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第四节　多普勒效应
(分值：100分)
选择题1～10题，每小题8分，共80分，11～12题，每小题10分，共20分，合计100分。
基础对点练
题组一　多普勒效应的理解和应用
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.(多选)如图所示是一波源O做匀速直线运动时在均匀介质中产生球面波的情况，则(　　)
该波源正在移向a点
该波源正在移向b点
在a处观察，波的频率变低
在b处观察，波的频率变低
3.(2024·河南洛阳高二期中)某地在进行飞行航模表演，下列说法正确的是(　　)
当观众听到的声音频率变高时，可以判断飞机正在飞来
当观众听到的声音频率变高时，可以判断飞机正在飞离
当飞机向观众飞来时，飞机发动机发出的声音频率变高
当飞机飞离观众时，飞机发动机发出的声音频率变低
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(　　)
振针向右移动
振针向左移动
在A处的观察者，接收到的水波频率比振针的振动频率小
在A处的观察者，接收到的水波频率比振针的振动频率大
5.下列物理知识的应用中没有用到多普勒效应的知识的是(　　)
铁路工人用耳朵贴在铁轨上可判断附近有没有火车行驶
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
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
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
题组二　波的干涉、衍射和多普勒效应的综合问题
6.(2024·北京怀柔区高二期中)关于机械波的特性，下列说法正确的是(　　)
只要是性质相同的波，都可以发生干涉
只有在障碍物，孔或缝的尺寸比波长小或者相差不多的情况下波才能发生衍射
在墙的一侧说话，另一侧的人能听到声音但看不见人，这说明声波可以穿透墙壁传播，而光波不能
向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率信号就能知道血流的速度，这种方法应用的是多普勒效应
7.(多选)关于下列四副图的说法正确的是(　　)
如图甲所示，当注射器内装有墨汁，注射器摆动时，沿着垂直于摆动的方向匀速拖动木板，在木板上的墨汁图样，大致表示注射器末端运动规律x－t图像
研究受迫振动的实验如图乙所示，原来静止的四个小球，当a摆起来以后，其余三个小球会逐渐摆动起来，它们摆动的振幅不同，但周期相同
观察水波的干涉图样，如图丙所示，两列频率相同的水波相遇后，振动加强点始终处于波峰位置
如图丁所示，是利用水波观察多普勒效应，左侧水波的频率高于右侧的水波频率，是由于振源小球向左侧移动形成的
综合提升练
8.(多选)(2024·广东广州高二期中)关于下列图像的描述与判断中，正确的有(　　)
图甲是多普勒效应的图像，B处的观察者接收到波的频率大于波源发出的频率
图甲是多普勒效应的图像，A处的观察者接收到波的频率大于波源发出的频率
图乙是受迫振动的振幅随驱动力频率变化的图像，物体做受迫振动时的频率始终等于固有频率
图乙是受迫振动的振幅随驱动力频率变化的图像，当驱动力的频率等于固有频率时振幅最大
9.(多选)如图所示是水下机器人PowerRay“小海鳐”，它在水下开启寻鱼模式可以通过声呐技术(通过发射声波和接收回波判断目标物的距离、方位和移动速度等信息)准确探测鱼群。它也能将水下鱼群信息通过无线电波传输上岸，由于水中衰减快，其最大传输距离为80 m。下列分析合理的是(　　)
声波和无线电波在水中的传播速度相等
无线电波在水中衰减指的是其频率不断减小
发射声波后能形成回波是波的反射现象
若接收回波频率大于发射声波的频率，说明鱼正在靠近
10.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(uf增大，v增大 f增大，v不变
f不变，v增大 f减小，v不变
11.平直公路上，汽车正在匀速远离静止的多普勒测速仪，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(　　)
A B C D
培优加强练
12.如图所示，在公路的十字路口东侧路边，行人甲以速度v1向东行走，在路口北侧，行人乙站在路边不动，一辆汽车以速度v2通过路口向东行驶并鸣笛，已知汽车笛声的频率为f0，车速v2>v1。设甲听到的笛声频率为f1，乙听到的笛声频率为f2，汽车司机自己听到的笛声频率为f3，则此三人听到笛声的频率的大小关系正确的是(　　)
f3>f1>f2 f2>f3>f1
f1>f3>f2 f1>f2>f3
第四节　多普勒效应
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.AD　[波源到a方向的波峰(或密部)的数目增加，说明波源在向a点移动，故A正确，B错误；波源靠近a处，远离b处，所以在a处观察频率变高，在b处观察频率变低，故C错误，D正确。]
3.A　[无论飞机是向观众飞来还是飞离观众，飞机发动机发出的声音频率不变，故C、D错误；飞机向观众飞来时，观众听到的声音频率变高，飞机飞离观众时，观众听到的声音频率变低，故A正确，B错误。]
4.AC　[振针前进方向上的水波变得密集，在其反方向的水波变得稀疏，因此振针向右移动；由于波源远离观察者，观察者接收到的水波频率比振针的振动频率小，故A、C正确。]
5.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；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就能知道汽车的速度，以便于进行交通管理，利用了多普勒效应，故B不符合题意；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；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，频率变高表示靠近，频率降低表示远去，利用了多普勒效应，故D不符合题意。]
6.D　[产生稳定干涉图样的条件是两列波频率相同、相位差恒定，A错误；只有在障碍物，孔或缝的尺寸比波长小或者相差不多的情况下波才能发生明显的衍射，B错误；在墙的一侧说话，另一侧的人能听到声音但看不见人，这说明声波比光容易发生明显衍射现象，C错误；向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率信号就能知道血流的速度，这种方法应用的是多普勒效应，D正确。]
7.ABD　[如图甲所示，当注射器内装有墨汁，注射器摆动时，沿着垂直于摆动的方向匀速拖动木板，在木板上的墨汁图样，大致表示注射器末端运动规律x－t图像，故A正确；受迫振动的周期与驱动力周期相同，当a摆起来以后，其余三个小球周期相同，当受迫振动的小球固有周期与驱动力周期相同时，振幅最大，固有周期跟摆长有关，由于其余三个小球摆长不同，则它们摆动的振幅不同，故B正确；振动加强点振动始终是加强的，但位移却不总是最大的，即并不是始终处于波峰位置，故C错误；利用水波观察多普勒效应，左侧水波的频率高于右侧的水波频率，是由于振源小球向左侧移动形成的，故D正确。]
8.AD　[图甲是多普勒效应的图像，当观察者不动，波源相对于介质向观察者运动时，观察者接收到的频率大于波源频率，A正确，B错误；图乙为受迫振动的振幅随驱动力频率变化的图像，当驱动力的频率等于固有频率时振幅最大，D正确，C错误。]
9.CD　[声音进入水中传播速度会增大，无线电波进入水中速度会减小，但两者的速度不相等，故A错误；无线电波进入水中时频率不变，波长变短，故B错误；发射声波后能形成回波是波的反射现象，故C正确；根据声音的多普勒效应可知，若接收回波频率大于发射声波的频率，说明声源接近观察者，即鱼正在靠近，故D正确。]
10.B　[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，当声源接近接收器的速度u增大时，接收器单位时间接收到完全波的个数增多，因此接收到的频率f增大，故B项正确。]
11.D　[汽车做匀速直线运动，测速仪接收到的被汽车反射回来的超声波的频率不变，但汽车在远离测速仪，汽车反射回来的超声波的频率应该小于发出的超声波的频率，选项D正确。]
12.C　[由于v2>v1，所以汽车和甲的相对距离减小，甲听到的频率变大，即f1>f0。由于乙静止不动，则汽车和乙的相对距离增大， 乙听到的频率变小，即f2f3>f2，故C正确。]第四节　多普勒效应
学习目标　1.知道什么是多普勒效应，理解多普勒效应形成的原因。 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现象。
知识点一　多普勒效应及其应用
一辆救护车急速驶过，靠近时我们听到鸣笛音调越来越高；离去时，我们听到鸣笛音调越来越低。思考救护车鸣笛的实际频率变了吗？如果没变，人听到的音调为什么发生变化？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.多普勒效应
(1)定义：如果波源或观察者或两者都相对于传播介质运动，那么观察者接收到的频率与波源发出的频率就____________，这种现象叫作多普勒效应。
(2)多普勒效应产生的原因
波源与观察者之间发生了相对运动，且两者间距发生变化。
①当波源与观察者相对静止时，1 s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，1 s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________。
2.多普勒效应的应用
(1)多普勒测速
①修理铁路的工人可以从火车的汽笛声判断火车的运行________和快慢。
②交警向行进中的车辆发射频率已知的电磁波，波被汽车反射回来时，接收到的________发生变化，由此可以测出汽车的速度。
③由地球上接收到遥远天体发出的光波的________，可以判断遥远天体相对地球的运动速度。
(2)应用多普勒效应跟踪人造地球卫星
(3)应用多普勒超声波对人体器官进行观察
①频移：当声源与接收体(即探头和反射体)之间有相对运动时，回声的________有所改变，此种频率的变化被称为频移。
②彩超：经自相关技术进行多普勒信号处理，把________与血流信号对应起来，因而可以通过处理频移信号建立彩色多普勒超声血流图像。
【思考】　让一队人沿路行走，观察者不动，假设每分钟有30个人从他身边通过，这种情况下的“过人频率”是30人每分。如果观察者逆着队伍行走，“过人频率”怎样变化，过人频率类似于机械波中的发射频率还是接收频率？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
角度1　多普勒效应的理解
例1 关于多普勒效应，下列说法正确的是(　　)
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且两者间距发生变化
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.只有声波才能发生多普勒效应
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
反思提升　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 f观察者＝f波源 音调不变
波源S不动，观察者A运动，由A→B或A→C 若靠近波源，由A→B，则 f观察者>f波源，音调变高；若远离波源，由A→C，则f观察者观察者A不动，波源S运动，由S→S′ f观察者>f波源 音调变高
角度2　多普勒效应的应用
例2 (多选)下列选项与多普勒效应有关的是(　　)
A.科学家用激光测量月球与地球间的距离
B.医生利用超声波探测病人血管中血液的流速
C.交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度
D.科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(1)在多普勒效应中，波源的频率是不改变的，只是由于波源和观察者之间有相对运动，观察者感到频率发生了变化。
(2)多普勒效应是波共有的特征，电磁波和光波也会发生多普勒效应。
(3)多普勒效应的产生不是取决于波源到观察者的距离，而是取决于波源相对观察者运动速度的大小和方向。观察者在垂直于波的传播方向上移动时，不产生多普勒效应。　　　　
训练1 如图甲所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，据图乙，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
知识点二　波的干涉、衍射和多普勒效应的综合问题
例3 (2023·广东卷，4)渔船常用回声探测器发射的声波探测水下鱼群与障碍物，声波在水中传播速度为1 500 m/s，若探测器发出频率为1.5×106 Hz的声波，下列说法正确的是(　　)
A.两列声波相遇时一定会发生干涉
B.声波由水中传播到空气中，波长会改变
C.该声波遇到尺寸约为1 m的被探测物时会发生明显衍射
D.探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度无关
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
训练2 (2024·广东广州期中)下列说法正确的是(　　)
A.“余音绕梁，三日不绝”，是声音的衍射现象
B.两列波产生干涉现象时，振动加强的介质质点始终位于波峰或波谷
C.声源与观察者相互靠近时，观察者所接收的声波波速大于声源发出的声波波速
D.两列波相遇时，在相遇区域任一点的总位移等于两列波分别引起的位移的矢量和
随堂对点自测
1.(多普勒效应的理解)(2024·广东广州期末)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
2.(多普勒效应的应用)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。若匀速运动时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′3.(波的干涉、衍射和多普勒效应的综合)(2024·广东深圳高二期中)下列关于机械波的说法正确的是(　　)
A.发生干涉现象时，介质中振动加强点，振动的振幅最大，减弱点振幅可能为零
B.产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化
C.无线网络信号能绕过障碍物传递到接收终端是利用了干涉原理
D.某一频率的声波，从空气进入水中时，波长和频率均增大
第四节　多普勒效应
知识点一
导学　提示　实际上，救护车鸣笛的频率并没有改变；人听到的单调变化是因为救护车相对观察者运动。
知识梳理
1.(1)不相同　(2)①一定　等于　②增加　增加　减小
2.(1)①方向　②频率　③频率　(3)①频率　②频移
[思考] 提示　变大　接收频率
例1 B　[发生多普勒效应时，波源频率并没有发生变化，故A错误；波源和观察者必须有相对运动，且两者间距发生变化才能发生多普勒效应，故B正确；根据多普勒效应可知，当波源和观察者间距变小时，观察者接收到的频率一定比波源频率高，听到的声音音调变高，当波源和观察者间距变大时，观察者接收到的频率一定比波源频率低，听到的声音音调变低，故C错误；所有波都能发生多普勒效应，故D错误。]
例2 BCD　[科学家用激光测量月球与地球间的距离是利用光的反射原理，故A错误；医生利用超声波探测病人血管中血液的流速是利用超声波的多普勒效应，故B正确；交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度是利用超声波的多普勒效应，故C正确；科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度，是利用光的多普勒效应，故D正确。]
训练1 D　[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。]
知识点二
例3 B　[根据多普勒效应可知，探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度有关，而两列声波发生干涉的条件是频率相等，所以两列声波相遇时频率不一定相等，则不一定会发生干涉，故A、D错误；声波由水中传播到空气中时，声波的波速发生变化，所以波长会发生变化，故B正确；根据v＝λf可得λ＝＝ m＝1×10－3 m，当遇到尺寸约1 m的被探测物时不会发生明显衍射，故C错误。]
训练2 D　[“余音绕梁，三日不绝”指心理听觉，是音乐专业术语，不是物理学上的发声，故A错误；振动加强点的振幅最大，并不是指该质点始终位于波峰或者波谷，故B错误；声源与观察者相互靠近时，观察者所接收的声波波速与声源发出的声波波速相等，故C错误；两列波相遇时，每一列波引起的振动情况都保持不变与相遇前完全相同，而在相遇区域，任一质点的振动是两列波共同作用的结果，即任一点的总位移等于两列波分别在该点引起的位移的矢量和，故D正确。]
随堂对点自测
1.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。]
2.A　[当f＝f′时，说明两车之间的距离不变，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′3.A　[发生干涉现象时，介质中振动加强点振幅最大，减弱点振幅最小，若两列波的振幅相等，减弱点的振幅为零，故A正确；产生多普勒效应的原因是波源与观察者之间距离变化，使观察者接收的频率发生了变化，但波源频率并不改变，故B错误；无线网络信号能绕过障碍物传递到接收终端，是利用了衍射原理，故C错误；波速由介质决定，频率由波源决定，当声波从空气进入水中时，频率不变，波速变大，则波长变大，故D错误。](共45张PPT)
第四节　多普勒效应
第三章　机械波
1.知道什么是多普勒效应，理解多普勒效应形成的原因。
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　波的干涉、衍射和多普勒效应的综合问题
知识点一　多普勒效应及其应用
知识点一　多普勒效应及其应用
　　　一辆救护车急速驶过，靠近时我们听到鸣笛音调越来越高；离去时，我们听到鸣笛音调越来越低。思考救护车鸣笛的实际频率变了吗？如果没变，人听到的音调为什么发生变化？
提示　实际上，救护车鸣笛的频率并没有改变；人听到的单调变化是因为救护车相对观察者运动。
1.多普勒效应
(1)定义：如果波源或观察者或两者都相对于传播介质运动，那么观察者接收到的频率与波源发出的频率就________，这种现象叫作多普勒效应。
(2)多普勒效应产生的原因
波源与观察者之间发生了相对运动，且两者间距发生变化。
①当波源与观察者相对静止时，1 s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，1 s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______。
不相同
一定
等于
增加
增加
减小
2.多普勒效应的应用
(1)多普勒测速
①修理铁路的工人可以从火车的汽笛声判断火车的运行______和快慢。
②交警向行进中的车辆发射频率已知的电磁波，波被汽车反射回来时，接收到的______发生变化，由此可以测出汽车的速度。
③由地球上接收到遥远天体发出的光波的______，可以判断遥远天体相对地球的运动速度。
(2)应用多普勒效应跟踪人造地球卫星
方向
频率
频率
(3)应用多普勒超声波对人体器官进行观察
①频移：当声源与接收体(即探头和反射体)之间有相对运动时，回声的______有所改变，此种频率的变化被称为频移。
②彩超：经自相关技术进行多普勒信号处理，把______与血流信号对应起来，因而可以通过处理频移信号建立彩色多普勒超声血流图像。
频率
频移
【思考】　让一队人沿路行走，观察者不动，假设每分钟有30个人从他身边通过，这种情况下的“过人频率”是30人每分。如果观察者逆着队伍行走，“过人频率”怎样变化，过人频率类似于机械波中的发射频率还是接收频率？
提示　变大　接收频率
B
角度1　多普勒效应的理解
例1 关于多普勒效应，下列说法正确的是(　　)
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且两者间距发生变化
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.只有声波才能发生多普勒效应
解析　发生多普勒效应时，波源频率并没有发生变化，故A错误；波源和观察者必须有相对运动，且两者间距发生变化才能发生多普勒效应，故B正确；根据多普勒效应可知，当波源和观察者间距变小时，观察者接收到的频率一定比波源频率高，听到的声音音调变高，当波源和观察者间距变大时，观察者接收到的频率一定比波源频率低，听到的声音音调变低，故C错误；所有波都能发生多普勒效应，故D错误。
反思提升　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 f观察者＝f波源
音调不变
波源S不动，观察者A运动，由A→B或A→C 若靠近波源，由A→B，则f观察者>
f波源，音调变高；若远离波源，由A→C，则f观察者观察者A不动，波源S运动，由S→S′ f观察者>f波源
音调变高
BCD
角度2　多普勒效应的应用
例2 (多选)下列选项与多普勒效应有关的是(　　　)
A.科学家用激光测量月球与地球间的距离
B.医生利用超声波探测病人血管中血液的流速
C.交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度
D.科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度
解析　科学家用激光测量月球与地球间的距离是利用光的反射原理，故A错误；医生利用超声波探测病人血管中血液的流速是利用超声波的多普勒效应，故B正确；交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度是利用超声波的多普勒效应，故C正确；科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度，是利用光的多普勒效应，故D正确。
(1)在多普勒效应中，波源的频率是不改变的，只是由于波源和观察者之间有相对运动，观察者感到频率发生了变化。
(2)多普勒效应是波共有的特征，电磁波和光波也会发生多普勒效应。
(3)多普勒效应的产生不是取决于波源到观察者的距离，而是取决于波源相对观察者运动速度的大小和方向。观察者在垂直于波的传播方向上移动时，不产生多普勒效应。　　　　
D
训练1 如图甲所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，据图乙，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
解析　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。
知识点二　波的干涉、衍射和多普勒效应的综合问题
例3 (2023·广东卷，4)渔船常用回声探测器发射的声波探测水下鱼群与障碍物，声波在水中传播速度为1 500 m/s，若探测器发出频率为1.5×106 Hz的声波，下列说法正确的是(　　)
A.两列声波相遇时一定会发生干涉
B.声波由水中传播到空气中，波长会改变
C.该声波遇到尺寸约为1 m的被探测物时会发生明显衍射
D.探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度无关
B
D
训练2 (2024·广东广州期中)下列说法正确的是(　　)
A.“余音绕梁，三日不绝”，是声音的衍射现象
B.两列波产生干涉现象时，振动加强的介质质点始终位于波峰或波谷
C.声源与观察者相互靠近时，观察者所接收的声波波速大于声源发出的声波波速
D.两列波相遇时，在相遇区域任一点的总位移等于两列波分别引起的位移的矢量和
解析　“余音绕梁，三日不绝”指心理听觉，是音乐专业术语，不是物理学上的发声，故A错误；振动加强点的振幅最大，并不是指该质点始终位于波峰或者波谷，故B错误；声源与观察者相互靠近时，观察者所接收的声波波速与声源发出的声波波速相等，故C错误；两列波相遇时，每一列波引起的振动情况都保持不变与相遇前完全相同，而在相遇区域，任一质点的振动是两列波共同作用的结果，即任一点的总位移等于两列波分别在该点引起的位移的矢量和，故D正确。
随堂对点自测
2
B
1.(多普勒效应的理解)(2024·广东广州期末)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。
A
2.(多普勒效应的应用)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。若匀速运动时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′解析　当f＝f′时，说明两车之间的距离不变，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′A
3.(波的干涉、衍射和多普勒效应的综合)(2024·广东深圳高二期中)下列关于机械波的说法正确的是(　　)
A.发生干涉现象时，介质中振动加强点，振动的振幅最大，减弱点振幅可能为零
B.产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化
C.无线网络信号能绕过障碍物传递到接收终端是利用了干涉原理
D.某一频率的声波，从空气进入水中时，波长和频率均增大
解析　发生干涉现象时，介质中振动加强点振幅最大，减弱点振幅最小，若两列波的振幅相等，减弱点的振幅为零，故A正确；产生多普勒效应的原因是波源与观察者之间距离变化，使观察者接收的频率发生了变化，但波源频率并不改变，故B错误；无线网络信号能绕过障碍物传递到接收终端，是利用了衍射原理，故C错误；波速由介质决定，频率由波源决定，当声波从空气进入水中时，频率不变，波速变大，则波长变大，故D错误。
课后巩固训练
3
B
基础对点练
题组一　多普勒效应的理解和应用
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。
AD
2.(多选)如图所示是一波源O做匀速直线运动时在均匀介质中产生球面波的情况，则(　　)
A.该波源正在移向a点
B.该波源正在移向b点
C.在a处观察，波的频率变低
D.在b处观察，波的频率变低
解析　波源到a方向的波峰(或密部)的数目增加，说明波源在向a点移动，故A正确，B错误；波源靠近a处，远离b处，所以在a处观察频率变高，在b处观察频率变低，故C错误，D正确。
A
3.(2024·河南洛阳高二期中)某地在进行飞行航模表演，下列说法正确的是(　　)
A.当观众听到的声音频率变高时，可以判断飞机正在飞来
B.当观众听到的声音频率变高时，可以判断飞机正在飞离
C.当飞机向观众飞来时，飞机发动机发出的声音频率变高
D.当飞机飞离观众时，飞机发动机发出的声音频率变低
解析　无论飞机是向观众飞来还是飞离观众，飞机发动机发出的声音频率不变，故C、D错误；飞机向观众飞来时，观众听到的声音频率变高，飞机飞离观众时，观众听到的声音频率变低，故A正确，B错误。
AC
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
解析　振针前进方向上的水波变得密集，在其反方向的水波变得稀疏，因此振针向右移动；由于波源远离观察者，观察者接收到的水波频率比振针的振动频率小，故A、C正确。
A
5.下列物理知识的应用中没有用到多普勒效应的知识的是(　　)
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
解析　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；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就能知道汽车的速度，以便于进行交通管理，利用了多普勒效应，故B不符合题意；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；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，频率变高表示靠近，频率降低表示远去，利用了多普勒效应，故D不符合题意。
D
题组二　波的干涉、衍射和多普勒效应的综合问题
6.(2024·北京怀柔区高二期中)关于机械波的特性，下列说法正确的是(　　)
A.只要是性质相同的波，都可以发生干涉
B.只有在障碍物，孔或缝的尺寸比波长小或者相差不多的情况下波才能发生衍射
C.在墙的一侧说话，另一侧的人能听到声音但看不见人，这说明声波可以穿透墙壁传播，而光波不能
D.向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率信号就能知道血流的速度，这种方法应用的是多普勒效应
解析　产生稳定干涉图样的条件是两列波频率相同、相位差恒定，A错误；只有在障碍物，孔或缝的尺寸比波长小或者相差不多的情况下波才能发生明显的衍射，B错误；在墙的一侧说话，另一侧的人能听到声音但看不见人，这说明声波比光容易发生明显衍射现象，C错误；向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率信号就能知道血流的速度，这种方法应用的是多普勒效应，D正确。
ABD
7.(多选)关于下列四副图的说法正确的是(　　　)
A.如图甲所示，当注射器内装有墨汁，注射器摆动时，沿着垂直于摆动的方向匀速拖动木板，在木板上的墨汁图样，大致表示注射器末端运动规律x－t图像
B.研究受迫振动的实验如图乙所示，原来静止的四个小球，当a摆起来以后，其余三个小球会逐渐摆动起来，它们摆动的振幅不同，但周期相同
C.观察水波的干涉图样，如图丙所示，两列频
率相同的水波相遇后，振动加强点始终处于波
峰位置
D.如图丁所示，是利用水波观察多普勒效应，左侧水波的频率高于右侧的水波频率，是由于振源小球向左侧移动形成的
解析　如图甲所示，当注射器内装有墨汁，注射器摆动时，沿着垂直于摆动的方向匀速拖动木板，在木板上的墨汁图样，大致表示注射器末端运动规律x－t图像，故A正确；受迫振动的周期与驱动力周期相同，当a摆起来以后，其余三个小球周期相同，当受迫振动的小球固有周期与驱动力周期相同时，振幅最大，固有周期跟摆长有关，由于其余三个小球摆长不同，则它们摆动的振幅不同，故B正确；振动加强点振动始终是加强的，但位移却不总是最大的，即并不是始终处于波峰位置，故C错误；利用水波观察多普勒效应，左侧水波的频率高于右侧的水波频率，是由于振源小球向左侧移动形成的，故D正确。
AD
综合提升练
8.(多选)(2024·广东广州高二期中)关于下列图像的描述与判断中，正确的有(　　)
A.图甲是多普勒效应的图像，B处的观察者
接收到波的频率大于波源发出的频率
B.图甲是多普勒效应的图像，A处的观察者
接收到波的频率大于波源发出的频率
C.图乙是受迫振动的振幅随驱动力频率变化的图像，物体做受迫振动时的频率始终等于固有频率
D.图乙是受迫振动的振幅随驱动力频率变化的图像，当驱动力的频率等于固有频率时振幅最大
解析　图甲是多普勒效应的图像，当观察者不动，波源相对于介质向观察者运动时，观察者接收到的频率大于波源频率，A正确，B错误；图乙为受迫振动的振幅随驱动力频率变化的图像，当驱动力的频率等于固有频率时振幅最大，D正确，C错误。
CD
9.(多选)如图所示是水下机器人PowerRay“小海鳐”，它在水下开启寻鱼模式可以通过声呐技术(通过发射声波和接收回波判断目标物的距离、方位和移动速度等信息)准确探测鱼群。它也能将水下鱼群信息通过无线电波传输上岸，由于水中衰减快，其最大传输距离为80 m。下列分析合理的是(　　)
A.声波和无线电波在水中的传播速度相等
B.无线电波在水中衰减指的是其频率不断减小
C.发射声波后能形成回波是波的反射现象
D.若接收回波频率大于发射声波的频率，说明鱼
正在靠近
解析　声音进入水中传播速度会增大，无线电波进入水中速度会减小，但两者的速度不相等，故A错误；无线电波进入水中时频率不变，波长变短，故B错误；发射声波后能形成回波是波的反射现象，故C正确；根据声音的多普勒效应可知，若接收回波频率大于发射声波的频率，说明声源接近观察者，即鱼正在靠近，故D正确。
B
10.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(uA.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
解析　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，当声源接近接收器的速度u增大时，接收器单位时间接收到完全波的个数增多，因此接收到的频率f增大，故B项正确。
D
11.平直公路上，汽车正在匀速远离静止的多普勒测速仪，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(　　)
解析　汽车做匀速直线运动，测速仪接收到的被汽车反射回来的超声波的频率不变，但汽车在远离测速仪，汽车反射回来的超声波的频率应该小于发出的超声波的频率，选项D正确。
C
培优加强练
12.如图所示，在公路的十字路口东侧路边，行人甲以速度v1向东行走，在路口北侧，行人乙站在路边不动，一辆汽车以速度v2通过路口向东行驶并鸣笛，已知汽车笛声的频率为f0，车速v2>v1。设甲听到的笛声频率为f1，乙听到的笛声频率为f2，汽车司机自己听到的笛声频率为f3，则此三人听到笛声的频率的大小关系正确的是(　　)
A.f3>f1>f2 B.f2>f3>f1
C.f1>f3>f2 D.f1>f2>f3
解析　由于v2>v1，所以汽车和甲的相对距离减小，甲听到的频率变大，即f1>f0。由于乙静止不动，则汽车和乙的相对距离增大， 乙听到的频率变小，即f2f3>f2，故C正确。

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