3.5多普勒效应 基础练习 -2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册（含解析）

3.5、多普勒效应一、选择题（共16题）1．1842年,奥地利物理学家多普勒带着女儿在铁道旁散步时,发现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,并且做出了解释．人们把这种现象叫做多普勒效应．多普勒效应在科学技术中有广泛的应用．装有多普勒测速仪的监视器可以安装在公路上方,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．在测速的同时把车辆牌号拍摄下来,并把测得的速度自动打印在照片上．下列说法正确的是（

）A．当车辆驶向监视器时,监视器发射的超声波频率变大B．当车辆驶向监视器时,监视器接收到的超声波频率比发射出时小C．车速越大,监视器接收到的超声波频率比发射出时大得越多D．超声波能发生多普勒效应,光波也能发生多普勒效应2．下面哪项物理知识的应用没有用到多普勒效应的知识（）A．铁路工人用耳朵贴在铁轨上可判断附近有没有火车行驶B．交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理C．利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度D．有经验的战士从炮弹飞行的尖啸声判断飞行炮弹是接近还是远去3．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，波源频率发生了变化B．要发生多普勒效应，波源和观察者必须有相对运动C．火车向你驶来时，你听到的汽笛声音调变低，火车离你远去时，你听到的汽笛声音调变高D．机械波能发生多普勒效应，而光波则不能4．医院有一种先进的检测技术﹣﹣彩超，就是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，就可知道血液的流速，这一技术利用了物理学中的下列哪一原理（）A．回声 B．波的衍射 C．波的干涉 D．多普勒效应5．下列说法正确的是(

)A．做简谐运动的物体，其振动能量与振动的频率有关B．“隔墙有耳”现象是指声波发生了明显衍射现象C．当观察者和波源间存在相对运动时一定能观察到多普勒效应现象D．交警通过发射超声波测量车速是利用了波的干涉原理6．下列说法不正确的是（）A．被拍打的篮球上下运动是简谐运动B．若声波波源远离观察者，则观察者接收到的声波频率减小C．地震波既有横波又有纵波，所以房屋上下左右摆动D．“闻其声而不见其人”是声波的衍射现象7．分析下列物理现象：①“空山不见人，但闻人语响”；②围绕发声的音叉走一圈，听到声音忽强忽弱；③当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高．这些物理现象分别属于波的()A．折射、干涉、多普勒效应 B．衍射、多普勒效应、干涉C．衍射、干涉、多普勒效应 D．衍射、折射、多普勒效应8．波源质点在坐标原点O沿y方向上下振动，已知t=0时刻波恰好传到x=20cm的质点处，波形如图，波沿x轴正方向传播，波速为2m/s，由此可知（）A．波源开始振动时方向沿y轴正方向B．若波源向x轴正方向运动，接受器P接收到波的频率可能为9HzC．若该波传播中遇到宽约10m的障碍物能发生明显的衍射现象D．若此波遇到另一列波并发生稳定干涉现象，则另一列波的频率为10Hz9．在同一均匀介质中有两列简谐横波，甲向右、乙向左，波速大小为0.5m/s，沿x轴相向传播，t＝0时刻的波形如图所示，下列说法中正确的是（）A．t＝0时刻，x＝－3.6m处质点的振动方向与x＝5.3m处质点的振动方向相同B．一观察者正经x＝2m处沿x轴正向运动，在他看来，两列波的频率可能相同C．两列波相遇时能发生稳定的干涉D．x轴上第一个位移达到6cm的质点的横坐标为x＝2.75m10．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，下列说法正确的是（）A．该图表示的是衍射现象 B．该图表示的是多普勒效应C．该图表示波源正在向B点移动 D．观察者在图中的A点接收到的波的频率最低11．2019年的诺贝尔物理学奖于10月8日公布，有一半的奖金归属了一对师徒——瑞士的天文学家MichelMayor和DidierQueloz，以表彰他们“发现了一颗围绕类太阳恒星运行的系外行星"。由于行星自身不发光，所以我们很难直接在其他恒星周围找到可能存在的系外行星，天文学家通常都采用间接的方法来侦测太阳系外的行星，视向速度法是目前为止发现最多系外行星的方法。行星自身的质量使得行星和恒星围绕着他们共同的质量中心在转动，在地球上用望远镜就有可能看到行星引力对于恒星的影响。在视线方向上，恒星受行星引力作用，时而远离时而靠近我们，这种细微的摇摆反应在光谱上，就会造成恒星光谱不断地红移和蓝移。我们称这种探测系外行星的方法为视向速度法。结合以上信息，下列说法正确的是（）A．在绕着共同的质量中心转动的恒星和行星组成的双星系统中，恒星和行星做圆周运动的线速度大小一定相等B．在绕着共同的质量中心转动的恒星和行星组成的双星系统中，由于恒星质量大，转动半径小，所以恒星做圆周运动的周期比行星的周期小C．若某恒星在靠近我们，该恒星发出光的频率将变高，因此接收到的频率就会变高，即恒星光谱会出现蓝移D．若某恒星在远离我们，该恒星发出光的频率不变，但我们接收到的频率会比它发出时的频率低，即恒星光谱会出现红移12．如图所示，静止的雷达测速仪发射频率为的超声波，该超声波被迎面驶来的汽车反射后，又被接收到。则（）A．接收到的反射波频率等于B．的发射波与的反射波相遇会发生干涉C．反射波在空气中的传播速度与运动速度有关D．根据接收到的反射波的频率可确定的速度13．在某种介质中，一列沿x轴传播的简谐横波在时刻的波形图如图甲所示，此时质点A在波峰位置，质点D刚要开始振动，A、B、C、D四个质点中某个质点的振动图像如图乙所示。时刻在D点有一台机械波信号接收器（图中未画出），正以的速度沿x轴正向匀速运动下列说法正确的是（）A．质点C的起振方向沿y轴负方向B．无法判断图乙所示为四个质点中哪一个质点的振动图像C．信号接收器可以接收到该机械波D．如果只改变该信号接收器的速度的大小，使它能接收到该机械波，则它接收到该机械波的频率大于14．下列说法正确的是（）A．声速与介质有关B．电磁波只能传递信息，不能传递能量C．用肥皂膜做干涉实验时，呈现的是等间距竖直条纹D．彩超可以检查心脏、大脑和血管的病变，它应用了多普勒效应15．下列说法正确的是（

）A．太阳能真空玻璃管采用镀膜技术增加透射光，这是利用光的衍射原理B．医院里用于检测的“彩超”的原理是：向病人体内发射超声波，经血液反射后被接收，测出反射波的频率变化，就可知血液的流速．这一技术应用了多普勒效应C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以减弱反射光的强度D．大量光子的行为波动性越显著，个别光子的行为粒子性越显著16．列车上安装一个声源，发出一定频率的乐音．当列车与观察者都静止时，观察者记住了这个乐音的音调．在以下情况中，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，列车向他驶来 B．观察者静止，列车离他驶去C．列车静止，观察者靠近声源 D．列车静止，观察者远离声源二、填空题17．有多普勒效应时，波源的振动频率并没有发生变化，而是接收者接收的频率发生了变化，远离波源的接收者接到的频率变大，接近波源的接收者接收到的频率变小()18．新型列车动车组速度可达300km/h，与该车汽笛声的音调相比，(1)站在车前方路旁的人听起来音调________(选填“偏高”或“偏低”)，站在车后方路旁的人听起来音调_______(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___？此时列车汽笛发出的声波频率变化了吗_____？(3)坐在新型列车动车组上的乘客听起来音调怎样____？19．如图表示产生机械波的波源做匀速运动的情况，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．点

B．点

C．点

D．点（3）观察到的波的频率最小的点是()。A．点

B．点

C．点

D．点20．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()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100km/h，则该轿车是否超速？()（3）若该轿车以25m/s的速度行进，反射回的超声波频率应怎样变化？()三、综合题21．如图所示是某弹簧振子做简谐运动的位移随时间变化的图象，求：（1）振子在从计时时刻起内通过的路程．（2）在末，振子的位移．22．某雷达站正在跟踪一架飞机，此时飞机正朝着雷达站方向匀速飞来．某一时刻雷达发射出一个雷达波脉冲，经过2×10-4s后收到反射波；再隔0.8s后再发出一个脉冲波，经过1.98×10-4s收到反射波，问；（1）雷达波是超声波还是电磁波？波速为多少？（2）若雷达波的频率为1.5×1010Hz，此波的波长为多少？（3）飞机的飞行速度为多少？23．以速度u＝20m/s奔驰的火车，鸣笛声频率为275Hz，已知常温下空气中的声音传播速度v＝340m/s。(1)当火车驶来时，站在铁道旁的观察者听到的笛声频率是多少？(2)当火车驶去时，站在铁道旁的观察者听到的笛声频率是多少？参考答案：1．D【详解】（1）多普勒效应是波源和观察者有相对运动时观察者接收到的波的频率与波源发出的频率不相同的现象．但波源实际发出的频率并没有变化．所以A错误；（2）当波源和观察者靠近时，接收到的频率增大，当波源和观察者远离时，接收到的频率减小．所以当车辆驶向监视器时,监视器接收到的超声波频率比发射出时的大，B错；（3）车速越大，如果车辆靠近监视器的话，监视器接收到的超声波频率比发射出时大得越多，远离的话反而更小，C错误；（4）超声波，电磁波都可发生多普勒效应，光波属于电磁波所以可以发生多普勒效应．D正确．故本题选D.2．A【详解】A．铁路工人用耳朵贴在铁轨上可判断附近有没有火车行驶，,是因为声音在固体中传播的比空气中快，与多普勒效应无关，故A符合题意；B．交通警察对行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生变化，来知道汽车的速度，以便于进行交通管理，利用了多普勒效应；故B不符合题意；C．利用地球上接收到遥远天体发出的原子光谱线的移动来判断遥远天体相对地球运动的速度，利用了多普勒效应，故C不符合题意；D．有经验的战士从炮弹飞行的尖啸声来判断飞行炮弹是接近还是远去，频率变高表示靠近，频率降低表示远，利用了多普勒效应，故D不符合题意；故选A。3．B【详解】A．发生多普勒效应时，波源频率并没有发生变化，故A错误；B．要发生多普勒效应，波源和观察者必须有相对运动，故B正确；C．根据多普勒效应可知，当波源和观察者间距变小，观察者接收到的频率一定比波源频率高．当波源和观察者距变大，观察者接收到的频率一定比波源频率低，故C错误；D．机械波能发生多普勒效应，而光波同样能发生多普勒效应，故D错误。故选B。4．D【详解】由题意可知，该仪器是测量反射波的频率变化．波的干涉、波的衍射及回声都不会产生频率的变化；而多普勒效应中由于波源的移动而使接收到的频率变化．故该技术体现的是多普勒效应；故选D.5．B【详解】做简谐运动的物体，其振动能量与振动的振幅有关，与频率无关，选项A错误；“隔墙有耳”现象是指声波发生了明显衍射现象，选项B正确；当观察者和波源间存在相对运动时不一定能观察到多普勒效应现象，如观测者绕波源做匀速圆周运动．故C错误；交警通过发射超声波测量车速是利用了多普勒现象，从汽车上反射回的超声波的频率发生了变化．故D错误．故选B.6．A【详解】A、根据质点做简谐运动的条件可知，做简谐运动的条件是回复力为F=-kx，被拍打的篮球上下运动显然不是简谐运动，故A错误；B、根据多普勒效应，若声波波源远离观察者，则观察者接收到的声波频率减小，故B正确；C、地震波既有横波又有纵波，所以房屋上下左右摆动，故C正确；D、“闻其声不见其人”是声波绕过障碍物继续传播的现象，是声波的衍射现象，故D正确；说法错误的故选A．7．C【详解】①“空山不见人，但闻人语响”，听到声音，却看不见人，这是声音的衍射；②围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，音叉发出两个频率相同的声波相互叠加，从而出现加强区与减弱区．这是声音的干涉；③当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高．音调变高就是频率变高，因此这是多普勒效应现象；故选C．8．D【详解】A．由于波源质点的起振方向与波前质点的起振方向一致，从波形图可知x=20cm的质点此刻的振动方向向下，故波源质点的起振方向沿y轴负方向，A错误；B．由波形图可知波长，该列波的频率若波源向x轴正方向运动，接受器P接收到波的频率会变大，应大于10Hz，B错误；C．发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长相差不多，宽约10m的障碍比波长0.2m大很多，故不能发生明显的衍射现象，C错误；D．两列波相遇并发生稳定干涉现象的条件是两列波的频率一致，故另一列波的频率应为10Hz，D正确。故选D。9．D【详解】A．由同侧法可得x=-3.6m处质点向上振动，x=5.3m处质点向下振动，所以质点的振动方向相反，故A错误；BC．由波形图可知波长，，由可得两波频率不同，不能发生稳定干涉；由多普勒效应可知，一观察者正经x=2m处沿x轴正向运动，在他看来，甲波的频率变小，乙波的频率增大，由以上分析可知，在他看来，两波的频率不可能相同，故BC错误；D．要使质点的位移第一次达到6cm，必定是两列波相距最近的两个波峰相遇，t=0时这两个波峰相距，故从此时开始到两者相遇，两波峰移动的距离均为因为甲波的第一个波峰t=0时刻的横坐标为，向x轴正方向移动3.75m后，横坐标为2.75m，故D正确。故选D。10．B【详解】AB．题图表示的是由波源的移动而引起的多普勒效应，而不是衍射现象，故A错误，B正确；CD．由题图可知，波源正在向A点移动，故在A点处单位时间内接收到的完全波的个数最多，即在A点处接收到的波的频率最高，故CD错误。故选B。11．D【详解】AB．双星间的万有引力提供它们各自圆周运动的向心力，则恒星和行星做圆周运动的角速度大小相等，周期相同，则可得由于恒星与行星质量不同，则轨道半径不同，由公式可知，恒星和行星做圆周运动的线速度大小不同，故AB错误；C．根据多普勒效应可知，若某恒星在靠近我们，该恒星发出光的频率不变，但我们接收到的频率会比它发出时的频率，即恒星光谱会出现蓝移，故C错误；D．根据多普勒效应可知，若某恒星在远离我们，该恒星发出光的频率不变，但我们接收到的频率会比它发出时的频率低，即恒星光谱会出现红移，故D正确。故选D。12．D【详解】AB．多普勒效应是指波源或观察者发生移动而使两者间的位置发生变化，使观察者收到的频率发生了变化；若声源和观察者靠近时，频率会变大，所以接收到的反射波频率大于，由于频率发生变化，的发射波与的反射波相遇不会发生干涉，故AB错误；C．同一介质中波的传播速度相等，故C错误；D．设接收到的反射波的频率为，a发射的波的频率为f0，波在空气中的速度为v，车的速度为，由可知根据接收到的反射波的频率可确定的速度，故D正确。故选D。13．C【详解】A．在时刻的波形图如图甲所示，此时质点A在波峰位置，质点D刚要开始振动，则可知波沿x轴正方向传播，根据同侧法可知D点起振方向沿y轴正方向，则质点C的起振方向沿y轴正方向，故A错误；B．图甲中质点C在时刻处于平衡位置且向y轴负方向运动，则图乙所示为质点C的振动图像，故B错误；C．由图可知，则波速为则信号接收器可以接收到该机械波，故C正确；D．因机械波周期为0.4s，则频率为根据多普勒效应，由于信号接收器在远离机械波波源运动，则它接收到该机械波的频率小于2.5Hz，故D错误。故选C。14．AD【详解】A．声速与介质及其温度有关，故A正确；B．电磁波既能传递信息，又能传递能量，故B错误；C．肥皂膜做干涉实验时，因同一高度，膜的厚度相等，因此呈现的是水平条纹，再依据干涉条纹间距公式可知，条纹是等间距，故C错误；D．彩超工作利用的是超声波的多普勒效应，故D正确；故选AD．15．BCD【详解】解：A、太阳能真空玻璃管采用镀膜技术增加透射光，这是利用光的干涉原理，A错误；B、超声波遇到迎面而来的物体时，频率会增大，这是多普勒效应，B正确；C、透射光（折射光）和反射的偏振方向是不同的，因此加上偏振片，就可以滤去反射光，只留下室内的透射光，这样就能看清，C正确；D、大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性，D正确．故选BCD．16．BD【详解】根据多普勒效应可知，当波源和观察者间距变小，观察者接收到的频率一定比波源频率高．当波源和观察者距变大，观察者接收到的频率一定比波源频率低．观察者听到这个乐音的音调比原来降低，即接收到的声波频率降低．说明观察者和火车之间的距离在变大．所以AC均不正确，BD正确．故选BD．17．错误【详解】根据多普勒效应，远离波源的接收者接到的频率变小，接近波源的接收者接收到的频率变大，故原题说法错误。18．