2023-2024（上） 全品学练考 高中物理 选择性必修第一册第3章 机械波多普勒效应导学案含答案

2023-2024（上）全品学练考高中物理选择性必修第一册第3章机械波5多普勒效应学习任务一对多普勒效应的理解[教材链接]阅读教材,填写多普勒效应的相关知识.(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:波源与观察者相互靠近或者相互远离时,接收到的波的都会发生变化的现象.

(2)多普勒效应产生的原因①当波源与观察者相对静止时,1s内通过观察者的波峰(或密部)的数目是的,观测到的频率波源振动的频率.

②当波源与观察者相互接近时,1s内通过观察者的波峰(或密部)的数目,观测到的频率;反之,当波源与观察者相互远离时,观测到的频率.

例1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察者听起来音调(选填“偏高”或“偏低”).站在车运动后方路旁的观察者听起来音调(选填“偏高”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?学习任务二多普勒效应的应用[物理观念]在日常生活中,有经验的铁路工人可以根据火车的汽笛声判断火车的运动方向和快慢.同时,多普勒效应在科学技术中有着广泛的应用.(1)多普勒测速仪.测速仪向行进中的汽车发射已知频率的超声波,超声波被运动的汽车反射回来时,测速仪接收到的频率发生变化,由此可知汽车的速度.(2)在医学方面,多普勒超声诊断仪可以测出血液的流动速度,从而诊断出病情.(3)电磁波的多普勒效应为跟踪目标物(如导弹、云层等)提供了一种简单的方法,在军事、航天、气象预报等领域有广泛的应用(如根据多普勒效应可算出其他星球靠近或远离地球运动的速率).例2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超声波,结果该超声波被那辆轿车反射回来时,巡警车接收到的超声波频率比发出的低.(1)此现象属于(填选项前的字母).

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,则该轿车是否超速?(3)若该轿车以20m/s的速度行进,反射回的频率应怎样变化?1.(多普勒效应的原理)[2022·浙江余姚中学月考]关于多普勒效应,下列说法正确的是 ()A.多普勒效应是由于波的干涉引起的B.发生多普勒效应时,波源的频率发生了改变C.多普勒效应是由于波源与观察者之间有相对运动而发生的D.只有声波才有多普勒效应2.(多普勒效应的应用)下列事例中利用了多普勒效应的是 ()A.利用“声波”来探测海水深度B.利用“共鸣箱”来使声音增强C.将耳朵贴近铁轨听声音来判断是否有火车即将驶来D.通过炮弹飞行的尖叫声来判断炮弹是靠近还是远离3.(对多普勒效应的理解)(多选)根据多普勒效应,下列说法正确的是 ()A.当波源与观察者有相对运动时,观察者接收到的频率一定发生变化B.当波源与观察者同向运动时,观察者接收到的频率一定比波源发出的频率低C.当波源与观察者相向运动时,观察者接收到的频率一定比波源发出的频率高D.当波源与观察者反向运动时,观察者接收到的频率一定比波源发出的频率低4.(多普勒效应的原理)(多选)关于多普勒效应,下列说法正确的是 ()A.产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化B.产生多普勒效应的原因是观察者或波源发生了相对运动,且两者间距发生变化C.甲、乙两列车相向行驶,两车均鸣笛,且所发出的笛声频率相同,那么乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率低于他听到的乙车笛声频率D.高速公路上的测速仪是应用多普勒效应测速的[反思感悟]

5多普勒效应[教材链接](1)②频率(2)①一定等于②增加变大变小例1(1)偏高偏低(2)偏高不变(3)不变[解析](1)站在车运动前方的观察者与列车在靠近,因此听起来音调偏高;站在车运动后方的观察者与列车在远离,因此听起来音调偏低.(2)迎面来的另一列车上的乘客听起来音调偏高;此时列车汽笛声的音调不变.(3)坐在新型列车动车组上的乘客与该列车的相对位置不变,故听起来音调不变.例2(1)C(2)超速(3)变高[解析](1)巡警车接收到的超声波频率比发出的低,此现象为多普勒效应,选项C正确.(2)因巡警车接收到的频率比发出的低,由多普勒效应知巡警车与轿车在相互远离,而巡警车车速恒定且在后面,可判断轿车车速比巡警车车速大,故该轿车超速.(3)若该轿车以20m/s的速度行进,此时巡警车与轿车在相互靠近,由多普勒效应知反射回的频率应变高.随堂巩固1.C[解析]多普勒效应是由于波源与观察者之间发生相对运动而产生的,其波源的频率不发生变化,是观察者接收到的频率发生变化,故C正确,A、B错误;机械波和光波都有多普勒效应,故D错误.2.D3.CD4.BD[解析]产生多普勒效应的原因是观察者或波源发生了相对运动且两者间距发生了变化,而波源的频率没有发生变化,A错误,B正确;若甲、乙两列车相向行驶,两车均鸣笛,且所发出的笛声频率相同,乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率变大,他所听到的乙车笛声频率不变,C错误;高速公路上的测速仪是应用多普勒效应测速的,D正确.5多普勒效应建议用时:40分钟◆知识点一多普勒效应的理解1.(多选)关于多普勒效应,下列说法正确的是()A.只有机械波才能产生多普勒效应B.机械波、电磁波、光波等均能产生多普勒效应C.产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化D.产生多普勒效应的原因是观察者接收到的频率发生了变化2.(多选)下列说法正确的是 ()A.多普勒效应是由波的干涉引起的B.若你以声波的速度随同某一个波峰一起远离声源,你将听不到声音C.你听到迎面驶来的火车的汽笛声和离你远去的火车的汽笛声是一样的D.多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的3.[2022·天津一中月考]上课时老师将一蜂鸣器固定在教鞭一端,然后使蜂鸣器迅速水平旋转,同学们听到蜂鸣器音调竟然忽高忽低,下列判断正确的是()A.旋转时蜂鸣器发声的频率变化了B.由于旋转,改变了同学们听到的声音频率C.蜂鸣器音调变低时,一定是向学生的方向运动D.音调的忽高忽低是由波的干涉造成的◆知识点二多普勒效应的应用4.如图所示,装有多普勒测速仪的汽车测速监视器安装在公路旁,它向行驶中的车辆发射已知频率的超声波,并接收被车辆反射回来的反射波.当某汽车远离测速监视器时,被该汽车反射回来的反射波与测速监视器发出的超声波相比 ()A.频率不变,波速变小B.波速不变,频率变小C.频率不变,波速变大D.波速不变,频率变大5.蝙蝠在洞穴中飞来飞去时,有效利用超声脉冲导航,这种超声脉冲以持续1ms或不到1ms的时间短促发射,且每秒重复发射几次.假定蝙蝠的超声脉冲发射频率为35000Hz,在一次正朝着表面平直的墙壁飞扑的过程中,下列说法正确的是 ()A.墙壁接收到超声脉冲频率等于35000HzB.墙壁接收到超声脉冲频率大于35000HzC.蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率小于35000HzD.蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于35000Hz6.近年来我国的航空事业迅速发展,战机的超音速飞行已十分普遍.当战机在上空返航时,地面上的人经常会听到一声雷鸣般的巨响,引起房屋门窗的剧烈颤动.这是因为在飞机返航加速过程中,当飞机速度接近声速时,发动机发出的声波波面会在飞机的前方堆积形成音障,飞机加速冲破音障时发出的巨大响声,称为音爆.音障的形成与下列现象的形成原理最为相近的是()A.音叉周围有些区域声音较强,有些区域声音较弱B.敲响一只音叉,不远处的另一只音叉也发出声音C.火车进站时鸣笛的音调会变高,出站时会变低D.在屋外看不见屋内的人,却能听见屋内人说话7.a为声源,发出声波.b为接收者,接收a发出的声波.若a、b在沿着两者连线的方向运动(速度都不超过声速).以下说法正确的是 ()A.若a、b相互靠近,则b接收到的声波的频率一定比a发出的低B.若a、b向同一方向运动,则b接收到的声波的频率一定比a发出的低C.若a、b向同一方向运动,则b接收到的声波的频率一定比a发出的高D.若a静止,b向a运动,则b接收到的声波的频率一定比a发出的高8.无人驾驶技术已逐渐成熟,某巡航控制系统可以控制无人车在前车减速时自动减速、前车加速时自动加速.汽车使用的传感器会发射和接收调制过的无线电波,通过多普勒效应造成的频率变化来测量目标的相对距离和相对速度.若该传感器发射的无线电波的频率为f,接收到的回波的频率为f',则 ()A.当f'=f时,表明前车一定做匀速直线运动B.当f'=f时,表明前车一定处于静止状态C.当f'>f时,表明无人车需要相对前车减速行驶D.当f'<f时,表明无人车需要相对前车减速行驶9.一名观察者站在桥上观察一列复兴号高铁列车鸣笛通过桥梁向远处驶去.已知复兴号高铁列车通过桥梁所在路段时的速度为280km/h,列车发声器发出的笛声频率为500Hz,声音在空气中传播的速度为340m/s,则列车发声器发出的笛声的波长为m,在列车远去时站在桥上的观察者听到笛声的波长(选填“大于”“等于”或“小于”)上述计算值.

10.[2022·湖南长郡中学月考]我国成功进行了多次高超音速导弹试验,目的是保持强大的威慑能力,有效遏制战争、保护自身安全.假设频率一定的点波源随导弹以超音速做匀速直线运动,且以相等的时间间隔向各个方向同时发出声波,图中各圆形均表示点波源振动产生的波面.关于该过程,下列图中正确的是 ()ABCD11.平直公路上,汽车正在匀速远离,用多普勒测速仪向其发出频率为f0的超声波,被汽车反射回来的超声波的频率随汽车运动位移变化的图像正确的是 ()12.(多选)如图所示,甲图是一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波在t=2s时的波动图像,乙图是该波传播方向上介质中某质点从t=0时刻起的振动图像,a、b是介质中平衡位置为x1=3m和x2=5m的两个质点,下列说法正确的是 ()A.该波的波速是2m/sB.在t=2s时刻,a、b两质点的速度相同C.在0~4s内,a质点运动的路程为20cmD.x=200m处的观察者向x轴负方向运动时,接收到该波的频率一定为0.25Hz13.(多选)[2022·浙江宁波三中月考]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个周期时观察到的水面波.则下列说法正确的是 ()A.位于x轴正方向一侧的观测者,接收频率大于5HzB.位于x轴负方向一侧的观测者,接收频率大于5HzC.水面波的传播速度是0.2m/s,小球匀速移动的速度是0.1m/sD.水面波的传播速度是0.4m/s,小球匀速移动的速度是0.2m/s5多普勒效应1.BD[解析]多普勒效应是波共有的特征,无论是机械波、电磁波还是光波,都会产生多普勒效应,产生多普勒效应的原因是观察者接收到的频率发生了变化,而波源的频率不变,故选项B、D正确,选项A、C错误.2.BD3.B[解析]旋转过程中,声源(蜂鸣器)与同学们的距离有时近,有时远,发生多普勒效应,故D错误;蜂鸣器发出声波的频率不变,只是同学们听到的声音频率变化了,故A错误,B正确;当蜂鸣器远离学生时,听到声音的频率变小即音调变低,故C错误.4.B[解析]波速由介质决定,所以当某汽车远离测速监视器时,被该汽车反射回来的超声波与测速监视器发出的超声波相比波速不变,根据波的多普勒效应,声源远离监视器时,监视器接收到的波的频率变小,所以被该汽车反射回来的超声波与发出的超声波相比频率变小.5.B[解析]蝙蝠(波源)相对墙壁(观察者)的距离减小,所以墙壁接收到的超声脉冲的频率增大,故A错误,B正确;超声脉冲被反射后,其频率不变,但传播方向和蝙蝠的运动方向相反,蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲的频率会更大,故C、D错误.6.C[解析]音叉周围有些区域声音较强,有些区域声音较弱,这是声音的干涉现象,故A错误;敲响一只音叉,不远处的另一只音叉也发出声音,这是声音的共鸣现象,故B错误;火车进站时鸣笛的音调会变高,出站时会变低,音调变低表示远离,音调变高表示靠近,该现象与音障的形成类似,故C正确;在屋外看不见屋内的人,却能听见屋内人说话,这是声音的衍射现象,故D错误.7.D[解析]b接收到的声波的频率的高低关键是看声源a与接收者b之间的距离如何变化,若远离则b接收到的声波的频率比a发出的低,若靠近则b接收到的声波的频率比a发出的高,故A错误,D正确;当a、b向同一方向运动时,两者之间的距离可变大、可变小、可不变,故b接收到的声波的频率与a发出的声波的频率关系不确定,故B、C错误.8.C[解析]由多普勒效应可知,当f'=f时,表明前车与无人车的距离保持不变,即前车与无人车保持相对静止,可能匀速,可能静止,也可能是变速,故A、B错误;由多普勒效应可知,当f'>f时,接收到的频率增大,两车距离减小,无人车需要相对前车减速行驶,故C正确;由多普勒效应可知,当f'<f时,接收到的频率减小,两车距离增大,无人车需要相对前车加速行驶,故D错误.9.0.68大于[解析]由波长、波速和频率的关系式可得λ=vf=340500m=