2019高中物理第十二章第5节多普勒效应讲义（含解析）新人教版.docx

多普勒效应一、多普勒效应及产生原因1多普勒效应(1)音调：音调由频率决定，频率高则音调高，频率低则音调低。(2)多普勒效应：波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的波的频率都会发生变化的现象。2多普勒效应产生的原因(1)波源与观察者相对静止时，1 s 内通过观察者的波峰(或密部)的数目是一定的，观察到的频率等于波源振动的频率。(2)当波源与观察者相向运动时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加，观察到的频率增加；反之，当波源与观察者互相远离时，观察到的频率变小。注意发生多普勒效应时，波源与观察者一定有相对运动，而与波源到观察者的距离无关。判一判1发生多普勒效应时，波源的频率没有发生变化()2当波源和观察者向同一个方向运动时，一定发生多普勒效应()3只有横波才能发生多普勒效应()4只有声波才能发生多普勒效应()二、多普勒效应的应用1测车辆速度：交警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。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测血流速度：向人体内发射频率已知的超声波，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。说明多普勒效应与“红移”光波与声波的不同之处在于，光波频率的变化使人感觉到的是颜色的变化。如果恒星远离我们而去，则光的谱线就向红光方向移动，称为“红移”。“红移现象”是宇宙大爆炸理论的一个有力证据。选一选有经验的铁路养护人员可以根据火车鸣笛的声音判断火车的行驶方向。他所利用的应是()A声波的反射现象B声波的多普勒效应C声波的干涉现象D声波的衍射现象解析：选B根据火车笛声音调的变化，由多普勒效应即可判断火车行驶的方向，选项B正确。1.对波源频率和接收频率的理解2对音调的理解音调由频率决定，频率高则音调高，频率低则音调低。观察者听到的声音的音调，是由观察者接收到的频率，即单位时间内接收到的完全波的个数决定的。 典型例题例1.蝙蝠在洞穴中飞来飞去时，它利用的超声脉冲导航非常有效。这种超声脉冲是持续1 ms或不到1 ms的短促发射脉冲波，且每秒重复发射几次。假定蝙蝠的超声脉冲发射频率为 39 000 Hz，在一次正朝着表面平直的墙壁飞扑期间，下列判断正确的是()A墙壁接收到超声脉冲频率等于39 000 HzB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 39 000 Hz解析蝙蝠在靠近墙壁运动，所以相当于波源在靠近接收器，故墙壁接收到的超声脉冲频率大于39 000 Hz，A错误；蝙蝠相对墙壁的运动与墙壁反射回来的超声波是相向运动的关系，所以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，B错误，C正确；蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率大于39 000 Hz，D错误。答案C点评由多普勒效应判断波源频率f源和观察者接收到的频率f观之间的大小关系时，只需比较波源或观察者的运动方向或距离变化。当两者间距离增大时，f源f观，当两者间距离减小时，f源f；声源远离B处的人，他接收到的频率变小，即f2f。答案：f2ff1 基础练一、选择题1关于多普勒效应，以下说法正确的有()A只有机械波才能发生多普勒效应B当波源和观察者都运动时就发生多普勒效应C发生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化D发生多普勒效应的结果是观察者接收到的频率发生了变化解析：选D多普勒效应是波动过程共有的特征，无论是机械波、电磁波还是光波都会发生多普勒效应；发生多普勒效应的原因是波源和观察者有相对运动，导致观察者接收到的波的频率发生了变化，而波源的频率不变。综上所述，D正确，A、B、C错误。2医院通过彩超对人体进行体检时，彩超机向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，然后通过反射波的频率变化就可知血液的流速。这一技术主要体现了哪一种物理现象()A共振B波的衍射C多普勒效应 D波的干涉解析：选C根据多普勒效应原理可知彩超机工作时主要体现了多普勒效应，C正确。3多选火车上有一个声源发出频率一定的乐音。当火车静止观察者也静止时，观察者听到并记住了这个乐音的音调。以下情况中，观察者听到这个乐音的音调比原来降低的是()A观察者静止，火车向他驶来B观察者静止，火车离他驶去C火车静止，观察者乘汽车向着火车运动D火车静止，观察者乘汽车远离火车运动解析：选BD当观察者与声源相向运动时，观察者接收到的声波的频率升高，听到乐音的音调比原来要高；当观察者与声源背向运动时，观察者接收到的声波的频率降低，听到乐音的音调比原来降低了。综上所述，B、D正确。4多选下列哪些现象是多普勒效应()A远去的汽车声音越来越小B炮弹迎面飞来，声音刺耳C火车向你驶来时，音调变高，远离你而去时，音调变低D大风中，远处人的说话声时强时弱解析：选BC声波音调的高低由其频率决定，根据多普勒效应，当声源与观察者发生相对运动时，观察者听到的声音会变化，B、C正确；声音的强弱由声波的能量决定，声源越近，声波能量越大，听起来越响亮，但音调不一定变化，A、D不是由多普勒效应造成的，A、D错误。5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解析：选AD女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，她就有靠近声源的趋势，根据多普勒效应，她都能感到哨声音调变高；反之女同学向左运动时，她感到音调变低，A、D正确，B、C错误。二、非选择题6.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v2v1。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，则此时三人听到笛声的频率由高至低依次为_。解析：由于v2v1，所以汽车和甲的相对距离减小，甲听到的笛声的频率变大，即f1f0。由于乙静止不动，汽车和乙的相对距离增大，乙听到的笛声的频率变小，即f2f0。由于司机和声源相对静止，所以司机听到的笛声的频率不变，即f3f0。综上所述，三人听到笛声的频率由高至低依次为f1、f3、f2。答案：f1、f3、f2提能练一、选择题1多选关于多普勒效应，下列说法中正确的是()A当波源与观察者有相对运动时，会发生多普勒效应B当波源与观察者运动的速度相同时，不会发生多普勒效应C只有机械波才能发生多普勒效应D只要波源运动，就一定会发生多普勒效应解析：选AB当波源与观察者有相对运动时，二者之间的距离必然发生变化，其距离增大或减小，则观察者接收到的频率减小或增大，可知必发生多普勒效应，A正确；当波源与观察者运动的速度相同时，无相对运动，相当于二者都静止的情况，不会发生多普勒效应，B正确，D错误；多普勒效应是波动过程共有的特征，这里的波动包括一切波的传播过程，C错误。2波源和观察者相向运动，则观察者单位时间内感觉到的波的个数()A增加 B减少C不变 D不一定解析：选A由多普勒效应知当观察者与波源间距离减小时，接收到波的频率增加，A正确。3轮船在进港途中的x t图象如图所示，则在港口所测到轮船上雾笛发出声音的频率是选项图中的()解析：选A轮船匀速靠近港口的过程中，测量到的频率不随时间变化，但速度大时频率大，由x t图象可知，轮船靠近港口时三段时间内的速度v1v3v2，可知f1f3f2，A正确。4多选(2016衡水高二检测)关于多普勒效应，下列说法中正确的是()A若波源相对介质不动，观察者远离波源，则接收到的频率小于波源发出的频率B只要观察者相对地面运动，就一定可以发生多普勒效应C若观察者相对介质不动，波源运动时，空间传播的波长发生变化D若观察者相对介质不动，波源远离观察者时，观察者接收到的频率大于波源发出的频率解析：选AC发生多普勒效应的原因是波源和观察者有相对运动，B错误；若波源相对介质不动，观察者远离波源或波源远离观察者时，观察者接收到波源的频率小于波源发出的频率，A正确，D错误；观察者相对介质不动，波源运动时，空间传播的波长发生变化，C正确。二、非选择题5.如图所示，实线表示波峰，S为波源，设波源频率为20 Hz，且不运动，而观察者在1 s内由B运动到A，能接收到多少个完全波？设波速为340 m/s，若要让观察者完全接收不到波，那么，他的运动速度至少应该是多少？解析：观察者在单位时间内接收到的完全波的个数，即等于其接收到波的频率，如果观察者不运动，在1 s内，观察者接收到的完全波的个数应当是20个，然而当观察者从B运动到A的过程中，所能接收到的完全波的个数正好比不运动时少1个，即他只能接收到19个完全波。要想让观察者完全接收不到波，他必须远离波并至少随同所在的波峰一起运动，即观察者的运动速度至少应该是340 m/s。答案：19340 m/s6(2016济宁高二检测)正在报警的警钟每隔0.5 s响一