第3.5节 多普勒效应（原卷版）

其次章·机械振动第05讲多普勒效应目目标导航学问要点难易度1．多普勒效应：靠近波源，频率上升2．多普勒效应的应用3．适应范围：一切机械波和电磁波★★★★★★知知识精讲学问点01多普勒效应[观看思考]当抢救车、消防车从身边奔驰而过时，你有没有留意过它们鸣笛声的音调发生了变化?[答案]：向你驶来时，你会觉得音调上升了;当车辆离你而去时，音调降低了。1.音调：音调由频率打算，频率高则音调高，频率低则音调低。观看者听到的声音的音调是由观看者接收到的频率即单位时间内接收到的完全波的个数打算的。2.波源频率和接收频率；(1)完全波：波源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，称为一个完全波。(2)波源频率：单位时间内波源发出的完全波的个数。(3)接收频率：观看者在单位时间内接收到的完全波的个数，即感觉到波的频率。3.多普勒效应：波源与观看者有相对运动时（靠近或远离），接收到的波的频率都会发生变化（高于波源频率或低于波源频率）的现象。波源与观看者相互靠近时，感觉声音“尖锐”，而相互远离时感觉声音“低沉”。4.多普勒效应产生的缘由：(1)波源与观看者相对静止时，1s内通过观看者的波峰(或密部)的数目是肯定的，即观看者的接受频率等于波源频率.(2)当波源与观看者相互靠近时，1s内通过观看者的波峰(或密部)的数目增加，观看到的频率增加即接受频率>波源频率；反之，当波源与观看者相互远离时，接受频率<波源频率。(3)波源与观看的相对运动速度越大，观看到的频率转变也越大，即多普勒效应越明显。波速（机械波）即波的前沿传播速度只打算于介质，并不由于波源相对于介质有相对运动而转变。5.多普勒效应的拓展理解：(1)发生多普勒效应时波源频率（周期）并没有发生转变，而是观看者感觉频率有转变。(2)由于运动的相对性，描述波源与观看者的运动一般用介质做为参考系。既可以是波源运动，也可以是观看者运动，也可以是两者以不同速度运动。(3)当观看者远离声源速度大于声音传播速度时，将听不到声音。(4)多普勒效应不仅机械波会发生，电磁波也会发生，即一切波动都会发生多普勒效应。【例1】关于多普勒效应，下列说法中不正确的是()A．发生多普勒效应时波源的频率保持不变B．要发生多普勒效应，波源和观看者间必需有相对运动C．只有声波会发生多普勒效应D．机械波、电磁波和光波都会发生多普勒效应【例2】新型列车动车组速度可达487.3km/h，与该车汽笛声的音调相比。(1)站在车运动前方路旁的观看者听起来音调______(选填“偏高”或“偏低”)。站在车运动后方路旁的观看者听起来音调________(选填“偏离”或“偏低”)。(2)迎面来的另一列车上的乘客听起来音调怎样？此时列车汽笛声的音调变化了吗？(3)坐在新型列车动车组上的乘客听起来音调怎样？【例3】(多选)如图所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摇摆，下列关于女同学的感受的说法正确的是()A．女同学从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高B．女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高C．女同学在C点向右运动时，她感觉哨声音调不变D．女同学在C点向左运动时，她感觉哨声音调变低学问点02多普勒效应的应用1，原理：当两者相互远离时，观看者接收到的波的频率变小；当两者相互靠近时，观看者接收到的波的频率变大，但波源的频率不变。因此利用观看到频率的变化计算出波源的运动速度。(1).测车辆速度；交警向行进中的车辆放射频率已知的超声波，同时测量反射波的频率，依据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度.(2).测星球速度；测量星球上某些元素发出的光波的频率，然后与地球上这些元素静止时发光的频率对比，可得星球靠近或远离我们的速度.(3).测血流速度；向人体内放射已知频率的超声波，超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就可得血流速度，彩超即利用此原理。2，多普勒效应的常见状况：相对位置图示结论波源S和观看者A相对静止不动f波源＝f观看者，音调不变波源S不动，观看者A运动，由A→B或A→C靠近波源，由A→B，则f波源<f观看者，音调变高；远离波源，由A→C，则f波源>f观看者，音调变低观看者A不动，波源S运动，由S→S2f波源<f观看者，音调变高【例4】大路巡警车在高速大路上以100km/h的恒定速度巡查，巡警车向前方在同一车道上的一辆轿车发出一束已知频率的电磁波，结果该电磁波被此辆轿车反射回来时，巡警车接收到的电磁波频率比发出时低。(1)此现象属于()A．波的衍射B．波的干涉C．多普勒效应 D．波的反射(2)若该路段限速为100km/h，则轿车是否超速？(3)若轿车以20m/s的速度行进，反射回的电磁波频率应怎样变化？【例5】(多选)一频率为600Hz的声源以20rad/s的角速度沿一半径为0.8m的圆周(圆心为O点)做匀速圆周运动,一观看者站在离圆心很远的P点且相对于圆心静止,如图所示,则观看者接收到在A处发出声音的频率600Hz，在B处发出声音的频率600Hz，在C处发出声音的频率600Hz，在D处发出声音的频率600Hz。A.声源在A点时发出声音的频率大于600HzB.声源在B点时发出声音的频率等于600HzC.声源在C点时发出声音的频率等于600HzD.声源在C点时发出声音的频率小于600HzE.声源在D点时发出声音的频率小于600Hz※学问点03几种特殊的多普勒现象1，音障：飞机速度接近声速时会使发动机发出的声波波面在飞机的前方积累形成音障。2，艏波：当波源移动的速度接近介质中的波速。考考点题型题型01多普勒效应概念辨析1.如图所示是用发波水槽演示多普勒效应原理的试验照片，波源以固定频率振动并以恒定速度移动，质点A、B位于水波对称轴x轴上，下列说法中正确的是（

）（A）A处波速小于B处波速（B）A处波速大于B处波速（C）波源向x轴正方向运动（D）波源向x轴负方向运动题型02听到几次警报[归纳总结]周期性发生警报类似于波源的周期性振动，应用多普勒效应原理进行计算。先求解波前之间的实际距离d（类似于λ'），再求解波源和观看者相对运动的距离s，则警报次数n=s/d。【例5】一个报警器每1s发出一声警报，某人在速度为100m/s的高铁内向着报警器运动，假设声音传播速度为300m/s，问该人1min能听到几次警报？※多普勒效应的公式推导靠近，分子+分母-，远离，分子-分母+题型03速度矢量分解分析多普勒效应[归纳总结]发生多普勒效应是波源和观看者发生相对运动，该相对运动是指沿波源和观看者连线方向的运动。假如速度不是沿连线，需要对速度做矢量分解。【例5】某人站在地面上某处，一架飞机由远而近从人的头顶上方匀速飞过，则人听到飞机发出声音的频率()A．越来越低 B．越来越高C．先变高后变低 D．先变低后变高【归纳总结】对多普勒效应的理解观看者听到的音调的高、低取决于他接收到的声波频率的大小。在声源发声频率不变的状况下，观看者接收到的频率的变化状况取决于两者之间是否有相对运动以及相对运动速度的方向和大小。巩巩固练习1.下列关于机械波的说法正确的是（）（A）发生多普勒效应时，波源的频率发生了变化（B）驱动力的频率越接近物体的固有频率时物体振动的振幅越大（C）波发生反射时，波的频率不变，但波长、波速发生变化（D）发生明显衍射的条件是障碍物的尺寸比波长大或差不多2.下列说法中错误的是（）（A）该图表示的是多普勒现象（B）此时波源正在向A观测者靠近（C）CD两位观测者此时接收到的频率和波源发出的频率相等（D）B观测者此时接收到的频率小于波源发出的频率3.如图所示，光滑水平细杆两端固定，小滑块与轻弹簧相连，并套在细杆上，轻弹簧左端固定；在小滑块上固定一个能持续发出单一频率声音的蜂鸣器。滑块与蜂鸣器静止时处于点，现将其拉到点由静止释放，滑块与蜂鸣器就沿着细杆在、之间振动起来。某同学站在右侧，耳朵正好在延长线上，滑块与蜂鸣器整体视为质点，则（）（A）该同学听到的蜂鸣器的声音是断断续续的（B）该同学听到的蜂鸣器振动时的声音总是比静止时音调高（C）假如增大滑块与蜂鸣器振动的振幅，其振动周期肯定增大（D）滑块与蜂鸣器的振动可以视为简谐运动4.下列关于机械振动和机械波的说法，正确的是（）（A）声源靠近观看者，观看者接受到的声波频率大于声源的频率（B）衍射是横波特有的现象，纵波不能发生衍射现象（C）固有频率为2Hz的振子在9Hz的驱动力作用下做受迫振动的振动频率为2Hz（D）两列相同频率的波的叠加区域内到两波波源距离之差为波长的整数倍的点肯定是振动加强点5.多普勒效应在科学技术中有广泛的应用。下列说法错误的是（）（A）利用多普勒测速仪，可以测量水在海底的流速（B）“彩超”利用了多普勒效应（C）多普勒效应不能用于天体争辩（D）波源与观看者相互靠近或者远离时，观看者接收到的波的频率会发生变化6.中国空间站持续发出频率为f的监测电波，地面监测站先后接收到空间站通过A、B位置时的信号频率分别为、，则（）（A） （B）（C） （D）7.大路巡警开车在高速大路上以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，假如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．高于100km/h B．低于100km/hC．等于100km/h D．无法确定8．频率肯定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动。以u表示声源的速度，v表示声波的速度(u＜v)，f表示接收器接收到的频率。若u增大，则()A．f增大，v增大 B．f增大，v不变C．f不变，v增大 D．f减小，v不变9．蝙蝠在地窖中飞来飞去时，它利用超声脉冲导航格外有效，这种超声脉冲是持续1ms或不到1ms的短促放射，且每秒重复放射几次。假定蝙蝠的超声脉冲的放射频率为39000Hz，在一次正朝着表面平直的墙壁飞扑的期间，则下列推断正确的是()A．墙壁接收到的超声脉冲频率等于39000HzB．蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于墙壁接收的频率C．蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率大于墙壁接收的频率D．蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于39000Hz10．(多选)有两个静止的声源，分别发出声波1和声波2，在同一空间的空气中传播。如图所示为某时刻这两列波的波动图象。则下列说法正确的是()A．声波1的波速比声波2的波速大B．相对于同一障碍物，波1比波2的衍射现象更明显C．这两列波相遇时，不会产生干涉现象D．远离两个声源运动的观看者，听到这两列波的频率均比从声源发出的频率大11．轮船在进港途中的x­t图象如图所示，则在港口所测的轮船上雾笛发出声音的频率是下列选项中的()12．如图所示，人在距大路约50m的M处，一辆汽车以25m/s的速度从大路上匀速驶过，人听到的汽车的频率()A．始终是稳定的 B．变得越来越高C．变得越来越低 D．先变低后变高13．正在报警的警钟每隔0.5s响一声，一个人正坐在以60km/h的速度向着警钟行驶的车中，已知声音在空气中的速度为330m/s，则这个人每分钟能听到几声警钟？14．(多选)如图所示，小球P一边贴着水面每秒振动5次，一边沿x轴正方向匀速移动。x=0处是它的初始位置。图示为恰经10个周期时观看到的水面波。则下列说法正确