資源簡介

第四節　多普勒效應
(分值：100分)
選擇題1～10題，每小題8分，共80分，11～12題，每小題10分，共20分，合計100分。
基礎對點練
題組一　多普勒效應的理解和應用
1.當波源遠離觀測者時，觀測者所接收到的頻率f′和波源振動的頻率f的關系為(　　)
f′＝f f′＜f
f′＞f 無法確定
2.(多選)如圖所示是一波源O做勻速直線運動時在均勻介質中產生球面波的情況，則(　　)
該波源正在移向a點
該波源正在移向b點
在a處觀察，波的頻率變低
在b處觀察，波的頻率變低
3.(2024·河南洛陽高二期中)某地在進行飛行航模表演，下列說法正確的是(　　)
當觀眾聽到的聲音頻率變高時，可以判斷飛機正在飛來
當觀眾聽到的聲音頻率變高時，可以判斷飛機正在飛離
當飛機向觀眾飛來時，飛機發動機發出的聲音頻率變高
當飛機飛離觀眾時，飛機發動機發出的聲音頻率變低
4.(多選)將上下振動的振針水平移動，移動過程中在水面上形成了如圖所示的水波圖形，下列說法正確的是(　　)
振針向右移動
振針向左移動
在A處的觀察者，接收到的水波頻率比振針的振動頻率小
在A處的觀察者，接收到的水波頻率比振針的振動頻率大
5.下列物理知識的應用中沒有用到多普勒效應的知識的是(　　)
鐵路工人用耳朵貼在鐵軌上可判斷附近有沒有火車行駛
交通警察向行進中的汽車發射一個已知頻率的波，波被運動的汽車反射回來，根據接收到的頻率發生的變化，就知道汽車的速度，以便于進行交通管理
利用地球上接收到遙遠天體發出的光波的頻率來判斷遙遠天體相對于地球的運動速度
有經驗的戰士從炮彈飛行的尖嘯聲判斷飛行炮彈是接近還是遠去
題組二　波的干涉、衍射和多普勒效應的綜合問題
6.(2024·北京懷柔區高二期中)關于機械波的特性，下列說法正確的是(　　)
只要是性質相同的波，都可以發生干涉
只有在障礙物，孔或縫的尺寸比波長小或者相差不多的情況下波才能發生衍射
在墻的一側說話，另一側的人能聽到聲音但看不見人，這說明聲波可以穿透墻壁傳播，而光波不能
向人體內發射頻率已知的超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收，測出反射波的頻率信號就能知道血流的速度，這種方法應用的是多普勒效應
7.(多選)關于下列四副圖的說法正確的是(　　)
如圖甲所示，當注射器內裝有墨汁，注射器擺動時，沿著垂直于擺動的方向勻速拖動木板，在木板上的墨汁圖樣，大致表示注射器末端運動規律x－t圖像
研究受迫振動的實驗如圖乙所示，原來靜止的四個小球，當a擺起來以后，其余三個小球會逐漸擺動起來，它們擺動的振幅不同，但周期相同
觀察水波的干涉圖樣，如圖丙所示，兩列頻率相同的水波相遇后，振動加強點始終處于波峰位置
如圖丁所示，是利用水波觀察多普勒效應，左側水波的頻率高于右側的水波頻率，是由于振源小球向左側移動形成的
綜合提升練
8.(多選)(2024·廣東廣州高二期中)關于下列圖像的描述與判斷中，正確的有(　　)
圖甲是多普勒效應的圖像，B處的觀察者接收到波的頻率大于波源發出的頻率
圖甲是多普勒效應的圖像，A處的觀察者接收到波的頻率大于波源發出的頻率
圖乙是受迫振動的振幅隨驅動力頻率變化的圖像，物體做受迫振動時的頻率始終等于固有頻率
圖乙是受迫振動的振幅隨驅動力頻率變化的圖像，當驅動力的頻率等于固有頻率時振幅最大
9.(多選)如圖所示是水下機器人PowerRay“小海鰩”，它在水下開啟尋魚模式可以通過聲吶技術(通過發射聲波和接收回波判斷目標物的距離、方位和移動速度等信息)準確探測魚群。它也能將水下魚群信息通過無線電波傳輸上岸，由于水中衰減快，其最大傳輸距離為80 m。下列分析合理的是(　　)
聲波和無線電波在水中的傳播速度相等
無線電波在水中衰減指的是其頻率不斷減小
發射聲波后能形成回波是波的反射現象
若接收回波頻率大于發射聲波的頻率，說明魚正在靠近
10.頻率一定的聲源在空氣中向著靜止的接收器勻速運動。以u表示聲源的速度，v表示聲波的速度(uf增大，v增大 f增大，v不變
f不變，v增大 f減小，v不變
11.平直公路上，汽車正在勻速遠離靜止的多普勒測速儀，用多普勒測速儀向其發出頻率為f0的超聲波，被汽車反射回來的超聲波的頻率隨汽車運動位移變化的圖像，正確的是(　　)
A B C D
培優加強練
12.如圖所示，在公路的十字路口東側路邊，行人甲以速度v1向東行走，在路口北側，行人乙站在路邊不動，一輛汽車以速度v2通過路口向東行駛并鳴笛，已知汽車笛聲的頻率為f0，車速v2>v1。設甲聽到的笛聲頻率為f1，乙聽到的笛聲頻率為f2，汽車司機自己聽到的笛聲頻率為f3，則此三人聽到笛聲的頻率的大小關系正確的是(　　)
f3>f1>f2 f2>f3>f1
f1>f3>f2 f1>f2>f3
第四節　多普勒效應
1.B　[波源遠離觀測者的過程中，觀測者接收到的波的頻率比波源振動的頻率小，即f′＜f，B正確。]
2.AD　[波源到a方向的波峰(或密部)的數目增加，說明波源在向a點移動，故A正確，B錯誤；波源靠近a處，遠離b處，所以在a處觀察頻率變高，在b處觀察頻率變低，故C錯誤，D正確。]
3.A　[無論飛機是向觀眾飛來還是飛離觀眾，飛機發動機發出的聲音頻率不變，故C、D錯誤；飛機向觀眾飛來時，觀眾聽到的聲音頻率變高，飛機飛離觀眾時，觀眾聽到的聲音頻率變低，故A正確，B錯誤。]
4.AC　[振針前進方向上的水波變得密集，在其反方向的水波變得稀疏，因此振針向右移動；由于波源遠離觀察者，觀察者接收到的水波頻率比振針的振動頻率小，故A、C正確。]
5.A　[鐵路工人用耳朵貼在鐵軌上可判斷附近有沒有火車行駛，是因為聲音在固體中傳播的比空氣中快，與多普勒效應無關，故A符合題意；交通警察對行進中的汽車發射一個已知頻率的電磁波，波被運動的汽車反射回來，根據接收到的頻率發生變化就能知道汽車的速度，以便于進行交通管理，利用了多普勒效應，故B不符合題意；利用地球上接收到遙遠天體發出的原子光譜線的移動來判斷遙遠天體相對地球運動的速度，利用了多普勒效應，故C不符合題意；有經驗的戰士從炮彈飛行的尖嘯聲判斷飛行炮彈是接近還是遠去，頻率變高表示靠近，頻率降低表示遠去，利用了多普勒效應，故D不符合題意。]
6.D　[產生穩定干涉圖樣的條件是兩列波頻率相同、相位差恒定，A錯誤；只有在障礙物，孔或縫的尺寸比波長小或者相差不多的情況下波才能發生明顯的衍射，B錯誤；在墻的一側說話，另一側的人能聽到聲音但看不見人，這說明聲波比光容易發生明顯衍射現象，C錯誤；向人體內發射頻率已知的超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收，測出反射波的頻率信號就能知道血流的速度，這種方法應用的是多普勒效應，D正確。]
7.ABD　[如圖甲所示，當注射器內裝有墨汁，注射器擺動時，沿著垂直于擺動的方向勻速拖動木板，在木板上的墨汁圖樣，大致表示注射器末端運動規律x－t圖像，故A正確；受迫振動的周期與驅動力周期相同，當a擺起來以后，其余三個小球周期相同，當受迫振動的小球固有周期與驅動力周期相同時，振幅最大，固有周期跟擺長有關，由于其余三個小球擺長不同，則它們擺動的振幅不同，故B正確；振動加強點振動始終是加強的，但位移卻不總是最大的，即并不是始終處于波峰位置，故C錯誤；利用水波觀察多普勒效應，左側水波的頻率高于右側的水波頻率，是由于振源小球向左側移動形成的，故D正確。]
8.AD　[圖甲是多普勒效應的圖像，當觀察者不動，波源相對于介質向觀察者運動時，觀察者接收到的頻率大于波源頻率，A正確，B錯誤；圖乙為受迫振動的振幅隨驅動力頻率變化的圖像，當驅動力的頻率等于固有頻率時振幅最大，D正確，C錯誤。]
9.CD　[聲音進入水中傳播速度會增大，無線電波進入水中速度會減小，但兩者的速度不相等，故A錯誤；無線電波進入水中時頻率不變，波長變短，故B錯誤；發射聲波后能形成回波是波的反射現象，故C正確；根據聲音的多普勒效應可知，若接收回波頻率大于發射聲波的頻率，說明聲源接近觀察者，即魚正在靠近，故D正確。]
10.B　[由于聲波的速度只由介質決定，故v不變，根據多普勒效應可知，當聲源接近接收器的速度u增大時，接收器單位時間接收到完全波的個數增多，因此接收到的頻率f增大，故B項正確。]
11.D　[汽車做勻速直線運動，測速儀接收到的被汽車反射回來的超聲波的頻率不變，但汽車在遠離測速儀，汽車反射回來的超聲波的頻率應該小于發出的超聲波的頻率，選項D正確。]
12.C　[由于v2>v1，所以汽車和甲的相對距離減小，甲聽到的頻率變大，即f1>f0。由于乙靜止不動，則汽車和乙的相對距離增大， 乙聽到的頻率變小，即f2f3>f2，故C正確。]第四節　多普勒效應
學習目標　1.知道什么是多普勒效應，理解多普勒效應形成的原因。 2.了解多普勒效應在生活中的應用，會用多普勒效應解釋一些現象。
知識點一　多普勒效應及其應用
一輛救護車急速駛過，靠近時我們聽到鳴笛音調越來越高；離去時，我們聽到鳴笛音調越來越低。思考救護車鳴笛的實際頻率變了嗎？如果沒變，人聽到的音調為什么發生變化？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.多普勒效應
(1)定義：如果波源或觀察者或兩者都相對于傳播介質運動，那么觀察者接收到的頻率與波源發出的頻率就____________，這種現象叫作多普勒效應。
(2)多普勒效應產生的原因
波源與觀察者之間發生了相對運動，且兩者間距發生變化。
①當波源與觀察者相對靜止時，1 s內通過觀察者的波峰(或密部)的數目是________的，觀測到的頻率________波源振動的頻率。
②當波源與觀察者相互接近時，1 s內通過觀察者的波峰(或密部)的數目________，觀測到的頻率________；反之，當波源與觀察者相互遠離時，觀測到的頻率________。
2.多普勒效應的應用
(1)多普勒測速
①修理鐵路的工人可以從火車的汽笛聲判斷火車的運行________和快慢。
②交警向行進中的車輛發射頻率已知的電磁波，波被汽車反射回來時，接收到的________發生變化，由此可以測出汽車的速度。
③由地球上接收到遙遠天體發出的光波的________，可以判斷遙遠天體相對地球的運動速度。
(2)應用多普勒效應跟蹤人造地球衛星
(3)應用多普勒超聲波對人體器官進行觀察
①頻移：當聲源與接收體(即探頭和反射體)之間有相對運動時，回聲的________有所改變，此種頻率的變化被稱為頻移。
②彩超：經自相關技術進行多普勒信號處理，把________與血流信號對應起來，因而可以通過處理頻移信號建立彩色多普勒超聲血流圖像。
【思考】　讓一隊人沿路行走，觀察者不動，假設每分鐘有30個人從他身邊通過，這種情況下的“過人頻率”是30人每分。如果觀察者逆著隊伍行走，“過人頻率”怎樣變化，過人頻率類似于機械波中的發射頻率還是接收頻率？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
角度1　多普勒效應的理解
例1 關于多普勒效應，下列說法正確的是(　　)
A.發生多普勒效應時，波源頻率發生了變化
B.要發生多普勒效應，波源和觀察者必須有相對運動且兩者間距發生變化
C.火車向你駛來時，你聽到的汽笛聲音調變低，火車離你遠去時，你聽到的汽笛聲音調變高
D.只有聲波才能發生多普勒效應
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
反思提升　相對位置變化與頻率的關系
相對位置 圖示 結論
波源S和觀察者A相對靜止 f觀察者＝f波源 音調不變
波源S不動，觀察者A運動，由A→B或A→C 若靠近波源，由A→B，則 f觀察者>f波源，音調變高；若遠離波源，由A→C，則f觀察者觀察者A不動，波源S運動，由S→S′ f觀察者>f波源 音調變高
角度2　多普勒效應的應用
例2 (多選)下列選項與多普勒效應有關的是(　　)
A.科學家用激光測量月球與地球間的距離
B.醫生利用超聲波探測病人血管中血液的流速
C.交通警察向車輛發射超聲波并通過測量反射波的頻率確定車輛行進的速度
D.科學家通過比較星球與地球上同種元素發出光的頻率來計算星球遠離地球的速度
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(1)在多普勒效應中，波源的頻率是不改變的，只是由于波源和觀察者之間有相對運動，觀察者感到頻率發生了變化。
(2)多普勒效應是波共有的特征，電磁波和光波也會發生多普勒效應。
(3)多普勒效應的產生不是取決于波源到觀察者的距離，而是取決于波源相對觀察者運動速度的大小和方向。觀察者在垂直于波的傳播方向上移動時，不產生多普勒效應。　　　　
訓練1 如圖甲所示，男同學站立不動吹口哨，一位女同學坐在秋千上來回擺動，據圖乙，下列關于女同學的感受的說法正確的是(　　)
A.女同學從A向B運動過程中，她感覺哨聲音調變低
B.女同學從E向D運動過程中，她感覺哨聲音調變高
C.女同學在點C向右運動時，她感覺哨聲音調不變
D.女同學在點C向左運動時，她感覺哨聲音調變低
知識點二　波的干涉、衍射和多普勒效應的綜合問題
例3 (2023·廣東卷，4)漁船常用回聲探測器發射的聲波探測水下魚群與障礙物，聲波在水中傳播速度為1 500 m/s，若探測器發出頻率為1.5×106 Hz的聲波，下列說法正確的是(　　)
A.兩列聲波相遇時一定會發生干涉
B.聲波由水中傳播到空氣中，波長會改變
C.該聲波遇到尺寸約為1 m的被探測物時會發生明顯衍射
D.探測器接收到的回聲頻率與被探測物相對探測器運動的速度無關
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
訓練2 (2024·廣東廣州期中)下列說法正確的是(　　)
A.“余音繞梁，三日不絕”，是聲音的衍射現象
B.兩列波產生干涉現象時，振動加強的介質質點始終位于波峰或波谷
C.聲源與觀察者相互靠近時，觀察者所接收的聲波波速大于聲源發出的聲波波速
D.兩列波相遇時，在相遇區域任一點的總位移等于兩列波分別引起的位移的矢量和
隨堂對點自測
1.(多普勒效應的理解)(2024·廣東廣州期末)如圖，安裝在公路旁的多普勒測速儀，它向行駛中的車輛發射已知頻率的超聲波。并接收被車輛反射回來的反射波。當某汽車遠離測速儀時，被該汽車反射回來的反射波與測速儀發出的超聲波相比(　　)
A.頻率不變，波速不變 B.頻率變小，波速不變
C.頻率變小，波速變小 D.頻率變大，波速變大
2.(多普勒效應的應用)汽車無人駕駛技術已逐漸成熟，最常用的是ACC自適應巡航控制系統，它可以控制無人車在前車減速時自動減速、前車加速時自動跟上去。其使用的傳感器主要是毫米波雷達，該雷達會發射和接收調制過的無線電波，再通過因波的時間差和多普勒效應造成的頻率變化來測量目標的相對距離和相對速度。若勻速運動時該雷達發射的無線電波的頻率為f，接收到的回波的頻率為f′，則(　　)
A.當f＝f′時，表明前車與無人車速度相同
B.當f＝f′時，表明前車一定處于靜止狀態
C.當f′>f時，表明前車在加速行駛
D.當f′3.(波的干涉、衍射和多普勒效應的綜合)(2024·廣東深圳高二期中)下列關于機械波的說法正確的是(　　)
A.發生干涉現象時，介質中振動加強點，振動的振幅最大，減弱點振幅可能為零
B.產生多普勒效應的原因是波源頻率發生了變化
C.無線網絡信號能繞過障礙物傳遞到接收終端是利用了干涉原理
D.某一頻率的聲波，從空氣進入水中時，波長和頻率均增大
第四節　多普勒效應
知識點一
導學　提示　實際上，救護車鳴笛的頻率并沒有改變；人聽到的單調變化是因為救護車相對觀察者運動。
知識梳理
1.(1)不相同　(2)①一定　等于　②增加　增加　減小
2.(1)①方向　②頻率　③頻率　(3)①頻率　②頻移
[思考] 提示　變大　接收頻率
例1 B　[發生多普勒效應時，波源頻率并沒有發生變化，故A錯誤；波源和觀察者必須有相對運動，且兩者間距發生變化才能發生多普勒效應，故B正確；根據多普勒效應可知，當波源和觀察者間距變小時，觀察者接收到的頻率一定比波源頻率高，聽到的聲音音調變高，當波源和觀察者間距變大時，觀察者接收到的頻率一定比波源頻率低，聽到的聲音音調變低，故C錯誤；所有波都能發生多普勒效應，故D錯誤。]
例2 BCD　[科學家用激光測量月球與地球間的距離是利用光的反射原理，故A錯誤；醫生利用超聲波探測病人血管中血液的流速是利用超聲波的多普勒效應，故B正確；交通警察向車輛發射超聲波并通過測量反射波的頻率確定車輛行進的速度是利用超聲波的多普勒效應，故C正確；科學家通過比較星球與地球上同種元素發出光的頻率來計算星球遠離地球的速度，是利用光的多普勒效應，故D正確。]
訓練1 D　[根據多普勒效應，靠近聲源時，哨聲音調變高，遠離聲源時，哨聲音調變低，所以A、B、C錯誤，D正確。]
知識點二
例3 B　[根據多普勒效應可知，探測器接收到的回聲頻率與被探測物相對探測器運動的速度有關，而兩列聲波發生干涉的條件是頻率相等，所以兩列聲波相遇時頻率不一定相等，則不一定會發生干涉，故A、D錯誤；聲波由水中傳播到空氣中時，聲波的波速發生變化，所以波長會發生變化，故B正確；根據v＝λf可得λ＝＝ m＝1×10－3 m，當遇到尺寸約1 m的被探測物時不會發生明顯衍射，故C錯誤。]
訓練2 D　[“余音繞梁，三日不絕”指心理聽覺，是音樂專業術語，不是物理學上的發聲，故A錯誤；振動加強點的振幅最大，并不是指該質點始終位于波峰或者波谷，故B錯誤；聲源與觀察者相互靠近時，觀察者所接收的聲波波速與聲源發出的聲波波速相等，故C錯誤；兩列波相遇時，每一列波引起的振動情況都保持不變與相遇前完全相同，而在相遇區域，任一質點的振動是兩列波共同作用的結果，即任一點的總位移等于兩列波分別在該點引起的位移的矢量和，故D正確。]
隨堂對點自測
1.B　[根據多普勒效應可知，當某汽車遠離測速儀時，被該汽車反射回來的反射波與測速儀發出的超聲波相比，頻率變小，波速不變，故B正確。]
2.A　[當f＝f′時，說明兩車之間的距離不變，表明前車與無人車的速度相同，但不一定靜止，故A正確，B錯誤；當f′>f時，說明接收到的頻率增大，說明兩車距離減小，表明前車在減速行駛，故C錯誤；當f′3.A　[發生干涉現象時，介質中振動加強點振幅最大，減弱點振幅最小，若兩列波的振幅相等，減弱點的振幅為零，故A正確；產生多普勒效應的原因是波源與觀察者之間距離變化，使觀察者接收的頻率發生了變化，但波源頻率并不改變，故B錯誤；無線網絡信號能繞過障礙物傳遞到接收終端，是利用了衍射原理，故C錯誤；波速由介質決定，頻率由波源決定，當聲波從空氣進入水中時，頻率不變，波速變大，則波長變大，故D錯誤。](共45張PPT)
第四節　多普勒效應
第三章　機械波
1.知道什么是多普勒效應，理解多普勒效應形成的原因。
2.了解多普勒效應在生活中的應用，會用多普勒效應解釋一些現象。
學習目標
目 錄
CONTENTS
知識點
01
隨堂對點自測
02
課后鞏固訓練
03
知識點
1
知識點二　波的干涉、衍射和多普勒效應的綜合問題
知識點一　多普勒效應及其應用
知識點一　多普勒效應及其應用
　　　一輛救護車急速駛過，靠近時我們聽到鳴笛音調越來越高；離去時，我們聽到鳴笛音調越來越低。思考救護車鳴笛的實際頻率變了嗎？如果沒變，人聽到的音調為什么發生變化？
提示　實際上，救護車鳴笛的頻率并沒有改變；人聽到的單調變化是因為救護車相對觀察者運動。
1.多普勒效應
(1)定義：如果波源或觀察者或兩者都相對于傳播介質運動，那么觀察者接收到的頻率與波源發出的頻率就________，這種現象叫作多普勒效應。
(2)多普勒效應產生的原因
波源與觀察者之間發生了相對運動，且兩者間距發生變化。
①當波源與觀察者相對靜止時，1 s內通過觀察者的波峰(或密部)的數目是______的，觀測到的頻率______波源振動的頻率。
②當波源與觀察者相互接近時，1 s內通過觀察者的波峰(或密部)的數目______，觀測到的頻率______；反之，當波源與觀察者相互遠離時，觀測到的頻率______。
不相同
一定
等于
增加
增加
減小
2.多普勒效應的應用
(1)多普勒測速
①修理鐵路的工人可以從火車的汽笛聲判斷火車的運行______和快慢。
②交警向行進中的車輛發射頻率已知的電磁波，波被汽車反射回來時，接收到的______發生變化，由此可以測出汽車的速度。
③由地球上接收到遙遠天體發出的光波的______，可以判斷遙遠天體相對地球的運動速度。
(2)應用多普勒效應跟蹤人造地球衛星
方向
頻率
頻率
(3)應用多普勒超聲波對人體器官進行觀察
①頻移：當聲源與接收體(即探頭和反射體)之間有相對運動時，回聲的______有所改變，此種頻率的變化被稱為頻移。
②彩超：經自相關技術進行多普勒信號處理，把______與血流信號對應起來，因而可以通過處理頻移信號建立彩色多普勒超聲血流圖像。
頻率
頻移
【思考】　讓一隊人沿路行走，觀察者不動，假設每分鐘有30個人從他身邊通過，這種情況下的“過人頻率”是30人每分。如果觀察者逆著隊伍行走，“過人頻率”怎樣變化，過人頻率類似于機械波中的發射頻率還是接收頻率？
提示　變大　接收頻率
B
角度1　多普勒效應的理解
例1 關于多普勒效應，下列說法正確的是(　　)
A.發生多普勒效應時，波源頻率發生了變化
B.要發生多普勒效應，波源和觀察者必須有相對運動且兩者間距發生變化
C.火車向你駛來時，你聽到的汽笛聲音調變低，火車離你遠去時，你聽到的汽笛聲音調變高
D.只有聲波才能發生多普勒效應
解析　發生多普勒效應時，波源頻率并沒有發生變化，故A錯誤；波源和觀察者必須有相對運動，且兩者間距發生變化才能發生多普勒效應，故B正確；根據多普勒效應可知，當波源和觀察者間距變小時，觀察者接收到的頻率一定比波源頻率高，聽到的聲音音調變高，當波源和觀察者間距變大時，觀察者接收到的頻率一定比波源頻率低，聽到的聲音音調變低，故C錯誤；所有波都能發生多普勒效應，故D錯誤。
反思提升　相對位置變化與頻率的關系
相對位置 圖示 結論
波源S和觀察者A相對靜止 f觀察者＝f波源
音調不變
波源S不動，觀察者A運動，由A→B或A→C 若靠近波源，由A→B，則f觀察者>
f波源，音調變高；若遠離波源，由A→C，則f觀察者觀察者A不動，波源S運動，由S→S′ f觀察者>f波源
音調變高
BCD
角度2　多普勒效應的應用
例2 (多選)下列選項與多普勒效應有關的是(　　　)
A.科學家用激光測量月球與地球間的距離
B.醫生利用超聲波探測病人血管中血液的流速
C.交通警察向車輛發射超聲波并通過測量反射波的頻率確定車輛行進的速度
D.科學家通過比較星球與地球上同種元素發出光的頻率來計算星球遠離地球的速度
解析　科學家用激光測量月球與地球間的距離是利用光的反射原理，故A錯誤；醫生利用超聲波探測病人血管中血液的流速是利用超聲波的多普勒效應，故B正確；交通警察向車輛發射超聲波并通過測量反射波的頻率確定車輛行進的速度是利用超聲波的多普勒效應，故C正確；科學家通過比較星球與地球上同種元素發出光的頻率來計算星球遠離地球的速度，是利用光的多普勒效應，故D正確。
(1)在多普勒效應中，波源的頻率是不改變的，只是由于波源和觀察者之間有相對運動，觀察者感到頻率發生了變化。
(2)多普勒效應是波共有的特征，電磁波和光波也會發生多普勒效應。
(3)多普勒效應的產生不是取決于波源到觀察者的距離，而是取決于波源相對觀察者運動速度的大小和方向。觀察者在垂直于波的傳播方向上移動時，不產生多普勒效應。　　　　
D
訓練1 如圖甲所示，男同學站立不動吹口哨，一位女同學坐在秋千上來回擺動，據圖乙，下列關于女同學的感受的說法正確的是(　　)
A.女同學從A向B運動過程中，她感覺哨聲音調變低
B.女同學從E向D運動過程中，她感覺哨聲音調變高
C.女同學在點C向右運動時，她感覺哨聲音調不變
D.女同學在點C向左運動時，她感覺哨聲音調變低
解析　根據多普勒效應，靠近聲源時，哨聲音調變高，遠離聲源時，哨聲音調變低，所以A、B、C錯誤，D正確。
知識點二　波的干涉、衍射和多普勒效應的綜合問題
例3 (2023·廣東卷，4)漁船常用回聲探測器發射的聲波探測水下魚群與障礙物，聲波在水中傳播速度為1 500 m/s，若探測器發出頻率為1.5×106 Hz的聲波，下列說法正確的是(　　)
A.兩列聲波相遇時一定會發生干涉
B.聲波由水中傳播到空氣中，波長會改變
C.該聲波遇到尺寸約為1 m的被探測物時會發生明顯衍射
D.探測器接收到的回聲頻率與被探測物相對探測器運動的速度無關
B
D
訓練2 (2024·廣東廣州期中)下列說法正確的是(　　)
A.“余音繞梁，三日不絕”，是聲音的衍射現象
B.兩列波產生干涉現象時，振動加強的介質質點始終位于波峰或波谷
C.聲源與觀察者相互靠近時，觀察者所接收的聲波波速大于聲源發出的聲波波速
D.兩列波相遇時，在相遇區域任一點的總位移等于兩列波分別引起的位移的矢量和
解析　“余音繞梁，三日不絕”指心理聽覺，是音樂專業術語，不是物理學上的發聲，故A錯誤；振動加強點的振幅最大，并不是指該質點始終位于波峰或者波谷，故B錯誤；聲源與觀察者相互靠近時，觀察者所接收的聲波波速與聲源發出的聲波波速相等，故C錯誤；兩列波相遇時，每一列波引起的振動情況都保持不變與相遇前完全相同，而在相遇區域，任一質點的振動是兩列波共同作用的結果，即任一點的總位移等于兩列波分別在該點引起的位移的矢量和，故D正確。
隨堂對點自測
2
B
1.(多普勒效應的理解)(2024·廣東廣州期末)如圖，安裝在公路旁的多普勒測速儀，它向行駛中的車輛發射已知頻率的超聲波。并接收被車輛反射回來的反射波。當某汽車遠離測速儀時，被該汽車反射回來的反射波與測速儀發出的超聲波相比(　　)
A.頻率不變，波速不變
B.頻率變小，波速不變
C.頻率變小，波速變小
D.頻率變大，波速變大
解析　根據多普勒效應可知，當某汽車遠離測速儀時，被該汽車反射回來的反射波與測速儀發出的超聲波相比，頻率變小，波速不變，故B正確。
A
2.(多普勒效應的應用)汽車無人駕駛技術已逐漸成熟，最常用的是ACC自適應巡航控制系統，它可以控制無人車在前車減速時自動減速、前車加速時自動跟上去。其使用的傳感器主要是毫米波雷達，該雷達會發射和接收調制過的無線電波，再通過因波的時間差和多普勒效應造成的頻率變化來測量目標的相對距離和相對速度。若勻速運動時該雷達發射的無線電波的頻率為f，接收到的回波的頻率為f′，則(　　)
A.當f＝f′時，表明前車與無人車速度相同
B.當f＝f′時，表明前車一定處于靜止狀態
C.當f′>f時，表明前車在加速行駛
D.當f′解析　當f＝f′時，說明兩車之間的距離不變，表明前車與無人車的速度相同，但不一定靜止，故A正確，B錯誤；當f′>f時，說明接收到的頻率增大，說明兩車距離減小，表明前車在減速行駛，故C錯誤；當f′A
3.(波的干涉、衍射和多普勒效應的綜合)(2024·廣東深圳高二期中)下列關于機械波的說法正確的是(　　)
A.發生干涉現象時，介質中振動加強點，振動的振幅最大，減弱點振幅可能為零
B.產生多普勒效應的原因是波源頻率發生了變化
C.無線網絡信號能繞過障礙物傳遞到接收終端是利用了干涉原理
D.某一頻率的聲波，從空氣進入水中時，波長和頻率均增大
解析　發生干涉現象時，介質中振動加強點振幅最大，減弱點振幅最小，若兩列波的振幅相等，減弱點的振幅為零，故A正確；產生多普勒效應的原因是波源與觀察者之間距離變化，使觀察者接收的頻率發生了變化，但波源頻率并不改變，故B錯誤；無線網絡信號能繞過障礙物傳遞到接收終端，是利用了衍射原理，故C錯誤；波速由介質決定，頻率由波源決定，當聲波從空氣進入水中時，頻率不變，波速變大，則波長變大，故D錯誤。
課后鞏固訓練
3
B
基礎對點練
題組一　多普勒效應的理解和應用
1.當波源遠離觀測者時，觀測者所接收到的頻率f′和波源振動的頻率f的關系為(　　)
A.f′＝f B.f′＜f
C.f′＞f D.無法確定
解析　波源遠離觀測者的過程中，觀測者接收到的波的頻率比波源振動的頻率小，即f′＜f，B正確。
AD
2.(多選)如圖所示是一波源O做勻速直線運動時在均勻介質中產生球面波的情況，則(　　)
A.該波源正在移向a點
B.該波源正在移向b點
C.在a處觀察，波的頻率變低
D.在b處觀察，波的頻率變低
解析　波源到a方向的波峰(或密部)的數目增加，說明波源在向a點移動，故A正確，B錯誤；波源靠近a處，遠離b處，所以在a處觀察頻率變高，在b處觀察頻率變低，故C錯誤，D正確。
A
3.(2024·河南洛陽高二期中)某地在進行飛行航模表演，下列說法正確的是(　　)
A.當觀眾聽到的聲音頻率變高時，可以判斷飛機正在飛來
B.當觀眾聽到的聲音頻率變高時，可以判斷飛機正在飛離
C.當飛機向觀眾飛來時，飛機發動機發出的聲音頻率變高
D.當飛機飛離觀眾時，飛機發動機發出的聲音頻率變低
解析　無論飛機是向觀眾飛來還是飛離觀眾，飛機發動機發出的聲音頻率不變，故C、D錯誤；飛機向觀眾飛來時，觀眾聽到的聲音頻率變高，飛機飛離觀眾時，觀眾聽到的聲音頻率變低，故A正確，B錯誤。
AC
4.(多選)將上下振動的振針水平移動，移動過程中在水面上形成了如圖所示的水波圖形，下列說法正確的是(　　)
A.振針向右移動
B.振針向左移動
C.在A處的觀察者，接收到的水波頻率比振針的振動頻率小
D.在A處的觀察者，接收到的水波頻率比振針的振動頻率大
解析　振針前進方向上的水波變得密集，在其反方向的水波變得稀疏，因此振針向右移動；由于波源遠離觀察者，觀察者接收到的水波頻率比振針的振動頻率小，故A、C正確。
A
5.下列物理知識的應用中沒有用到多普勒效應的知識的是(　　)
A.鐵路工人用耳朵貼在鐵軌上可判斷附近有沒有火車行駛
B.交通警察向行進中的汽車發射一個已知頻率的波，波被運動的汽車反射回來，根據接收到的頻率發生的變化，就知道汽車的速度，以便于進行交通管理
C.利用地球上接收到遙遠天體發出的光波的頻率來判斷遙遠天體相對于地球的運動速度
D.有經驗的戰士從炮彈飛行的尖嘯聲判斷飛行炮彈是接近還是遠去
解析　鐵路工人用耳朵貼在鐵軌上可判斷附近有沒有火車行駛，是因為聲音在固體中傳播的比空氣中快，與多普勒效應無關，故A符合題意；交通警察對行進中的汽車發射一個已知頻率的電磁波，波被運動的汽車反射回來，根據接收到的頻率發生變化就能知道汽車的速度，以便于進行交通管理，利用了多普勒效應，故B不符合題意；利用地球上接收到遙遠天體發出的原子光譜線的移動來判斷遙遠天體相對地球運動的速度，利用了多普勒效應，故C不符合題意；有經驗的戰士從炮彈飛行的尖嘯聲判斷飛行炮彈是接近還是遠去，頻率變高表示靠近，頻率降低表示遠去，利用了多普勒效應，故D不符合題意。
D
題組二　波的干涉、衍射和多普勒效應的綜合問題
6.(2024·北京懷柔區高二期中)關于機械波的特性，下列說法正確的是(　　)
A.只要是性質相同的波，都可以發生干涉
B.只有在障礙物，孔或縫的尺寸比波長小或者相差不多的情況下波才能發生衍射
C.在墻的一側說話，另一側的人能聽到聲音但看不見人，這說明聲波可以穿透墻壁傳播，而光波不能
D.向人體內發射頻率已知的超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收，測出反射波的頻率信號就能知道血流的速度，這種方法應用的是多普勒效應
解析　產生穩定干涉圖樣的條件是兩列波頻率相同、相位差恒定，A錯誤；只有在障礙物，孔或縫的尺寸比波長小或者相差不多的情況下波才能發生明顯的衍射，B錯誤；在墻的一側說話，另一側的人能聽到聲音但看不見人，這說明聲波比光容易發生明顯衍射現象，C錯誤；向人體內發射頻率已知的超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收，測出反射波的頻率信號就能知道血流的速度，這種方法應用的是多普勒效應，D正確。
ABD
7.(多選)關于下列四副圖的說法正確的是(　　　)
A.如圖甲所示，當注射器內裝有墨汁，注射器擺動時，沿著垂直于擺動的方向勻速拖動木板，在木板上的墨汁圖樣，大致表示注射器末端運動規律x－t圖像
B.研究受迫振動的實驗如圖乙所示，原來靜止的四個小球，當a擺起來以后，其余三個小球會逐漸擺動起來，它們擺動的振幅不同，但周期相同
C.觀察水波的干涉圖樣，如圖丙所示，兩列頻
率相同的水波相遇后，振動加強點始終處于波
峰位置
D.如圖丁所示，是利用水波觀察多普勒效應，左側水波的頻率高于右側的水波頻率，是由于振源小球向左側移動形成的
解析　如圖甲所示，當注射器內裝有墨汁，注射器擺動時，沿著垂直于擺動的方向勻速拖動木板，在木板上的墨汁圖樣，大致表示注射器末端運動規律x－t圖像，故A正確；受迫振動的周期與驅動力周期相同，當a擺起來以后，其余三個小球周期相同，當受迫振動的小球固有周期與驅動力周期相同時，振幅最大，固有周期跟擺長有關，由于其余三個小球擺長不同，則它們擺動的振幅不同，故B正確；振動加強點振動始終是加強的，但位移卻不總是最大的，即并不是始終處于波峰位置，故C錯誤；利用水波觀察多普勒效應，左側水波的頻率高于右側的水波頻率，是由于振源小球向左側移動形成的，故D正確。
AD
綜合提升練
8.(多選)(2024·廣東廣州高二期中)關于下列圖像的描述與判斷中，正確的有(　　)
A.圖甲是多普勒效應的圖像，B處的觀察者
接收到波的頻率大于波源發出的頻率
B.圖甲是多普勒效應的圖像，A處的觀察者
接收到波的頻率大于波源發出的頻率
C.圖乙是受迫振動的振幅隨驅動力頻率變化的圖像，物體做受迫振動時的頻率始終等于固有頻率
D.圖乙是受迫振動的振幅隨驅動力頻率變化的圖像，當驅動力的頻率等于固有頻率時振幅最大
解析　圖甲是多普勒效應的圖像，當觀察者不動，波源相對于介質向觀察者運動時，觀察者接收到的頻率大于波源頻率，A正確，B錯誤；圖乙為受迫振動的振幅隨驅動力頻率變化的圖像，當驅動力的頻率等于固有頻率時振幅最大，D正確，C錯誤。
CD
9.(多選)如圖所示是水下機器人PowerRay“小海鰩”，它在水下開啟尋魚模式可以通過聲吶技術(通過發射聲波和接收回波判斷目標物的距離、方位和移動速度等信息)準確探測魚群。它也能將水下魚群信息通過無線電波傳輸上岸，由于水中衰減快，其最大傳輸距離為80 m。下列分析合理的是(　　)
A.聲波和無線電波在水中的傳播速度相等
B.無線電波在水中衰減指的是其頻率不斷減小
C.發射聲波后能形成回波是波的反射現象
D.若接收回波頻率大于發射聲波的頻率，說明魚
正在靠近
解析　聲音進入水中傳播速度會增大，無線電波進入水中速度會減小，但兩者的速度不相等，故A錯誤；無線電波進入水中時頻率不變，波長變短，故B錯誤；發射聲波后能形成回波是波的反射現象，故C正確；根據聲音的多普勒效應可知，若接收回波頻率大于發射聲波的頻率，說明聲源接近觀察者，即魚正在靠近，故D正確。
B
10.頻率一定的聲源在空氣中向著靜止的接收器勻速運動。以u表示聲源的速度，v表示聲波的速度(uA.f增大，v增大 B.f增大，v不變
C.f不變，v增大 D.f減小，v不變
解析　由于聲波的速度只由介質決定，故v不變，根據多普勒效應可知，當聲源接近接收器的速度u增大時，接收器單位時間接收到完全波的個數增多，因此接收到的頻率f增大，故B項正確。
D
11.平直公路上，汽車正在勻速遠離靜止的多普勒測速儀，用多普勒測速儀向其發出頻率為f0的超聲波，被汽車反射回來的超聲波的頻率隨汽車運動位移變化的圖像，正確的是(　　)
解析　汽車做勻速直線運動，測速儀接收到的被汽車反射回來的超聲波的頻率不變，但汽車在遠離測速儀，汽車反射回來的超聲波的頻率應該小于發出的超聲波的頻率，選項D正確。
C
培優加強練
12.如圖所示，在公路的十字路口東側路邊，行人甲以速度v1向東行走，在路口北側，行人乙站在路邊不動，一輛汽車以速度v2通過路口向東行駛并鳴笛，已知汽車笛聲的頻率為f0，車速v2>v1。設甲聽到的笛聲頻率為f1，乙聽到的笛聲頻率為f2，汽車司機自己聽到的笛聲頻率為f3，則此三人聽到笛聲的頻率的大小關系正確的是(　　)
A.f3>f1>f2 B.f2>f3>f1
C.f1>f3>f2 D.f1>f2>f3
解析　由于v2>v1，所以汽車和甲的相對距離減小，甲聽到的頻率變大，即f1>f0。由于乙靜止不動，則汽車和乙的相對距離增大， 乙聽到的頻率變小，即f2f3>f2，故C正確。

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