3-5-多普勒效应(人教版2019版选择性必修第一册)-(原卷版)

3.5多普勒效应学习目标：1．知道什么是多普勒效应，了解多普勒效应产生的原因。2．了解多普勒效应在生活中的应用，会用多普勒效应解释一些现象。重点：多普勒效应。难点：多普勒效应中频率变化的理解。知识点一、多普勒效应1．现象：当汽车向你驶来时，感觉音调变高；当汽车离你远去时，感觉音调变低（音调由频率决定，频率高音调高；频率低，音调低）。2．定义：波源与观察者相互靠近或者远离时，接收到的波的频率都会发生变化，这种现象叫作多普勒效应。由于波源与观察者之间有相对运动，使观察者感到频率变化的现象。3．多普勒效应的成因：发生多普勒效应时，一定是由于波源与观察者之间发生了相对运动。声源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，频率表示单位时间内完成的全振动的次数，因此波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数，而观察者听到的声音的音调，是由观察者接收到的频率，即单位时间接收到的完全波的个数决定的。（1）当波源和观察者相对介质都静止不动，即二者没有相对运动时。单位时间内波源发出几个完全波，观察者在单位时间内就接收到几个完全波。观察者接收到的频率等于波源的频率。（2）相互靠近——波源相对介质不动，观察者朝波源运动时（或观察者不动，波源朝观察者运动时）。单位时间内通过观察者的波峰（或密部）的数目增加，观察者在单位时间内接收到的完全波的个数增多，观测到的频率大于波源的频率，即接收到的频率增大。（3）相互远离——波源相对介质不动，观察者远离波源运动时（或观察者不动，波源远离观察者运动时）。观察者在单位时间内接收到的完全波的个数减少，即接收到的频率减小。总之：声音的音调取决于频率，频率高则音调高，频率低则音调低。当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，观察者接收到的频率增大，音调变高；如果二者远离，观察者接收到的频率减小，音调变低。【特别提醒】（1）在多普勒效应中，波源的频率是不改变的，只是由于波源和观察者之间有相对运动，观察者感到频率发生了变化。（2）多普勒效应是波动过程共有的特征，不仅机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应。【题1】下列关于多普勒效应的说法，正确的是A．只有声波才能发生多普勒效应B．当观察者靠近声源时，听到声音的音调升高，说明声源的频率升高了C．当声源和观察者同时以相同的速度向同一方向运动时，不会发生多普勒效应D．火车离站时，站台上的旅客听到火车的汽笛音调降低【题2】如图分别反映了飞机以三种速度在空中（不考虑空气的流动）水平飞行时，产生声波的情况。图中一系列圆表示声波的传播情况，A表示飞机的位置。请你利用给出的图，确定飞机飞行速度最大的是_____（选填“甲”“乙”或“丙”）。【题3】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摆动，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【题4】（多选）下面说法中正确的是A．发生多普勒效应时，波源的频率变化了B．发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化C．多普勒效应是波源与观察者之间有相对运动时产生的D．多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的4．相对位置变化与频率的关系（规律）相对位置图示结论波源S和观察者A相对静止，如图所示f波源＝f观察者，音调不变波源S不动，观察者A运动，由A→B或A→C，如图所示若靠近波源，由A→B，则f波源＜f观察者，音调变高；若远离波源，由A→C，则f波源＞f观察者，音调变低观察者A不动，波源S运动，由S→S2，如图所示f波源＜f观察者，音调变高观测者向波源靠近时，波源频率不变，但观测者接收到的频率增高，即音调增高；反之，观测者与波源远离时，观测者接收到的频率降低、音调降低。【特别提醒】（1）无论什么情况，发生多普勒效应时，波源与观察者肯定有相对运动，二者相互靠近时，观察者接收到的频率变高，相互远离时，接收到的频率变低。（2）多普勒效应的产生不是取决于观察者距波源多远，而是取决于观察者相对于波源的运动速度的大小和方向。【题5】如图所示，在公路的十字路口东侧路边，甲以速度v1向东行走，在路口北侧，乙站在路边，一辆汽车以速度v2通过路口向东行驶并鸣笛，已知汽车笛声的频率为f0，车速v2＞v1。甲听到的笛声的频率为f1，乙听到的笛声的频率为f2，司机自己听到的笛声的频率为f3，则此三人听到笛声的频率由高至低依次为_________________。【题6】如图表示产生机械波的波源O做匀速运动的情况，图中的圆表示波峰。（1）该图表示的是A．干涉现象B．衍射现象C．反射现象D．多普勒效应（2）波源正在移向A．A点B．B点C．C点D．D点（3）观察到的波的频率最低的点是A．A点B．B点C．C点D．D点5．对多普勒效应的理解（1）在多普勒效应中，波源的频率是不改变的，只是由于波源和观察者之间有相对运动，观察者接收到的频率发生了变化．（2）多普勒效应是波特有的现象，电磁波和光波也会发生多普勒效应．【题7】（多选）下列选项与多普勒效应有关的是A．科学家用激光测量月球与地球间的距离B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速C．技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡D．交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度E．科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度【题8】关于多普勒效应，下列说法中正确的是A．发生多普勒效应时，波源的频率变化了B．发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化C．当观察者和波源速度相同时，会发生多普勒效应D．只有声波才能发生多普勒效应【题9】如图所示，实线表示波峰，S为波源，设波源频率为20Hz，且不运动，而观察者在1s内由B运动到A，观察者接收到多少个完全波？设波速为340m/s，若要让观察者完全接收不到波，那么，他的运动速度应该是多少？如果观察者在1s内由A运动到B，观察者接收到多少个完全波？知识点二、多普勒效应的应用1．测量汽车速度——超声波测速：频率高于20000Hz的声波称为超声波；与能听到的声音相比，超声波有两个特点：一是可以比较容易地产生大功率的声波；二是它几乎沿直线传播。交通警车向行进中的车辆发射频率已知的超声波，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度。【题10】沿直线行驶的汽车通过某观察站时，观察到汽车发出的频率由1200Hz下降为1000Hz，已知空气中声速为340m/s，求车速。【题11】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，结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。（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，反射回的频率应怎样变化？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照，可得星球的速度。3．测血液流速——医用“彩超”：向人体内发射已知频率的超声波，超声波被血管中的血液反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化，就能知道血流的速度。 【题12】医院有一种先进的检测技术——彩超，向病人体内发射频率已精确掌握的超声波。超声波经血液反射后被专用仪器接收，测出反射波的频率变化，就可以知道血液的流速。这一技术主要体现了哪一种物理现象A．多普勒效应B．波的衍射C．波的干涉D．共振4．判断火车的运动方向：火车驶来时，由于多普勒效应，听到的汽笛声调比较高，感觉到尖锐刺耳；火车远离时，听到的汽笛声调较低，听起来较为低沉。【题13】（多选）下面哪些应用是利用了多普勒效应A．利用地球上接收到遥远星体发出的光波的频率来判断遥远星体相对于地球的运动速度B．交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，电磁波被运动的汽车反射回来，根据接收到的电磁波的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理C．铁路工人把耳朵贴在铁轨上可判断火车的运动情况D．有经验的战士