中，是媒质中的波速

2、，v是观察者相对于媒质的速度（当观察者也向波源运动时, 值；当观察者远离波源运动时，v取负值。），u是波源相对于媒质的速度（当波源向观察者运动时，u取正值；当波 源远离观察者运动时，U取负值。 教师在线 例1.一列正在鸣笛的火车，高速通过某火车站站台的过程中，该火车站站台中部的工作人员听到笛声的频率（） A、变大 B、变小C、先变大后变小 D、先变小后变大 例2 .交通警察静立于公路旁，手中的测速仪发出频率为fo=25OOHz的声波，一辆汽车以 72km/h的速度迎面驶来，试 求测速仪所接收到的反射波的频率。 同步训练 1. 我们骑自行车在公路旁向东走，一辆警车一边发出警报声，一边飞速地从东迎

3、面驶来又飞速向西离去，这一过程中, 我们听到的警报声的变化将是（） A 音调先高后低B音调先低后高C 音调没有明显变化D 频率先高后低 (1) 该图表示的是（ ) A .干涉现象 B .衍射现象 C .反射现象 D (2) 波源正在移向（ ) A.A点 B.B点 C.C点 (3) 观察到波的频率最低点是（ ) A.A点 B.B点 C.C点 2.如图10-48表示产生机械波的波源 0做匀速运动的情况 3. 关于多普勒效应，下列说法中正确的是（） A 当波源与观察者相对运动时，才会发生多普勒效应 ，图中的圆表示波峰 多普勒效应 D.D点 D.D点 B .当波源与观察者相对静止时，才会发生多普勒效应

4、 C .只有机械波能发生多普勒效应 D .不仅机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应 4. 有一测速雷达，发射电磁波频率为f1，想用它来测量一迎面开来的汽车的车速，设该雷达接收到的从汽车反射回来 的反射波频率为f2,则（ ） A. f 1f2B. f1=f2C. f1f2D.无法确定 5. 公路巡警开车在高速公路上以100km/h的恒定速度巡查， 在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率 的电磁波，如果该电磁波被那辆轿车反射回来时，巡警车接收到的电磁波频率比发出时低，说明那辆轿车的车速 （ ） A .大于100km/h B .小于100km/h C.等于100km/hD .无法确定

5、6有一种用钢丝操纵做圆周飞行的飞机模型，装有活塞式发动机作为动力。操纵者站在圆心，在他听来飞机发动机工 作时发出的声音是平衡不变的，场边观察者听到的声音忽高忽低做周期性变化，这是由于, 这种现象叫。 拓展尝新 7经研究表明，光是一种电磁波，光波和一切波一样也具有波动性。在组成白光的七种单色光中，红光波长最长、频 率最低，紫光波长最短、频率最咼。 20世纪20年代，美国天文学家哈勃观察恒星光谱时，发现所有恒星原定的谱线都向红光一端发生明显的偏移，这 就是著名的“哈勃红移”。也就是说，既然光谱原定的频率的谱线向红端移动，就是观测到光的频率减小了。 据你所学过的知识，请类比猜想这是光波的什么现象；并

6、简单说明这一现象能否支持“宇宙是膨胀的”（即“宇宙 大爆炸”）这一前沿理论？ 8 个观察者在铁路旁，当火车迎面开来时，他听到的汽笛声频率为fi=440Hz ;当火车驶过他身旁后，他听到的汽笛 声频率为f2=392Hz，若空气中声速为 340m/s，求火车的速度。 V=19.6m/s 次声波和超声波 次声波和超声波 （1） 人耳能听到的声波的频率范围是有限的，大致在 20Hz到20000Hz之间。频率低于20Hz的声波称为次声波，频 率高于20000Hz的声波称为超声波。 （2）特性和应用 次声波：次声波传播距离远、速度大于海浪传播速度和台风移动的速度，所以接收次声波可预报破坏性很大的海 啸、台

7、风。 超声波：超声波具有不可闻、穿透能力强、液压冲击大等特点，可广泛应用于现代生产技术、科学研究以及医疗 卫生中。 教师在线 例1. 有人把闹钟放在玻璃罩中，用抽气机抽出罩中的空气，最后听不到闹钟铃声，装置如图所示, 用自己的语言解释这一现象。 例2利用超声波遇到物体发生反射，可测定物体运动的有关参量，如10- 50图 中仪器A和B通过电缆线驳接，B 为超声波发射与接收一体化装置，而仪器A为B提供超声波信号源而且能将 B接收到的超声波信号进行处理并在荧幕 上显示其波形。现固定装置 B,并将它对准匀速行驶的小车C,使其每隔固定时间 T0发射一短促的超声波脉冲（如图 b 中幅度大的波形），而B接收

8、到的由小车 C反射波滞后的时间已在图 b中标出，其中T和厶T为已知量，另外还知道该 测定条件下声波在空气中的速度为V0,测根据所给信息可判断小车的运动方向为 （填“向左或”向右），速度 大小为 同步训练 1 每个人能听到的声音的波长范围略有差异，如果某人只能听到波长为0.02m8.5m范围的声音，那么当声速为 340m/s时，他能听到的声音的最低频率为，最高频率为 。 2 超声波在诊断、医疗和卫生工作中也有广泛的应用，我们去医院看病的时候，常会被医生要求去做“B超” 检查，所谓“ B超”,就是“超声波B型显示切面成像的方法”的简称，通过“B超”检测，可探查人体内部的各种器 官、组织等有无异常。

9、还可以确定肿瘤的有无、位置和大小等等，对此下列说法不正确的是（ A .超声波在水中传播的距离要比光波和无线电波远得多 C.超声波的波长较长，容易发生明显波的衍射现象 B .超声波的穿透能力很强 D .临床医疗中，通过“ B超”检测人体是利用波的反射特性 3. 有关超声波和次声波的下列说法中，正确的是（） A .次声波和超声波都不能引起人类听觉器官的感觉B .次声波能发生衍射现象，而超声波则不能发生 C .超声波探伤仪利用的是超声波穿透能力很强的原理 D .所谓B超就是超声波B型显示切面成像方法，是利用超声波的反射，来探查人体内部的各种器官、组织等有 无异常 4. 海豚有完善的声纳系统，它能在黑

10、暗的海水中准确而快速地捕捉到食物，避开敌害，其效果远优于现代的无线电定 位系统，这是利用海豚自身发出的超声波来完成的。海豚的声纳系统远远优于无线电定位系统，如雷达，这是因为 （ ） A .海豚发出的波比无线电传播的速度快，方向性好 C.海豚发出的波比无线电波的能量大，传播距离远 5. 下列超声波的应用是依据超声波的哪个重要性质？ （1）利用超声波碎胆结石。 （2）探查金属内部的缺陷。 （3）利用超声波将物体颗粒击碎，制造各种纳米材料。 B .海豚发出的波比无线电波的频率高，抗干扰能力强 D .海豚发出的波在水中能量衰减比无线电波少 6. 如图（a）是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，

11、测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和 接收到的信号间的时间差，测出被测物体的速度。图（b）中，Pi、P2是测速仪发出的超声波信号， ni、n2分别是Pi、P2 由汽车反射回来的信号。 设测速仪匀速扫描，Pi、P2之间的时间间隔 t=1.0s,超声波在空气中传播的速度是 v=340m/s, 若汽车在接收到 Pi、P2两个信号之间的时间内前进的距离是 m,汽车的速度是 m/so 7. 台北消息：i999年9月2i日凌晨，台湾南投地区发生了7.6级大地震，它是由台湾中部大茅一一双冬及车 笼铺两块断层受到挤压，造成剧烈上升及平行移位而形成的 .已知地震波分三种：纵波 （P波），速度 VP=9.9

12、km/s ;横 波（S波），速度vs=4.5km/s;面波（L波），速度vlvs,在浅源地震中破坏力最大。 （1）位于震源上方的南投地区某中学实验室内有水平摆A与竖直摆B（如图 甲），地震发生时最先剧烈振动的是哪个摆？ （2）台中市地震观测台记录到的地震曲线假若如图乙所示，则由图可知a、b、 c三种波形各对应于哪种地震波？若在曲线图上测得P波与S波的时间差为 7.6S，则地震台距震源（Z）多远？ （3）假若地震P波沿直线传播到台中市时，当地地表某标志物振动方向沿图十 丙中ZT方向，测得某时刻该标志物的水平分位移x=23.imm,竖直分位移一匸丁- y=0.4m m,试由此估算震源深度 h. 多

13、普勒效应 答案： 教师在线： 例1.解：当声源向着静止的观察者运动时，声波的波长变短，观察者接收到的频率变大；当声源远离静止的观察者时， 声波的波长变长，观察者接收到的频率变小。火车通过站台时，先靠近站台工作人员，然后又远离，所以选项C对。 例2.解：没汽车的运动速度为 v=72km/h=20m/s， 汽车接收到的波的频率为: 波被汽车反射后相当于波源向观察者运动，所以交通警察接收到的声波频率为: f fl u V f0 = 34020 25000 Hz = 2812.05Hz u -v 340 -20 同步训练： 1. AD 2. (1)D(2)A(3)B 3. AD 4. C 5. A 6. 声源和观察者有相对运动，多普勒效应 7. 略 8. 略 次声波和超声波 答案： 教师在线 例1.解：要清楚的解释这一现象，应从两个方面入手，一是听不到闹钟的铃声，是因为没有声波传播；二是传播机械 波的必备条件之一-弹性介质的存在。玻璃罩内被抽成真空，说明真空不能传播机械波。由绳索波的形成过程可知机 械振动在介质中传播的机理一一质点间存在相互作用的弹力，罩中没有空气，铃声就不能对周围空间施力，周围空间 就不能将铃的振动向外传播，故听不到声音。 例2 .解：设小车向右运动的速度大小为v，超声波后一脉冲比前一脉冲多传播的距离为S,两次相邻脉冲到达小车的 时