高二物理多普勒效应同步检测

基础夯实
1．(2010·成都市高二调研)下列关于波的说法中，正确的是( )
A ．次声波比超声波更容易发生明显的衍射现象
B ．海啸发生后尚未到达海岸边，沿海渔民没有反应，但狗显得烦噪不安，这是因为次声波传播速度比超声波大
C ．当声源相对于观察者匀速远离时，观察者听到的声音的音调可能变高，也可能变低
D ．发生多普勒效应的原因是因为声源的频率发生了变化
答案：A
2．关于次声波和超声波，以下说法中正确的是( )
A ．频率低于20 Hz 的声波为次声波，频率高于20 000 Hz 的声波为超声波
B ．次声波的波长比可闻波短，超声波的波长比可闻波长
C ．次声波的波速比可闻波小，超声波的波速比可闻波大
D ．在同一种均匀介质中，在相同的温度条件下，次声波、可闻波、超声波的波速均相等
答案：AD
解析：由超声波和次声波的概念知A 项正确，由λ＝v f
可判断v 相同时，f 越大，λ越小，因此B 项错误。

在同一均匀介质中，v 是相同的，C 错，D 正确。

3．(2012·安丘模拟)蝙蝠在洞穴中飞来飞去时，它利用超声脉冲导航非常有效，这种超声脉冲是持续1ms 或不到1ms 的短促发射，且每秒重复发射几次。

假定蝙蝠的超声脉冲发射频率为39000Hz ，在
一次正朝着表面平直的墙壁飞扑的期间，则下列判断正确的是() A．墙壁接收到超声脉冲频率等于39000Hz
B．蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于墙壁接收的频率
C．蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率大于墙壁接收的频率
D．蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于39000Hz
答案：C
解析：蝙蝠(波源)相对墙壁(观察者)的距离接近，所以墙壁接收到的超声波频率增大，A错误；超声波被反射后频率不变，但传播方向和蝙蝠的运动方向相反，蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声波时，频率会更大，故C正确，B、D错误。

4．如图所示，在公路的十字路口东侧路边，甲以速率v1向东行走，在路口北侧，乙站在路边，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，司机自己听到的笛声频率为f3，则此三人听到笛声的频率由高到低依次为______________。

答案：f1>f0＝f3>f2
5．以速度u＝20 m/s奔驰的火车，鸣笛声频率为275 Hz，已知常温下空气中的v＝340 m/s。

(1)当火车驶来时，站在铁道旁的观察者听到的笛声频率是多
少？
(2)当火车驶去时，站在铁道旁的观察者听到的笛声频率是多少？
答案：292 Hz260 Hz
解析：(1)f′＝v
v－u·f＝
340
340－20
×275 Hz≈292 Hz
(2)f2＝v
v＋u·f＝340
340＋20
×275 Hz≈260 Hz
6．随着科技的发展和作战的需要，现在的战斗机飞得越来越快，甚至有些飞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340m/s，一架战斗机正在爆炸点附近远离它飞行，要使飞行员听不到爆炸声，飞机飞行的速度至少多大？
答案：340m/s
解析：要使飞行员恰好听不到爆炸声，即飞行员正好一个声波也接收不到，则他随飞机运动的速度应与波峰前进的速度一样，即飞机应以340m/s的声速飞行远离爆炸声。

7．医生诊病时用一种俗称“B超”的仪器探测人体内脏的位置，发现可能的病变(如图)地。

这种仪器能通过它的探头不断向人体发出短促的超声波(频率很高，人耳听不到的声波)脉冲，超声波遇到人体不同组织的分界时会反射回来，又被探头接收。

这些信号经电子电路处理后可以合成体内脏器的像，医生分析这些影像，做出医学诊断。

说一说，这样的仪器为什么要使用超声波而不用普通的声波？ 解析：超声波频率很高，波长很短，不容易发生衍射，所以超声波遇到人体不同组织的分界面时大部分会反射回来；而普通的声波，波长较长，容易发生衍射，遇到人体组织的分界面时衍射现象很明显，反射回来的波极少，不利于信号处理，所以这样的仪器使用超声波而不用普通的声波。

能力提升
1．如图所示，S 为振源，P 点有一观察者，已知振源发生振动的频率为20Hz ，则关于人听到的声音的频率为( )
· ·
S P
A ．当振源S 以17m/s 的速度远离观察者运动时，频率为19Hz
B ．当振源S 以17m/s 的速度靠近观察者运动时，频率为21Hz
C ．当观察者以17m/s 的速度靠近振源S 运动时，频率为21Hz
D ．以上说法均不正确
答案：ABC
解析：当振源以17m/s 的速度远离观察者运动时，观察者接收的
频率f ′＝v 声f v 声＋v 源，f ′＝340×20340＋17
＝19Hz ，故A 正确；当振源S 以
17m/s 的速度靠近观察者运动时，观察者接收的频率f ′＝v 声f v 声－v 源
＝340×20340－17
＝21Hz ，故B 正确。

当观察者以17m/s 的速度靠近振源S 运动时，观察者接收的频率f ′＝v 声＋v 观λ＝340＋1734020
＝21Hz ，故C 正确。

解这类题要注意分析观察者与波源间相对运动的情况，针对不同情况列出不同的关系式进行解题。

2．在坐标原点的波源产生一列沿x 轴正方向传播的简谐横波，波速v ＝200 m/s ，已知t ＝0时波刚好传播到x ＝40 m 处，如图所示。

在x ＝400 m 处有一接收器(图中未画出)，则下列说法正确的是(
)
A ．波源开始振动时方向沿y 轴正方向
B ．从t ＝0开始经0.15 s ，x ＝40 m 的质点运动的路程为0.6 m
C ．接收器在t ＝2 s 时才能接收到此波
D ．若波源向x 轴正方向运动，接收器收到的波的频率可能为9 Hz
答案：B
解析：由图知，x ＝40 m 处的质点的起振方向向下，则波源的起
振方向也向下(y 轴负向)，A 错；由图知λ＝20 m ，A ＝10 cm ，T ＝λv
＝0.1 s ，而Δt 1＝0.15 s ＝32
T ，所以x ＝40 m 的质点0.15 s 运动的路程为
s ＝32
×4A ＝6A ＝60 cm ＝0.6 m ，B 对；波由x ＝40 m 处传到x ＝400 m 处所需时间Δt ＝Δx v ＝360200
s ＝1.8 s ，C 错。

当波源向x 轴正向运动时，波源将靠近接收器，由多普勒效应知，接收器收到的频率将大于波源
频率，而波源频率为f ＝1T
＝10 Hz ，D 错。

3．(泉州七中高二检测)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(u <V )，f 表示接收器接收到的频率，若u 增大，则( )
A ．f 增大，V 增大
B ．f 增大，V 不变
C ．f 不变，V 增大
D ．f 减少，V 不变
答案：B
解析：本题考查对波速和多普勒效应的理解，机械波在介质中的速度由介质决定，与波的频率、波源的速度无关，因此不论u 如何变化，V 都不变，声源向着接收器运动，接收器单位时间接收到的完全波的个数增加，波源的速度越大，单位时间接收到的完全波的个数越多，因此u 增大，f 增大，B 正确。

4．新型列车动车组速度可达300km/h ，与该车汽笛声的音调相比。

(1)站在车前方路旁的人听起来音调________(选填“偏高”或“偏低”)。

站在车后方路旁的人听起来音调________(选填“偏高”或“偏低”)。

(2)迎面来的另一列车上的乘客听起来音调怎样？此时列车汽笛发出的音调变化了吗？
(3)坐在新型列车动车组上的乘客听起来音调怎样？
答案：(1)偏高；偏低(2)偏高；没变(3)音调不变
解析：(1)站在列车前方的人与列车的距离在靠近，因此听起来音调偏高，站在列车后方的人与列车的距离在远离，因此音调偏低。

(2)迎面来的列车上的乘客听起来音调偏高，此时列车汽笛发出的音调不变。

(3)坐在该列车上的乘客与列车的相对位置不变，故听起来音调不变。

5．如图所示为由波源S发出的波某一时刻在介质平面中的情形，实线为波峰，虚线为波谷，设波源频率为20Hz，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？
答案：19个
解析：观察者在单位时间内接收到的完全波的个数，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、即他只接收到19个完全波。

6．正在报警的警钟每隔0.5s响一声。

一个人正坐在以60km/h 的速度向着警钟行驶的车中。

已知声音在空气中的速度为330m/s，则这个人在每分钟内能听到几声警钟？
答案：126次
解析：先设空气中声速为v0。

在时间T内传播的距离s0＝v0T(T
为周期)，而声波在时间t 内走的距离为s 1＝v 0t ；因而人不动时听到
钟声次数为n 0＝s 1s 0＝v 0t v 0T ＝t T
，如果人以v 的速度向声源运动，则声波在时间t 内距离为s 2＝(v 0＋v )t ，此时人听到的钟声次数为n ＝s 2s 0
＝v ＋v 0v 0·t T
＝126次。