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高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第三章 机械波5 多普勒效应课堂教学ppt课件
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1．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。2．培养利用控制变量法探究问题的能力。3．了解多普勒效应在实际生活中的应用。
1．定义 波源与观察者相互__________时，接收到的波的____都会发生变化，这种现象叫作多普勒效应。2．产生原因(1)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____，观察者观测到的频率____。(2)当波源与观察者相互远离时，单位时间内通过观察者的波峰(或密部)的数目____，观测到的频率____。
探究重构·关键能力达成
提醒 无论波源与观察者间是否有相对运动，是否发生多普勒效应，波源发出的波的频率不变，改变的仅是接收到的波的频率。
当你站在路边，警车鸣笛从你身边飞速驶过，对于警车向你靠近和警车远离的过程，你会听到警笛的声音在变化。问题1 你听到警笛的音调有何不同？
提示：警车向你靠近时听到警笛的音调变高，警车远离时听到警笛的音调变低。
问题2 实际上警笛的音调会变化吗？
问题3 听到音调发生变化的原因是什么？
提示：警车与人之间发生了相对运动。
1．多普勒效应的成因 发生多普勒效应时，一定是由于波源与观察者之间发生了相对运动。2．相对位置变化与频率的关系(规律)
【典例1】 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。(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)波源正在移向( )A．A点 B．B点 C．C点 D．D点(3)观察到的波的频率最低的点是( )A．A点 B．B点 C．C点 D．D点
[思路点拨] 本题主要是对多普勒效应的分析，判断问题时必须明确如下几点：①常见的波动现象有哪些？②怎样根据波形判断波源的移动方向？③波源的移动对观察到的波的频率有何影响？
(1)D (2)A (3)B [(1)由于题图所示波源左方的波面密集，右方的波面稀疏，可知该图表示的是多普勒效应中波源运动的情况，即D选项正确。(2)由于波源左方的波长被压缩，右方的波长被拉长，可知波源正在移向A点，即A选项正确。(3)由于波源远离B点，由题图分析可知在B点观察到的波的频率最低，即B选项正确。]
规律方法 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。
[跟进训练]1．(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5 HzB．位于x轴负方向一侧的观测者，接收频率大于5 HzC．水面波的传播速度是0.2 m/s，小球匀速移动的速度是0.1 m/sD．水面波的传播速度是0.4 m/s，小球匀速移动的速度是0.2 m/s
1．测量汽车速度：交通警察向行进中的车辆发射____已知的超声波，同时测量______的频率，根据反射波____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____。然后与地球上这些元素____时发光的频率对照，可得星球的速度。3．测血液流速：向人体内发射____已知的超声波，超声波被血管中的血流____后又被仪器接收，测出反射波的________，就能知道血流的速度。
知识点二 多普勒效应的应用
如图为卫星跟踪站，人们可以跟踪人造地球卫星。
问题1 人们怎样利用卫星跟踪站观测卫星？
提示：一旦卫星经过跟踪站上空，地面接收到的信号频率就会先增大后减小，人们根据接收到的信号频率变化来观察卫星。
问题2 人们发现星球光谱的频率在变小，说明什么问题？
提示：说明星球正在远离地球。
【典例2】 (多选)下面实例中利用了多普勒效应的是( )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时，根据接收到的频率发生的变化，就可知汽车的速度，以便于交通管理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啸声判断飞行炮弹是接近还是远去
ABD [利用光波的多普勒效应可以测定遥远天体相对于地球的运动速度，A选项正确。被反射的电磁波，相当于一个运动的物体发出的电磁波，其频率发生变化，由多普勒效应可求出运动物体的速度，B选项正确。铁路工人主要根据铁轨振动的强弱而非频率的高低来对列车的运动作出判断，C选项错误。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，D选项正确。]
[跟进训练]2．(多选)火车鸣笛，当观察者听到鸣笛声的音调比声源发出来的音调降低时，下列判断可能正确的是( )A．观察者静止，火车向他驶来B．观察者静止，火车离他远去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
BD [根据多普勒效应可知，当波源和观察者间的距离变小时，观察者接收到的频率比波源的频率高，当波源和观察者间的距离变大时，观察者接收到的频率比波源的频率低。由于观察者听到鸣笛声的音调比原来低，所以观察者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，B、D正确。]
1．(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．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
应用迁移·随堂评估自测
BCD [科学家用激光测量月球与地球间的距离是利用激光的平行度好，故A错误；医生利用超声波探测病人血管中血液的流速是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利用光的多普勒效应，故D正确。]
2．(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，下列关于女同学感受到声音变化的说法正确的是( )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
AD [由题图可知，女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，她就在靠近声源，根据多普勒效应，她接收到的哨声频率变高，音调变高；反之女同学向左运动时，她感受到音调变低。A、D正确，B、C错误。]
3．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＞fC．f1＞f，f2＞f D．f1＞f，f2＜f
D [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
提示：观察者与波源存在相对运动。
2．发生多普勒效应时，波源的频率发生变化了吗？
3．多普勒效应的产生与观察者距波源远近有关吗？
宇宙学中的多普勒效应20世纪20年代，天文学家在研究远处的旋涡星云发出的光谱时，发现了光谱的红移，认识到了旋涡星云正快速远离地球而去。1929年哈勃根据光谱红移总结出著名的哈勃定律：星系的远离速度v与到地球的距离r成正比，即v＝H0r，H0为哈勃常数。根据哈勃定律和后来更多天体光谱红移的测定，人们相信宇宙在长时间内一直在膨胀，宇宙的密度一直在变小。反推可以想象，宇宙在很久以前并没有现在这么大，最初它可能很小。因此，科学家提出了大爆炸宇宙模型，认为宇宙是在大爆炸后，经长期地膨胀和演化而形成今天的状态。20世纪60年代以来，大爆炸宇宙模型逐渐被人们接受。
阅读材料·拓宽物理视野
具有波动性的光也会出现多普勒效应，这被称为多普勒－斐索效应，它使人们对距地球任意远的天体的运动的研究成为可能－－只要分析一下接收到的光的频谱就行了。1868年，英国天文学家用这种办法测量了天狼星远离我们而去的速度，得出了46 km/s的速度值。
问题1．多普勒效应是什么现象？
提示：当波源与观察者发生相对运动时，观察者接收到的波频率发生改变的现象。
2．发生多普勒效应时波源的频率是否发生了变化？
题组一 多普勒效应1．(多选)下列关于多普勒效应的说法正确的是( )A．多普勒效应是当波源或观察者相对介质运动时，观察者接收到的波的频率与波源频率不同的现象B．机械波和光波都能发生多普勒效应C．当观察者静止、波源向着观察者运动时，观察者接收到的波的波速不变，波长变长D．当观察者静止、波源向着观察者运动时，观察者接收到的波的波速不变，波长变短
课时分层作业(十五) 多普勒效应
ABD [多普勒效应是当波源或观察者相对介质运动时，观察者接收到的波的频率与波源频率不同的现象，A正确；机械波、电磁波和光波都会发生多普勒效应，B正确；根据多普勒效应可知，当波源靠近观察者时，观察者接收到的波的频率比波源频率高，波速不变，根据v＝λf，可知波长变短，C错误，D正确。]
2．(多选)让一队人沿街行走，观察者站在街旁不动，每分钟有30人与观察者相遇，如果观察者以小于队伍行进的速度顺着队伍行走，每分钟有20人与观察者相遇，下列关于这一实例的分析正确的是( )A．如果观察者逆着队伍行走，每分钟与观察者相遇的人数将大于30人B．该实例与多普勒效应原理相同C．多普勒效应的本质是波源的频率发生了变化D．“隔墙有耳”是多普勒效应
AB [如果观察者逆着队伍行走，根据运动的相对性，可知每分钟与观察者相遇的人数将大于30人，故A正确；波在介质中传播时频率不变，只是由于波源和观察者之间有相对运动，观察者感觉到(或仪器设备接收到)的频率发生了变化，这样就形成了多普勒效应，故B正确，C错误；“隔墙有耳”属于波的衍射现象，故D错误。]
3．(多选)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渔船发出的超声波相比( )A．波速变大 B．波速不变 C．频率变高 D．频率不变
BC [在同种介质中，超声波的传播速度保持不变，A错误，B正确；因鱼群正向渔船靠近，所以单位时间内渔船接收到的超声波的个数变多，根据多普勒效应可知，频率变高，C正确，D错误。]
4．装有多普勒测速仪的监视器可以安装在公路上方，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。在测速的同时测速仪把车辆牌号拍摄下来，并把测得的速度自动打印在照片上。下列说法正确的是( )A．当车辆驶向监视器时，监视器发射的超声波频率变大B．当车辆驶向监视器时，监视器接收到的超声波频率比发射时小C．车速越大，监视器接收到的超声波频率比发射时大得越多D．超声波能发生多普勒效应，光波也能发生多普勒效应
D [多普勒效应是波源和观察者有相对运动时观察者接收到的波的频率与波源的频率不相同的现象，但波源实际的频率并没有变化，A错误；当波源和观察者靠近时，接收到的频率增大，当波源和观察者远离时，接收到的频率减小，所以当车辆驶向监视器时，监视器接收到的超声波频率比发射时的大，B错误；车速越大，如果车辆靠近监视器的话，监视器接收到的超声波频率比发射时大得越多，远离的话反而更小，C错误；超声波和光波都可以发生多普勒效应，D正确。]
5．如图所示，一频率为600 Hz的声源以一定角速度绕圆心O点做匀速圆周运动一圈。某观察者站在离圆心O很远的P点观察。若观察者接收到的声音频率小于 600 Hz，则可能是声源在图中哪点发出的( )A．A点 B．B点 C．C点 D．D点
C [根据多普勒效应，当声源向观察者靠近时，观察者接收到的声音频率高于声源的；当声源远离观察者时，观察者接收到的声音频率低于声源的。把速度方向标出来，A点有接近的趋势，频率变高；C点有远离的趋势，频率变低；B、D点速度垂直PO，频率不变，故选C。]
题组二 多普勒效应的应用6．下列技术应用涉及多普勒效应的是( )A．雷达定位B．利用“共鸣箱”来使声音增强C．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速D．用超声波检测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡
C [雷达定位是利用了电磁波的反射原理，选项A错误；共鸣箱利用的是共振的原理，选项B错误；医生利用超声波探测病人血管中血液的流速，是利用了声波的多普勒效应，选项C正确；用超声波检测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡，是利用了超声波的穿透能力强，选项D错误。]
7．蝙蝠在洞穴中飞来飞去时，它利用超声脉冲导航非常有效。这种超声脉冲的频率高于20 000 Hz，能持续1 ms或不到1 ms的短促发射，且每秒重复发射数次。假定蝙蝠的超声脉冲发射频率为39 000 Hz，在一次朝着表面平直的墙壁飞扑的期间，下列说法正确的是( )A．墙壁接收到的蝙蝠的超声脉冲频率等于39 000 HzB．蝙蝠接收到的从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于墙壁接收的频率C．蝙蝠接收到的从墙壁反射回来的超声脉冲频率大于墙壁接收的频率D．蝙蝠接收到的从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于39 000 Hz
C [由于蝙蝠向墙壁靠近，所以墙壁接收的超声脉冲频率大于39 000 Hz，蝙蝠接收到的墙壁反射的超声脉冲频率大于墙壁接收的超声脉冲频率，故选C。]
8．在t＝0时刻，汽车甲与乙分别距十字路口O处的距离为x甲和x乙。两车分别以速率v甲和v乙沿水平的相互正交的公路匀速前进，如图所示。汽车甲持续地以固定的频率f0鸣笛，则下列说法正确的是(已知声速为u，且有u>v甲、u>v乙)( )
A．当两车均向O运动(在到达O之前)时，汽车乙的司机接收到的频率一定比波源发出的频率低B．当两车均向O运动(在到达O之前)时，汽车乙的司机接收到的频率可能等于波源发出的频率C．当两车均向远离O的方向运动时，汽车乙的司机接收到的频率一定比波源发出的频率低D．当两车均向远离O的方向运动时，汽车乙的司机接收到的频率一定比波源发出的频率高
C [根据多普勒效应可知，当两车均向O运动(在到达O之前)时，汽车乙的司机接收到的频率一定比波源发出的频率高；当两车均向远离O的方向运动时，汽车乙的司机接收到的频率一定比波源发出的频率低，故A、B、D错误，C正确。]
9．汽车无人驾驶技术已逐渐成熟，最常用的是自适应巡航控制(ACC)，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，再通过回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，接收到的波的频率为f ′，则( )A．当 f＝f ′时，表明前车与无人车速度相同B．当 f＝f ′时，表明前车一定处于静止状态C．当 f ′>f 时，表明前车在加速行驶D．当 f ′
1．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。2．培养利用控制变量法探究问题的能力。3．了解多普勒效应在实际生活中的应用。
1．定义 波源与观察者相互__________时，接收到的波的____都会发生变化，这种现象叫作多普勒效应。2．产生原因(1)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____，观察者观测到的频率____。(2)当波源与观察者相互远离时，单位时间内通过观察者的波峰(或密部)的数目____，观测到的频率____。
探究重构·关键能力达成
提醒 无论波源与观察者间是否有相对运动，是否发生多普勒效应，波源发出的波的频率不变，改变的仅是接收到的波的频率。
当你站在路边，警车鸣笛从你身边飞速驶过，对于警车向你靠近和警车远离的过程，你会听到警笛的声音在变化。问题1 你听到警笛的音调有何不同？
提示：警车向你靠近时听到警笛的音调变高，警车远离时听到警笛的音调变低。
问题2 实际上警笛的音调会变化吗？
问题3 听到音调发生变化的原因是什么？
提示：警车与人之间发生了相对运动。
1．多普勒效应的成因 发生多普勒效应时，一定是由于波源与观察者之间发生了相对运动。2．相对位置变化与频率的关系(规律)
【典例1】 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。(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)波源正在移向( )A．A点 B．B点 C．C点 D．D点(3)观察到的波的频率最低的点是( )A．A点 B．B点 C．C点 D．D点
[思路点拨] 本题主要是对多普勒效应的分析，判断问题时必须明确如下几点：①常见的波动现象有哪些？②怎样根据波形判断波源的移动方向？③波源的移动对观察到的波的频率有何影响？
(1)D (2)A (3)B [(1)由于题图所示波源左方的波面密集，右方的波面稀疏，可知该图表示的是多普勒效应中波源运动的情况，即D选项正确。(2)由于波源左方的波长被压缩，右方的波长被拉长，可知波源正在移向A点，即A选项正确。(3)由于波源远离B点，由题图分析可知在B点观察到的波的频率最低，即B选项正确。]
规律方法 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。
[跟进训练]1．(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5 HzB．位于x轴负方向一侧的观测者，接收频率大于5 HzC．水面波的传播速度是0.2 m/s，小球匀速移动的速度是0.1 m/sD．水面波的传播速度是0.4 m/s，小球匀速移动的速度是0.2 m/s
1．测量汽车速度：交通警察向行进中的车辆发射____已知的超声波，同时测量______的频率，根据反射波____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____。然后与地球上这些元素____时发光的频率对照，可得星球的速度。3．测血液流速：向人体内发射____已知的超声波，超声波被血管中的血流____后又被仪器接收，测出反射波的________，就能知道血流的速度。
知识点二 多普勒效应的应用
如图为卫星跟踪站，人们可以跟踪人造地球卫星。
问题1 人们怎样利用卫星跟踪站观测卫星？
提示：一旦卫星经过跟踪站上空，地面接收到的信号频率就会先增大后减小，人们根据接收到的信号频率变化来观察卫星。
问题2 人们发现星球光谱的频率在变小，说明什么问题？
提示：说明星球正在远离地球。
【典例2】 (多选)下面实例中利用了多普勒效应的是( )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时，根据接收到的频率发生的变化，就可知汽车的速度，以便于交通管理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啸声判断飞行炮弹是接近还是远去
ABD [利用光波的多普勒效应可以测定遥远天体相对于地球的运动速度，A选项正确。被反射的电磁波，相当于一个运动的物体发出的电磁波，其频率发生变化，由多普勒效应可求出运动物体的速度，B选项正确。铁路工人主要根据铁轨振动的强弱而非频率的高低来对列车的运动作出判断，C选项错误。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，D选项正确。]
[跟进训练]2．(多选)火车鸣笛，当观察者听到鸣笛声的音调比声源发出来的音调降低时，下列判断可能正确的是( )A．观察者静止，火车向他驶来B．观察者静止，火车离他远去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
BD [根据多普勒效应可知，当波源和观察者间的距离变小时，观察者接收到的频率比波源的频率高，当波源和观察者间的距离变大时，观察者接收到的频率比波源的频率低。由于观察者听到鸣笛声的音调比原来低，所以观察者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，B、D正确。]
1．(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．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
应用迁移·随堂评估自测
BCD [科学家用激光测量月球与地球间的距离是利用激光的平行度好，故A错误；医生利用超声波探测病人血管中血液的流速是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利用光的多普勒效应，故D正确。]
2．(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，下列关于女同学感受到声音变化的说法正确的是( )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
AD [由题图可知，女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，她就在靠近声源，根据多普勒效应，她接收到的哨声频率变高，音调变高；反之女同学向左运动时，她感受到音调变低。A、D正确，B、C错误。]
3．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＞fC．f1＞f，f2＞f D．f1＞f，f2＜f
D [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
提示：观察者与波源存在相对运动。
2．发生多普勒效应时，波源的频率发生变化了吗？
3．多普勒效应的产生与观察者距波源远近有关吗？
宇宙学中的多普勒效应20世纪20年代，天文学家在研究远处的旋涡星云发出的光谱时，发现了光谱的红移，认识到了旋涡星云正快速远离地球而去。1929年哈勃根据光谱红移总结出著名的哈勃定律：星系的远离速度v与到地球的距离r成正比，即v＝H0r，H0为哈勃常数。根据哈勃定律和后来更多天体光谱红移的测定，人们相信宇宙在长时间内一直在膨胀，宇宙的密度一直在变小。反推可以想象，宇宙在很久以前并没有现在这么大，最初它可能很小。因此，科学家提出了大爆炸宇宙模型，认为宇宙是在大爆炸后，经长期地膨胀和演化而形成今天的状态。20世纪60年代以来，大爆炸宇宙模型逐渐被人们接受。
阅读材料·拓宽物理视野
具有波动性的光也会出现多普勒效应，这被称为多普勒－斐索效应，它使人们对距地球任意远的天体的运动的研究成为可能－－只要分析一下接收到的光的频谱就行了。1868年，英国天文学家用这种办法测量了天狼星远离我们而去的速度，得出了46 km/s的速度值。
问题1．多普勒效应是什么现象？
提示：当波源与观察者发生相对运动时，观察者接收到的波频率发生改变的现象。
2．发生多普勒效应时波源的频率是否发生了变化？
题组一 多普勒效应1．(多选)下列关于多普勒效应的说法正确的是( )A．多普勒效应是当波源或观察者相对介质运动时，观察者接收到的波的频率与波源频率不同的现象B．机械波和光波都能发生多普勒效应C．当观察者静止、波源向着观察者运动时，观察者接收到的波的波速不变，波长变长D．当观察者静止、波源向着观察者运动时，观察者接收到的波的波速不变，波长变短
课时分层作业(十五) 多普勒效应
ABD [多普勒效应是当波源或观察者相对介质运动时，观察者接收到的波的频率与波源频率不同的现象，A正确；机械波、电磁波和光波都会发生多普勒效应，B正确；根据多普勒效应可知，当波源靠近观察者时，观察者接收到的波的频率比波源频率高，波速不变，根据v＝λf，可知波长变短，C错误，D正确。]
2．(多选)让一队人沿街行走，观察者站在街旁不动，每分钟有30人与观察者相遇，如果观察者以小于队伍行进的速度顺着队伍行走，每分钟有20人与观察者相遇，下列关于这一实例的分析正确的是( )A．如果观察者逆着队伍行走，每分钟与观察者相遇的人数将大于30人B．该实例与多普勒效应原理相同C．多普勒效应的本质是波源的频率发生了变化D．“隔墙有耳”是多普勒效应
AB [如果观察者逆着队伍行走，根据运动的相对性，可知每分钟与观察者相遇的人数将大于30人，故A正确；波在介质中传播时频率不变，只是由于波源和观察者之间有相对运动，观察者感觉到(或仪器设备接收到)的频率发生了变化，这样就形成了多普勒效应，故B正确，C错误；“隔墙有耳”属于波的衍射现象，故D错误。]
3．(多选)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渔船发出的超声波相比( )A．波速变大 B．波速不变 C．频率变高 D．频率不变
BC [在同种介质中，超声波的传播速度保持不变，A错误，B正确；因鱼群正向渔船靠近，所以单位时间内渔船接收到的超声波的个数变多，根据多普勒效应可知，频率变高，C正确，D错误。]
4．装有多普勒测速仪的监视器可以安装在公路上方，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。在测速的同时测速仪把车辆牌号拍摄下来，并把测得的速度自动打印在照片上。下列说法正确的是( )A．当车辆驶向监视器时，监视器发射的超声波频率变大B．当车辆驶向监视器时，监视器接收到的超声波频率比发射时小C．车速越大，监视器接收到的超声波频率比发射时大得越多D．超声波能发生多普勒效应，光波也能发生多普勒效应
D [多普勒效应是波源和观察者有相对运动时观察者接收到的波的频率与波源的频率不相同的现象，但波源实际的频率并没有变化，A错误；当波源和观察者靠近时，接收到的频率增大，当波源和观察者远离时，接收到的频率减小，所以当车辆驶向监视器时，监视器接收到的超声波频率比发射时的大，B错误；车速越大，如果车辆靠近监视器的话，监视器接收到的超声波频率比发射时大得越多，远离的话反而更小，C错误；超声波和光波都可以发生多普勒效应，D正确。]
5．如图所示，一频率为600 Hz的声源以一定角速度绕圆心O点做匀速圆周运动一圈。某观察者站在离圆心O很远的P点观察。若观察者接收到的声音频率小于 600 Hz，则可能是声源在图中哪点发出的( )A．A点 B．B点 C．C点 D．D点
C [根据多普勒效应，当声源向观察者靠近时，观察者接收到的声音频率高于声源的；当声源远离观察者时，观察者接收到的声音频率低于声源的。把速度方向标出来，A点有接近的趋势，频率变高；C点有远离的趋势，频率变低；B、D点速度垂直PO，频率不变，故选C。]
题组二 多普勒效应的应用6．下列技术应用涉及多普勒效应的是( )A．雷达定位B．利用“共鸣箱”来使声音增强C．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速D．用超声波检测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡
C [雷达定位是利用了电磁波的反射原理，选项A错误；共鸣箱利用的是共振的原理，选项B错误；医生利用超声波探测病人血管中血液的流速，是利用了声波的多普勒效应，选项C正确；用超声波检测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡，是利用了超声波的穿透能力强，选项D错误。]
7．蝙蝠在洞穴中飞来飞去时，它利用超声脉冲导航非常有效。这种超声脉冲的频率高于20 000 Hz，能持续1 ms或不到1 ms的短促发射，且每秒重复发射数次。假定蝙蝠的超声脉冲发射频率为39 000 Hz，在一次朝着表面平直的墙壁飞扑的期间，下列说法正确的是( )A．墙壁接收到的蝙蝠的超声脉冲频率等于39 000 HzB．蝙蝠接收到的从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于墙壁接收的频率C．蝙蝠接收到的从墙壁反射回来的超声脉冲频率大于墙壁接收的频率D．蝙蝠接收到的从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于39 000 Hz
C [由于蝙蝠向墙壁靠近，所以墙壁接收的超声脉冲频率大于39 000 Hz，蝙蝠接收到的墙壁反射的超声脉冲频率大于墙壁接收的超声脉冲频率，故选C。]
8．在t＝0时刻，汽车甲与乙分别距十字路口O处的距离为x甲和x乙。两车分别以速率v甲和v乙沿水平的相互正交的公路匀速前进，如图所示。汽车甲持续地以固定的频率f0鸣笛，则下列说法正确的是(已知声速为u，且有u>v甲、u>v乙)( )
A．当两车均向O运动(在到达O之前)时，汽车乙的司机接收到的频率一定比波源发出的频率低B．当两车均向O运动(在到达O之前)时，汽车乙的司机接收到的频率可能等于波源发出的频率C．当两车均向远离O的方向运动时，汽车乙的司机接收到的频率一定比波源发出的频率低D．当两车均向远离O的方向运动时，汽车乙的司机接收到的频率一定比波源发出的频率高
C [根据多普勒效应可知，当两车均向O运动(在到达O之前)时，汽车乙的司机接收到的频率一定比波源发出的频率高；当两车均向远离O的方向运动时，汽车乙的司机接收到的频率一定比波源发出的频率低，故A、B、D错误，C正确。]
9．汽车无人驾驶技术已逐渐成熟，最常用的是自适应巡航控制(ACC)，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，再通过回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，接收到的波的频率为f ′，则( )A．当 f＝f ′时，表明前车与无人车速度相同B．当 f＝f ′时，表明前车一定处于静止状态C．当 f ′>f 时，表明前车在加速行驶D．当 f ′
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