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3.5 多普勒效应
基础巩固
1、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
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A正确；
B．大风中，远处人的说话声时强时弱是能量传递的问题，故B错误；
C．“红移”现象中光波频率变小，因此遥远天体正在远离地球，故C错误；
D．当波源与观察者相互靠近时，观测到的频率增大，反之，当波源与观察者相互远离时，观测到的频率减小，故D错误。
故选A。
2、如图所示是产生机械波的波源O做匀速运动的情况，图中的圆表示波峰。下列说法中错误的是（　　）
A．该图表示的是多普勒现象
B．此时波源正在向A观测者靠近
C．CD两位观测者此时接收到的频率和波源发出的频率相等
D．B观测者此时接收到的频率小于波源发出的频率
A．该图表示由波源移动而引起的多普勒效应，故A正确，不符合题意；
B．由图可知，观测者A在单位时间内接收到的完全波的个数最多，说明波源向A观测者靠近，故B正确，不符合题意；
C．波源与CD观测者间的距离不断增大，故接收到的频率小于波源发出的频率，故C错误，符合题意；
D．波源与观测者B的距离不断增大，故观测者接收到的频率小于波源发出的频率，故D正确，不符合题意。故选C。
3．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变化，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
【详解】D．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；
AB．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；
C．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。
故选B。
4.(2023·江苏省盐城市·单元测试)交通警察向行进中的车辆发射频率已知的超声波，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度，其工作原理利用的是( )
A. 波的干涉
B. 波的衍射
C. 波的折射
D. 多普勒效应
【答案】d
【解析】解：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，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度，其工作原理利用的是多普勒效应，故D正确，ABC错误。
故选：D。
5.多普勒效应在科学技术中有广泛的应用。下列说法错误的是( )
A. 利用多普勒测速仪，可以测量水在海底的流速
B. “彩超”利用了多普勒效应
C. 多普勒效应不能用于天体研究
D. 波源与观察者相互靠近或者远离时，观察者接收到的波的频率会发生变化
【答案】c
多普勒效应不仅仅适用于声波，它也适用于所有类型的波，包括电磁波，利用多普勒测速仪，可以测量水在海底的流速，“彩超”利用了多普勒效应，多普勒效应可用于天体研究，故 ABD正确，C错误。
6.(2023·广东省广州市·期末考试)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
【答案】b
【解析】解：当汽车远离测速仪时，波速由介质决定，所以被该汽车反射回来的反射超声波与测速监视器发出的超声波相比波速不变，根据声音的多普勒效应，声源远离观察者时接收频率变低，所以被该汽车反射回来的反射波与发出的超声波相比频率变小，故B正确，ACD错误；
故选：B。
7.医学上利用超声波进行身体检查，探头发出一定频率的超声波，指向需要检查的部位，超声波射入人体后，在机体的组织器官形成反射波，回声返回到探头，经过信号转换之后形成影像，用于诊断。下列说法正确的是。( )
A. 超声波在空气中传播时，质点的振动方向与传播方向垂直
B. 为提高成像分辨力应使超声波的波长比探测目标小的多
C. 若被检界面向探头运动，回声频率比发射频率降低
D. 进行超声探测时，探头与人体表面间需留有空隙
【答案】b
【解答】
A.超声波通常以纵波的方式在弹性介质内传播，质点的振动方向与传播方向共线，故A错误；
B.为提高成像分辨力，应该尽量减小超声波的衍射，故应使超声波的波长比探测目标小的多，故B正确；
C.若被检界面向探头运动，根据多普勒效应可知回声频率比发射频率高，故C错误；
D.因为从探头里发射出的超声波在空气中衰减的非常厉害，为了减轻超声波的衰减，让更强能量的超声波进入人体，探头与人体表面应直接接触，实际上病人做彩超时，往往会在病人皮肤上涂抹超声耦合剂，目的首先是充填接触面之间的微小空隙，不使这些空隙间的微量空气影响超声的穿透，故D错误。
8.如图所示是用发波水槽演示多普勒效应原理的实验照片，波源以固定频率振动并以恒定速度移动，质点A、B位于水波对称轴x轴上，下列说法中正确的是（ ）
A. A处波速小于B处波速
B. A处波速大于B处波速
C. 波源向x轴正方向运动
D. 波源向x轴负方向运动
【答案】d
【解答】
AB、机械波在同种介质中的波速相等，即A处波速等于B处波速，故AB错误；
CD、波源和接受者互相靠近时接收的频率变大，波源和接受者互相远离时接收的频率变小，由图可知波源向x轴负方向运动，故C错误，D正确。
9、分析下列所描述的三个物理现象：
①夏天里一次闪电过后，有时会雷声轰鸣不绝
②听到迎面而来尖锐的汽笛声
③围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音
④水塘中的水波能绕过障碍物继续传播
这些现象分别是波的（　　）
A．反射现象、多普勒效应、衍射现象、干涉现象
B．衍射现象、多普勒效应、反射现象、干涉现象
C．衍射现象、干涉现象、多普勒效应、折射现象
D．反射现象、多普勒效应、干涉现象、衍射现象
【答案】d
10、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
【答案】abd
拓展提升
1.单音源发生器装置在小车上，其发音频率为f0。图1中小车沿一圆形跑道做匀速圆周运动，观察者甲静止于圆心处，测得频率为f1；图2中小车沿直线向左匀速运动，观察者乙、丙静止于该直线上，丙在乙的右侧，观察者乙测得频率为f2，观察者丙测得频率为f3，则（　　）
A． B．
C．
D．f1时而大于f0时而小于f0，
【详解】
1.图1中小车绕着甲做匀速圆周运动，根据多普勒效应可知，小车发出的频率与观察者甲接收到的频率相等，则有
图2中小车向左匀速运动，小车远离乙和丙，根据多普勒效应可知，二者接收到的频率均小于小车发出的频率，且小车相对于乙和丙的运动是相同的，则有
综上所述，有
故选C。
2、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（ ）
A． B、
C． D、
【答案】a
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
A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
3、1842年，奥地利物理学家多普勒带着女儿在铁道旁散步时就注意到了类似上面描述的现象。他经过认真的研究，发现波源与观察者相互靠近成者相互远离时，接收到的波的频率都会发生变化.人们把这种现象叫作多普勒效应（Doppler effect）。多普勒效应在科学技术中有广泛的应用，下列物理现象中是应用多普勒效应的是（ ）
A．交通警察向行进中的车辆发射频率已知的超声波，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度
B．医生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，就能知道血流的速度。这种方法俗称“彩超”，可以检查心脏、大脑和眼底血管的病变
C．宇宙中的星球都在不停地运动。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，就可以算出星球靠近或远离我们的速度
D．两列水波相遇后彼此穿过，仍然保持各自的运动特征，继续传播，就像没有跟另一列水波相遇一样
【答案】abc
A．交通警察向行进中的车辆发射频率已知的超声波，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度，利用了多普勒效应，故A符合题意；
B．医生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，就能知道血流的速度。这种方法俗称“彩超”，可以检查心脏、大脑和眼底血管的病变，利用了多普勒效应，故B符合题意；
C．宇宙中的星球都在不停地运动。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，就可以算出星球靠近或远离我们的速度，利用了多普勒效应，故C符合题意；
D．两列水波相遇后彼此穿过，仍然保持各自的运动特征，继续传播，就像没有跟另一列水波相遇一样，说明波的传播具有独立性，与多普勒效应无关，故D不符合题意。
故选ABC。
4、我国自主研发的“海翼”号深海滑翔机，刷新了下潜深度的世界纪录．悬停在深海中某处的滑翔机发出声呐信号（超声波）的频率为f，在该处海水中的传播速度为v，若停在海面上的监测船收到的频率稍大于滑翔机发出声呐信号的频率，则下列说法正确的是（ ）
A．声呐信号在该处海水中的波长为
B．声呐信号在该处海水中的波长为
C．滑翔机正在靠近该监测船
D．滑翔机正在远离该监测船
【答案】bc
AB.根据波速定义， ，声呐信号在该处海水中的波长 ，故选项A不合题意，选项B符合题意；
CD.根据多普勒效应，当滑翔机靠近监测船时，监测船接收到的频率大于滑翔机发出声呐信号的频率，故选项C符合题意，选项D不合题意．
5、固定在振动片上的金属球周期性触动水面可以形成水波。当振动片同时在水面上移动时拍得一幅如图所示的图片，图中的圆表示波峰。下列说法正确的是（　　）
A．该图样是由水波向各个方向的传播速度大小不同形成的
B．此时图片表示金属球向A侧移动
C．要使该图片显示的实验现象更明显，可以增大振动片在水面上移动的速度
D．要使A处水波的振动频率增加，必须增大振动片的振动频率
【答案】bc
A．波在介质中传播速度取决于介质，所以水波向各个方向的传播速度大小相等，A错误；
B．图中靠近A测相邻两波峰间距减小，波长变短，频率增大，根据多普勒效应，说明振动片在向A测移动，B正确；
C．增大振动片在水面上移动的速度，则沿振动片运动方向上，相邻两个波峰间距更近，实验现象更明显，C正确；
D．根据多普勒效应，A处水波的振动频率不仅与振动片的振动频率有关，还与振动片的移动速度有关，要使A处振动频率增加，可以通过增大振动片向左移动的速度实现，D错误。
故选BC。

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