高中物理第十二章机械波12.5多普勒效应练习新人教版选修3_4.doc

第5节　多普勒效应 ‎1．由于波源和观察者之间有________________，使观察者接收到的波的频率 ‎________________的现象叫多普勒效应．‎ ‎2．当波源与观察者相对静止时，观测到的频率________波源振动的频率，当波源与观察 者相向运动时，观测到的频率________波源的频率；当波源与观察者相互远离时，观测 到的频率________波源的频率．‎ ‎3．多普勒效应在科学技术中有广泛的应用，可以利用多普勒效应测________速度，测星 球靠近或远离我们的速度，测________速度．‎ ‎4．关于多普勒效应，下列说法中正确的是(　　)‎ A．当波源与观察者有相对运动时，才会发生多普勒效应 B．当波源与观察者运动的速度相同时，不会发生多普勒效应 C．只有机械波才能发生多普勒效应 D．只要波源运动，就一定会发生多普勒效应 ‎5．下列说法中不正确的是(　　)‎ A．发生多普勒效应时波源的频率保持不变 B．要发生多普勒效应，波源和观察者间必须有相对运动 C．只有声波会发生多普勒效应 D．机械波、电磁波和光波都会发生多普勒效应 ‎6．当火车进站鸣笛时，我们在车站听到的音调(　　)‎ A．变低 B．不变 C．变高 D．不知声速和火车车速，不能判断 概念规律练 知识点一　对多普勒效应的理解 ‎1．下列说法中正确的是(　　)‎ A．发生多普勒效应时，波源的频率变化了 B．发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化 C．多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动时产生的 D．多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的 ‎ ‎ 图1‎ ‎2．如图1，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，则要让观察者完全接收不到波，他每秒要运动多少米？‎ 11‎ 知识点二　发生多普勒效应的几种情况 图2‎ ‎3．如图2所示产生机械波的波源O做匀速运动的情况，图中的圆表示波峰．‎ ‎(1)该图表示的是(　　)‎ A．干涉现象 B．衍射现象 C．反射现象 D．多普勒效应 ‎(2)波源正在向哪处移动(　　)‎ A．A B．B C．C D．D ‎(3)观察到波的频率最低的位置是(　　)‎ A．A B．B C．C D．D ‎4．新型列车动车组速度可达‎300 km/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声波频率变化了 吗？‎ ‎(3)坐在新型列车动车组上的乘客听起来音调怎样？‎ 方法技巧练 多普勒效应的应用 ‎5．公路巡警开车在高速公路上以‎100 km/h的恒定速度巡查，在同一车道上巡警车向前 方的一辆轿车发出一个已知频率的电磁波，如果该电磁波被那辆轿车反射回来时，巡警 车接收到的电磁波频率比发出时低，说明那辆轿车的车速(　　)‎ A．高于‎100 km/h B．低于‎100 km/h C．等于‎100 km/h D．无法确定 ‎6．有经验的铁路工人为什么可以从火车的汽笛声判断火车的运行方向和快慢？‎ 11‎ ‎1．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．多普勒效应说明波源的频率发生了改变 C．多普勒效应是由于波源与观察者之间有相对运动而产生的 D．只有声波才可以产生多普勒效应 ‎2．有经验的铁路养护人员可以从火车鸣笛的声音判断火车的行驶方向．他所利用的应是 (　　)‎ A．声波的干涉现象 B．声波的衍射现象 C．声波的多普勒效应 D．声波的反射现象 ‎3．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)，ν表示接收器接收到的频率．若u增大，则(　　)‎ A．ν增大，V增大 B．ν增大，V不变 C．ν不变，V增大 D．ν减小，V不变 ‎4．火车上有一个声源发出频率一定的乐音．当火车静止、观察者也静止时，观察者听到 并记住了这个乐音的音调．以下情况中，观察者听到这个乐音的音调比原来降低的是 ‎(　　)‎ A．观察者静止，火车向他驶来 B．观察者静止，火车离他驶去 C．火车静止，观察者乘汽车向着火车运动 D．火车静止，观察者乘汽车远离火车运动 ‎5．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1 ms 或不到1 ms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39 000 ‎ Hz，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．墙壁接收到的超声脉冲频率等于39 000 Hz 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39 000 Hz ‎6．波源振动的频率为f0，波源在介质中运动时，波源的前方介质振动的频率为f1，波源 后方介质振动的频率为f2，则三者的关系为(　　)‎ A．f1＝f2＝f0 B．f1＝f2>f0‎ C．f1＝f2f3>f2，故A正确．]‎ ‎12．大于　小于　变小 ‎13．‎340 m/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，故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‎340 m/s的速度飞行，远离爆炸点. ‎ 第6节　惠更斯原理 ‎1．在波的传播过程中，某时刻任何振动状态________的介质质点所组成的圆叫波面，而 与波面垂直的那些线代表了波的________________，叫做波线．‎ ‎2．介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的________，其后任意时刻，这些子 波在波前进方向的____________就是新的波面，这就是惠更斯原理．‎ ‎3．利用惠更斯原理可以确定______________________，可以解释波的衍射现象中 ‎______________________，不能解释波的________，所以无法说明衍射现象与狭缝或障 碍物的________的关系．‎ ‎4．波遇到介质界面会____________继续传播的现象叫波的反射现象，机械波发生反射时 与光的反射规律类似，即________________________________．波从一种介质射入另一 种介质时，波的________________发生改变的现象叫波的折射现象．‎ 11‎ ‎5．关于对惠更斯原理的理解，下列说法正确的是(　　)‎ A．同一波面上的各质点振动情况完全相同 B．同一振源的不同波面上的质点的振动情况可能相同 C．球面波的波面是以波源为中心的一个个球面 D．无论怎样的波，波线始终和波面垂直 ‎6．下列说法正确的是(　　)‎ A．入射波面与法线的夹角为入射角 B．入射波面与界面的夹角为入射角 C．入射波线与法线的夹角为入射角 D．入射角跟反射角相等 ‎7．对于波的认识，下列说法中正确的是(　　)‎ A．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理 B．隐形飞机的表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的 C．雷雨天雷声轰鸣不绝是波的多次反射 D．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象 概念规律练 知识点一　对波面和波线的理解 ‎1．下列说法中正确的是(　　)‎ A．水波是球面波 B．声波是球面波 C．只有横波才能形成球面波 D．只有纵波才能形成球面波 ‎2．下列说法中不正确的是(　　)‎ A．只有平面波的波面才与波线垂直 B．任何波的波线与波面都相互垂直 C．任何波的波线都表示波的传播方向 D．有些波的波面表示波的传播方向 知识点二　波的反射、折射现象中各物理量的变化 ‎3．图1中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则(　　)‎ 图1‎ A．2与1的波长、频率相等，波速不等 B．2与1的波速、频率相等，波长不等 C．3与1的波速、频率、波长均相等 D．3与1的频率相等，波速、波长均不等 方法技巧练 波的反射的应用技巧 ‎4．有一辆汽车以‎15 m/s的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛2 s后司 机听到回声，此时汽车距山崖的距离多远？(v声＝‎340 m/s)‎ 11‎ ‎5．某物体发出的声音在空气中的波长为‎1 m，波速为‎340 m/s，在海水中的波长为‎4.5 m，‎ 此物体在海面上发出的声音经0.5 s听到回声，则海水深为________m.‎ ‎1．人在室内讲话的声音比在空旷的室外讲话声音要洪亮，是因为(　　)‎ A．室内空气不流动 B．室内声音多次被反射 C．室内声音发生折射 D．室内物体会吸收声音 ‎2．下列现象中属于声波反射现象的是(　　)‎ A．隔着墙能听到房间外面有人讲话 B．音响设备制作时要考虑混合效应 C．夏日的雷声有时轰鸣不绝 D．在水里的人能听到岸上的声音 ‎3．声波从声源发出，在空中向外传播的过程中(　　)‎ A．波速在逐渐变小 B．频率在逐渐变小 C．振幅在逐渐变小 D．波长在逐渐变小 ‎4．一列声波从空气传入水中，已知水中声速较大，则(　　)‎ A．声波频率不变，波长变小 B．声波频率不变，波长变大 C．声波频率变小，波长变大 D．声波频率变大，波长不变 ‎5．当一个探险者进入一个山谷后，为了估测出山谷的宽度，他吼一声后，经过0.5 s听 到右边山坡反射回来的声音，又经过1.5 s后听到左边山坡反射回来的声音，若声速为 ‎340 m‎/s，则这个山谷的宽度约为(　　)‎ A．‎170 m B．‎340 m C．‎425 m D．‎‎680 m ‎6．人们听不清对方说话时，除了让一只耳朵转向对方，还习惯性地把同侧的手附在耳旁，‎ 这样做是利用声波的________提高耳朵的接收能力．‎ ‎7．教室中未搬入桌凳前说话常有嗡嗡的尾声，摆了桌凳坐满了学生后这种现象减轻到似 乎听不到了，这是因为______________________________________．‎ ‎8．在渔船上利用超声波可以探测鱼群的位置，当它向选定的方向发射出频率为5.8×104 ‎ Hz的超声波后，经过0.64 s收到从鱼群反射回来的反射波，已知5.8×104 Hz的超声波 在水中的波长为‎2.5 cm，则这群鱼跟渔船的距离为________m.‎ ‎9．一声波在空气中的波长为‎25 cm，速度为‎340 m/s.当折射入另一种介质时，波长变为 ‎80 cm‎.求：‎ ‎(1)声波在这种介质中的频率；‎ ‎(2)声波在这种介质中的传播速度．‎ ‎10．一个观察者在高处用望远镜注视在地上的木工以每秒2次的频率击钉子，他听到声 音时恰好看到击锤动作．若观察者距木工‎680 m．当木工停止击锤后，他还能听到几次 击钉声？(声波在空气中的传播速度为‎340 m/s)‎ 11‎ ‎11．有一种示波器可以同时显示两列波形．对于这两列波，显示屏上横向每格代表的时 间间隔相同．利用此种示波器可以测量液体中的声速，实验装置的一部分如图2甲所示：‎ 管内盛满液体，音频信号发生器所产生的脉冲信号由置于液体内的发射器发出，被接收 器所接收．图乙为示波器的显示屏，屏上所显示的上、下两列波形分别为发射信号与接 收信号．若已知发射的脉冲信号频率为f＝2 000 Hz，发射器与接收器的距离为x＝‎1.30 m，‎ 求管内液体中的声速．(已知所测声速应在1 ‎300 m/s～1 ‎600 m/s之间．结果保留两位有 效数字)‎ 图2‎ 第6节　惠更斯原理 课前预习练 ‎1．相同　传播方向 ‎2．波源　包络面 ‎3．波的传播方向　波的传播方向　强度　大小 ‎4．返回来　反射角等于入射角　传播方向 ‎5．ACD　6.CD　7.ABCD 课堂探究练 ‎1．B　[该题考查了波面，根据球面波的定义可知：若波面是球面则为球面波，与是横波还是纵波无关，故C、D不正确，由此可知B正确．由于水波不能在空间中传播，所以它是平面波，A不正确．]‎ 点评　波源发出的波能在三维空间中传播，就能形成球面波，例如地震波．‎ ‎2．AD　[任何波的波线都与波面相互垂直，波线表示波的传播方向，故B、C正确，选A、D.]‎ 点评　波线代表波的传播方向且波线与波面垂直．‎ ‎3．D　[波1、2都在介质a中传播，故1、2的频率、波速、波长均相等，A、B错；波1、3是在两种不同介质中传播，波速不同，但波源没变，因而频率相等，由λ＝得波长不同，故C错，D对．]‎ 点评　波的频率取决于波源的振动频率，与介质无关．波速由介质决定，介质发生变化波速可能发生变化，由v＝λf知波长就会发生变化．‎ ‎4．‎‎325 m 11‎ 解析　若汽车静止问题就简单了，现汽车运动，声音传播，如图所示为汽车与声波的运动过程示意图．设汽车由A到C路程为x1，C点到山崖B距离为x；声波由A到B再反射到C路程为x2，则有x2＝x1＋2x，因汽车与声波运动时间同为t，则 v声t＝v汽t＋2x 所以x＝＝ m＝‎‎325 m ‎5．382.5‎ 解析　声音在空气和海水中传播时频率是相同的，由v＝λf可知＝，则v水＝340×‎4.5 m/s＝1 ‎530 m/s，海水的深度为h＝＝×1 530×‎0.5 m＝‎382.5 m.‎ 方法总结　在利用波的反射解决一些问题时，注意波的反射规律与初中学习的光的反射规律类似．‎ 课后巩固练 ‎1．B　[人在室内说话，声波会被室内物体、墙壁反射，甚至反射多次，因而显得声音洪亮．]‎ ‎2．BC　[反射现象是波在同一种介质中的传播，因此B、C正确．波在不同种介质中传播是折射现象，D不正确．A是衍射现象．]‎ ‎3．C　[声波在空中向外传播时，不管是否遇到障碍物引起反射，其波速只由空气介质决定．频率(由振源决定)和波长(λ＝v/f)均不变，所以A、B、D错，又因为机械波是传递能量的方式，能量在传播过程中会减小，故其振幅也就逐渐变小，C正确．]‎ ‎4．B　[由于波的频率由波源决定，因此波无论在空气中还是在水中频率都不变，C、D错．又因波在水中速度较大，由公式v＝λf可得，波在水中的波长变大，故A错，B正确．]‎ ‎5．C　[右边的声波从发出到反射回来所用时间为t1＝0.5 s，左边的声波从发出到反射回来所用的时间为t2＝2 s．山谷的宽度d＝v(t1＋t2)＝×340×‎2.5 m＝‎425 m；故C正确．]‎ ‎6．反射 ‎7．搬入桌凳和坐满学生后吸声面积增大，混响时间变短 ‎8．464‎ 解析　超声波在水中的传播速度 v＝λ·f＝2.5×10－2×5.8×‎104 m/s＝1.45×‎103 m/s.‎ 所以鱼群到船的距离 x＝v·t＝×1.45×103×‎0.64 m＝‎464 m.‎ ‎9．(1)1 360 Hz　(2)1 ‎088 m/s 解析　(1)声波由空气进入另一种介质时，频率不变，由v＝λf 得f＝＝ Hz＝1 360 Hz.‎ ‎(2)因频率不变，有＝，‎ 得：v2＝v1‎ ‎＝×‎340 m/s＝1 ‎088 m/s.‎ ‎10．4次 11‎ 解析　题中木工击钉子产生的声波属于一种时间短暂的“脉冲波”，如图所示，设脉冲的间距为d，由于声速是v＝‎340 m/s.木工击钉的频率为f＝2 Hz.所以d＝λ＝＝ m＝‎170 m.‎ 因此在‎680 m距离内有n＝＝4个脉冲间隔，也就是说木工停止击钉后还能听到4次击钉声．‎ ‎11．1.4×‎103 m/s 解析　设脉冲信号的周期为T，从示波器显示的波形可以看出，图乙中横向每一分度(即两条长竖线间的距离)所表示的时间间隔为Δt＝①‎ 其中T＝②‎ 对比图乙中上、下两列波形，可知信号在液体中从发射器传播至接收器接收所用的时间为t＝Δt(2n＋1.6)③‎ 其中n＝0,1,2，…‎ 液体中的声速为v＝④‎ 联立①②③④式，代入已知条件并考虑到所测声速应在1 ‎300 m/s～1 ‎600 m/s之间，得 v＝＝ m/s 当n＝1时，解得v＝1.4×‎103 m/s在其范围之间．‎ 11‎