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第5节 多普勒效应 知识点归纳 知识点一、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. 知识点二、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. 知识点三、对多普勒效应和音调的理解 1.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. 2.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. 3.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.
知识点四、发生多普勒效应的几种情况
典例分析 多普勒效应的应用
(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。 自我检测 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 2．医院有一种先进的检测技术——彩超，就是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，就可知道血液的流速。这一技术主要利用了( )
A．波的干涉 B．多普勒效应 C．波的叠加
解析 由题意可知，该仪器是测量反射波的频率变化，而波的干涉、波的衍射及波的叠加都不会产生频率的变化，而多普勒效应中由于波源和接收者之间的距离的变化而使接收到的频率变化，故该技术利用的是多普勒效应，故选B。 答案 B 3．分析下列物理现象： (1)夏天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝； (2)“闻其声而不见其人”； (3)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 (1)夏天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝，是由于声音在云层间来回传播，这是声波的反射现象；(2)“闻其声而不见其人”，听到声音，却看不见人，这是声音的衍射现象；(3)围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，音叉发出两个频率相同的声波相互叠加，从而出现振动加强区与减弱区，这是声波的干涉现象；(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，音调变高就是频率变高，因此这是多普勒效应现象。A正确。 答案 A 4．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 5．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 6．(多普勒效应的理解)(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 7．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 |
D
