物理5 多普勒效应优秀课时练习

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第05讲 多普勒效应

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课程标准
课标解读
1．了解多普勒效应，初步理解多普勒效应的产生原因。
2．能运用多普勒效应解释一些物理现象，了解多普勒效应的应用。

1．知道波源的频率和观察者接收到频率的区别.
2．知道什么是多普勒效应．知道它是波源与观察者之间有相对运动时产生的现象．
3．了解多普勒效应的一些应用．
4．通过改变波源与观察者的距离，培养学生利用控制变量法分析问题的能力．

知识精讲


知识点01 多普勒效应
1.多普勒效应：
(1)音调；音调由频率决定，频率高则音调高，频率低则音调低.
(2)多普勒效应；波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的波的频率都会发生变化的现象.
2.多普勒效应产生的原因：
(1)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)的数目是一定的，观察者观测到的频率等于波源振动的频率.
(2)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)的数目增加，观察到的频率增加;反之，当波源与观察者互相远离时，观察到的频率变小.
【即学即练1】关于多普勒效应，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
【解析】　多普勒效应是一种现象，发生多普勒效应时，波源的频率没有发生改变，波源与观察者之间相互靠近或相互远离时，观察者接收到的波的频率发生变化，即发生多普勒效应，而且机械波、电磁波和光波都会发生多普勒效应。故C错误，A、B、D正确。
【答案】　C
知识点02 多普勒效应的应用及多普勒效应和音调的理解
1.测车辆速度；交警向行进中的车辆发射频率已知的超声波，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少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频率，然后与地球上这些元素静止时发光的频率对照，可得星球靠近或远离我们的速度.
3.测血流速度；向人体内发射已知频率的超声波，超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就可得血流速度.
4.波源频率；波源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，称为一个完全波.频率表示单位时间内完成的全振动的次数.因此波源的频率又等于单位时间内波源发出的完全波的个数.
5.接收频率：
(1)波源和观察者相对静止，观察者接收到的频率等于波源的频率.
(2)波源和观察者有相对运动，观察者在单位时间内接收到的完全波的个数发生变化，即感觉到波的频率发生变化.
6.音调；音调由频率决定，频率高则音调高，频率低则音调低.观察者听到的声音的音调是由观察者接收到的频率即单位时间内接收到的完全波的个数决定的.
【即学即练2】新型列车动车组速度可达487.3 km/h，与该车汽笛声的音调相比。
(1)站在车运动前方路旁的观察者听起来音调______(选填“偏高”或“偏低”)。
站在车运动后方路旁的观察者听起来音调________(选填“偏离”或“偏低”)。
(2)迎面来的另一列车上的乘客听起来音调怎样？此时列车汽笛声的音调变化了吗？
(3)坐在新型列车动车组上的乘客听起来音调怎样？
【解析】　(1)站在车运动前方的观察者与列车在靠近，因此听起来音调偏高；站在车运动后方的观察者与列车在远离，因此听起来音调偏低。
(2)迎面来的另一列车上的乘客听起来音调偏高，此时列车汽笛声的音调不变。
(3)坐在新型列车动车组上的乘客与该列车的相对位置不变，故听起来音调不变。
【答案】　(1)偏高　偏低　(2)偏高　不变　(3)不变
【归纳总结】 对多普勒效应的理解
观察者听到的音调的高、低取决于他接收到的声波频率的大小。在声源发声频率不变的情况下，观察者接收到的频率的变化情况取决于两者之间是否有相对运动以及相对运动速度的方向和大小。
知识点03 发生多普勒效应的几种情况
相对位置
图示
结论
波源S和观察者A相对静止不动，如图所示

f波源＝f观察者，音调不变
波源S不动，观察者A运动，由A→B或A→C，如图所示

若靠近波源，由A→B，则f波源f观察者，音调变低
观察者A不动，波源S运动，由S→S2，如图所示

f波源 【即学即练3】(多选)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
【解析】　女同学荡秋千的过程中，她向右运动时，她与波源之间的距离变短，根据多普勒效应，她会感到哨声音调变高；反之女同学向左运动时，她会感到哨声音调变低，A、D正确，B、C错误。
【答案】　AD


能力拓展


考法01 多普勒效应
【典例1】公路巡警车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查，巡警车向前方在同一车道上的一辆轿车发出一束已知频率的电磁波，结果该电磁波被此辆轿车反射回来时，巡警车接收到的电磁波频率比发出时低。
(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，则轿车是否超速？
(3)若轿车以20 m/s的速度行进，反射回的电磁波频率应怎样变化？
【解析】　(1)巡警车接收到的电磁波频率比发出时低，此现象为多普勒效应，故选C。
(2)因巡警车接收到的电磁波频率比发出时低，由多普勒效应知巡警车与轿车在相互远离，而巡警车车速恒定又在后面，可判断轿车车速比巡警车车速大，故轿车超速。
(3)若轿车以20 m/s的速度行进，此时巡警车与轿车在相互靠近，由多普勒效应知反射回的电磁波频率应变大。
【答案】　(1)C　(2)超速　(3)变大
【归纳总结】
1．多普勒效应易错注意
(1)发生多普勒效应时，接收到的波的频率发生变化，但波源的频率并没有变化。
(2)是否发生多普勒效应取决于观察者与波源是否存在相互靠近或相互远离。波速只取决于介质，与是否发生多普勒效应无关。
(3)多普勒效应是波共有的特征，机械波、电磁波或光波都会发生多普勒效应。
2．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互靠近或相互远离。若有相互靠近或相互远离，则发生多普勒效应，否则不会发生。
(3)判断：当两者相互远离时，观察者接收到的波的频率变小；当两者相互靠近时，观察者接收到的波的频率变大，但波源的频率不变。
考法02 多普勒效应的应用
【典例2】某人站在地面上某处，一架飞机由远而近从人的头顶上方匀速飞过，则人听到飞机发出声音的频率(　　)
A．越来越低　　　　 B．越来越高　　　　
C．先变高后变低　　　　 D．先变低后变高
【解析】 当飞机飞近人时，将飞机的速度分解，如图甲所示，飞机相对人的速度为v1＝vcosα，α越来越大，则v1越来越小，即人听到飞机声音的频率越来越低，但总是f听>f源。当飞机远离人时，将飞机的速度分解如图乙所示，飞机相对人的速度v3＝vcosα，α越来越小，则v3越来越大，即人听到飞机声音的频率越来越低，且都是f听f源；恰好在人头顶正上方时，f听＝f源；越过头顶正上方之后，f听
【答案】 A
【归纳总结】飞机从人头顶匀速飞过，匀速是指飞机相对地面，但相对观察者的速度是先减小后增大，这需要将速度分解。一些同学思维简单，只考虑到起初是飞机(声源)相对观察者靠近，飞机过了人的正头顶后，变成了声源相对观察者远离，因此认为接收的频率先变高后变低。


题组A 基础过关练
1．(多选)下述说法中正确的是(　　)
A．沿与两个完全相同的发声器平行的直线走，听到的声音忽大忽小，这是波的干涉现象
B．在大树前说话，大树后面的人可以听到，这是波的衍射现象
C．大街上警车尖叫着从行人旁急驰而过，行人听到警笛声音由高变低这是声音的多普勒效应
D．发声的电铃放在真空罩里，外面听不到声音，这是因为电铃在真空中不能振动
【解析】　两个完全相同的发声器发出的声波在周围空间发生干涉，平行行走时听到的声音忽大忽小，故A项正确．
树前说话，树后的人能听到，是波的衍射造成的，B项正确．
当声源与观察者发生相对运动时，会发生多普勒效应，故C项正确．
没有传播介质声波不能传播D项错误．
【答案】 ABC
2．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
【解析】　因为巡警车(观察者)接收到的电磁波频率比发出时低，由多普勒效应知巡警车与轿车在相互远离，而巡警车车速恒定又在后面，可判定轿车车速比巡警车车速大，故选项A正确，B、C、D错误。
【答案】　A
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)，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减小，v不变
【解析】　由于声波的速度只由介质决定，故v不变，根据多普勒效应可知，当声源接近接收器时接收到的频率变高，f增大，故B项正确。
【答案】　B
4．医院有一种先进的检测技术——彩超，向病人体内发射频率已精确掌握的超声波．超声波经血液反射后被专用仪器接收，测出反射波的频率变化，就可以知道血液的流速．这一技术主要体现的物理现象是(　　)
A．多普勒效应　　　　　 B．波的衍射
C．波的干涉 D．共振
【解析】　彩超是利用超声波的多普勒效应制成的仪器，故A对．
【答案】 A
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
【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。所以C正确。
【答案】　C
6．下列物理现象：(1)在春天里一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝；(2)“闻其声而不见其人”；(3)学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音；(4)当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高。这些物理现象分别属于波的
A．反射、衍射、干涉、多普勒效应
B．折射、衍射、多普勒效应、干涉
C．反射、折射、干涉、多普勒效应
D．衍射、折射、干涉、多普勒效应
【解析】　在春天里一次闪电过后，雷声轰鸣不绝，属于声波的反射；“闻其声而不见其人”属于声波的衍射；学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音属于声波的干涉；当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高属于多普勒效应。
【答案】　A
7．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．音障的形成与下列现象的形成原理最为相近的是(　　)
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
【解析】　由于声波的传递速度是有限的，移动中的声源便可追上自己发出的声波．当物体速度增加到与音速相同时，声波开始在物体前面堆积．如果这个物体有足够大的加速度，便能突破这个不稳定的声波屏障，冲到声音的前面去，也就是冲破音障．由此可知，音障问题与多普勒效应类似，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，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．
【答案】 C
8．如图所示，O是一个声波的波源，发出的一系列声波为如图所示的一组圆面，A、B是两个观察者的位置，则下列叙述正确的是(　　)

A．波源正向A点移动，A处听到的音调较高
B．波源正向A点移动，B处听到的音调较高
C．波源正向B点移动，A处听到的音调较高
D．波源正向B点移动，B处听到的音调较高
【解析】　由图可看出，靠A这一侧波的波长变短，靠B这一侧波长变长，故波源正向A运动。A处接收到的波的波长变短，但波速不变，从而使接收到的波的频率变大，因而A处听到的音调变高，同理，B处听到的音调变低，故A处听到的音调比B处较高。故A正确。
【答案】　A
9．(多选)下面哪些应用是利用了多普勒效应(　　)
A．利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度
B．交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的波的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理
C．铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况
D．有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去
【解析】　凡是波都具有多普勒效应，因此可以利用光波的多普勒效应测定遥远天体相对地球的运动速度，故A正确；
交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来时，交通警察接收到的波的频率会发生变化，根据频率的变化可知汽车的速度，利用了波的多普勒效应，故B正确；
铁路工人用耳贴在铁轨上是根据振动的强弱而对列车的运动情况做出判断，利用了声波在固体中传播得更快，故C错误；
炮弹飞行，与空气摩擦产生声波，人耳接收到的频率与炮弹的相对运动方向有关，利用了波的多普勒效应，故D正确。
【答案】　ABD
10．(多选)火车上有一个声源发出频率一定的音乐。当火车静止，观察者也静止时，观察者听到并记住了这个音乐的音调。以下情况中，观察者听到这个音乐的音调比原来低的是(　　)
A．观察者静止，火车向他驶来
B．火车静止，观察者乘汽车向着火车运动
C．观察者静止，火车离他远去
D．火车静止，观察者乘汽车远离火车运动
【解析】　根据多普勒效应可知，当波源和观察者间距离变小时，观察者接收到的波的频率一定比波源频率高；当波源和观察者间距离变大时，观察者接收到的波的频率一定比波源频率低。观察者听到这个音乐的音调比原来低，即接收到的声波频率降低，说明观察者和火车之间的距离在变大，所以A、B错误，C、D正确。
【答案】　CD
11．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．对于波长一定的波，孔越大越容易通过，衍射现象越明显
B．蝙蝠可以发出并接收超声波来确定昆虫的位置
C．两个完全相同的波源形成稳定的干涉，某点到两波源距离之差为波长的奇数倍，该点为振动减弱点
D．向人体发射的频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流速度，是利用了多普勒效应
【解析】 对于波长一定的波，孔越大越容易通过，但因为孔的直径大于波长，所以孔越大衍射现象越不明显，A错误；
蝙蝠就是利用超声波捕获昆虫的，所以蝙蝠可以发出并接收超声波来确定昆虫的位置，B正确；
两个完全相同的波源形成稳定的干涉，到两波源距离之差为波长的整数倍的点都是加强点，C错误；
向人体发射的频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流速度，就是“彩超”，利用的是多普勒效应，D正确。
【答案】 BD
12．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
【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。
【答案】 C
13．(多选)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反射波的频率确定车辆行进的速度
【解析】 A选项科学家用激光测量月球与地球间的距离是利用了波的反射原理，故选项A错误；
选项B、D利用了超声波的多普勒效应；选项C利用了超声波波长短，穿透能力强的特点。故选项B、D符合题意。
【答案】 BD
14．(2020-2021学年河南省南阳市高二(下)联考)有一测速雷达，发射电磁波的频率为f1，用它来测量一迎面开来的汽车的车速，设该雷达接收到的从汽车反射回来的反射波的频率为f2，则(　　)
A．f1>f2 B．f1＝f2
C．f1 【解析】 由于是测量一迎面开来的汽车的车速，根据多普勒效应，因而接收的频率应高于发射的频率，f1 【答案】 C
15．(多选)有两个静止的声源，分别发出声波1和声波2，在同一空间的空气中传播。如图所示为某时刻这两列波的波动图象。则下列说法正确的是(　　)

A．声波1的波速比声波2的波速大
B．相对于同一障碍物，波1比波2的衍射现象更明显
C．这两列波相遇时，不会产生干涉现象
D．远离两个声源运动的观察者，听到这两列波的频率均比从声源发出的频率大
【解析】　两列声波在同一空间的空气中传播，波速大小相同，故A错误。
由图可知声波1和声波2波长之比为λ1∶λ2＝2∶1，波长越长，相对于同一障碍物衍射现象越明显，故B正确。
由v＝λf得到两波频率之比为f1∶f2＝1∶2；因两列波发生干涉的必要条件之一是频率相同，所以这两列波相遇时，不会产生干涉现象，故C正确。
观察者远离波源时，听到的声波频率比从声源发出的低，故D错误。
【答案】　BC
16．如图所示，向左匀速运动的小车发出频率为f的声波，车左侧A处静止的人感受到的声波的频率为f1，车右侧B处静止的人感受到的声波的频率为f2，则(　　)

A．f1＜f，f2＜f　　　　　 B．f1＜f，f2＞f
C．f1＞f，f2＞f D．f1＞f，f2＜f
【解析】　由题意可知，声源靠近A处的人，由多普勒效应可知，A处的人接收到声波的频率变大，即f1>f；声源远离B处的人，同理可知B处的人接收到声波的频率变小，即f2 【答案】 D
17．一只汽船以4 m/s的速度在无风河面上航行，船上发出一声鸣笛，旅客在3 s后听到前方悬崖反射回来的声音，问悬崖离汽船原来的位置有多远？
【解析】　如图所示，设船发出鸣笛声于B处，旅客听到回声位置在A处，即3 s内汽船前进了A、B间的距离l，则声波经过2s－l的距离。

v声t＝2s－l＝2s－v船t，
得s＝＝ m＝516 m。
【答案】　516 m
18．情境：生活中经常用“呼啸而来”形容正在驶近的车辆，这是声波在传播过程中对接收者而言频率发生变化的表现，无线电波也具有这种效应．图中的测速雷达正在向一辆接近的车辆发出无线电波，并接收被车辆反射的无线电波，由于车辆的运动，接收的无线电波频率与发出时不同．利用频率差f接收－f发出就能计算出车辆的速度，已知发出和接收的频率间关系为f接收＝f发出，式中c为真空中的光速，若f发出＝2×109 Hz，f接收－f发出＝400 Hz.

问题：被测车辆的速度大小为多少．
【解析】 将f发出＝2×109 Hz，f接收－f发出＝400 Hz
c＝3×108 m/s　代入f接收＝f发出，可得v车＝30 m/s.
【答案】 30 m/s
题组B 能力提升练
1．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。其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与目标间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，则( )
A.当时，表明前车与无人车速度相同
B.当时，表明前车一定处于静止状态
C.当时，表明前车在加速行驶
D.当时，表明前车在减速行驶
【解析】 当波源和观察者之间的距离不变时，观察者接收到的频率和波源发出的频率相等，故当时，说明二者之间的距离不变，表明前车与无人车速度相同，但不一定静止，故A正确，B错误；当时，说明接收到的频率增大，两车距离减小，则前车在减速行驶，故C错误；当时，说明接收到的频率减小，两车距离增大，则前车在加速行驶，故D错误。故选A。
【答案】 A
2．(多选)一频率为600Hz的声源以20rad/s的角速度沿一半径为0.8m的圆周(圆心为O点)做匀速圆周运动,一观察者站在离圆心很远的P点且相对于圆心静止,如图所示,则观察者接收到( )

A.声源在A点时发出声音的频率大于600Hz
B.声源在B点时发出声音的频率等于600Hz
C.声源在C点时发出声音的频率等于600Hz
D.声源在C点时发出声音的频率小于600Hz
E.声源在D点时发出声音的频率小于600Hz
【解析】 根据多普勒效应,当声源和观察者相向运动时,观察者接收到的频率大于声源的频率,当声源和观察者反向运动时,观察者接收到的频率小于声源的频率,将声源运动至A、B、C、D四个点时相对于观察者的速度方向标出来点有接近观察者的趋势,C点有远离观察者的趋势,声源在B、D两点的速度方向垂直O点与观察者的连线,故A、B、D正确,C、E错误。故选ABD。
【答案】 ABD
3．如图表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，下列说法正确的是(　　)

A．该图表示的是衍射现象
B．该图表示的是多普勒效应
C．该图表示波源正在向B点移动
D．观察者在图中的A点接收到的波的频率最低
【解析】　题图表示的是由波源的移动而引起的多普勒效应，而不是衍射现象，故A错误，B正确；
由题图可知，波正在向A点移动，故在A点处单位时间内接收到的完全波的个数最多，即在A点处接收到的波的频率最高，故C、D错误．
【答案】 B
4．轮船在进港途中的x­t图象如图所示，则在港口所测的轮船上雾笛发出声音的频率是下列选项中的(　　)


【解析】　由题中x­t图象可知，轮船靠近港口时的速度先减小后增大，可知测得的频率同样先减小后增大，故A正确．
【答案】 A
5．(多选)如图，将上下振动的振针水平移动，移动过程中在水面形成了如图所示的水波图形，下列说法正确的是(　　)

A．振针向右移动
B．振针向左移动
C．在A处的观察者，接收到的水波频率变小
D．在A处的观察者，接收到的水波频率变大
【解析】　振针(波源)前进方向上的水波变得密集，在其前进方向的反方向的水波变得稀疏，因此振针向右移动；由于声源远离在A处的观察者，观察者接收到的水波波长变长，频率变小，故A、C正确，B、D错误。
【答案】　AC
6．平直公路上，汽车正在匀速远离，用多普勒测速仪向其发出频率为f0的超声波，被汽车反射回来的超声波的频率随汽车运动位移变化的图象，正确的是(　　)

【解析】　汽车正在匀速远离，速度恒定，接收到的反射波的频率也是恒定的。由于是远离，汽车反射波的频率应该小于发出波的频率，所以D正确。
【答案】　D
7．(多选)如图所示，在原点处做简谐运动的波源产生的机械波沿x轴正方向传播，波速v＝400 m/s。为了接收信号，在x＝400 m处设有一接收器A(图中未标出)。已知t＝0时，波已经传播到x＝40 m处，则下列说法中不正确的是(　　)

A．波源振动的周期为0.05 s
B．x＝40 m处的质点在t＝0.5 s时位移最大
C．接收器在t＝1.0 s时才能接收到此波
D．若波源向x轴负方向移动，则接收器接收到的波的频率将小于20 Hz
【解析】　波源振动的周期T＝＝ s＝0.05 s，频率f＝＝20 Hz，A正确；
x＝40 m处的质点在t＝0.5 s＝10T时仍在平衡位置，B错误；
接收器接收到此波的时间t＝ s＝0.9 s，C错误；
若波源向x轴负方向移动，则波源远离接收器，根据多普勒效应，接收器接收到的波的频率将小于20 Hz，D正确。
【答案】　BC
8．如图所示，人在距公路约50m的M处，一辆汽车以25m/s的速度从公路上匀速驶过，人听到的汽车的频率(　　)

A．一直是稳定的 B．变得越来越高
C．变得越来越低 D．先变低后变高
【解析】 如图所示，车相对人的速度为

车匀速靠近时，θ变大，则v1变小，设汽车本身的频率为f，声音的传播速速为v，根据多普勒效应可知，人听到的汽车的频率为，判断可知，人听到的汽车的频率为在变低；当车与人的连线与车速方向垂直时，再向前运动则汽车背离人运动，车匀速远离时，此过程车相对人的速度为，θ变大，则v1变大，由于汽车远离人，人听到的汽车的频率为，判断可知，人听到的汽车的频率为在变低。故选C。
【答案】 C
9．正在报警的警钟每隔0.5 s响一声，一个人正坐在以60 km/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330 m/s，则这个人每分钟能听到几声警钟？

【解析】 首先根据题意，画出示意图(如图所示)．若人坐在以速度v行驶的车内向M点运动，在相同的时间t内人向声源移动的距离s2＝vt，声波在时间t内通过人的相对距离应为s1＋s2.于是，在这段时间内人听到的警钟响的次数就应为n′＝＝
【答案】　126声
题组C 培优拔尖练
1．(2020-2021学年北京四中高二(下)期中)(多选)如图所示，小球P一边贴着水面每秒振动5次，一边沿x轴正方向匀速移动。x=0处是它的初始位置。图示为恰经10个周期时观察到的水面波。则下列说法正确的是(　　)

A．位于x轴正方向一侧的观测者，接收频率大于5Hz
B．位于x轴负方向一侧的观测者，接收频率大于5Hz
C．水面波的传播速度是0.2m/s，小球匀速移动的速度是0.1m/s
D．水面波的传播速度是0.4m/s，小球匀速移动的速度是0.2m/s
【解析】 AB．小球每秒振动5次，所以波的频率为5Hz，小球沿x轴正方向匀速移动，根据多普勒效应规律可知，位于x轴正方向一侧的观测者，接收频率大于5Hz，位于x轴负方向一侧的观测者，接收频率小于5Hz，所以A正确；B错误；
CD．小球的振动周期为，小球振动10个周期所用的时间为，小球的速度为，水面波的传播速度为，所以C正确；D错误；故选AC。
【答案】 AC
2．(多选)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处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
【解析】　由题图知，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对；
由题图知λ＝20 m，A＝10 cm，T＝＝0.1 s，而Δt1＝0.15 s＝T，所以x＝40 m处的质点经0.15 s运动的路程为s＝×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＝＝ 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＝＝10 Hz，D错。
【答案】　AB
3．如图甲是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差，测出被测物体的速度．图乙中P1、P2是测速仪发出的超声波，n1、n2分别是P1、P2由汽车反射回来的信号．设测速仪匀速扫描，P1、P2之间的时间间隔Δt＝1.0 s，超声波在空气中传播的速度是v＝340 m/s，若汽车是匀速行驶的，则根据图乙可知，汽车在接收到P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离是多少？汽车的速度是多少？

【解析】 根据P1、P2之间的时间间隔Δt＝1.0 s，由题图知P1、P2之间有30个小格，得出图中每小格表示 s
第一列波的传播时间为t1＝×12 s＝ s，汽车第一次接收波的位置到测速仪的距离为s1＝v＝340× m＝68 m
第二列波的传播时间为t2＝×9 s＝ s，汽车第二次接收波的位置到测速仪的距离为s2＝v＝340× m＝51 m
汽车在接收到P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离是Δs＝s1－s2＝17 m
汽车在接收到P1、P2两个信号之间的时间为Δt′＝×28.5 s＝0.95 s，汽车的速度是v′≈＝17.9 m/s.
【答案】 17 m　17.9 m/s
4．如图为由波源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，则观察者在这1 s内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？

【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波的频率。
如果观察者不动，则1 s内，观察者接收的完全波的个数应为20个，
然而当观察者从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。要想让观察者完全接收不到波，
他必须随同所在的波峰一起运动并远离波源。由s＝vt得s＝340×1 m＝340 m，
即观察者每秒要远离波源340 m。
【答案】　19个　340 m