高中物理选修1步步高同步讲义第三章 5　多普勒效应

DISANZHANG第三章5多普勒效应

学习目标1.知道什么是多普勒效应，理解多普勒效应的形成原因(重点)。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物理现象(重点)。

内容索引一、多普勒效应二、多普勒效应的应用课时对点练一多普勒效应1.多普勒效应波源与观察者相互靠近或者相互远离时，

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______(选填“增加”或“减少”)，观测到的频率

(选填“增大”或“减小”)；反之，当波源与观察者相互远离时，观测到的频率_____(选填“增大”或“减小”)。接收到频率一定等于增加增大减小只要观察者与波源发生相对运动，就会产生多普勒效应，观测到的频率就大于波源振动的频率，这种说法对吗？为什么？答案不对，如果观察者绕着波源做圆周运动，虽然两者间发生了相对运动，但观察者接收的频率与波源发出的频率依然相等，并未发生多普勒效应。思考与讨论1.相对位置变化与频率的关系深化总结相对位置图示结论(频率、音调、波面)波源S和观察者A相对静止

f观察者＝f波源，音调不变波源S不动，观察者运动，由A→B或A→C

由A→B，f观察者>f波源，音调升高由A→C，f观察者<f波源，音调降低观察者A不动，波源S运动，由S→S′，接近观察者或远离观察者

波源向哪运动，哪个方向波面被压缩较密集接近观察者，f观察者>f波源，音调升高远离观察者，f观察者<f波源，音调降低2.成因归纳(1)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，且两者间距发生变化。(2)发生多普勒效应时，波源的频率保持不变，只是观察者接收到的频率发生了变化。(1)观察者与声源间没有相对运动也可能产生多普勒效应。(

)(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)多普勒效应是由于波的干涉引起的。(

)(4)当观察者远离波源运动时，观察者接收到的波的频率变小。(

)(5)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。(

)×√×××

如图甲所示，某同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，如图乙，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

音调变低B.女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声

音调变高C.女同学在点C向右运动时，她感觉哨声音

调不变D.女同学在点C向左运动时，她感觉哨声音

调变低例1√根据多普勒效应，靠近声源时，哨声音调变高，远离声源时，哨声音调变低，所以A、B、C错误，D正确。(2022·苏州市质检)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.多普勒效应例2该图表示的是多普勒效应，正确选项为D。D(2)波源正在移向_____(选填“A”“B”“C”或“D”)点。从波长变化情况来看，波源正在移向A点。A(3)观察到波的频率最低的点是_____(选填“A”“B”“C”或“D”)点。由于波源远离B点，所以观察到波的频率最低的点是B点。B

一频率为600Hz的声源以20rad/s的角速度沿一半径为0.8m的圆周(圆心为O点)做匀速圆周运动。一观察者站在离圆心很远的P点且相对于圆心静止，如图所示，则观察者接收到A.声源在A点时发出声音的频率等于600HzB.声源在B点时发出声音的频率等于600HzC.声源在C点时发出声音的频率等于600HzD.声源在D点时发出声音的频率小于600Hz例3√根据多普勒效应，当声源和观察者相向运动时，观察者接收到的频率大于声源的频率，当声源和观察者反向运动时，观察者接收到的频率小于声源的频率，将声源运动到A、B、C、D四个点时，画出来相对于观察者的速度方向，可以得到声源在A点有接近观察者的趋势，声源在C点有远离观察者的趋势，声源在B、D两点的速度方向垂直O点与观察者的连线，所以在B、D两点，观察者接收到的频率就等于声源的频率，而在A点观察者接收到的频率大于声源的频率，在C点观察者接收到的频率小于声源的频率，故选B。二多普勒效应的应用1.利用多普勒测速仪测速交通警察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

，根据反射波

变化的多少就能知道车辆的速度。2.利用超声波测血流速度医生向人体内发射频率已知的超声波，测出被血管中的血流反射后的波的______变化，就可知道血流的

。3.利用光波的频率变化，计算星球靠近或远离我们的

。拓展：红移现象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，可测得星球靠近或远离地球的速度。若星球远离我们运动，接收到的光波的频率变小，谱线就向频率小的红端移动，这种现象称为红移现象。频率频率频率速度速度(多选)(2023·太原五中月考)关于多普勒效应的应用，下列说法中正确的是A.发现星系谱线的“红移”现象B.利用多普勒效应可以从火车的鸣笛声中判断其运动方向C.利用多普勒效应可以判断遥远的天体相对地球的运动速度D.目前在技术上人们只能利用声波发生的多普勒效应例4√√√星系谱线的“红移”现象的发现是多普勒效应在天体运动中的应用，选项A正确；利用多普勒效应可以从火车的鸣笛声中判断其运动方向，这是多普勒效应在机械运动中的应用，选项B正确；利用多普勒效应可以判断遥远的天体相对地球的运动速度，这是多普勒效应在天体运动中的应用，选项C正确；人们已可以利用电磁波的多普勒效应进行各种测量，选项D错误。

汽车无人驾驶技术已逐渐成熟，最常用的是ACC自适应巡航控制系统，它可以控制无人车在前车减速时自动减速、前车加速时自动跟上去，其使用的传感器主要是毫米波雷达，该雷达会发射和接收调制过的无线电波，再通过因波的时间差和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。若该雷达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，表明前车与无人车速度相同B.当f＝f′时，表明前车一定处于静止状态C.当f′>f时，表明前车在加速行驶D.当f′<f时，表明前车在减速行驶例5√当波源和观察者之间的距离不发生变化时，观察者接收到的频率和波源发出的频率相等，故当f＝f′时，说明两者之间的距离不变，表明前车与无人车的速度相同，但不一定静止，故A正确，B错误；当f′>f时，说明接收到的频率增大，说明两车距离减小，表明前车在减速行驶，故C错误；当f′<f时，说明接收到的频率减小，说明两车距离增大，表明前车在加速行驶，故D错误。三课时对点练考点一多普勒效应的理解1.(多选)(2022·效实中学期中)下列关于多普勒效应的说法正确的是A.多普勒效应是当波源与观察者相互靠近或相互远离时，观察者接收到

的波的频率与波源频率不同的现象B.机械波和光波都能发生多普勒效应C.当观察者静止、波源向着观察者运动时，观察者收到的波的波速不变，

波长变长D.当观察者静止、波源向着观察者运动时，观察者接收到的波的波速不

变，波长变短123456789101112基础对点练√√√多普勒效应是当波源与观察者相互靠近或相互远离时，观察者接收到的波的频率与波源频率不同的现象，A正确；机械波、电磁波和光波都会发生多普勒效应，B正确；根据多普勒效应可知，当波源靠近观察者时，观察者接收到的波的频率比波源频率高，波速不变，根据v＝λf，可知波长变短，C错误，D正确。1234567891011122.(多选)(2023·广州二中月考)下列现象中属于多普勒效应的是A.夏日雷声轰鸣不绝B.有两只相同的音叉，若一只被敲击振动发声，发现另一只也振动发声C.战场上士兵听到的敌方炮弹飞行声音和听到的我方炮弹飞行声音不同D.超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化√123456789101112√夏日雷声轰鸣不绝，属于声波的反射，A错误；有两只相同的音叉，若一只被敲击振动发声，发现另一只也振动发声，这是声音的共振，B错误；战场上士兵听到敌方炮弹飞行声音和听到我方炮弹飞行声音不同，是多普勒效应，C正确；探测器接收到超声波频率发生变化是由于血液发生流动，探测器与血液的观测点的距离发生变化，可以用多普勒效应解释，D正确。1234567891011123.频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动。以u表示声源的速度，v表示声波的速度(u<v)，f表示接收器接收到的频率。若u增大，则A.f增大，v增大 B.f增大，v不变C.f不变，v增大 D.f减小，v不变√123456789101112由于声波的速度只由介质决定，故v不变，根据多普勒效应可知，当声源接近接收器时接收器接收到的频率f增大，故B项正确。4.(多选)将上下振动的振针水平移动，移动过程中在水面上形成了如图所示的水波图形，下列说法正确的是A.振针向右移动B.振针向左移动C.在A处的观察者，接收到的水波频率比振针

的振动频率小D.在A处的观察者，接收到的水波频率比振针

的振动频率大123456789101112√√123456789101112振针(波源)前进方向上的水波变得密集，在其反方向上的水波变得稀疏，因此振针向右移动；由于波源远离观察者，观察者接收到的频率比振针的振动频率小，故A、C正确。考点二多普勒效应的应用5.(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B.交通警察向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.铁路工人将耳朵贴在铁轨上可判断火车的运动情况D.有经验的战士利用炮弹飞行的声音判断飞行炮弹是接近还是远去123456789101112√√√123456789101112利用光波的多普勒效应便可以测定遥远天体相对地球运动的速度，A正确；被反射的电磁波，相当于一个运动的物体发出的电磁波，接收到的频率发生变化，由多普勒效应的知识可以求出运动物体的速度，B正确；铁路工人是根据振动的强弱变化而对列车的运动作出判断的，C错误；炮弹飞行，与空气摩擦产生声波，人耳接收到的频率与炮弹的运动方向有关，利用了多普勒效应，D正确。1234567891011126.(2022·岳阳市质检)蝙蝠在洞穴中飞来飞去时，它利用超声脉冲导航非常有效。这种超声脉冲是持续1ms或不到1ms的短促发射，且每秒连续发射几次。假定蝙蝠的超声脉冲发射频率为39000Hz，在一次正朝着表面平滑的墙壁飞扑的过程，下列判断中正确的是A.墙壁接收到的超声脉冲频率等于39000HzB.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39000Hz√123456789101112由于蝙蝠和墙壁发生相对运动，且相互靠近，因此墙壁接收到的频率f1大于39000Hz，频率为f1的波经墙壁反射后，与蝙蝠相互靠近，因此蝙蝠接收到反射波的频率f2>f1，C选项正确。1234567891011127.(2022·东海县期中)下列技术应用涉及多普勒效应的是A.雷达定位B.利用“共鸣箱”来使声音增强C.医生利用超声波探测病人血管中血液的流速D.用超声波检测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡√123456789101112雷达定位是利用了电磁波的反射原理，选项A错误；共鸣箱利用的是共振的原理，选项B错误；医生利用超声波探测病人血管中血液的流速，是利用了声波的多普勒效应，选项C正确；用超声波检测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡，是利用了超声波的穿透能力强，选项D错误。8.(多选)(2020·全国卷Ⅰ改编)在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有A.雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声B.观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低C.同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同D.天文学上观察到双星(相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两

颗恒星)光谱随时间的周期性变化123456789101112√√看到闪电后，过一会儿才能听到雷声，是光和声音在空气中的传播速度不同造成的，故A错误；观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调变低是由于列车与观察者的距离发生变化引起的，可以用多普勒效应解释，故B正确；声波在空气中和水中的传播速度不同，是由于进入不同介质，波长发生变化引起的，故C错误；观察者与双星的距离发生变化，接收到的频率发生变化，产生周期性变化的光谱，属于多普勒效应，故D正确。1234567891011129.(2022·徐州市高二期中)在t＝0时刻，两辆汽车甲与乙到十字路O处的距离分别为x甲和x乙。两车分别以速率v甲和v乙沿水平的、相互正交的公路匀速前进，如图所示。汽车甲持续地以固定的频率f0鸣笛，则在任意时刻t汽车乙的司机所检测到的笛声频率将如何变化(已知声速为u，且有u>v甲，u>v乙)A.当两车均向O运动(在到达O之前)时，该司机接收到的频率

一定比波源发出的频率低B.当两车均向O运动(在到达O之前)时，该司机接收到的频率

可能等于波源发出的频率C.当两车均向远离O的方向运动时，该司机接收到的频率一定比波源发出的频率低D.当两车均向远离O的方向运动时，该司机接收到的频率一定比波源发出的频率高123456789101112√能力综合练123456789101112根据多普勒效应可知，当两车均向O运动(在到达O之前)时，司机接收到的频率一定比波源发出的频率高；当两车均向远离O的方向运动时，司机接收到的频率一定比波源发出的频率低，故A、B、D错误，C正确。10.(2023·南昌一中月考)轮船在进港途中与港口间的距离随时间变化规律如图所示，则在港口所测到轮船上雾笛发出声音的频率是下列选项图中的123456789101112√123456789101112轮船匀速靠近港口的过程中，测到的频率不随时间变化，但速度大时，频率大，由x－t图像可知，轮船靠近港口时三段时间内的速度关系为v1>v3>v2，可知f1>f3>f2，选项A符合题意。12345678910111211.甲为声源，发出声波；乙为接收者，接收甲发出的声波；若甲、乙在沿着两者连线的方向运动(