2019-2020年高中物理 第二章 機(jī)械波 第五節(jié) 多普勒效應(yīng)自我小測(cè) 粵教版選修3-4.doc

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2019-2020年高中物理 第二章 機(jī)械波 第五節(jié) 多普勒效應(yīng)自我小測(cè) 粵教版選修3-4 1關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說法正確的是(　　) A．多普勒效應(yīng)是由于波的干涉引起的 B．多普勒效應(yīng)說明波源的頻率發(fā)生改變 C．多普勒效應(yīng)是由于波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的 D．只有聲波才可以產(chǎn)生多普勒效應(yīng) 2如圖2－5－3表示產(chǎn)生機(jī)械波的波源O做勻速運(yùn)動(dòng)的情況，圖中的圓表示波峰． 圖2－5－3 (1)該圖表示的是(　　) A．干涉現(xiàn)象　　　　　　　　　　　B．衍射現(xiàn)象 C．反射現(xiàn)象　　　　　　　　　　　D．多普勒效應(yīng) (2)波源正在移向(　　) A．A點(diǎn)　　　　B．B點(diǎn)　　　　　　C．C點(diǎn) 　　　　 　D．D點(diǎn) (3)觀察到波的頻率最低的點(diǎn)是(　　) A．A點(diǎn) 　　　 B．B點(diǎn)　　　　　　C．C點(diǎn) 　　　　　 D．D點(diǎn) 3以下關(guān)于多普勒效應(yīng)的說法中正確的是(　　) A．有多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的振動(dòng)頻率發(fā)生變化 B．有多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的振動(dòng)頻率并沒有發(fā)生變化 C．多普勒效應(yīng)實(shí)際上是指波速相對(duì)介質(zhì)發(fā)生變化 D．人與波源有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察到的頻率一定發(fā)生變化 4如圖2－5－4所示，為一波源O做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)在均勻介質(zhì)中產(chǎn)生球面波的情況，則(　　) 圖2－5－4 A．該波源正在移向a點(diǎn) B．該波源正在移向b點(diǎn) C．在a處觀察波的頻率變低 D．在b處觀察波的頻率變低 5站在火車站臺(tái)上的旅客聽到火車?guó)Q笛聲的音調(diào)變化情況，以下說法正確的是(　　) A．當(dāng)火車減速進(jìn)站時(shí)，鳴笛聲的音調(diào)變低 B．當(dāng)火車減速進(jìn)站時(shí)，鳴笛聲的音調(diào)變高 C．當(dāng)火車加速離站時(shí)，鳴笛聲的音調(diào)變低 D．當(dāng)火車加速離站時(shí)，鳴笛聲的音調(diào)變高 6下列哪些應(yīng)用是利用了多普勒效應(yīng)(　　) A．利用地球上接收到遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光波的頻率來判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度 B．交通警察向行進(jìn)中的汽車發(fā)射一個(gè)已知頻率的電磁波，波被運(yùn)動(dòng)的汽車反射回來，根據(jù)接收到的頻率發(fā)生的變化，來知道汽車的速度，以便于進(jìn)行交通管理 C．鐵路工人用耳貼在鐵軌上可判斷火車的運(yùn)行情況 D．有經(jīng)驗(yàn)的戰(zhàn)士從炮彈飛行的尖叫聲判斷飛行炮彈是接近還是遠(yuǎn)去 7波源振動(dòng)的頻率為f0，波源在介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，波源的前方介質(zhì)振動(dòng)的頻率為f1，波源后方介質(zhì)振動(dòng)的頻率為f2，則三者的關(guān)系為(　　) A．f1＝f2＝f0 　　　　　　　B．f1＝f2＞f0 C．f1＝f2＜f0 　　　　　　　D．f2＜f0＜f1 8關(guān)于次聲波和超聲波，以下說法中正確的是(　　) A．頻率低于20 Hz的聲波為次聲波，頻率高于20 000 Hz的聲波為超聲波 B．次聲波的波長(zhǎng)比可聞波短，超聲波的波長(zhǎng)比可聞波長(zhǎng) C．次聲波的波速比可聞波小，超聲波的波速比可聞波長(zhǎng) D．在同一種均勻介質(zhì)中，在相同的溫度條件下，次聲波、可聞波、超聲波的波速均相等 9超聲波由于它具有不同于可聞聲波的特性，在現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)和科學(xué)研究中有許多重要應(yīng)用．下列選項(xiàng)中，哪些屬于超聲波的應(yīng)用(　　) A．探查幾米厚金屬內(nèi)部的缺陷 B．把普通水變成霧氣噴射到房間的空氣中 C．探查人體內(nèi)部的各種器官、組織等有無異常 D．進(jìn)行人體按摩，治療神經(jīng)痛等疾患 10如圖2－5－5所示，S為振源，P點(diǎn)有一個(gè)觀察者，已知振源發(fā)聲的頻率為20 Hz，則關(guān)于人聽到的聲音的頻率為(　　) 　　　　　 S　　　　　　P 圖2－5－5 A．當(dāng)振源S以17 m/s的速度遠(yuǎn)離觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，頻率為19 Hz B．當(dāng)振源S以17 m/s的速度靠近觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，頻率為21 Hz C．當(dāng)觀察者以17 m/s的速度靠近振源S運(yùn)動(dòng)時(shí)，頻率為21 Hz D．以上說法都不正確 11如圖2－5－6所示，波源S不動(dòng)，每秒發(fā)出30個(gè)完全波，觀察者1 s內(nèi)由位置A移到位置B，則觀察者每秒將接收到________個(gè)完全波． 圖2－5－6 12有一種用鋼絲操縱做圓周飛行的飛機(jī)模型，裝有兩沖程的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，操縱者站在圓心，在他聽來發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)發(fā)出的聲音是平穩(wěn)不變的．場(chǎng)邊的觀察者聽到的聲音忽高忽低地做周期性變化． (1)這是由于________；這種現(xiàn)象叫________． (2)模型飛機(jī)的飛行速度是90 km/h，單缸發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是9 000 r/min，則觀察者聽到的聲音的最高頻率是________Hz，最低頻率是________Hz，操縱者聽到的聲音的頻率是________Hz.(設(shè)這時(shí)空氣中的聲速為340 m/s) 13以速度v＝20 m/s奔馳的火車，鳴笛聲頻率f＝275 Hz，已知常溫下空氣中的聲速V＝340 m/s.當(dāng)火車駛來時(shí)，站在鐵道旁的觀察者聽到的笛聲頻率為多少？當(dāng)火車駛?cè)r(shí)，站在鐵道旁的觀察者聽到的笛聲頻率又為多少？ 14利用超聲波遇到物體發(fā)生反射，可測(cè)定物體運(yùn)動(dòng)的有關(guān)參量．圖2－5－7甲中儀器A和B通過電纜線相接，B為超聲波發(fā)射與接收一體化裝置，而儀器A為B提供超聲波信號(hào)源而且能將B收到的超聲波信號(hào)進(jìn)行處理并在屏幕上顯示其波形． 圖2－5－7 現(xiàn)固定裝置B，并將它對(duì)準(zhǔn)勻速行駛的小車C，使其每隔固定時(shí)間T0發(fā)射一短促的超聲波脈沖(如圖乙中幅度大的波形)，而B接收到的由小車C反射回的超聲波經(jīng)儀器A處理后顯示如圖乙中幅度較小的波形．反射滯后的時(shí)間已在圖乙中標(biāo)出．其中T0和ΔT為已知量，另外還知道該測(cè)定條件下聲波在空氣中的速度為v0，則根據(jù)所給信息可判斷小車的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)開_____(填“向右”或“向左”)，速度大小為________． 15(探究)想象你以聲波的速度隨同某一個(gè)波峰一起遠(yuǎn)離波源，會(huì)是什么情景？ 參考答案 1解析：多普勒效應(yīng)的實(shí)質(zhì)是由于觀察者與波源在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的頻率與實(shí)際頻率不同，而實(shí)際上波源的頻率是不會(huì)改變的，且多普勒效應(yīng)是波動(dòng)過程的共有特征． 答案：C 2解析：(1)圖示波源左方的波面密集，右方的波面稀疏，可知該圖表示的是多普勒效應(yīng)中波源運(yùn)動(dòng)的情況．選項(xiàng)D正確． (2)由于波源左方的波長(zhǎng)被壓縮，右方的波長(zhǎng)被拉長(zhǎng)，可知波源正在移向A點(diǎn)，選項(xiàng)A正確． (3)由于波源遠(yuǎn)離B點(diǎn)，所以在B點(diǎn)觀察到波的頻率最低，選項(xiàng)B正確． 答案：(1)D　(2)A　(3)B 3解析：多普勒效應(yīng)是指由于觀察者和波源之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而使觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象，實(shí)際上波源的頻率并沒有發(fā)生變化，而是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確，C錯(cuò)誤．當(dāng)觀察者與波源有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但距離不變時(shí)(既不接近，也不遠(yuǎn)離，如人繞波源做勻速圓周運(yùn)動(dòng))，此時(shí)不會(huì)出現(xiàn)多普勒效應(yīng)， 所以D選項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：B 4解析：波源在某一位置產(chǎn)生一列波面后，該波面以該位置為球心，以波的傳播速度向外傳播，反之，由波面可確定出產(chǎn)生該波面的位置：波源、波面半徑大，表示產(chǎn)生早，傳播時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)照?qǐng)D示，可確定出波源由右向左變換，故A選項(xiàng)正確，B選項(xiàng)錯(cuò)誤．由于觀察者不動(dòng)，故波面經(jīng)過觀察者速度等于波速，而在a處觀察時(shí)，相鄰波面間距比波源不動(dòng)時(shí)間距小，因而經(jīng)過觀察者時(shí)間間隔短，頻率大，同理在b處時(shí)間間隔長(zhǎng)、頻率小，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確． 答案：AD 5解析：當(dāng)觀察者接收到的頻率等于聲源頻率時(shí)，音調(diào)不變；當(dāng)聲源向觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的頻率大于聲源頻率時(shí)，音調(diào)變高；當(dāng)觀察者與聲源的距離變大時(shí)，觀察者接收到的頻率小于聲源頻率時(shí)，音調(diào)變低，所以當(dāng)火車減速進(jìn)站時(shí)，鳴笛聲的音調(diào)變高，火車加速離站時(shí)，鳴笛聲的音調(diào)變低，故選項(xiàng)B、C正確． 答案：BC 6解析：A和B分別是利用光波和電磁波的多普勒效應(yīng)來進(jìn)行判斷的，C是利用聲波在鐵軌中的傳播快于空氣中的傳播，D也是利用聲波的多普勒效應(yīng)． 答案：ABD 7解析：f0由波源每秒鐘所振動(dòng)的次數(shù)決定，介質(zhì)振動(dòng)的頻率由波源頻率及波源相對(duì)介質(zhì)是否移動(dòng)來決定．波源運(yùn)動(dòng)時(shí)，在波源的正前方介質(zhì)振動(dòng)的頻率高于波源振動(dòng)的頻率． 答案：D 8解析：由次聲波和超聲波的概念可知A選項(xiàng)正確．由λ＝可判斷在波速相同的情況下，頻率大，波長(zhǎng)短，頻率小，波長(zhǎng)長(zhǎng)，所以B選項(xiàng)不正確．在同一種均勻介質(zhì)中，次聲波、可聞波、超聲波的波速均相等，所以C不正確，D正確． 答案：AD 9解析：超聲波的頻率高，波長(zhǎng)短，基本沿直線傳播，且傳播能量大，距離遠(yuǎn)等．A、B、C、D四項(xiàng)均正確，A、C是利用超聲波的穿透本領(lǐng)和反射特性，B、D是利用超聲波在液體中傳播時(shí)的液壓沖擊特性． 答案：ABCD 10解析：當(dāng)振源以17 m/s的速度遠(yuǎn)離觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收的頻率 f′＝＝ Hz＝19 Hz，故A正確． 當(dāng)振源以17 m/s的速度靠近觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收的頻率f′＝＝21 Hz，故B正確． 當(dāng)觀察者以17 m/s速度靠近振源S運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收的頻率f′＝＝＝21 Hz，故C正確． 答案：ABC 11解析：由于觀察者與波源的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，1 s內(nèi)觀察者將接收到31個(gè)完全波． 答案：31 12解析：(1)聲源與觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)；多普勒效應(yīng)． (2)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)聲的頻率f0＝ Hz＝150 Hz，這也是操縱者聽到的聲音的頻率．模型飛機(jī)飛行速度為 m/s＝25 m/s. 當(dāng)飛機(jī)向觀察者飛行時(shí)，聲波波長(zhǎng)為λ1＝ m＝2.1 m，此時(shí)觀察者聽到的頻率即為最高頻率fmax＝＝ Hz＝162 Hz. 當(dāng)飛機(jī)遠(yuǎn)離觀察者飛行時(shí)，聲波波長(zhǎng)變?yōu)棣?＝ m＝2.43 m，此時(shí)觀察者聽到的頻率即為最低頻率 fmin＝＝ Hz＝140 Hz. 答案：(1)聲源與觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)　多普勒效應(yīng) (2)162　140　150 13解析：火車向觀察者駛來(火車接近觀察者)時(shí)，以觀察者為參考系(觀察者相對(duì)介質(zhì)靜止)，聲波的波長(zhǎng)減小為λ1＝，這時(shí)觀察者接收到的笛聲的頻率為 f1＝＝ f＝275 Hz＝292 Hz 火車駛?cè)?火車遠(yuǎn)離觀察者)時(shí)，以觀察者為參考系，聲波的波長(zhǎng)增大為 λ2＝ 這時(shí)觀察者接收到的笛聲頻率為 f2＝＝f＝275 Hz＝260 Hz. 答案：f1＝292 Hz　f2＝260 Hz 14解析：從題圖乙觀察接收到反射波的時(shí)間越來越長(zhǎng)，說明小車在遠(yuǎn)離B，即小車應(yīng)向右運(yùn)動(dòng)，發(fā)出第一個(gè)脈沖時(shí)，設(shè)車和儀器相距s0，有： v0＝s0＋v① 經(jīng)T0發(fā)出第二個(gè)脈沖時(shí)，車和儀器相距s0＋vT0 第二個(gè)脈沖追上車時(shí)： v0＝(s0＋vT0)＋v② 由①②得：v＝. 答案：向右　v＝ 15解析：此問題是波源相對(duì)介質(zhì)不動(dòng)，觀察者遠(yuǎn)離波源運(yùn)動(dòng)時(shí)，接收頻率問題，應(yīng)充分地利用了相對(duì)運(yùn)動(dòng)解題． 在多普勒效應(yīng)中，波源的頻率是不改變的，只是由于波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，觀察者感到頻率發(fā)生了變化． 答案：波源是靜止的，人和某一個(gè)波峰一起運(yùn)動(dòng)，人的速度等于波峰速度，人和波峰的相對(duì)速度為零．設(shè)人的速度為v，V為波的傳播速度，我們可以定量地計(jì)算人接收到的頻率，即f＝(1－v/V)λ，由v＝V則有f＝0，即聽不到波源的聲響．