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(共36张PPT)
5　多普勒效应
[定位·学习目标]　
1.通过阅读教材,知道波源频率与观察者接收到的频率的区别,知道什么是多普勒效应,知道它是波源与观察者之间有相对运动时产生的现象,形成物理观念。2.通过经历探究多普勒效应的过程,能根据相对运动理解多普勒效应,培养科学探究思维。3.通过了解多普勒效应在生活和科技中的应用,培养物理学习兴趣。
探究·必备知识
知识点一　多普勒效应
「探究新知」
1.多普勒效应:波源与观察者互相靠近或者互相远离时,接收到的
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,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)当波源与观察者相向运动时,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,当波源与观察者互相远离时,观测到的频率 。
波的频率
一定
等于
增加
变大
变小
正误辨析
(1)产生多普勒效应时,波源的振动频率并没有发生变化。(　 　)
(2)我们在剧场听演唱会时,听到的声音频率与声源的频率是不一致的。
(　 　)
(3)人与波源有相对运动时,接收到的频率一定发生变化。(　 　)
(4)只有横波才能发生多普勒效应。(　 　)
(5)波源与观察者相互远离时,观察者接收到的频率变小。(　 　)
√
×
×
×
√
知识点二　多普勒效应的应用
「探究新知」
1.测车辆速度:交通警察向行进中的车辆发射 的超声波,同时测量 的频率,根据反射波频率 就能知道车辆的速度。
2.测血流速度:医生向人体内发射 的超声波,超声波被血管中的血流 后又被仪器接收,测出反射波的 ,就能知道血流的速度。
3.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,就可以算出星球靠近或远离我们的速度。
频率已知
反射波
变化的多少
频率已知
反射
频率变化
频率
静止
正误辨析
(1)多普勒测速仪测速原理是利用了声波反射测距而测速的 (　 　)
(2)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。(　 　)
(3)目前在技术上人们只能利用声波发生的多普勒效应。(　 　)
(4)彩超、核磁共振、CT都是利用了超声波的多普勒效应。(　 　)
×
√
×
×
突破·关键能力
要点一　多普勒效应
「情境探究」
警车鸣笛从你身边飞速驶过,对于警车驶来和警车远离的过程,你会听到鸣笛的声音在变化。
探究:(1)你听到鸣笛的音调有何不同
【答案】 (1)警车驶来时,音调变高;警车远离时,音调变低。
(2)实际上鸣笛的音调会变化吗
【答案】 (2)实际上鸣笛的音调不会变化。
(3)听到音调发生变化的原因是什么
【答案】 (3)警车与观察者如果相互靠近,观察者接收到的频率增大;二者如果相互远离,观察者接收到的频率减小,因此会感觉鸣笛音调变化。
1.波源频率
波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数。
2.观察者接收到的频率
发生多普勒效应时,波源的频率并没有变化,是接收者接收的频率大于或小于波源频率(单位时间内接收到的完整波的个数发生变化)。
「要点归纳」
3.发生多普勒效应的几种情况
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波源>f观察者,音调变低
观察者A不动,波源S运动,由S→S1,如图所示 f波源4.特别提醒
(1)无论什么情况,发生多普勒效应时,波源与观察者肯定有相对运动,二者相互靠近时,观察者接收到的频率变高,相互远离时,接收到的频率变低。
(2)多普勒效应的产生不是取决于观察者距波源多远,而是取决于观察者相对于波源的运动速度的大小和方向。
[例1] (多选)下列关于多普勒效应的说法,正确的是(　 　)
[A]只有声波才能发生多普勒效应
[B]当观察者靠近声源时,听到声音的音调升高,说明声源的频率升高了
[C]当声源和观察者同时以相同的速度向同一方向运动时,不会发生多普勒效应
[D]火车离站时,站台上的旅客听到火车鸣笛的音调降低
「典例研习」
CD
【解析】 多普勒效应是波动过程共有的特征,不仅是机械波能发生,电磁波和光波也会发生多普勒效应,A项错误;发生多普勒效应时,声源的频率并没有发生变化,而是观察者接收到的频率发生了变化,B项错误;当波源和观察者以相同的速度同向运动时,两者之间无相对运动,不会发生多普勒效应,C项正确;火车离站时,站台上的旅客和火车相互远离,听到火车鸣笛的音调降低,D项正确。
[思路引导] (1)多普勒效应是波具有的特征,电磁波和光波也会发生多普勒效应。
(2)观测者向波源靠近时,波源频率不变,但观测者接收到的频率升高,即音调升高;反之,观测者与波源远离时,观测者接收到的频率降低,即音调降低。
要点二　多普勒效应的应用
「情境探究」
随着科技的发展和军事的需要,现在的战斗机飞得越来越快,有些战斗机的速度超过了声音在空气中的传播速度。假设某爆炸声在空气中的传播速度为340 m/s,一架战斗机正在爆炸点附近远离它飞行。
探究:要使飞行员听不到爆炸声,战斗机飞行的速度至少多大
【答案】 要使飞行员听不到爆炸声,即飞行员一个声波也接收不到,则他随战斗机运动的速度应与波峰前进的速度一样或更大,即战斗机应以至少
340 m/s 的速度飞行远离爆炸点。
「要点归纳」
1.多普勒效应的应用
(1)多普勒效应测车速。
(2)医用彩色超声波测定心脏跳动,了解血管血流等情况。
(3)电磁波的多普勒效应为跟踪目标物(如导弹、云层等)提供了一种简单的方法。在军事、航天、气象预报等领域有了广泛的应用。
(4)用多普勒效应测量其他星系靠近或远离地球运动的速率。
2.超声波及其应用
(1)定义:频率高于2×104 Hz的声波。
(2)特点:大功率的超声波几乎沿直线传播。
(3)应用:超声波洗涤,超声波碎石,超声波探测仪,医用彩超等。
[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]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行进的速度
「典例研习」
BD
【解析】 A、C项利用的是波的反射,故A、C错误;当观察者与测量对象相对运动使距离变化时,发生多普勒效应,我们可以根据接收频率的变化来测速,故B、D正确。
提升·核心素养
多普勒效应的判断方法
「核心归纳」
(1)确定研究对象(波源与观察者)。
(2)确定波源与观察者是否有相对运动,若有相对运动,则能发生多普勒效应,否则不发生。
(3)判断:当两者远离时,观察者接收到的波的频率变小;当两者靠近时观察者接收到的波的频率变大,但波源的频率不变。
「典例研习」
[例题] (2025·辽宁抚顺期中)如图所示,向左匀速运动的小车发出频率为f的声波,静止在车左侧A处的人感受到的声波的频率为f1,静止在车右侧B处的人感受到的声波的频率为f2,则(　　)
[A]f1f2
[C]f1B
【解析】 根据多普勒效应,因小车靠近A处的人,而远离B处的人,可知A处的人接收到的声波的频率变大,B处的人接收到的声波的频率变小,即f1>f,f2检测·学习效果
1.一辆大客车上有一个声源发出频率一定的乐音,当大客车静止、观察者也静止时,观察者听到并记住了这个乐音的音调。当观察者坐上一辆小轿车后听到这个乐音的音调比原来低的情况是(　　)
[A]小轿车静止,大客车向他驶来
[B]小轿车静止,大客车离他驶去
[C]大客车静止,小轿车向着大客车驶去
[D]大客车在前、小轿车在后,且小轿车速度大于大客车速度
B
【解析】 根据多普勒效应可知,当波源和观察者间距变小,观察者接收到的频率一定比波源频率大。当波源和观察者间距变大,观察者接收到的频率一定比波源频率小。 由于观察者听到这个乐音的音调比原来低,即接收到的声波频率减小,说明波源和观察者之间的距离在增大。故选B。
2.汽车无人驾驶技术已逐渐成熟,最常用的是自适应巡航控制(ACC),它可以控制无人驾驶汽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与目标间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,表明前车与无人驾驶汽车速度相同
[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 ′A
【解析】 当波源和观察者之间的距离不变时,观察者接收到的频率和波源发出的频率相等,故当f=f ′时,说明二者之间的距离不变,表明前车与无人驾驶汽车速度相同,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,两车距离减小,则前车在减速行驶,故C错误;当f ′3.(多选)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。图示为恰好经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轴正方向一侧的观测者,接收到的频率大于5 Hz
[B]位于x轴负方向一侧的观测者,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
AC
4.公路交警开车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查,在同一车道上交警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的电磁波,结果该电磁波被那辆轿车反射回来时,交警车接收到的电磁波频率比发出时低。
(1)此现象属于　　　　。
A.波的衍射 B.波的干涉
C.多普勒效应 D.波的反射
C
【解析】 (1)交警车接收到的电磁波频率比发出时低,此现象为多普勒效应,故选C。
(2)若该路段限速为100 km/h,则轿车是否超速 　　　　(选填“是”或“否”)。
是
【解析】 (2)因交警车接收到的频率变低,由多普勒效应知交警车与轿车在相互远离,而交警车车速恒为100 km/h 且又在轿车后面,可判断轿车车速比交警车车速大,故轿车超速。
(3)若轿车以20 m/s的速度行进,反射回的频率　　　　(选填“变高”“变低”
或“不变”)。
变高
【解析】 (3)若轿车以20 m/s=72 km/h的速度行进,此时交警车与轿车在相互靠近,由多普勒效应知反射回的频率应变高。
感谢观看5　多普勒效应
[定位·学习目标]　1.通过阅读教材,知道波源频率与观察者接收到的频率的区别,知道什么是多普勒效应,知道它是波源与观察者之间有相对运动时产生的现象,形成物理观念。2.通过经历探究多普勒效应的过程,能根据相对运动理解多普勒效应,培养科学探究思维。3.通过了解多普勒效应在生活和科技中的应用,培养物理学习兴趣。
知识点一　多普勒效应
探究新知
1.多普勒效应:波源与观察者互相靠近或者互相远离时,接收到的波的频率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,1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目是一定的,观测到的频率等于波源振动的频率。
(2)当波源与观察者相向运动时,1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加,观测到的频率变大;反之,当波源与观察者互相远离时,观测到的频率变小。
正误辨析
(1)产生多普勒效应时,波源的振动频率并没有发生变化。(　√　)
(2)我们在剧场听演唱会时,听到的声音频率与声源的频率是不一致的。(　×　)
(3)人与波源有相对运动时,接收到的频率一定发生变化。(　×　)
(4)只有横波才能发生多普勒效应。(　×　)
(5)波源与观察者相互远离时,观察者接收到的频率变小。(　√　)
知识点二　多普勒效应的应用
探究新知
1.测车辆速度: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。
2.测血流速度: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。
3.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,就可以算出星球靠近或远离我们的速度。
正误辨析
(1)多普勒测速仪测速原理是利用了声波反射测距而测速的 (　×　)
(2)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。(　√　)
(3)目前在技术上人们只能利用声波发生的多普勒效应。(　×　)
(4)彩超、核磁共振、CT都是利用了超声波的多普勒效应。(　×　)
要点一　多普勒效应
情境探究
警车鸣笛从你身边飞速驶过,对于警车驶来和警车远离的过程,你会听到鸣笛的声音在变化。
探究:(1)你听到鸣笛的音调有何不同
(2)实际上鸣笛的音调会变化吗
(3)听到音调发生变化的原因是什么
【答案】 (1)警车驶来时,音调变高;警车远离时,音调变低。
(2)实际上鸣笛的音调不会变化。
(3)警车与观察者如果相互靠近,观察者接收到的频率增大;二者如果相互远离,观察者接收到的频率减小,因此会感觉鸣笛音调变化。
要点归纳
1.波源频率
波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数。
2.观察者接收到的频率
发生多普勒效应时,波源的频率并没有变化,是接收者接收的频率大于或小于波源频率(单位时间内接收到的完整波的个数发生变化)。
3.发生多普勒效应的几种情况
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,音调变低
观察者A不动,波源S运动,由S→S1,如图所示 f波源4.特别提醒
(1)无论什么情况,发生多普勒效应时,波源与观察者肯定有相对运动,二者相互靠近时,观察者接收到的频率变高,相互远离时,接收到的频率变低。
(2)多普勒效应的产生不是取决于观察者距波源多远,而是取决于观察者相对于波源的运动速度的大小和方向。
典例研习
[例1] (多选)下列关于多普勒效应的说法,正确的是(　　)
[A]只有声波才能发生多普勒效应
[B]当观察者靠近声源时,听到声音的音调升高,说明声源的频率升高了
[C]当声源和观察者同时以相同的速度向同一方向运动时,不会发生多普勒效应
[D]火车离站时,站台上的旅客听到火车鸣笛的音调降低
[思路引导] (1)多普勒效应是波具有的特征,电磁波和光波也会发生多普勒效应。
(2)观测者向波源靠近时,波源频率不变,但观测者接收到的频率升高,即音调升高;反之,观测者与波源远离时,观测者接收到的频率降低,即音调降低。
【答案】 CD
【解析】 多普勒效应是波动过程共有的特征,不仅是机械波能发生,电磁波和光波也会发生多普勒效应,A项错误;发生多普勒效应时,声源的频率并没有发生变化,而是观察者接收到的频率发生了变化,B项错误;当波源和观察者以相同的速度同向运动时,两者之间无相对运动,不会发生多普勒效应,C项正确;火车离站时,站台上的旅客和火车相互远离,听到火车鸣笛的音调降低,D项正确。
要点二　多普勒效应的应用
情境探究
随着科技的发展和军事的需要,现在的战斗机飞得越来越快,有些战斗机的速度超过了声音在空气中的传播速度。假设某爆炸声在空气中的传播速度为340 m/s,一架战斗机正在爆炸点附近远离它飞行。
探究:要使飞行员听不到爆炸声,战斗机飞行的速度至少多大
【答案】 要使飞行员听不到爆炸声,即飞行员一个声波也接收不到,则他随战斗机运动的速度应与波峰前进的速度一样或更大,即战斗机应以至少340 m/s 的速度飞行远离爆炸点。
要点归纳
1.多普勒效应的应用
(1)多普勒效应测车速。
(2)医用彩色超声波测定心脏跳动,了解血管血流等情况。
(3)电磁波的多普勒效应为跟踪目标物(如导弹、云层等)提供了一种简单的方法。在军事、航天、气象预报等领域有了广泛的应用。
(4)用多普勒效应测量其他星系靠近或远离地球运动的速率。
2.超声波及其应用
(1)定义:频率高于2×104 Hz的声波。
(2)特点:大功率的超声波几乎沿直线传播。
(3)应用:超声波洗涤,超声波碎石,超声波探测仪,医用彩超等。
典例研习
[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]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行进的速度
【答案】 BD
【解析】 A、C项利用的是波的反射,故A、C错误;当观察者与测量对象相对运动使距离变化时,发生多普勒效应,我们可以根据接收频率的变化来测速,故B、D正确。
多普勒效应的判断方法
核心归纳
(1)确定研究对象(波源与观察者)。
(2)确定波源与观察者是否有相对运动,若有相对运动,则能发生多普勒效应,否则不发生。
(3)判断:当两者远离时,观察者接收到的波的频率变小;当两者靠近时观察者接收到的波的频率变大,但波源的频率不变。
典例研习
[例题] (2025·辽宁抚顺期中)如图所示,向左匀速运动的小车发出频率为f的声波,静止在车左侧A处的人感受到的声波的频率为f1,静止在车右侧B处的人感受到的声波的频率为f2,则(　　)
[A]f1f2
[C]f1【答案】 B
【解析】 根据多普勒效应,因小车靠近A处的人,而远离B处的人,可知A处的人接收到的声波的频率变大,B处的人接收到的声波的频率变小,即f1>f,f21.一辆大客车上有一个声源发出频率一定的乐音,当大客车静止、观察者也静止时,观察者听到并记住了这个乐音的音调。当观察者坐上一辆小轿车后听到这个乐音的音调比原来低的情况是(　　)
[A]小轿车静止,大客车向他驶来
[B]小轿车静止,大客车离他驶去
[C]大客车静止,小轿车向着大客车驶去
[D]大客车在前、小轿车在后,且小轿车速度大于大客车速度
【答案】 B
【解析】 根据多普勒效应可知,当波源和观察者间距变小,观察者接收到的频率一定比波源频率大。当波源和观察者间距变大,观察者接收到的频率一定比波源频率小。 由于观察者听到这个乐音的音调比原来低,即接收到的声波频率减小,说明波源和观察者之间的距离在增大。故选B。
2.汽车无人驾驶技术已逐渐成熟,最常用的是自适应巡航控制(ACC),它可以控制无人驾驶汽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与目标间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,表明前车与无人驾驶汽车速度相同
[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 ′【答案】 A
【解析】 当波源和观察者之间的距离不变时,观察者接收到的频率和波源发出的频率相等,故当f=f ′时,说明二者之间的距离不变,表明前车与无人驾驶汽车速度相同,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,两车距离减小,则前车在减速行驶,故C错误;当f ′3.(多选)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。图示为恰好经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轴正方向一侧的观测者,接收到的频率大于5 Hz
[B]位于x轴负方向一侧的观测者,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
【答案】 AC
【解析】 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,根据多普勒效应规律可知,位于x轴正方向一侧的观测者接收频率大于5 Hz,位于x轴负方向一侧的观测者接收频率小于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。
4.公路交警开车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查,在同一车道上交警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的电磁波,结果该电磁波被那辆轿车反射回来时,交警车接收到的电磁波频率比发出时低。
(1)此现象属于　　　　。
A.波的衍射 B.波的干涉
C.多普勒效应 D.波的反射
(2)若该路段限速为100 km/h,则轿车是否超速 　　　　(选填“是”或“否”)。
(3)若轿车以20 m/s的速度行进,反射回的频率　　　　(选填“变高”“变低”或“不变”)。
【答案】 (1)C　(2)是　(3)变高
【解析】 (1)交警车接收到的电磁波频率比发出时低,此现象为多普勒效应,故选C。
(2)因交警车接收到的频率变低,由多普勒效应知交警车与轿车在相互远离,而交警车车速恒为100 km/h 且又在轿车后面,可判断轿车车速比交警车车速大,故轿车超速。
(3)若轿车以20 m/s=72 km/h的速度行进,此时交警车与轿车在相互靠近,由多普勒效应知反射回的频率应变高。
课时作业
(分值:50分)
考点一　对多普勒效应的理解
1.(6分)(多选)关于多普勒效应,下列说法正确的是(　　)
[A]多普勒效应是由波的干涉引起的
[B]发生多普勒效应时,波源的频率并未发生改变
[C]多普勒效应是由波源与观察者之间的相对运动引起的
[D]只有声波能发生多普勒效应
【答案】 BC
【解析】 多普勒效应是由波源和观察者的相对运动引起的,发生多普勒效应时,波源的频率不改变,A错误,B、C正确;一切波都能发生多普勒效应,D错误。
2.(4分)(2024·山西太原期末)固定在振动片上的金属丝周期性触动水面可形成水波。振动片在水面上沿x轴匀速移动时,拍得某时刻波的图样如图所示。下列选项正确的是(　　)
[A]波源向x轴负方向运动
[B]A位置处波速大于B位置处波速
[C]A位置处波速小于B位置处波速
[D]A位置处接收到的波的频率小于B位置处接收到的波的频率
【答案】 A
【解析】 左边形成的波纹比较密,右边的稀疏,所以振动片是向左侧移动,故A正确;波速由介质决定,则A位置处波速等于B位置处波速,故B、C错误;因波源向左移动,根据多普勒效应,A位置处接收到的波的频率大于B位置处接收到的波的频率,故D错误。
3.(6分)(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,在蜂鸣器从A转动到B的过程中,下列说法正确的是(　　)
[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
【答案】 BC
【解析】 蜂鸣器从A转动到B的过程中,蜂鸣器远离甲而靠近乙,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,乙同学听到蜂鸣器声音的频率在增大,故B、C正确,A、D错误。
4.(4分)(2024·上海静安区期中)假如一辆汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300 Hz,在汽车向你驶来又擦身而过的过程中,下列说法正确的是(　　)
[A]当汽车向你驶来时,听到喇叭声音的频率大于300 Hz
[B]当汽车向你驶来时,听到喇叭声音的频率小于300 Hz
[C]当汽车和你擦身而过后,听到喇叭声音的频率大于300 Hz
[D]当汽车和你擦身而过后,听到喇叭声音的频率等于300 Hz
【答案】 A
【解析】 根据多普勒效应可知,当汽车向你驶来时,听到喇叭声音的频率大于300 Hz,当汽车和你擦身而过后,听到喇叭声音的频率小于300 Hz。故选A。
考点二　多普勒效应的应用
5.(6分)(多选)以下陈述正确的是(　　)
[A]利用多普勒效应可以用耳贴在铁轨上判断火车的运行情况
[B]利用多普勒效应可以从炮弹飞行的尖叫声判断炮弹的飞行方向
[C]根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的速度
[D]根据多普勒效应可以测量水在海底的流速
【答案】 BCD
【解析】 用耳贴在铁轨上可判断火车的运行情况,是因为声音在固体中传播得快的特点,与多普勒效应无关,故A错误;从炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去,是利用了多普勒效应,故B正确;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,是利用了多普勒效应,故C正确;根据多普勒效应可以测量水在海底的流速,故D正确。
6.(4分)(2024·上海浦东新区期中)人耳能听到的声波频率范围是20～20 000 Hz。某音频发生器发出频率为22 000 Hz的声波。为了听到这个声音,可以(　　)
[A]快速靠近声源
[B]快速远离声源
[C]绕音频发生器做圆周运动
[D]与音频发生器相向运动
【答案】 B
【解析】 根据多普勒效应,当波源与人相互靠近时,观测到的频率变大,则快速靠近声源,人接收到的频率大于22 000 Hz,无法听到声音,故A错误;当波源与人相互远离时,接收到的频率变小,则快速远离声源,人接收到的频率小于 22 000 Hz,可能会听到声音,故B正确;绕着音频发生器做圆周运动,波源与人距离不变,人接收到的频率不变,无法听到声音,故C错误;与音频发生器同时相向运动,接收到的频率变大,则无法听到声音,故D错误。
7.(4分)如图所示,装有多普勒测速仪的汽车测速监视器安装在公路旁,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。当某汽车向测速监视器靠近时,被该汽车反射回来的反射波与测速监视器发出的超声波相比(　　)
[A]频率不变,波速变小
[B]波速不变,频率变小
[C]频率不变,波速变大
[D]波速不变,频率变大
【答案】 D
【解析】 波速由介质决定,所以当某汽车向测速监视器靠近时,被该汽车反射回来的超声波与测速监视器发出的超声波相比波速不变,根据波的多普勒效应,声源移向观察者时接收频率变高,所以被该汽车反射回来的超声波与发出的超声波相比频率变大,故D正确,A、B、C错误。
8.(4分)(2024·河北邢台阶段练习)春节假期,小明坐在沙发上用电视机观看某科幻电影,情节紧张刺激、扣人心弦,与此同时,来访的亲友从门口快步向客厅走来,小明家长向门口快步前去迎接,对于电视机发出的声音,小明听到的声音频率为f1,来访的亲友听到的声音频率为f2,小明家长听到的声音频率为f3,则下列说法正确的是(　　)
[A]f1>f2>f3 [B]f2>f3>f1
[C]f2>f1>f3 [D]f3>f2>f1
【答案】 C
【解析】 设电视机发出声音的频率为f0,由题意可知小明相对于电视机静止不动,则有f1=f0,来访的亲友在靠近电视机,根据多普勒效应可知f2>f0,小明家长在远离电视机,根据多普勒效应可知f3f1>f3,故选C。
9.(4分)(2024·江苏南京开学考试)机场附近每天都能听到飞机发动机的轰鸣声,一名父亲带着孩子散步的过程中,有一架飞机从上空匀速驶过,如图所示,则飞机从图中A位置到B位置过程中,他们所听到的轰鸣声的频率(　　)
[A]一直增大 [B]一直减小
[C]先增大,后减小 [D]先减小,后增大
【答案】 B
【解析】 设飞机速度为v,飞机与观察者连线与飞机运动方向的夹角(锐角)为θ,则飞机指向(或背向)观察者的速度大小为v′=vcos θ,在飞机从A处到观察者正上方过程,即飞机靠近观察者过程,θ逐渐增大到90°,根据多普勒效应可知,观察者听到的轰鸣声的频率大于飞机发出的轰鸣声的频率,但由于飞机指向观察者的速度大小v′逐渐减小,所以观察者听到的轰鸣声的频率逐渐减小,当飞机处于观察者正上方时,观察者听到的轰鸣声的频率刚好等于飞机发出的轰鸣声的频率;飞机从观察者正上方飞过到B的过程,即飞机远离观察者过程,θ从90°逐渐减小,根据多普勒效应可知,观察者听到的轰鸣声的频率小于飞机发出的轰鸣声的频率,且飞机背向观察者的速度大小v′逐渐增大,则观察者听到的轰鸣声的频率逐渐减小。综上分析可知,他们所听到的轰鸣声的频率一直减小。故选B。
10.(8分)(2024·湖北期中)小明为了更好地理解多普勒效应而请教他的物理老师,老师就给他出了一道匀速直线运动的题目让他思考,他轻松做完了这道题目,从此不再困惑。请你也尝试做一做这道题目:如图甲所示,声源S在x轴上运动,S相继向右侧观察者A发出两个脉冲信号,如图乙所示,两脉冲信号的时间间隔为T。已知空气中声音传播的速度大小为v,不考虑空气的流动,试计算如下两种情况中A接收到的两个脉冲信号间的时间间隔T′,并比较f ′=与f=的大小关系。(设T远大于单个脉冲的持续时间,且远小于信号在空间传播的时间)
(1)声源S静止,观察者A以大小为vA的速度沿x轴正方向运动(vA(2)声源S和观察者A分别以大小为vS、vA的速度沿x轴正方向运动(vS【答案】 (1)T′=T,f ′(2)T′=T　见解析
【解析】 (1)方法一　设两个脉冲信号从波源S发出后分别经时间t1、t2到达观察者A,则有
vt1+vAT′=vt2,且T′=T+t2-t1,
联立解得T′=T,
频率为f ′==·=f,故f ′方法二　两脉冲信号都发出后的间距为Δx=vT,
选观察者A为参考系,两信号脉冲的相对速度为v′=v-vA,则两信号脉冲到达观察者A的时间间隔T′满足Δx=v′T′,即有(v-vA)T′=vT,解得T′=T,频率为f ′==f(2)方法一　设两个脉冲信号从波源S发出后分别经时间t1、t2到达观察者A,则有
vt1+vAT′=vt2+vST,且T′=T+t2-t1,
联立解得T′=T,f ′=f,
则当vS=vA时,f ′=f;
当vS>vA时,f ′>f;
当vS方法二　波源S、观察者A均沿x轴正方向运动时,两脉冲信号都发出后的间距为Δx=vT-vST,选观察者A为参考系,两信号脉冲的相对速度为v′=v-vA,
则两信号脉冲到达观察者A的时间间隔T′满足Δx=v′T′,即有(v-vA)T′=vT-vST,
解得T′=T,频率f ′=f,
则当vS=vA时,f ′=f;
当vS>vA时,f ′>f;
当vS

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