1、第十二章 机械波第5节 多普勒效应一、多普勒效应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，观察者接收到的频率_波源振动的频率。学科网3当波源与观察者相互靠近时，1 s内通过观察者的波峰（或密部）的数目_，接收到的频率_；反之，当波源与观察者互相远离时，接收到的频率_。二、多普勒效应的应用1测车辆速度：交警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
2、速度。3测血流速度：向人体内发射_的超声波，超声波被血管中的血液_后又被仪器接收，测出反射波的_，就可得血流速度。波的频率一定等于增加增加变小频率已知反射波变化的多少频率静止频率已知反射频率变化一、多普勒效应1波源与观察者相对静止时，单位时间内通过观察者的波峰（或密部）的数目是一定的，观察者感觉到的频率等于波源振动的频率。2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，观察者感觉到的频率大于波源的频率，即感觉到的频率增加。3波源与观察者相互远离时，观察者感觉到的频率变小。【例题1】下列关于多普勒效应的说法中正确的是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
3、,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参考答案：BCD二、多普勒效应的应用在日常生活中，有经验的铁路工人可以从火车的汽笛声中判断火车的运动方向和快慢。同时，多普勒效应在科学技术中有着广泛的应用。1多普勒测速仪。测速仪向行进中的汽车发射已知频率的超声波，超声波被运动的汽车反射回来时，测速仪接收到的频率发生变化，由此可知汽车的速度。2根据多普勒效应可算出其他星球靠近或远离地球运动的速率。3在医学方面，多普勒超声诊断仪可以测出血液的流动速度，从而诊断出病情。【例题2】公路巡警开车在高速公路上以100 km/h的恒
4、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超声波,结果该超声波被那辆轿车反射回来时,巡警车接收到的超声波频率比发出时低。（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，则该轿车是否超速?（3）若该轿车以20 m/s的速度行驶，反射回的频率应怎样变化?参考答案：（1）C（2）超速（3）偏高三、多普勒效应的判断方法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，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，靠近时观察者接收到的波的频率变大，但波源的频率不变。【
5、例题3】如图所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，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,她感觉哨声音调变高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C点向右运动时,她感觉哨声音调不变D女同学在C点向左运动时,她感觉哨声音调变低参考答案：AD试题解析：女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，她都有靠近声源的趋势，根据多普勒效应，她都感到哨声音调变高；反之女同学向左运动时，她都感到音调变低。A、D两项正确，B、C两项错误。1在同一地点有两个静止的声源，发出声波1和声波2。在同一空间的空气中沿同一方向传播，如图所示为某时刻这两列波的图象，则
6、下列说法中正确的是A波1速度比波2速度大B在这两列波传播的方向上运动的观察者，听到的这两列波的频率可以相同C在这两列波传播的方向上，会产生稳定的干涉现象D相对于同一障碍物，波1比波2更容易发生衍射现象2声波属于机械波，下列有关声波的描述中正确的是A甲乙两车相向行驶，两声均鸣笛，且发出的笛声频率相同，坐在乙车中的某乘客听到甲车笛声频率高于其他听到的乙车笛声频率B超声波比可闻声波更容易绕过障碍物的传播，即更容易发生明显的衍射C由于超声波和课文声波在空气中的波速相同，所以一列超声波与一列可闻声波相遇时能发生干涉D同一列声波在各种不同的介质中的波长相同、频率不同3有经验的铁路养护人员可以从火车鸣笛的声
7、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4类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率。在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处。某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中正确的是A机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波B机械波和电磁波的传播都依赖于介质C机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象，但机械波能发生多普勒效应，电磁波不能发生D机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用5对声波的各种现象，以下说法中正确的是A火车驶来，车站边的乘客感觉声音变尖，属于多普勒现象B绕正在发音
8、的音叉走一圈，可以听到忽强忽弱的声音，这是声音的干涉现象C只有障碍物尺寸小于波长才能发生衍射现象D把耳朵贴在铁轨上可以听到远处的火车声，属于声波的衍射现象6关于多普勒效应，以下说法正确的是A机械波、电磁波均能产生多普勒效应B波源的频率发生了变化所以产生多普勒效应C产生多普勒效应原因是因为观察者接收的频率变大了D只有机械波才能产生多普勒效应7关于多普勒效应，以下说法正确的有A只有机械波才能产生多普勒效应B机械波、电磁波、光波等均能产生多普勒效应C产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化D产生多普勒效应的原因是观察者接受的频率发生了变化8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
9、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9关于机械波的说法中，正确的是A产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化B产生干涉现象时，介质中振动加强的点振动能量最大，减弱点振动能量可能为零C振动图象和波动图象横坐标反映的意义是不同的D超声波比次声波更容易发生衍射10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
10、反射波的频率确定车辆行进的速度E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11下列说法正确的是A在稳定的干涉区域内，波峰和波峰叠加得到振动加强点，波谷和波谷叠加得到振动减弱点B火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高C摆钟偏快时可缩短摆长进行校准D平衡位置是指回复力为零的位置，物体在该位置所受的合外力不一定为零。12波源S在t=0时刻从平衡位置开始向上振动，形成向左、右两侧传播的简谐横波。S、a、b、c、和a、b、c是沿波传播方向上的间距为1 m的6个质点，t=0时刻各质点均处于平衡位置，如图所示。已知波的传播速度为8 m/s，当t=0.125
11、s时波源S第一次达最高点，则A任意时刻质点c与质点c振动状态完全相同Bt=0.28 s时质点a的速度正在减小Ct=2.375 s时质点b处于波谷D波传到c点时，质点c开始向上振动E若波源S向距它40 m的接收器匀速靠近，接收器接收到的频率将大于2 Hz13下列说法正确的是A如果质点所受的力与它偏离平衡位置的位移大小的平方根成正比，且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动B机械波的传播速度仅由介质决定，机械波的频率仅由波源决定C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，测出反射波的频率就能知道血流的速度，这种方法利用了多普勒效应D麦克斯韦关于电磁场的两个基本观点是：变化的磁
12、场产生变化的电场；变化的电场产生变化的磁场E狭义相对论表明物体运动时的质量总是要大于其静止时的质量14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轴负方向B从t=0开始经0.15 s，x=40 m的质点运动的路程为0.6 mC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，接收器接收到波的频率可能为9 Hz15关于波的现象，下列说法正确的是A当波从一种介质进入另一种介质时，频率不会发生变化B光波从空气进入水中后，更
13、容易发生衍射C波源沿直线匀速靠近一静止接收者，则接收者接收到波信号的频率会比波源频率低D不论机械波、电磁波，都满足v=f，式中三参量依次为波速、波长、频率16北京时间2011年3月11日13时46分日本仙台以东地区发生里氏9.0级强烈地震，震源深度24 km，地震随后引发10 m高海啸，形成强大的波浪，向前推进，将沿海地带一一淹没，并于美国当地时间3月11日凌晨3时左右，抵达5 700多公里以外的夏威夷群岛，造成至少3亿美元财产损失。海啸在海洋的传播速度为500600 km/h，是地震波传播速度的左右。下列说法中正确的是A海啸波是机械波B美国夏威夷发生的海啸是日本发生的地震，并将该处的海水传到
14、了美国夏威夷而引起的C可以利用地震波传播速度与海啸传播速度的差别造成的时间差进行海啸预警D海啸波沿+x轴方向传播，图中a点经周期时将到达10 m高的波峰处E海啸波的频率大约1.25 Hz17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。（填大于、小于或等于）18我国自主研发的“海翼”号深海滑翔机，刷新了下潜深度的世界纪录.悬停在深海中某处的滑翔机发出声呐信号（超声波）的频率为，在该处海水中的传播速度为v，则声吶信号在该处海水中的波长为_；若停在海面上的监测船接收到的频率稍大于滑翔机
15、发出声呐信号的频率，说明滑翔机正在_（选填“靠近”或“远离”）该监测船。学科网19（2015江苏卷）一渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比_。A波速变大 B波速不变 C频率变高 D频率不变1D【解析】两列声波在同一空间的空气中沿同一方向传播，波速相同，故A错误。由于波2的频率大于波1的频率，在这两列波传播的方向上运动的观察者，听到的这两列波的频率不会相同，故B错误。由v=f得到两波频率之比为f1:f2=1:2，耐两列波发生干涉的必要条件是频率相同，所以在这两列波传播的方向上，不会产生稳定的干涉现象，故C错误。由图读出声波1和声波2波长之比为1:2
16、=2:1，波长越长，波动性越强，所以相对于同一障碍物，波1比波2更容易发生衍射现象，故D正确。故选D。【名师点睛】本题考查基本的读图能力。对于波的三个物理量抓住：波速是由介质决定的，频率是由波源决定的。波长由介质和波源共同决定。2A【解析】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高，则坐在乙车中的乘客听到的甲车笛声频率高于他听到的乙车笛声频率，A正确；波长越长越容易发生衍射，超声波的波长一定小于可闻声波的波长，所以可闻声波更容易发生明显的衍射，B错误；两列波发生干涉的条件是频率相同，而不是波速相同，C错误；同一列声波在各种不同的介质中的频率相同，波速不同，波长不同，D错误；故选
17、A。3C【解析】当听到的声音音调变低，说明接收到的声音的频率变小，表明火车离他远去，当听到的声音音调变高，说明接收到的声音的频率变大，则火车向着他驶来，利用声波的多普勒效应，故C正确。4D【解析】机械波既有横波，又有纵波，而电磁波只有横波，故A错误。机械波是机械振动在介质中的传播过程，必须依赖于介质，没有介质不能形成机械波；电磁波传播的是电磁场，而电磁场本身就是一种物质，不需要借助其他物质来传播，所以电磁波可以在真空中传播，故B错误。所有的波都具有的特性是：能产生干涉和衍射现象，也能发生多普勒效应，故C错误。波速公式v=f适用于一切波，即对机械波和电磁波都适用，故D正确。故选D。【名师点睛】频
18、率相同的波才能发生干涉现象，振动方向相同时，相互加强；振动方向相反时，相互减弱；发生明显衍射的条件是波长比障碍物的尺寸小或差不多；耳朵贴在铁轨上可以听到远处的火车声，属于声波在不同介质中传播能量衰减规律的问题。6A【解析】多普勒效应不仅仅适用于声波，它也适用于所有类型的波，包括电磁波，A正确D错误；产生多普勒效应的原因是观察者与波源的相对运动导致观察者接收的频率发生了变化，故BC错误。7BD【解析】多普勒效应不仅仅适用于声波，它也适用于所有类型的波，包括电磁波，故A错误B正确；产生多普勒效应的原因是观察者与波源的相对运动导致观察者接收的频率发生了变化，故C错误D正确。8BCD【解析】科学家用激
19、光测量月球与地球间的距离是利用光速快，故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，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，是光的多普勒效应，故D正确。所以BCD正确，A错误。9BC【解析】产生多普勒效应的原因是波源频率不变，是因接收频率发生变化，故A错误；频率相同的波，发生干涉现象时，介质中振动方向相同，即为加强的点，则振动能量最大，同理，减弱点振动能量可能为零，故B正确；振动图象和波的图象中，横坐标所反映的物理意义是不同，振动
20、图象横轴是表时间，而波动图象是表各质点平衡位置，故C正确；因频率高，波长小，则次声波的波长比超声波的波长长，因此次声波更容易发生衍射，故D错误。所以BC正确，AD错误。11BD【解析】振动加强点为波峰和波峰，波谷和波谷相遇处，A错误；火车鸣笛向我们驶来时，间距变小，则我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高，故B正确；摆钟偏快时，说明周期偏小，若要周期变大，则可伸长摆长进行校准，故C错误；例如单摆，平衡位置在其最低点，回复力为零，但此时的合力不为零，D正确。学科#网12ADE【解析】由图知，质点c与质点c距离波源位移相同，所以振动状态完全相同，A正确；当t=0.125 s时波源S第一次达最高点，
21、可求周期T=0.5 s，波长=vT=4 m/s，在t=0.125 s时质点a开始向上振动，在t=0.25 s时，质点a到达波峰，所以t=0.28 s时质点a向平衡位置运动，速度正在增大，故B错误；在t=0.25 s时质点b开始振动，所以在t=2.375 s时质点b处于波峰，故C错误；由于波源开始向上振动，所以介质中所有质点开始振动的方向都是向上，故D正确；根据多普勒效应，若波源S向距它40 m的接收器匀速靠近，接收器接收到的频率将大于波源发出的频率2 Hz，E正确。13BCE【解析】简谐运动的回复力与位移的关系满足：F=kx，即力与位移成正比，方向相反，所以A错误；机械波在传播时，频率由波源决
22、定，波速由介质决定，所以B正确；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，测出反射波的频率就能知道血流的速度，这种方法利用了多普勒效应，C正确；麦克斯韦关于电磁场的两个基本观点是：变化的磁场产生电场；变化的电场产生磁场，故D错误；狭义相对论表明物体运动时的质量总是要大于其静止时的质量，E正确。14AB【解析】简谐波传播过程中，介质中各质点的起振方向与波源的起振方向相同，由图中x=40 m处质点的振动方向读出各质点的起振方向，即可判断出波源开始振动时的方向。质点在一个周期内通过的路程是四个振幅，根据时间与周期的关系，求出质点运动的路程波在介质中匀速传播，由求出波传到接收器的时
23、间。若波源向x轴正方向运动，产生多普勒效应，接收器收到波的频率减小。波沿x轴正方向传播，运用波形平移法可知，由图中处质点的起振方向为沿y轴负方向，则波源开始振动时方向也沿y轴负方向，故A正确；由图读出波长为，周期为，由于，从开始经0.15 s时，的质点运动的路程，故B正确；接收器与的距离为，波传到接收器的时间为，故C错误；该波的频率为，若波源向x轴正方向运动，波源与接收器间的距离减小，根据多普勒效应可知，接收器收到波的频率增大，将大于10 Hz，不可能为9 Hz，故D错误。15AD【解析】当波从一种介质进入另一种介质时，波速改变，但是频率不会发生变化，选项A正确；光波从空气进入水中后，速度减小
24、，波长减小，所以更不容易发生衍射，选项B错误；根据多普勒效应，波源沿直线匀速靠近一静止接收者，则接收者接收到波信号的频率会比波源频率高，选项C错误；不论机械波、电磁波，都满足v=f，式中三参量依次为波速、波长、频率，选项D正确；故选AD。17等于 大于 小于【解析】当波源与观察者相对静止时，观测到的频率等于波源振动评论；当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，间距变小，观察者接收的频率增大，如果二者远离，间距变大，观察者接收的频率减小。18 靠近【解析】根据波速定义： ，。根据多普勒效应，当滑翔机靠近监测船时，监测船接收到的频率大于滑翔机发出声呐信号的频率。19BC【解析】在同种介质中，超声波的传播速度保持不变，根据多普勒效应可知，当波源与观察者相互靠近时，观察者接受到的频率大于波源发出的频率，所以BC正确