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第4节　多普勒效应及其应用
选择题1～10题，每小题9分，第11题10分，共100分。
基础对点练
题组一　多普勒效应的理解
1．当波源远离观测者时，观测者所接收到的频率f′和波源振动的频率f的关系为(　　)
f′＝f f′＜f
f′＞f 无法确定
2．(2024·江苏南通市高二统考期末)中国空间站持续发出频率为f的监测电波，地面监测站先后接收到空间站通过A、B位置时的信号频率分别为fA、fB，则(　　)
fA>f>fB fAfA＝fB3．(2024·江苏常州市高二统考期中)如图所示是用发波水槽演示多普勒效应的实验照片，水槽固定不动，波源以固定频率振动并以某一速度沿x轴方向移动，A、B是位于x轴上的两个质点，则在图示时刻，下列说法中正确的是(　　)
波源向x轴正方向运动
A处波速大于B处波速
质点A振动的频率大于波源频率
质点B振动的频率等于波源频率
题组二　多普勒效应的应用
4．(多选)关于多普勒效应的应用，下列说法中正确的是(　　)
发现星系谱线的“红移”现象
利用多普勒效应可以从火车的鸣笛声中判断其运动方向
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
目前在技术上人们只能利用声波发生的多普勒效应
5．(多选)在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有(　　)
雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声
观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低
同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同
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)光谱随时间周期性变化
6．下列关于多普勒效应的说法正确的是(　　)
医院检查身体的“彩超”仪运用了多普勒效应
大风中，远处人的说话声时强时弱
由地球上接收到的遥远天体发出的光波发生“红移”现象(各条谱线的波长均变长)，可以判断遥远天体正靠近地球
静止的观察者听到某个单一频率声源发出的声音频率越来越高，说明声源正在远离观察者
综合提升练
7．根据高中物理所学知识，分析下列现象，这些物理现象分别属于(　　)
干涉、衍射、共振、多普勒效应
干涉、多普勒效应、共振、干涉
衍射、多普勒效应、共振、干涉
反射、共振、折射、多普勒效应
8．(2024·湖北荆州市高二期末)如图所示，甲图表示S1和S2两相干水波的干涉图样，设两列波各自的振幅均为5 cm，且图示范围内振幅不变，波速和波长分别是2 m/s和4 m，B是A、C连线的中点；乙图为一机械波源S3在同种均匀介质中做匀速运动的某一时刻的波面分布情况。两幅图中实线表示波峰，虚线表示波谷。则下列关于两幅图的说法正确的是(　　)
甲图中A、C两点的竖直高度差为20 cm
从甲图所示时刻开始经0.5 s，B点通过的路程为20 cm
乙图所表示的是波的衍射现象
在E点观察到的频率比在F点观察到的频率低
9.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)(　　)
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
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
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
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
10．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(　　)
当f＝f′时，表明前车与无人车速度相同
当f＝f′时，表明前车一定处于静止状态
当f′＞f时，表明前车在加速行驶
当f′＜f时，表明前车在减速行驶
培优加强练
11．(多选)(2024·北京四中期中)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；图为恰经10个周期时观察到的水面波，则下列说法正确的是(　　)
位于x轴正方向一侧的观察者，接收到的频率大于5 Hz
位于x轴负方向一侧的观察者，接收到的频率大于5 Hz
水面波的传播速度是0.2 m/s，小球匀速移动的速度是0.1 m/s
水面波的传播速度是0.4 m/s，小球匀速移动的速度是0.2 m/s
第4节　多普勒效应及其应用
1.B　[波源远离观测者的过程中，观测者接收到的波的频率比波源振动的频率小，即f′＜f，B正确。]
2.A　[空间站先后经过A、B位置，先靠近地面监测站后逐渐远离监测站，根据多普勒效应，信号频率在靠近过程增大，在远离过程减小，因此fA>f>fB，故A正确。]
3.C　[由题图可知，单位时间内在A点接收到的波面数量比B点多，则在A点观察到的频率比在B点观察到的频率高，可知波源向x轴负方向运动，故A错误；A、B处于同一介质中，则A、B两处波速相等，故B错误；单位时间内在A处接收的波面数量较多，则质点A振动的频率大于波源频率，故C正确；单位时间内在B处接收的波面数量较少，则质点B振动的频率小于波源频率，故D错误。]
4.ABC　[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，故D错误。]
5.BD　[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，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。]
6.A　[医院检查身体的“彩超”仪是通过测出反射波的频率变化来确定血流的速度，显然是运用了多普勒效应，故选项A正确；B项中说的现象是能量传递的问题，故选项B错误；当波源与观察者相互靠近时，观测到的频率增大，反之，观测到的频率减小，故选项D错误；“红移”现象中光波频率变小，因此遥远天体正在远离地球，故选项C错误。]
7.A　[两列水波相遇产生稳定的花纹属于波的干涉现象；《红楼梦》中王熙凤出场闻其声不见其人属于波的衍射现象；“狮吼功”吼破玻璃杯属于共振现象；鸣笛的救护车迎面而来，我们听到笛声音调变高属于多普勒效应，故A正确。]
8.A　[甲图中A、C都是振动加强点，其中A在波峰，C在波谷，则A、C两点的竖直高度差为4A＝20 cm，故A正确；波的周期为T＝＝ s＝2 s，从甲图所示时刻开始经t＝0.5 s＝，B点通过的路程为s＝2A＝10 cm，故B错误；乙图所表示的是波的多普勒效应，故C错误；在E点单位时间内接收到的波面比F点多，则在E点观察到的频率比在F点观察到的频率高，故D错误。]
9.C　[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.A　[当波源和观察者之间的距离不变化时，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，接收到的频率增大，说明两车之间的距离减小，表明前车在减速行驶，故C错误；当f′＜f时，接收到的频率减小，说明两车之间的距离增大，表明前车在加速行驶，故D错误。]
11.AC　[小球每秒振动5次，所以波的频率为5 Hz，小球沿x轴正方向匀速移动，根据多普勒效应可知，位于x轴正方向一侧的观察者，接收到的频率大于5 Hz，位于x轴负方向一侧的观察者，接收到的频率小于5 Hz，所以A正确，B错误；小球的振动周期为T＝ s＝0.2 s，小球振动10个周期所用的时间为t＝10T＝2 s，小球移动的速度为v1＝＝ m/s＝0.1 m/s，水面波的传播速度为v＝＝ m/s＝0.2 m/s，所以C正确，D错误。]第4节　多普勒效应及其应用
学习目标　1.知道多普勒效应。2.能定性分析多普勒效应产生的原因。3.能应用多普勒效应解释一些物理现象。
知识点一　多普勒效应
　　　　　　　　　　　　　　
仔细听急救车的鸣笛声，你会发现一个现象：当车从你身边疾驰而过的时候，鸣笛的音调会由高变低。这到底是怎么回事？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.多普勒效应
因波源与观察者之间有____________而使观察者接收到的____________发生变化的现象，称为多普勒效应。
2.多普勒效应产生的原因
(1)波源与观察者没有发生相对运动时，观察者接收到的波的频率不变，________波源的频率。
(2)波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的波的频率________。
(3)波源与观察者相互远离时，观察者接收到的波的频率________。
3.说明
(1)发生多普勒效应时，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。
思考
1.判断正误
(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。(　　)
2.美国霍普金斯大学利用多普勒效应对苏联第一颗人造卫星进行了跟踪试验。科学家发现，当卫星向近地点运动时返回的信号频率增加，卫星向远地点运动时返回的信号频率降低。
(1)波源的频率由谁决定？
(2)观察者接收到的频率与哪些因素有关？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例1 (2024·贵州六盘水市高二统考期末)如图所示，男同学站立不动吹哨子，哨声频率恒定，一位女同学坐在秋千上来回摆动。下列说法正确的是(　　)
A.女同学靠近男同学的过程中，她听到的频率低于哨声频率
B.女同学远离男同学的过程中，她听到的频率高于哨声频率
C.女同学靠近男同学的过程中，她听到的频率高于哨声频率
D.女同学远离男同学的过程中，她听到的频率等于哨声频率
例2 (鲁科版教材P86“实验与探究”改编)小明同学将一个以电池为电源的蜂鸣器固定在长竹竿的一端，闭合开关后听到它发出声音。现用竹竿把蜂鸣器举起并在头顶快速做圆周转动，蜂鸣器从A转动到B的过程中的某位置，小明及甲、乙三位同学听到蜂鸣器发出声音的频率分别为f1、f2、f3。则(　　)
A.f3>f1>f2 B.f1＝f2＝f3
C.f2>f1＝f3 D.f1>f2＝f3
归纳提升
波源与观察者相对位置变化与频率的关系
相对位置 图示 结论
波源S和观察者A相对静止不动，如图所示 f波源＝f观察者，音调不变
波源S不动，观察者A运动，由A向B或由A向C运动，如图所示 ①若由A向B，靠近波源，则f波源f观察者，音调变低
观察者A不动，波源S运动，由S向S1运动，如图所示 f波源知识点二　多普勒效应的应用
　多普勒效应在生产、生活中的应用越来越广泛，其应用的主要方式是通过测速度来判断研究对象的状况。具体应用如下：
1.多普勒测速仪：测速仪向行进中的汽车发射某个频率的无线电波，同时测量反射波的频率。通过分析反射波的频率就可以显示出车辆的速度。
2.彩色超声多普勒诊断仪：向人体发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血流反射后被仪器接收。测出反射波的频率变化，就能知道血流的速度，据此诊断疾病。
3.可根据火车汽笛的音调的变化判断火车是进站还是出站；根据炮弹飞行的尖叫声判断炮弹飞行的方向等。
4.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，可测得星球靠近或远离地球的速度。若星系远离我们运动，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。
例3 (鲁科版教材P89节练习4改编)公路巡警开车在高速公路上以100 km/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电磁波，如果该电磁波被轿车反射回来时，巡警车接收到的电磁波频率比发出时低。
(1)若该路段限速为100 km/h，则轿车是否超速？
(2)若轿车以20 m/s的速度行进，反射回的波的频率应怎样变化？
　
　
　
　
　
　
　
例4 我国研制的“复兴号动车组”首次实现了时速350 km/h的自动驾驶，此时多普勒效应会影响无线通信系统稳定，这要求通信基站能分析误差并及时校正。如图一辆行驶的动车组发出一频率为f0、持续时间为Δt0的通讯信号，与动车组行驶方向在同一直线上的通信基站A、B接收到信号的频率和持续时间分别为fA、ΔtA和fB、ΔtB，下列判断正确的是(　　)
A.fA>f0，ΔtA<Δt0 B.fAΔt0
C.fB>f0，ΔtB>Δt0 D.fB随堂对点自测
1.(多普勒效应的理解)(多选)关于多普勒效应，以下说法正确的有(　　)
A.只有机械波才能产生多普勒效应
B.机械波和电磁波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.(多普勒效应的应用)如图，安装在公路旁的多普勒测速仪，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。当某汽车远离测速仪时，被该汽车反射回来的反射波与测速仪发出的超声波相比(　　)
A.频率不变，波速不变 B.频率变小，波速不变
C.频率变小，波速变小 D.频率变大，波速变大
3.(多普勒效应的应用)(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尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去
第4节　多普勒效应及其应用
知识点一
导学　提示　人感受到的音调取决于人在单位时间内接收到完整声波的个数，即声波的频率。当急救车从身边疾驰而过时，相同时间内人听到的急救车发出的完整声波个数减少，即听到的鸣笛声频率降低、音调变低。
知识梳理
1.相对运动　波的频率　2.(1)等于　(2)增大　(3)减小
[思考]
1.(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×
2.提示　(1)波源的频率由波源决定。
(2)由多普勒效应可知，观察者接收到的频率不仅与波源的频率有关，还与波源与观察者的相对运动有关。
例1 C　[根据多普勒效应可知，女同学靠近男同学的过程中，听到的频率变高，即高于哨声频率；女同学远离男同学的过程中，听到的频率变低，即低于哨声频率，故C正确。]
例2 A　[多普勒效应是指波源与观察者之间发生相对运动而使观察者接收到的频率发生变化的现象，当蜂鸣器靠近观察者时，听到的蜂鸣器的音调变高，当蜂鸣器远离观察者时，听到的蜂鸣器的音调变低，所以f3>f1>f2，故A正确。]
知识点二
例3 (1)超速　(2)比发出时高
解析　(1)巡警车接收到的频率低，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，为100 km/h，可判断轿车车速比巡警车车速大，故该车超速。
(2)若该轿车以20 m/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电磁波的频率应比发出时高。
例4 A　[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，则fA>f0，fBT0，所以ΔtA<Δt0，ΔtB>Δt0，故A正确。]
随堂对点自测
1.BD　[多普勒效应是波动过程共有的特征，无论是机械波还是电磁波，都能产生多普勒效应，故A错误，B正确；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C错误，D正确。]
2.B　[根据多普勒效应可知，当某汽车远离测速仪时，被该汽车反射回来的反射波与测速仪发出的超声波相比，频率变小，波速不变，故B正确。]
3.ABD　[凡是波都具有多普勒效应，因此利用光波的多普勒效应，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，D正确。](共42张PPT)
第4节　多普勒效应及其应用
第3章 机械波
1.知道多普勒效应。
2.能定性分析多普勒效应产生的原因。3.能应用多普勒效应解释一些物理现象。
学习目标
目 录
CONTENTS
知识点
01
随堂对点自测
02
课后巩固训练
03
知识点
1
知识点二　多普勒效应的应用
知识点一　多普勒效应
知识点一　多普勒效应
仔细听急救车的鸣笛声，你会发现一个现象：当车从你身边疾驰而过的时候，鸣笛的音调会由高变低。这到底是怎么回事？
提示　人感受到的音调取决于人在单位时间内接收到完整声波的个数，即声波的频率。当急救车从身边疾驰而过时，相同时间内人听到的急救车发出的完整声波个数减少，即听到的鸣笛声频率降低、音调变低。
1.多普勒效应
因波源与观察者之间有__________而使观察者接收到的__________发生变化的现象，称为多普勒效应。
2.多普勒效应产生的原因
(1)波源与观察者没有发生相对运动时，观察者接收到的波的频率不变，______波源的频率。
(2)波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的波的频率______。
(3)波源与观察者相互远离时，观察者接收到的波的频率______。
相对运动
波的频率
等于
增大
减小
3.说明
(1)发生多普勒效应时，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。
【思考】
1.判断正误
(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。( )
×
×
×
√
×
2.美国霍普金斯大学利用多普勒效应对苏联第一颗人造卫星进行了跟踪试验。科学家发现，当卫星向近地点运动时返回的信号频率增加，卫星向远地点运动时返回的信号频率降低。
(1)波源的频率由谁决定？
(2)观察者接收到的频率与哪些因素有关？
提示　(1)波源的频率由波源决定。
(2)由多普勒效应可知，观察者接收到的频率不仅与波源的频率有关，还与波源与观察者的相对运动有关。
例1 (2024·贵州六盘水市高二统考期末)如图所示，男同学站立不动吹哨子，哨声频率恒定，一位女同学坐在秋千上来回摆动。下列说法正确的是(　　)
A.女同学靠近男同学的过程中，她听到的频率低于哨声频率
B.女同学远离男同学的过程中，她听到的频率高于哨声频率
C.女同学靠近男同学的过程中，她听到的频率高于哨声频率
D.女同学远离男同学的过程中，她听到的频率等于哨声频率
解析　根据多普勒效应可知，女同学靠近男同学的过程中，听到的频率变高，即高于哨声频率；女同学远离男同学的过程中，听到的频率变低，即低于哨声频率，故C正确。
C
A
例2 (鲁科版教材P86“实验与探究”改编)小明同学将一个以电池为电源的蜂鸣器固定在长竹竿的一端，闭合开关后听到它发出声音。现用竹竿把蜂鸣器举起并在头顶快速做圆周转动，蜂鸣器从A转动到B的过程中的某位置，小明及甲、乙三位同学听到蜂鸣器发出声音的频率分别为f1、f2、f3。则(　　)
A.f3>f1>f2 B.f1＝f2＝f3
C.f2>f1＝f3 D.f1>f2＝f3
解析　多普勒效应是指波源与观察者之间发生相对运动而使观察者接收到的频率发生变化的现象，当蜂鸣器靠近观察者时，听到的蜂鸣器的音调变高，当蜂鸣器远离观察者时，听到的蜂鸣器的音调变低，所以f3>f1>f2，故A正确。
归纳提升 波源与观察者相对位置变化与频率的关系
相对位置 图示 结论
波源S和观察者A相对静止不动，如图所示 f波源＝f观察者，音调不变
知识点二　多普勒效应的应用
多普勒效应在生产、生活中的应用越来越广泛，其应用的主要方式是通过测速度来判断研究对象的状况。具体应用如下：
1.多普勒测速仪：测速仪向行进中的汽车发射某个频率的无线电波，同时测量反射波的频率。通过分析反射波的频率就可以显示出车辆的速度。
2.彩色超声多普勒诊断仪：向人体发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血流反射后被仪器接收。测出反射波的频率变化，就能知道血流的速度，据此诊断疾病。
3.可根据火车汽笛的音调的变化判断火车是进站还是出站；根据炮弹飞行的尖叫声判断炮弹飞行的方向等。
4.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，可测得星球靠近或远离地球的速度。若星系远离我们运动，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。
例3 (鲁科版教材P89节练习4改编)公路巡警开车在高速公路上以100 km/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电磁波，如果该电磁波被轿车反射回来时，巡警车接收到的电磁波频率比发出时低。
(1)若该路段限速为100 km/h，则轿车是否超速？
(2)若轿车以20 m/s的速度行进，反射回的波的频率应怎样变化？
解析　(1)巡警车接收到的频率低，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，为100 km/h，可判断轿车车速比巡警车车速大，故该车超速。
(2)若该轿车以20 m/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电磁波的频率应比发出时高。
答案　(1)超速　(2)比发出时高
例4 我国研制的“复兴号动车组”首次实现了时速350 km/h的自动驾驶，此时多普勒效应会影响无线通信系统稳定，这要求通信基站能分析误差并及时校正。如图一辆行驶的动车组发出一频率为f0、持续时间为Δt0的通讯信号，与动车组行驶方向在同一直线上的通信基站A、B接收到信号的频率和持续时间分别为fA、ΔtA和fB、ΔtB，下列判断正确的是(　　)
A.fA>f0，ΔtA<Δt0 B.fAΔt0
C.fB>f0，ΔtB>Δt0 D.fBA
解析　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，则fA>f0，fBT0，所以ΔtA<Δt0，ΔtB>Δt0，故A正确。
随堂对点自测
2
BD
1.(多普勒效应的理解)(多选)关于多普勒效应，以下说法正确的有(　　)
A.只有机械波才能产生多普勒效应
B.机械波和电磁波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
解析　多普勒效应是波动过程共有的特征，无论是机械波还是电磁波，都能产生多普勒效应，故A错误，B正确；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C错误，D正确。
B
2.(多普勒效应的应用)如图，安装在公路旁的多普勒测速仪，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。当某汽车远离测速仪时，被该汽车反射回来的反射波与测速仪发出的超声波相比(　　)
A.频率不变，波速不变
B.频率变小，波速不变
C.频率变小，波速变小
D.频率变大，波速变大
解析　根据多普勒效应可知，当某汽车远离测速仪时，被该汽车反射回来的反射波与测速仪发出的超声波相比，频率变小，波速不变，故B正确。
ABD
3.(多普勒效应的应用)(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尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去
解析　凡是波都具有多普勒效应，因此利用光波的多普勒效应，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，D正确。
课后巩固训练
3
B
题组一　多普勒效应的理解
1.当波源远离观测者时，观测者所接收到的频率f′和波源振动的频率f的关系为(　　)
A.f′＝f B.f′＜f C.f′＞f D.无法确定
解析　波源远离观测者的过程中，观测者接收到的波的频率比波源振动的频率小，即f′＜f，B正确。
基础对点练
A
2.(2024·江苏南通市高二统考期末)中国空间站持续发出
频率为f的监测电波，地面监测站先后接收到空间站
通过A、B位置时的信号频率分别为fA、fB，则(　　)
A.fA>f>fB B.fAC.fA＝fB解析　空间站先后经过A、B位置，先靠近地面监测站后逐渐远离监测站，根据多普勒效应，信号频率在靠近过程增大，在远离过程减小，因此fA>f>fB，故A正确。
C
3.(2024·江苏常州市高二统考期中)如图所示是用发波水槽演示多普勒效应的实验照片，水槽固定不动，波源以固定频率振动并以某一速度沿x轴方向移动，A、B是位于x轴上的两个质点，则在图示时刻，下列说法中正确的是(　　)
A.波源向x轴正方向运动
B.A处波速大于B处波速
C.质点A振动的频率大于波源频率
D.质点B振动的频率等于波源频率
解析　由题图可知，单位时间内在A点接收到的波面数量比B点多，则在A点观察到的频率比在B点观察到的频率高，可知波源向x轴负方向运动，故A错误；A、B处于同一介质中，则A、B两处波速相等，故B错误；单位时间内在A处接收的波面数量较多，则质点A振动的频率大于波源频率，故C正确；单位时间内在B处接收的波面数量较少，则质点B振动的频率小于波源频率，故D错误。
ABC
题组二　多普勒效应的应用
4.(多选)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
解析　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，故D错误。
BD
5.(多选)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)光谱随时间周期性变化
解析　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，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。
A
6.下列关于多普勒效应的说法正确的是(　　)
A.医院检查身体的“彩超”仪运用了多普勒效应
B.大风中，远处人的说话声时强时弱
C.由地球上接收到的遥远天体发出的光波发生“红移”现象(各条谱线的波长均变长)，可以判断遥远天体正靠近地球
D.静止的观察者听到某个单一频率声源发出的声音频率越来越高，说明声源正在远离观察者
解析　医院检查身体的“彩超”仪是通过测出反射波的频率变化来确定血流的速度，显然是运用了多普勒效应，故选项A正确；B项中说的现象是能量传递的问题，故选项B错误；当波源与观察者相互靠近时，观测到的频率增大，反之，观测到的频率减小，故选项D错误；“红移”现象中光波频率变小，因此遥远天体正在远离地球，故选项C错误。
A
综合提升练
7.根据高中物理所学知识，分析下列现象，这些物理现象分别属于(　　)
A.干涉、衍射、共振、多普勒效应
B.干涉、多普勒效应、共振、干涉
C.衍射、多普勒效应、共振、干涉
D.反射、共振、折射、多普勒效应
解析　两列水波相遇产生稳定的花纹属于波的干涉现象；《红楼梦》中王熙凤出场闻其声不见其人属于波的衍射现象；“狮吼功”吼破玻璃杯属于共振现象；鸣笛的救护车迎面而来，我们听到笛声音调变高属于多普勒效应，故A正确。
A
8.(2024·湖北荆州市高二期末)如图所示，甲图表示S1和S2两相干水波的干涉图样，设两列波各自的振幅均为5 cm，且图示范围内振幅不变，波速和波长分别是2 m/s和4 m，B是A、C连线的中点；乙图为一机械波源S3在同种均匀介质中做匀速运动的某一时刻的波面分布情况。两幅图中实线表示波峰，虚线表示波谷。则下列关于两幅图的说法正确的是(　　)
A.甲图中A、C两点的竖直高度差为20 cm
B.从甲图所示时刻开始经0.5 s，B点通过的
路程为20 cm
C.乙图所表示的是波的衍射现象
D.在E点观察到的频率比在F点观察到的频率低
C
9.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
解析　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。
A
10.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
解析　当波源和观察者之间的距离不变化时，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，接收到的频率增大，说明两车之间的距离减小，表明前车在减速行驶，故C错误；当f′＜f时，接收到的频率减小，说明两车之间的距离增大，表明前车在加速行驶，故D错误。
AC
培优加强练
11.(多选)(2024·北京四中期中)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轴正方向一侧的观察者，接收到的频率大于5 Hz
B.位于x轴负方向一侧的观察者，接收到的频率大于5 Hz
C.水面波的传播速度是0.2 m/s，小球匀速移动的速度是0.1 m/s
D.水面波的传播速度是0.4 m/s，小球匀速移动的速度是0.2 m/s

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