新人教版高中物理选择性必修第一册第三章机械波5多普勒效应训练含解析

多普勒效应

A组·基础达标

1．关于多普勒效应，下列说法中正确的是(　　)

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变化

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

【答案】C　【解析】在多普勒效应中，波源的频率是不改变的，只是由于波源和观察者之间有相对运动，观察者感到频率发生了变化．多普勒效应是波动过程共有的特征，电磁波和光波也会发生多普勒效应，故C正确．

2．上课时老师将一蜂鸣器固定在教鞭一端，然后使蜂鸣器迅速水平旋转，同学们听到蜂鸣器音调竟然忽高忽低变化，下列判断正确的是(　　)

A．旋转时蜂鸣器发声的频率变化了

B．由于旋转，改变了同学们听到的声音频率

C．蜂鸣器音调变高时，一定是向远离观察者的方向运动

D．音调的忽高忽低是由波的干涉造成的

【答案】B　【解析】旋转时蜂鸣器发声的频率没有变化，故A错误；旋转过程中，声源(蜂鸣器)与观察者(同学们)的距离有时近，有时远，发生多普勒效应，蜂鸣器发出声波的频率不变，只是同学们感觉到的声音频率变化了，故B正确，D错误；当其远离观察者时，听到声音的频率变小即音调变低，故C错误．

3．(多选)关于多普勒效应，下列说法中正确的是(　　)

A．只要波源在运动，就一定能观察到多普勒效应

B．当声源静止、观察者运动时，也可以观察到多普勒效应

C．只要声源在运动，观察者总是感到声音的频率变高

D．当声源相对于观察者运动时，观察者听到的声音的音调可能变高，也可能变低

【答案】BD　【解析】若波源和观察者都同时运动，两者间相对静止时，是不能观察到多普勒效应的，故A错误；由定义可知，当声源静止、观察者运动时，也可以观察到多普勒效应，故B正确；若声源远离观察者，观察者会感到声音频率变低，故C错误；声源和观察者靠近时，观察者听到的声音音调会变高；若两者远离，则观察者听到的声音音调变低，故D正确．

4．(2020年北大附中期末)如图所示，表示的是产生机械波的波源O正在做匀速直线运动的情况，图中的若干个圆环表示同一时刻的波峰分布．为了使静止的频率传感器能接收到的波的频率最低，则应该把传感器放在(　　)

A．A点　　 B．B点　　

C．C点　　 D．D点

【答案】B　【解析】根据波速、波长和频率的关系式v＝λf，由于同一种介质中波速相同，A点位置附近波长最短，B点位置附近波长最长，故传感器在A点接收到波的频率最高，在B点接收到波的频率最低，故B正确， A、C、D错误．

5．(多选)(2021届玉溪期末)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小于300 Hz

【答案】AD　【解析】根据多普勒效应规律，当汽车向你驶过来时，听到的喇叭声音的频率大于300 Hz，A正确，B错误；当汽车和你擦身而过后，听到的喇叭声音的频率小于300 Hz，C错误，D正确．

6．(多选)(2021届唐山第一中学期中)如图所示表示产生机械波的波源P做匀速运动的情况，图中圆表示波峰，已知波源的频率为f0，则下列说法正确的是(　　)

A．观察者在图中A点接收波的频率是定值，但大于f0

B．观察者在图中A点接收波的频率是定值，但小于f0

C．观察者在图中B点接收波的频率是定值，但大于f0

D．观察者在图中B点接收波的频率是定值，但小于f0

【答案】BC　【解析】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低，故其频率小于f0；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，故其频率大于f0，故A、D错误，B、C正确．

7．如图所示，在公路的十字路口东侧路边，甲以速度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关系正确的是(　　)

A．f1＞f2＞f3　　 B．f1＜f3＜f2

C．f1＞f3＞f2　　 D．f3＞f1＞f2

【答案】C　【解析】由于v2＞v1，所以汽车和甲的相对距离减小，甲听到的频率变大，即f1＞f0．由于乙静止不动，则汽车和乙的相对距离增大，乙听到的频率变小，即f2＜f0．由于司机和声源相对静止，所以司机听到的频率不变，即f3＝f0．综上所述，三人听到笛声的频率由高至低依次为：f1、f3、f2．即f1＞f3＞f2，故C正确，A、B、D错误．

8．(2021届淄博一模)汽车无人驾驶技术已逐渐成熟，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．汽车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，表明前车一定做匀速直线运动

B．当f′＝f时，表明前车一定处于静止状态

C．当f′＞f时，表明前车正在减速行驶

D．当f′＜f时，表明前车正在减速行驶

【答案】C　【解析】当声源和观察者之间的距离不变时，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，但不一定做匀速直线运动，也不一定静止，故A、B错误；当f′＞f时，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正确；当f′＜f时，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．

9．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的发射频率为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

【答案】C　【解析】由于蝙蝠向墙壁靠近，所以墙壁接收的频率大于39 000 Hz，蝙蝠接收到墙壁反射的频率也大于墙壁接收的频率，故C正确．

B组·能力提升

10．一架低空飞行的飞机，从远处水平匀速地飞至某同学头顶上空，若飞机振动的频率始终不变，从听到声音至飞机飞临该同学头顶上空时刻前，他听到的飞机声音的音调(即频率)(　　)

A．不变，且一直与飞机实际发出的声音音调相同

B．不变，且一直比飞机实际发出的声音音调低

C．不变，且一直比飞机实际发出的声音音调高

D．一直比飞机实际发出的声音音调高

【答案】D　【解析】飞机和人的关系如图所示，其中S为飞机，P为该同学．利用运动的分解把飞机的速度分解为两个速度，不难得到v1＝vcos θ，v为飞机水平速度，v1为靠近该同学的速度，随着飞机飞临该同学头顶，θ角逐渐增大，容易看出v1逐渐减小，所以他听到的飞机声音的音调是变的，但始终比飞机实际发出的声音音调高，故A、B、C错误，D正确．

11．轮船在进港途中的x－t图像如图所示，则在港口所测到轮船上雾笛发出声音的频率是图中的哪一个(　　)

【答案】A　【解析】匀速靠近港口的过程中，测量到的频率不随时间变化，但速度大时频率大，由x－t图像可知，轮船靠近港口时三段时间内的速度v1>v3>v2，可知f1>f3>f2，故A正确．

12．(2020年沈阳名校期末)近年来我国的航空事业迅速发展，战机的超音速飞行已十分普遍．当战机在法定上空返航时，地面上的人经常会听到一声雷鸣般的巨响，引起房屋门窗的剧烈颤动．这是因为飞机返航加速过程中，当飞机速度接近声速时会使发动机发出的声波波面在飞机的前方堆积形成音障，当飞机加速冲破音障时而发出的巨大响声，称为音爆．关于音障的形成与下列哪种现象的形成原理最为相近(　　)

A．音叉周围有些区域声音较强，有些区域声音较弱

B．敲响一只音叉，不远处的另一只音叉也发出声音

C．火车进站时鸣笛的音调会变高，出站时会变低

D．在屋外看不见屋内的人，却能听见屋内人说话

【答案】C　【解析】音叉周围有些区域声音较强，有些区域声音较弱，这是声音的干涉现象，故A错误；敲响一只音叉，不远处的另一只音叉也发出声音，这是声音的共振现象，故B错误；火车进站时鸣笛的音调会变高，出站时会变低，音调会变低表示远离，音调会变高表示靠近，该现象与音障的形成类似，故C正确；在屋外看不见屋内的人，却能听见屋内人说话，这是声音的衍射现象，故D错误．

13．(多选)一个发出固定频率f的声源，如图所示，把它拉到右侧A点由静止释放，让它来回摆动，C点是左侧的最高点，B点是摆动的最低点．B点正下方有一个观察者．下列说法正确的是(　　)

A．声源由A到B的过程中，接收到的频率先变大后变小，且都大于f

B．声源由A到B的过程中，接收到的频率先变小后变大，且都小于f

C．声源由B到C的过程中，接收到的频率先变大后变小，且都大于f

D．声源由B到C的过程中，接收到的频率先变小后变大，且都小于f

【答案】AD　【解析】从A到B过程中，离观察者的间距变小，所以接收到的频率都高于声源的固有频率，且靠近观察者的分速度由0变大再减小为0，故接收到的频率是先增大后减小，故A正确，B错误；从B到C过程中，离观察者的间距变大，所以接收到的频率都低于声源的固有频率，且远离观察者的分速度由0变大再减小为0，故接收到的频率是先减小后增大，故D正确，C错误．

14．如图是一张蜻蜓点水的俯视照片，该照片记录了蜻蜓连续三次点水过程中激起的波纹，其形状如图所示．由图中可以得出：

①蜻蜓的飞行方向向左

②蜻蜓的飞行方向向右

③蜻蜓飞行速度比水波传播的速度大

④蜻蜓飞行速度比水波传播的速度小(　　)

A．①③　　 B．①④　　

C．②③　　 D．②④

【答案】C　【解析】根据题图所示，蜻蜓连续三次点水过程中激起的波纹，圆圈越小，则时间越短，所以飞行方向为从大圆到小圆，即蜻蜓的飞行方向向右；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，然而图中则说明蜻蜓飞行的速度比水波的速度大，故C正确．

15．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？

【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．波源不动，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．