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课时5　多普勒效应
核心 目标 1. 了解多普勒效应及其产生的原因，知道多普勒效应是波特有的现象．
2. 知道多普勒效应的简单应用．
要点梳理
要点1　多普勒效应
1. 定义：波源与观察者相互__靠近或者远离__时，接收到的波的频率会发生变化，这种现象叫作多普勒效应．
2. 产生原因：一定是由于波源与观察者之间发生了相对运动．
(1) 波源与观察者相互靠近时，单位时间内通过观察者的__波峰(或密部)__的数目__增加__，观察者观测到的频率__大于__波源的频率，即观察到的频率__变大__．
(2) 波源与观察者相互远离时，单位时间内通过观察者的波峰(或密部)的数目__减少__，观察到的频率__变小__．
(3) 当波源与观察者相对静止时，接收的频率__等于__波源振动的频率．
要点2　多普勒效应的应用
1. 测量汽车速度
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，根据反射波的__频率变化__就能知道车辆的速度．
频率高于20 000 Hz的声波称为超声波；与能听到的声音相比，超声波有两个特点：一是可以比较容易地产生大功率的声波；二是它几乎沿直线传播．
2. 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，可得星球的速度．
3. 测血液流速
向人体内发射已知__频率__的超声波，超声波被血管中的血液__反射__后又被仪器接收，根据反射波的__频率变化__，可以知道血流的速度．
即学即用
1. 易错辨析
(1) 观察者与声源没有相对运动也可能产生多普勒效应．(　×　)
(2) 多普勒效应是由于波的干涉引起的．(　×　)
(3) 多普勒测速仪利用反射波频率的变化来测定速度．(　√　)
(4) 大风中，远处人的说话声时强时弱，是由于多普勒效应引起的．(　×　)
2. (2024·广州期末)医学上用“彩超”进行身体检查时，向人体内发射频率已知的超声波，超声波被血液反射后又被仪器接收，根据接收到的反射波的频率变化，就能知道血流的速度．该技术重点应用了(　B　)
A. 共振 B. 多普勒效应
C. 干涉 D. 衍射
解析：该技术重点应用了多普勒效应．故选B.
考向1　多普勒效应的理解
1. 对多普勒效应的理解
(1) 在多普勒效应中，波源的频率是不__改变__的，由于波源和观察者之间有相对运动，观察者接收到的频率发生了变化．
(2) 多普勒效应是波特有的现象，电磁波和光波也会发生多普勒效应．
2. 相对位置变化与频率的关系(规律)
相对位置 图示 结论
波源S和观察者A相对静止，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→B或A→C，如图所示 若靠近波源，由A→B，则f波源＜f观察者，音调变高； 若远离波源，由A→C，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→S2，如图所示 f波源＜f观察者，音调变高
　(多选)站在火车站台上的旅客听到路过的火车鸣笛声的音调变化情况，下列说法中正确的是(　BC　)
A. 当火车进站时，鸣笛声的音调变低
B. 当火车进站时，鸣笛声的音调变高
C. 当火车离站时，鸣笛声的音调变低
D. 当火车离站时，鸣笛声的音调变高
解析：音调由频率决定，频率大时音调高，频率小时音调低，火车进站时旅客接收到的频率会变大，故音调变高，A错误，B正确；火车离站时，旅客接收到的频率会变小，故音调会变低，C正确，D错误．
　(2024·华南师范大学附中)如图所示，向左匀速运动的小车发出频率为f的声波，车左侧A处的人感受到的声波的频率为f1，车右侧B处的人感受到的声波的频率为f2，则(　D　)
A. f1＜f, f2＜f B. f1＜f, f2＞f
C. f1＞f, f2＞f D. f1＞f, f2＜f
解析：波源朝向观察者运动时，观测频率大于静止的观测频率，波源远离观察者运动时，观测频率小于静止的观测频率，D正确．
考向2　多普勒效应的应用
1. 应用举例
有经验的铁路工人可以从火车的汽笛声判断火车的运动方向和快慢；有经验的战士可以从炮弹飞行时的尖叫声判断飞行的炮弹是接近还是远去；由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率可以判断遥远天体相对于地球的运动速度；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时，接收到的频率发生变化，由此可测出汽车的速度．
2. 应用仪器举例
多普勒天气雷达、多普勒颈脑血液__测速仪__、多普勒水流测速仪、多普勒导航系统等都是多普勒效应的应用．
　(多选)下列选项与多普勒效应有关的是(　BD　)
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. 技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡
D. 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进行的速度
解析：科学家用激光测量月球与地球间的距离是利用光速快的原理，A错误；医生利用超声波探测病人血管中血液的流速利用声波的多普勒效应，B正确；技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡是利用穿透能力强，C错误；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，D正确．
　(2024·佛山石门中学)多普勒效应在科学技术中有广泛的应用．下列说法中错误的是(　C　)
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
解析：利用多普勒测速仪，可以测量水在海底的流速，A正确，不符合题意；“彩超”的原理是向病人体内发射超声波，经血液反射后接收，测出反射波的频率变化，就可知血液的流速，这一技术利用了多普勒效应，B正确，不符合题意；多普勒效应可用于天体研究，C错误，符合题意；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，D正确，不符合题意．
1. (2024·广州番禺区期末)(多选)老师把发出固定频率声音的蜂鸣器固定在竹竿上，举起并在头顶做圆周运动．如图所示，当蜂鸣器从A转动到B的过程中，下列说法中正确的是(　BC　)
A. 甲同学听到蜂鸣器声音的频率在增大
B. 甲同学听到蜂鸣器声音的频率在减小
C. 乙同学听到蜂鸣器声音的频率在增大
D. 乙同学听到蜂鸣器声音的频率在减小
解析：蜂鸣器从A转动到B的过程中，蜂鸣器远离甲，根据多普勒效应可知，甲同学听到蜂鸣器声音的频率在减小，A错误，B正确；蜂鸣器从A转动到B的过程中，蜂鸣器靠近乙，根据多普勒效应可知，乙同学听到蜂鸣器声音的频率在增大，C正确，D错误．
2. 汽车无人驾驶技术已逐渐成热，最常用的是ACC自适应巡航控制，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有毫米波雷达，该雷达会发射和接收调制过的无线电波，再通过回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　)
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：当声源和观察者之间的距离不变化时，观察者接收到的频率和声源发出的频率相等，故当f＝f′时，说明二者之间的距离不变，表明前车与无人车速度相同，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．
配套新练案
考向1　多普勒效应的理解
1. 一列迎面驶来的火车发出鸣笛，则静止的观察者听到声波的变化情况是(　A　)
A. 频率变高 B. 频率不变
C. 波速变大 D. 波长不变
解析：根据多普勒效应，一列迎面驶来的火车发出鸣笛，则静止的观察者听到声波的变化情况是频率变高，波长变短，波速不变，故选A.
2. 如图所示，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(　B　)
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：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，B正确．
3. (多选)A车向B车发射频率已知的超声波，同时探测反射波的频率．下列说法中正确的是(　AB　)
A. B车匀速驶向停在路边的A车，A车探测到的反射波频率增高
B. B车匀速驶离停在路边的A车，A车探测到的反射波频率降低
C. A车匀速驶向停在路边的B车，探测到的反射波频率降低
D. A车匀速驶离停在路边的B车，探测到的反射波频率不变
4. (2024·广州期末)(多选)蜻蜓在水中“点水”激起的波纹，俗称“蜻蜓点水”，一只蜻蜓在平静的水面上匀速飞行时，两次点水后在水面上激起的波纹，俯视看其形状如图所示，由图可分析出(　BD　)
　
A. 蜻蜓是向左飞行的
B. 蜻蜓是向右飞行的
C. 蜻蜓飞行速度比水波传播的速度小
D. 蜻蜓飞行速度比水波传播的速度大
解析：根据图示，蜻蜓连续两次点水过程中激起的波纹，圆圈越小，则时间越短，所以飞行方向则为从大圆到小圆，即蜻蜓的飞行方向向右，A错误，B正确；若蜻蜓飞行的速度和水波的速度相同，那么蜻蜓的每一次点水的时候都会是在上一个水波的边线上，而第二个水波和第一个水波都在以相同的速度运动，所以每个圆都应该是内切的；然而图中O2到O1圆圈边线距离小于O2半径，说明水波O2运动了一段时间，O1水波才到O2圆心，则说明蜻蜓飞行的速度比水波的速度大，C错误，D正确．
5. (多选)如图所示，S为波源，P点有一观察者，已知波源发声的频率为20 Hz，声音在空气中的传播速度为 340 m/s，则关于观察者听到的声音的频率，下列说法中正确的是(　ABC　)
A. 当波源S以17 m/s的速度远离观察者运动时，频率为19 Hz
B. 当波源S以17 m/s的速度靠近观察者运动时，频率为21 Hz
C. 当观察者以17 m/s的速度靠近波源运动时，频率为21 Hz
D. 以上说法均不正确
解析：当波源以17 m/s的速度远离观察者运动，观察者接收的频率f1′＝＝ Hz＝19 Hz，故A正确；当波源S以17 m/s的速度靠近观察者运动时，观察者接收到的频率f2′＝＝ Hz＝21 Hz，故B正确；当观察者以17 m/s的速度靠近波源S运动时，观察者接收到的频率f′3＝＝ Hz＝21 Hz，故C正确．
6. (2024·安徽阜阳第一中学)固定在振动片上的金属丝S周期性触动水面可以形成水波，当振动片在水面上沿MN直线上移动时拍得一幅如图照片，显示出此时波的图样．下列说法中正确的是(　C　)
A. 振动片正在向图中M一侧移动
B. 图中振动片左侧的水波传播速度更快
C. 图中振动片右侧接收到的水波频率更高
D. 相同时间内接收到完全波的个数，M一侧比N一侧多
解析：由图可知，波源右侧的波纹较密集，则说明振动片正在向图中N一侧移动，A错误；波的传播速度取决于介质，所以图中振动片两侧的水波传播速度一样快，B错误；图中振动片右侧单位时间内接收到的完全波的个数较多，则振动片右侧接收到的水波频率更高，C正确；波源向右移动，则波传播到右边的时间小于左边，所以在相同时间内接收到完全波的个数，M一侧比N一侧少，D错误．
考向2　多普勒效应的应用
7. (2024·广州广雅中学)分析下列所描述的四个物理现象：
①听到迎面而来的汽笛声变得尖锐
②水塘中的水波能绕过障碍物继续传播
③夏天里一次闪电过后，有时会雷声轰鸣不绝
④具有主动降噪功能的耳机，根据收集到的噪声信息发出特定声波可以抵消噪声．
这些现象分别是波的(　B　)
A. 多普勒效应、反射现象、衍射现象、干涉现象
B. 多普勒效应、衍射现象、反射现象、干涉现象
C. 干涉现象、衍射现象、多普勒效应、折射现象
D. 多普勒效应、反射现象、干涉现象、衍射现象
解析：根据多普勒效应，当观察者与波源相互靠近时，接收到的频率增大，即听到迎面而来的汽笛声变得尖锐是多普勒效应；当水波的波长与障碍物尺寸差不多、或者大于障碍物的尺寸时，能够发生明显的衍射现象，即水塘中的水波能绕过障碍物继续传播是衍射现象；夏天里一次闪电过后，有时会雷声轰鸣不绝是由于声波经云层反射而形成的，因此是声波的反射现象；具有主动降噪功能的耳机，根据收集到的噪声信息发出特定声波，当发出的声波与噪声的频率相等时，发生干涉现象，在减弱区域可以抵消噪声，因此是干涉现象．综上上述，这些现象分别是波的多普勒效应、衍射现象、反射现象、干涉现象．故选B
8. (多选)在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有(　BCD　)
A. 雷雨天看到闪电后，稍过一会儿听到雷声
B. 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
C. 观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低
D. 测量星球上发出的光波频率，与地球上的同种元素静止时发光频率比较，判断星球是靠近还是远离
9. (2023·安徽芜湖一中)如图所示，图甲表示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1 m/s和0.5 m，B是A、C连线的中点；图乙为一机械波源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中错误的是(　C　)
甲 乙
A. 图甲中A、B两点的竖直高度差为10 cm
B. 从图甲所示时刻开始经0.25 s，B点通过的路程为20 cm
C. 图乙所表示的是波的衍射现象
D. 在E点观察到的频率比在F点观察到的频率高
解析：图甲中A、B都是振动加强点，其中A在波峰，B在平衡位置，则A、B两点的竖直高度差为2A＝10 cm，A正确，不符合题意；波的周期为T＝＝ s＝0.5 s，从图甲所示时刻开始经0.25 s＝0.5T，B点通过的路程为2×2A＝20 cm，B正确，不符合题意；图乙所表示的是波的多普勒效应，C错误，符合题意；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，D正确，不符合题意．
10. 由波源S发出的波某一时刻在介质平面中的情形如图所示，实线为波峰，虚线为波谷，设波源频率为20 Hz，且不运动，而观察者在1 s内由A运动到B，观察者接收到多少个完全波？设波速为340 m/s，若观察者完全接收不到波，每秒运动多少米？
答案：340 m
解析：观察者在单位时间内接收到完全波的个数就等于观察者接收到的频率．如果观察者不动，则1 s内，观察者接收的完全波的个数为20个，当观察者从A运动到B的过程中，所能接收到的完全波的个数正好比不运动时少1个，只接收到19个完全波．若让观察者完全接收不到波，观察者随同所在的波峰一起运动并远离波源．由x＝vt得x＝340×1 m＝340 m，即观察者每秒远离波源340 m．课时5　多普勒效应
核心 目标 1. 了解多普勒效应及其产生的原因，知道多普勒效应是波特有的现象．
2. 知道多普勒效应的简单应用．
要点梳理
要点1　多普勒效应
1. 定义：波源与观察者相互__ __时，接收到的波的频率会发生变化，这种现象叫作多普勒效应．
2. 产生原因：一定是由于波源与观察者之间发生了相对运动．
(1) 波源与观察者相互靠近时，单位时间内通过观察者的__ __的数目__ __，观察者观测到的频率__ __波源的频率，即观察到的频率__ __．
(2) 波源与观察者相互远离时，单位时间内通过观察者的波峰(或密部)的数目__ __，观察到的频率__ __．
(3) 当波源与观察者相对静止时，接收的频率__ __波源振动的频率．
要点2　多普勒效应的应用
1. 测量汽车速度
向行进中的车辆发射__ __已知的超声波，同时测量__ __的频率，根据反射波的__ __就能知道车辆的速度．
频率高于20 000 Hz的声波称为超声波；与能听到的声音相比，超声波有两个特点：一是可以比较容易地产生大功率的声波；二是它几乎沿直线传播．
2. 测星球速度
测量星球上某些元素发出的光波的__ __，
然后与地球上这些元素__ __时发光的频率对照，可得星球的速度．
3. 测血液流速
向人体内发射已知__ __的超声波，超声波被血管中的血液__ __后又被仪器接收，根据反射波的__ __，可以知道血流的速度．
即学即用
1. 易错辨析
(1) 观察者与声源没有相对运动也可能产生多普勒效应．(　　)
(2) 多普勒效应是由于波的干涉引起的．(　　)
(3) 多普勒测速仪利用反射波频率的变化来测定速度．(　　)
(4) 大风中，远处人的说话声时强时弱，是由于多普勒效应引起的．(　　)
2. (2024·广州期末)医学上用“彩超”进行身体检查时，向人体内发射频率已知的超声波，超声波被血液反射后又被仪器接收，根据接收到的反射波的频率变化，就能知道血流的速度．该技术重点应用了(　　)
A. 共振 B. 多普勒效应
C. 干涉 D. 衍射
考向1　多普勒效应的理解
1. 对多普勒效应的理解
(1) 在多普勒效应中，波源的频率是不__改变__的，由于波源和观察者之间有相对运动，观察者接收到的频率发生了变化．
(2) 多普勒效应是波特有的现象，电磁波和光波也会发生多普勒效应．
2. 相对位置变化与频率的关系(规律)
相对位置 图示 结论
波源S和观察者A相对静止，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→B或A→C，如图所示 若靠近波源，由A→B，则f波源＜f观察者，音调变高； 若远离波源，由A→C，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→S2，如图所示 f波源＜f观察者，音调变高
　(多选)站在火车站台上的旅客听到路过的火车鸣笛声的音调变化情况，下列说法中正确的是(　　)
A. 当火车进站时，鸣笛声的音调变低
B. 当火车进站时，鸣笛声的音调变高
C. 当火车离站时，鸣笛声的音调变低
D. 当火车离站时，鸣笛声的音调变高
　(2024·华南师范大学附中)如图所示，向左匀速运动的小车发出频率为f的声波，车左侧A处的人感受到的声波的频率为f1，车右侧B处的人感受到的声波的频率为f2，则(　　)
A. f1＜f, f2＜f B. f1＜f, f2＞f
C. f1＞f, f2＞f D. f1＞f, f2＜f
考向2　多普勒效应的应用
1. 应用举例
有经验的铁路工人可以从火车的汽笛声判断火车的运动方向和快慢；有经验的战士可以从炮弹飞行时的尖叫声判断飞行的炮弹是接近还是远去；由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率可以判断遥远天体相对于地球的运动速度；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时，接收到的频率发生变化，由此可测出汽车的速度．
2. 应用仪器举例
多普勒天气雷达、多普勒颈脑血液__测速仪__、多普勒水流测速仪、多普勒导航系统等都是多普勒效应的应用．
　(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. 技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡
D. 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进行的速度
　(2024·佛山石门中学)多普勒效应在科学技术中有广泛的应用．下列说法中错误的是(　　)
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
1. (2024·广州番禺区期末)(多选)老师把发出固定频率声音的蜂鸣器固定在竹竿上，举起并在头顶做圆周运动．如图所示，当蜂鸣器从A转动到B的过程中，下列说法中正确的是(　　)
A. 甲同学听到蜂鸣器声音的频率在增大
B. 甲同学听到蜂鸣器声音的频率在减小
C. 乙同学听到蜂鸣器声音的频率在增大
D. 乙同学听到蜂鸣器声音的频率在减小
2. 汽车无人驾驶技术已逐渐成热，最常用的是ACC自适应巡航控制，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有毫米波雷达，该雷达会发射和接收调制过的无线电波，再通过回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
配套新练案
考向1　多普勒效应的理解
1. 一列迎面驶来的火车发出鸣笛，则静止的观察者听到声波的变化情况是(　　)
A. 频率变高 B. 频率不变
C. 波速变大 D. 波长不变
2. 如图所示，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. (多选)A车向B车发射频率已知的超声波，同时探测反射波的频率．下列说法中正确的是(　　)
A. B车匀速驶向停在路边的A车，A车探测到的反射波频率增高
B. B车匀速驶离停在路边的A车，A车探测到的反射波频率降低
C. A车匀速驶向停在路边的B车，探测到的反射波频率降低
D. A车匀速驶离停在路边的B车，探测到的反射波频率不变
4. (2024·广州期末)(多选)蜻蜓在水中“点水”激起的波纹，俗称“蜻蜓点水”，一只蜻蜓在平静的水面上匀速飞行时，两次点水后在水面上激起的波纹，俯视看其形状如图所示，由图可分析出(　　)
　
A. 蜻蜓是向左飞行的
B. 蜻蜓是向右飞行的
C. 蜻蜓飞行速度比水波传播的速度小
D. 蜻蜓飞行速度比水波传播的速度大
5. (多选)如图所示，S为波源，P点有一观察者，已知波源发声的频率为20 Hz，声音在空气中的传播速度为 340 m/s，则关于观察者听到的声音的频率，下列说法中正确的是(　　)
A. 当波源S以17 m/s的速度远离观察者运动时，频率为19 Hz
B. 当波源S以17 m/s的速度靠近观察者运动时，频率为21 Hz
C. 当观察者以17 m/s的速度靠近波源运动时，频率为21 Hz
D. 以上说法均不正确
6. (2024·安徽阜阳第一中学)固定在振动片上的金属丝S周期性触动水面可以形成水波，当振动片在水面上沿MN直线上移动时拍得一幅如图照片，显示出此时波的图样．下列说法中正确的是(　　)
A. 振动片正在向图中M一侧移动
B. 图中振动片左侧的水波传播速度更快
C. 图中振动片右侧接收到的水波频率更高
D. 相同时间内接收到完全波的个数，M一侧比N一侧多
考向2　多普勒效应的应用
7. (2024·广州广雅中学)分析下列所描述的四个物理现象：
①听到迎面而来的汽笛声变得尖锐
②水塘中的水波能绕过障碍物继续传播
③夏天里一次闪电过后，有时会雷声轰鸣不绝
④具有主动降噪功能的耳机，根据收集到的噪声信息发出特定声波可以抵消噪声．
这些现象分别是波的(　　)
A. 多普勒效应、反射现象、衍射现象、干涉现象
B. 多普勒效应、衍射现象、反射现象、干涉现象
C. 干涉现象、衍射现象、多普勒效应、折射现象
D. 多普勒效应、反射现象、干涉现象、衍射现象
8. (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，稍过一会儿听到雷声
B. 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
C. 观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低
D. 测量星球上发出的光波频率，与地球上的同种元素静止时发光频率比较，判断星球是靠近还是远离
9. (2023·安徽芜湖一中)如图所示，图甲表示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1 m/s和0.5 m，B是A、C连线的中点；图乙为一机械波源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中错误的是(　　)
甲 乙
A. 图甲中A、B两点的竖直高度差为10 cm
B. 从图甲所示时刻开始经0.25 s，B点通过的路程为20 cm
C. 图乙所表示的是波的衍射现象
D. 在E点观察到的频率比在F点观察到的频率高
10. 由波源S发出的波某一时刻在介质平面中的情形如图所示，实线为波峰，虚线为波谷，设波源频率为20 Hz，且不运动，而观察者在1 s内由A运动到B，观察者接收到多少个完全波？设波速为340 m/s，若观察者完全接收不到波，每秒运动多少米？(共37张PPT)
第三章
机械波
课时5　多普勒效应
核心 目标 1. 了解多普勒效应及其产生的原因，知道多普勒效应是波特有的现象．
2. 知道多普勒效应的简单应用．
必备知识 记忆理解
1. 定义：波源与观察者相互_______________时，接收到的波的频率会发生变化，这种现象叫作多普勒效应．
2. 产生原因：一定是由于波源与观察者之间发生了相对运动．
(1) 波源与观察者相互靠近时，单位时间内通过观察者的_______________的数目_______，观察者观测到的频率_______波源的频率，即观察到的频率_______．
(2) 波源与观察者相互远离时，单位时间内通过观察者的波峰(或密部)的数目_______，观察到的频率_______．
(3) 当波源与观察者相对静止时，接收的频率_______波源振动的频率．
要点
1
多普勒效应
靠近或者远离
波峰(或密部)
增加
大于
变大
减少
变小
等于
1. 测量汽车速度
向行进中的车辆发射_______已知的超声波，同时测量_________的频率，根据反射波的___________就能知道车辆的速度．
频率高于20 000 Hz的声波称为超声波；与能听到的声音相比，超声波有两个特点：一是可以比较容易地产生大功率的声波；二是它几乎沿直线传播．
要点
2
多普勒效应的应用
频率
反射波
频率变化
2. 测星球速度
测量星球上某些元素发出的光波的_______，然后与地球上这些元素_______时发光的频率对照，可得星球的速度．
3. 测血液流速
向人体内发射已知_______的超声波，超声波被血管中的血液_______后又被仪器接收，根据反射波的___________，可以知道血流的速度．
频率
静止
频率
反射
频率变化
1. 易错辨析
(1) 观察者与声源没有相对运动也可能产生多普勒效应． (　　)
(2) 多普勒效应是由于波的干涉引起的． (　　)
(3) 多普勒测速仪利用反射波频率的变化来测定速度． (　　)
(4) 大风中，远处人的说话声时强时弱，是由于多普勒效应引起的． (　　)
×
×
√
×
2. (2024·广州期末)医学上用“彩超”进行身体检查时，向人体内发射频率已知的超声波，超声波被血液反射后又被仪器接收，根据接收到的反射波的频率变化，就能知道血流的速度．该技术重点应用了 (　　)
A. 共振 B. 多普勒效应
C. 干涉 D. 衍射
解析：该技术重点应用了多普勒效应．故选B.
B
把握考向 各个击破
多普勒效应的理解
1. 对多普勒效应的理解
(1) 在多普勒效应中，波源的频率是不　改变_的，由于波源和观察者之间有相对运动，观察者接收到的频率发生了变化．
(2) 多普勒效应是波特有的现象，电磁波和光波也会发生多普勒效应．
考向
1
2. 相对位置变化与频率的关系(规律)
相对位置 图示 结论
波源S和观察者A相对静止，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→B或A→C，如图所示 若靠近波源，由A→B，则f波源＜f观察者，音调变高；
若远离波源，由A→C，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→S2，如图所示 f波源＜f观察者，音调变高
　　　(多选)站在火车站台上的旅客听到路过的火车鸣笛声的音调变化情况，下列说法中正确的是 (　　)
A. 当火车进站时，鸣笛声的音调变低
B. 当火车进站时，鸣笛声的音调变高
C. 当火车离站时，鸣笛声的音调变低
D. 当火车离站时，鸣笛声的音调变高
1
解析：音调由频率决定，频率大时音调高，频率小时音调低，火车进站时旅客接收到的频率会变大，故音调变高，A错误，B正确；火车离站时，旅客接收到的频率会变小，故音调会变低，C正确，D错误．
BC
　　　(2024·华南师范大学附中)如图所示，向左匀速运动的小车发出频率为f的声波，车左侧A处的人感受到的声波的频率为f1，车右侧B处的人感受到的声波的频率为f2，则 (　　)
A. f1＜f, f2＜f
B. f1＜f, f2＞f
C. f1＞f, f2＞f
D. f1＞f, f2＜f
2
解析：波源朝向观察者运动时，观测频率大于静止的观测频率，波源远离观察者运动时，观测频率小于静止的观测频率，D正确．
D
多普勒效应的应用
1. 应用举例
有经验的铁路工人可以从火车的汽笛声判断火车的运动方向和快慢；有经验的战士可以从炮弹飞行时的尖叫声判断飞行的炮弹是接近还是远去；由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率可以判断遥远天体相对于地球的运动速度；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时，接收到的频率发生变化，由此可测出汽车的速度．
2. 应用仪器举例
多普勒天气雷达、多普勒颈脑血液　测速仪　、多普勒水流测速仪、多普勒导航系统等都是多普勒效应的应用．
考向
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. 技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡
D. 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进行的速度
3
解析：科学家用激光测量月球与地球间的距离是利用光速快的原理，A错误；医生利用超声波探测病人血管中血液的流速利用声波的多普勒效应，B正确；技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡是利用穿透能力强，C错误；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，D正确．
BD
　　　(2024·佛山石门中学)多普勒效应在科学技术中有广泛的应用．下列说法中错误的是 (　　)
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
4
解析：利用多普勒测速仪，可以测量水在海底的流速，A正确，不符合题意；“彩超”的原理是向病人体内发射超声波，经血液反射后接收，测出反射波的频率变化，就可知血液的流速，这一技术利用了多普勒效应，B正确，不符合题意；多普勒效应可用于天体研究，C错误，符合题意；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，D正确，不符合题意．
C
随堂内化 即时巩固
1. (2024·广州番禺区期末)(多选)老师把发出固定频率声音的蜂鸣器固定在竹竿上，举起并在头顶做圆周运动．如图所示，当蜂鸣器从A转动到B的过程中，下列说法中正确的是 (　　)
A. 甲同学听到蜂鸣器声音的频率在增大
B. 甲同学听到蜂鸣器声音的频率在减小
C. 乙同学听到蜂鸣器声音的频率在增大
D. 乙同学听到蜂鸣器声音的频率在减小
解析：蜂鸣器从A转动到B的过程中，蜂鸣器远离甲，根据多普勒效应可知，甲同学听到蜂鸣器声音的频率在减小，A错误，B正确；蜂鸣器从A转动到B的过程中，蜂鸣器靠近乙，根据多普勒效应可知，乙同学听到蜂鸣器声音的频率在增大，C正确，D错误．
BC
2. 汽车无人驾驶技术已逐渐成热，最常用的是ACC自适应巡航控制，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有毫米波雷达，该雷达会发射和接收调制过的无线电波，再通过回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
A
解析：当声源和观察者之间的距离不变化时，观察者接收到的频率和声源发出的频率相等，故当f＝f′时，说明二者之间的距离不变，表明前车与无人车速度相同，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．
配套新练案
解析：根据多普勒效应，一列迎面驶来的火车发出鸣笛，则静止的观察者听到声波的变化情况是频率变高，波长变短，波速不变，故选A.
考向1　多普勒效应的理解
1. 一列迎面驶来的火车发出鸣笛，则静止的观察者听到声波的变化情况是
(　　)
A. 频率变高 B. 频率不变
C. 波速变大 D. 波长不变
A
2. 如图所示，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：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，B正确．
B
3. (多选)A车向B车发射频率已知的超声波，同时探测反射波的频率．下列说法中正确的是 (　　)
A. B车匀速驶向停在路边的A车，A车探测到的反射波频率增高
B. B车匀速驶离停在路边的A车，A车探测到的反射波频率降低
C. A车匀速驶向停在路边的B车，探测到的反射波频率降低
D. A车匀速驶离停在路边的B车，探测到的反射波频率不变
AB
4. (2024·广州期末)(多选)蜻蜓在水中“点水”激起的波纹，俗称“蜻蜓点水”，一只蜻蜓在平静的水面上匀速飞行时，两次点水后在水面上激起的波纹，俯视看其形状如图所示，由图可分析出 (　　)
A. 蜻蜓是向左飞行的
B. 蜻蜓是向右飞行的
C. 蜻蜓飞行速度比水波传播的速度小
D. 蜻蜓飞行速度比水波传播的速度大
BD
解析：根据图示，蜻蜓连续两次点水过程中激起的波纹，圆圈越小，则时间越短，所以飞行方向则为从大圆到小圆，即蜻蜓的飞行方向向右，A错误，B正确；若蜻蜓飞行的速度和水波的速度相同，那么蜻蜓的每一次点水的时候都会是在上一个水波的边线上，而第二个水波和第一个水波都在以相同的速度运动，所以每个圆都应该是内切的；然而图中O2到O1圆圈边线距离小于O2半径，说明水波O2运动了一段时间，O1水波才到O2圆心，则说明蜻蜓飞行的速度比水波的速度大，C错误，D正确．
5. (多选)如图所示，S为波源，P点有一观察者，已知波源发声的频率为20 Hz，声音在空气中的传播速度为 340 m/s，则关于观察者听到的声音的频率，下列说法中正确的是 (　　)
A. 当波源S以17 m/s的速度远离观察者运动时，频率为19 Hz
B. 当波源S以17 m/s的速度靠近观察者运动时，频率为21 Hz
C. 当观察者以17 m/s的速度靠近波源运动时，频率为21 Hz
D. 以上说法均不正确
ABC
6. (2024·安徽阜阳第一中学)固定在振动片上的金属丝S周期性触动水面可以形成水波，当振动片在水面上沿MN直线上移动时拍得一幅如图照片，显示出此时波的图样．下列说法中正确的是 (　　)
A. 振动片正在向图中M一侧移动
B. 图中振动片左侧的水波传播速度更快
C. 图中振动片右侧接收到的水波频率更高
D. 相同时间内接收到完全波的个数，M一侧比N一侧多
C
解析：由图可知，波源右侧的波纹较密集，则说明振动片正在向图中N一侧移动，A错误；波的传播速度取决于介质，所以图中振动片两侧的水波传播速度一样快，B错误；图中振动片右侧单位时间内接收到的完全波的个数较多，则振动片右侧接收到的水波频率更高，C正确；波源向右移动，则波传播到右边的时间小于左边，所以在相同时间内接收到完全波的个数，M一侧比N一侧少，D错误．
考向2　多普勒效应的应用
7. (2024·广州广雅中学)分析下列所描述的四个物理现象：
①听到迎面而来的汽笛声变得尖锐
②水塘中的水波能绕过障碍物继续传播
③夏天里一次闪电过后，有时会雷声轰鸣不绝
④具有主动降噪功能的耳机，根据收集到的噪声信息发出特定声波可以抵消噪声．
这些现象分别是波的 (　　)
A. 多普勒效应、反射现象、衍射现象、干涉现象
B. 多普勒效应、衍射现象、反射现象、干涉现象
C. 干涉现象、衍射现象、多普勒效应、折射现象
D. 多普勒效应、反射现象、干涉现象、衍射现象
B
解析：根据多普勒效应，当观察者与波源相互靠近时，接收到的频率增大，即听到迎面而来的汽笛声变得尖锐是多普勒效应；当水波的波长与障碍物尺寸差不多、或者大于障碍物的尺寸时，能够发生明显的衍射现象，即水塘中的水波能绕过障碍物继续传播是衍射现象；夏天里一次闪电过后，有时会雷声轰鸣不绝是由于声波经云层反射而形成的，因此是声波的反射现象；具有主动降噪功能的耳机，根据收集到的噪声信息发出特定声波，当发出的声波与噪声的频率相等时，发生干涉现象，在减弱区域可以抵消噪声，因此是干涉现象．综上上述，这些现象分别是波的多普勒效应、衍射现象、反射现象、干涉现象．故选B
8. (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，稍过一会儿听到雷声
B. 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
C. 观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低
D. 测量星球上发出的光波频率，与地球上的同种元素静止时发光频率比较，判断星球是靠近还是远离
BCD
9. (2023·安徽芜湖一中)如图所示，图甲表示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1 m/s和0.5 m，B是A、C连线的中点；图乙为一机械波源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中错误的是 (　　)
A. 图甲中A、B两点的竖直高度差为
10 cm
B. 从图甲所示时刻开始经0.25 s，
B点通过的路程为20 cm
C. 图乙所表示的是波的衍射现象
D. 在E点观察到的频率比在F点观察到的频率高
C
10. 由波源S发出的波某一时刻在介质平面中的情形如图所示，实线为波峰，虚线为波谷，设波源频率为20 Hz，且不运动，而观察者在1 s内由A运动到B，观察者接收到多少个完全波？设波速为340 m/s，若观察者完全接收不到波，每秒运动多少米？
答案：340 m
解析：观察者在单位时间内接收到完全波的个数就等于观察者接收到的频率．如果观察者不动，则1 s内，观察者接收的完全波的个数为20个，当观察者从A运动到B的过程中，所能接收到的完全波的个数正好比不运动时少1个，只接收到19个完全波．若让观察者完全接收不到波，观察者随同所在的波峰一起运动并远离波源．由x＝vt得x＝340×1 m＝340 m，即观察者每秒远离波源340 m．
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