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現(xiàn)代文閱讀Ⅰ
把握共性之“新”　打通應(yīng)考之“脈”
第三章　機械波
第四節(jié)　多普勒效應(yīng)
[學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1．認識多普勒效應(yīng)．2．相對法理解多普勒效應(yīng)．3．探究聲波的多普勒效應(yīng)．4．了解多普勒效應(yīng)的應(yīng)用．
必備知識·自主預(yù)習(xí)儲備
知識點一　認識多普勒效應(yīng)
1．定義
如果波源或觀察者或兩者都相對于________運動，那么觀察者接收到的頻率與波源發(fā)出的頻率就______了．這樣的現(xiàn)象叫作多普勒效應(yīng)．
傳播介質(zhì)
不相同
2．多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因
(1)波源與觀察者相對靜止時，單位時間內(nèi)通過觀察者的完全波的個數(shù)是一定的，觀察者觀測到頻率____波源振動的頻率．
(2)波源與觀察者相互靠近時，單位時間內(nèi)通過觀察者的完全波的個數(shù)____，觀察者觀測到的頻率____波源的頻率，即觀察到的頻率____．
(3)波源與觀察者相互遠離時，觀察到的頻率____．
等于
增加
大于
增大
變小
知識點二　多普勒效應(yīng)的應(yīng)用
1．鐵路工人可以從火車的______判斷火車的運行方向和快慢．
2．交警向汽車發(fā)射電磁波，通過分析反射回來的電磁波的____可以測出汽車的速度．
3．根據(jù)光的多普勒效應(yīng)，由地球上接收到遙遠天體發(fā)出的光波____，判斷遙遠天體相對地球的運動速度．
4．利用彩色多普勒超聲圖像分析病情．
汽笛聲
頻率
頻率
1．思考判斷(正確的打“√”，錯誤的打“×”)．
(1)鐵路工人用耳貼在鐵軌上判斷火車的運動情況是利用多普勒效應(yīng)． (　　)
(2)若聲源向觀察者靠近，則觀察者接收到聲波的頻率變大． (　　)
(3)發(fā)生多普勒效應(yīng)時，不論觀察者接收到的頻率發(fā)生了怎樣的變化，波源的真實頻率并不會發(fā)生任何變化． (　　)
(4)多普勒效應(yīng)的發(fā)生是因為波源的振動頻率發(fā)生了變化． (　　)
×
√
√
×
2．(多選)下列說法正確的是(　　)
A．發(fā)生多普勒效應(yīng)時，波源的頻率變化了
B．發(fā)生多普勒效應(yīng)時，觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化
C．多普勒效應(yīng)是在波源與觀察者之間有相對運動時產(chǎn)生的
D．多普勒效應(yīng)是由奧地利物理學(xué)家多普勒首先發(fā)現(xiàn)
√
√
√
BCD　[當(dāng)波源和觀察者之間有相對運動時，會發(fā)生多普勒效應(yīng)，C正確；發(fā)生多普勒效應(yīng)時，波源的頻率并沒有發(fā)生變化，A錯誤；多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的本質(zhì)是觀察者接收到的頻率不等于波源頻率，它首先由奧地利物理學(xué)家多普勒發(fā)現(xiàn)，B、D正確．]
3．關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說法正確的是(　　)
A．多普勒效應(yīng)是由波的干涉引起的
B．多普勒效應(yīng)說明波源的頻率發(fā)生變化
C．光波也有多普勒效應(yīng)
D．只有聲波才可以產(chǎn)生多普勒效應(yīng)
C　[在多普勒效應(yīng)中，波源的頻率是不變的，只是由于波源和觀察者之間有相對運動，觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化；多普勒效應(yīng)是波動過程共有的特征，電磁波和光波也會發(fā)生多普勒效應(yīng)，故C正確．]
√
關(guān)鍵能力·情境探究達成
某大學(xué)利用多普勒效應(yīng)對某顆人造衛(wèi)星進行了跟蹤試驗.科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)衛(wèi)星向近地點運動時返回的信號頻率增加，衛(wèi)星向遠地點運動時返回的信號頻率降低．
(1)波源的頻率由誰決定？
(2)觀察者接收到的頻率與哪些因素有關(guān)？
提示：(1)由波源決定．
(2)觀察者接收到的頻率與波源的頻率、波源與觀察者的相對運動有關(guān)．
相對位置 圖示 結(jié)論
波源S和觀察者A相對介質(zhì)不動 f波源＝f觀察者，
接收頻率不變
考點　多普勒效應(yīng)
1．發(fā)生多普勒效應(yīng)時幾種情況的比較．
相對位置 圖示 結(jié)論
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波源＜f觀察者，接收頻率變高
若遠離波源，由A→C則f波源＞f觀察者，接收頻率變低
若觀察者A不動，而波源S運動，由 f波源＜f觀察者，接收頻率變高
2．當(dāng)波源與觀察者相互接近，觀察者接收到的頻率f觀察者大于波源的頻率f波源，反之觀察者接收到的頻率f觀察者小于波源的頻率f波源．
3．發(fā)生多普勒效應(yīng)時，不論觀察者接收到的頻率發(fā)生了怎樣的變化，波源的真實頻率并不會發(fā)生任何變化．
【典例】　(多選)假如一輛汽車在靜止時喇叭發(fā)出聲音的頻率是
300 Hz，在汽車向你駛來又擦身而過的過程中，下列說法正確的是
(　　)
A．當(dāng)汽車向你駛來時，聽到喇叭聲音的頻率大于300 Hz
B．當(dāng)汽車向你駛來時，聽到喇叭聲音的頻率小于300 Hz
C．當(dāng)汽車和你擦身而過后，聽到喇叭聲音的頻率大于300 Hz
D．當(dāng)汽車和你擦身而過后，聽到喇叭聲音的頻率小于 300 Hz
√
√
[思路點撥]　解答本題時應(yīng)把握以下兩點：
(1)當(dāng)觀察者與波源的距離減小時，觀察者接收到的頻率大于波源的頻率．
(2)當(dāng)觀察者與波源的距離增大時，觀察者接收到的頻率小于波源的頻率．
AD　[當(dāng)汽車向你駛來時，兩者距離減小，你單位時間內(nèi)接收的聲波個數(shù)增多，頻率升高，將大于300 Hz，故A正確；當(dāng)汽車和你擦身而過后，兩者距離變大，你單位時間內(nèi)接收的聲波個數(shù)減少，頻率降低，將小于300 Hz，故D正確．]
規(guī)律方法　多普勒效應(yīng)的分析方法
(1)確定研究對象．(波源與觀察者)
(2)確定波源與觀察者是否有相對運動．若有相對運動，能發(fā)生多普勒效應(yīng)，否則不發(fā)生．
(3)判斷：當(dāng)兩者遠離時，觀察者接收到的波的頻率變小，靠近時觀察者接收到的波的頻率變大，但波源的頻率不變．
[跟進訓(xùn)練]
訓(xùn)練角度1　多普勒效應(yīng)現(xiàn)象分析
1．波源的振動頻率為f，當(dāng)波源運動時，波源前方的靜止觀察者接收到的頻率為f1，波源后方的靜止觀察者接收到的頻率為f2，則有
(　　)
A．f >f1　　 B．f C．f1f2
√
D　[當(dāng)波源遠離觀察者過程中，觀察者接收到的機械波頻率比波源靜止時接收到的頻率小；當(dāng)波源靠近觀察者過程中，觀察者接收到的機械波頻率比波源靜止時接收到的頻率大，所以f >f2，f1>f，由上可知f1>f2，故D正確，A、B、C錯誤．]
訓(xùn)練角度2　多普勒效應(yīng)應(yīng)用
2．(多選)關(guān)于多普勒效應(yīng)的應(yīng)用，下列說法正確的是(　　)
A．星系譜線的“紅移”現(xiàn)象
B．利用多普勒效應(yīng)可以從火車的笛聲中判斷出火車的運動方向
C．利用多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠的天體相對地球的運動速度
D．目前在技術(shù)上人們只能應(yīng)用聲波發(fā)生的多普勒效應(yīng)
ABC　[A、B、C是多普勒效應(yīng)的三個應(yīng)用，多普勒效應(yīng)在光波、聲波、電磁波等中都有應(yīng)用，故D錯誤．]
√
√
√
學(xué)習(xí)效果·隨堂評估自測
1．(多選)靜止在站臺上的火車鳴笛，站在遠處的人聽到了汽笛聲．后來他又聽到這列火車行駛時的汽笛聲．他根據(jù)聽到的汽笛聲音判斷火車行駛的方向．以下判斷正確的是(　　)
A．當(dāng)聽到的聲音音調(diào)變低，則火車離他遠去
B．當(dāng)聽到的聲音音調(diào)變低，則火車向著他駛來
C．當(dāng)聽到的聲音音調(diào)變高，則火車離他遠去
D．當(dāng)聽到的聲音音調(diào)變高，則火車向著他駛來
√
√
AD　[當(dāng)聽到的聲音音調(diào)變低，說明接收到的聲音的頻率變小，表明火車離他遠去，故A正確，B錯誤；當(dāng)聽到的聲音音調(diào)變高，說明接收到的聲音的頻率變大，則火車向著他駛來，故C錯誤，D正確．]
2．下列科學(xué)技術(shù)在實際的應(yīng)用中不是應(yīng)用多普勒效應(yīng)的是(　　)
A．醫(yī)生利用超聲波探測病人血管中血液的流速
B．技術(shù)人員用超聲波檢測金屬、陶瓷、混凝土中是否有氣泡
C．交警向行進中的車輛發(fā)射頻率已知的超聲波，根據(jù)反射波頻率變化檢測車的速度
D．利用地球上接收到遙遠天體發(fā)出的光的頻率來判斷遙遠天體遠離或靠近地球的速度
√
B　[醫(yī)生利用超聲波探測病人血管中血液的流速利用聲波的多普勒效應(yīng)；技術(shù)人員用超聲波探測金屬、陶瓷、混凝土中是否有氣泡利用的是超聲波的穿透能力強，與多普勒效應(yīng)無關(guān)；交通警察對行進中的汽車發(fā)射一個已知頻率的超聲波，波被運動的汽車反射回來，根據(jù)接收到的頻率發(fā)生變化，來知道汽車的速度，以便于進行交通管理，利用了多普勒效應(yīng)；利用地球上接收到遙遠天體發(fā)出的光的頻率來判斷遙遠天體相對地球運動的速度，利用了多普勒效應(yīng)，本題選不是應(yīng)用多普勒效應(yīng)的.故選B．]
3．如圖所示是產(chǎn)生機械波的波源O做勻速運動的情況，圖中的圓表示波峰．下列說法錯誤的是(　　)
A．該圖表示的是多普勒現(xiàn)象
B．此時波源正在向A觀測者靠近
C．C、D兩位觀測者此時接收到的頻率和
波源發(fā)出的頻率相等
D．B觀測者此時接收到的頻率小于波源發(fā)出的頻率
√
C　[題圖表示的是由波源移動而引起的多普勒效應(yīng)，故A正確，不符合題意；由題圖可知，觀測者A在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)最多，說明波源向A觀測者靠近，故B正確，不符合題意；波源與C、D觀測者間的距離不斷增大，故接收到的頻率小于波源發(fā)出的頻率，故C錯誤，符合題意；波源與觀測者B的距離不斷增大，故觀測者接收到的頻率小于波源發(fā)出的頻率，故D正確，不符合題意．]
4．如圖所示，在公路的十字路口東側(cè)路邊，甲以速度v1向東行走，在路口北側(cè)，乙站在路邊，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．甲聽到的笛聲的頻率為f1，乙聽到的笛聲的頻率為f2，司機自己聽到的笛聲的頻率為f3，則此三人聽到笛聲的頻率由高至低依次為____________．
f1、f3、f2
[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，汽車和乙的相對距離增大，乙聽到的頻率變小，即由于司機和聲源相對靜止，所以司機聽到的頻率不變，即f3＝f0，綜上所述，三人聽到笛聲的頻率由高至低依次為f1、f3、f2．
回顧本節(jié)內(nèi)容，自主完成以下問題：
1．發(fā)生多普勒效應(yīng)時是波源頻率發(fā)生變化還是觀察者接收到的頻率發(fā)生變化？
提示：觀察者接收到的頻率發(fā)生變化．
2．觀察者接收到的頻率發(fā)生變化與什么有關(guān)？
提示：波源與觀察者是否相對運動．
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
1．(多選)目前，多普勒效應(yīng)已在科學(xué)研究、工程技術(shù)和醫(yī)療診斷等各方面有著十分廣泛的應(yīng)用．關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說法正確的是
(　　)
A．有經(jīng)驗的戰(zhàn)士從炮彈飛行的聲音就能判斷飛行的炮彈是接近還是遠去
B．醫(yī)院檢查身體的“彩超”儀運用了多普勒效應(yīng)原理
課時分層作業(yè)(十一)　多普勒效應(yīng)
C．發(fā)生雷電時，人們利用看見閃電與聽見雷聲的時間間隔來估算自己與雷電發(fā)生處之間的距離，這是利用了多普勒效應(yīng)原理
D．高速公路上的測速儀就是應(yīng)用多普勒效應(yīng)來測速的
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
ABD　[炮彈飛行時與空氣摩擦產(chǎn)生聲波，人耳接收到的聲波的頻率與炮彈的相對運動方向有關(guān)，故A正確；醫(yī)院檢查身體的“彩超”儀是通過測出反射波的頻率變化來確定血流的速度，顯然是運用了多普勒效應(yīng)原理，故B正確；發(fā)生雷電時，人們利用看見閃電與聽見雷聲的時間間隔來估算自己與雷電發(fā)生處之間的距離是通過光速遠大于聲速，用這個時間間隔乘以聲速來估算的，故不屬于多普勒效應(yīng)原理的應(yīng)用，故C錯誤；測速儀對運動中的汽車發(fā)射一個已知頻率的電磁波，電磁波被運動的汽車反射回來，根據(jù)接收到的電磁波頻率來知道汽車的速度，以便于進行交通管理，利用了多普勒效應(yīng)原理，故D正確．]
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
2．(多選)關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說法正確的是(　　)
A．只要波源在運動，就一定能觀察到多普勒效應(yīng)
B．只要觀察者在運動，就一定能觀察到多普勒效應(yīng)
C．只要波源與觀察者之間有相對運動且兩者間距發(fā)生變化，就一定能觀察到多普勒效應(yīng)
D．當(dāng)發(fā)生多普勒效應(yīng)時，觀察者感覺到的頻率可能在增大，也可能在減小
√
√
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
CD　[若波源與觀察者一起同方向、同速度運動，則觀察者觀察不到多普勒效應(yīng)，故C、D正確．]
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
3．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
√
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
B　[在發(fā)生多普勒效應(yīng)時，聲源發(fā)出的聲音在介質(zhì)中的傳播速度是不變的，聲源的頻率也是不變的，只有接收者收到聲音的頻率發(fā)生變化，聲源向接收器勻速運動的速度u增大，接收器接收到的頻率f增大，故B正確．]
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
4．(多選)懸停在深海中某處的滑翔機發(fā)出聲吶信號(超聲波)的頻率為f，在該處海水中的傳播速度為v，若停在海面上的監(jiān)測船收到的頻率稍大于滑翔機發(fā)出聲吶信號的頻率，則下列說法正確的是(　　)
A．聲吶信號在該處海水中的波長為
B．聲吶信號在該處海水中的波長為
C．滑翔機正在靠近該監(jiān)測船
D．滑翔機正在遠離該監(jiān)測船
√
√
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
BC　[由v＝fλ得λ＝，A錯誤，B正確；根據(jù)多普勒效應(yīng)，當(dāng)滑翔機靠近監(jiān)測船時，監(jiān)測船接收到的頻率大于滑翔機發(fā)出聲吶信號的頻率，C正確，D錯誤．]
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
5．裝有多普勒測速儀的汽車測速監(jiān)視器安裝在公路旁，它向行駛中的車輛發(fā)射已知頻率的超聲波，并接收被車輛反射回來的反射波．當(dāng)某汽車向測速監(jiān)視器靠近時，被該汽車反射回來的反射波與測速監(jiān)視器發(fā)出的超聲波相比(　　)
A．頻率不變，波速變小
B．波速不變，頻率變小
C．頻率不變，波速變大
D．波速不變，頻率變大
√
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
D　[波速由介質(zhì)決定，所以被該汽車反射回來的反射超聲波與測速監(jiān)視器發(fā)出的超聲波相比波速不變，根據(jù)多普勒效應(yīng)，聲源和觀察者靠近時接收頻率變高，所以被該汽車反射回來的反射波與發(fā)出的超聲波相比頻率變大，故D正確，A、B、C錯誤．]
題號
1
3
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2
4
6
8
7
6．某人站在地面上某處，一架飛機由遠及近從人的頭頂上方勻速飛過，則人聽到飛機發(fā)出聲音的頻率(　　)
A．越來越低　 B．越來越高
C．先變高后變低 D．先變低后變高
√
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
A　[當(dāng)飛機飛近人時，將飛機的速度分解，如圖甲所示，飛機相對人的速度為v1＝v cos α，α越來越大，則v1越來越小，即人聽到飛機聲音的頻率越來越低，但總是f聽>f源.當(dāng)飛機遠離人時，將飛機的速度分解，如圖乙所示，飛機相對人的速度為v3＝v cos α，α越來越小，則v3越來越大，即人聽到飛機聲音的頻率越來越低，且都是f聽f源；恰好在人頭頂正上方時，f聽＝f源；越過頭頂正上方之后，f聽題號
1
3
5
2
4
6
8
7
]
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
7.輪船在進港途中的x-t圖像如圖所示，則在港口所測到輪船上霧笛發(fā)出聲音的頻率是圖中的哪一個(　　)
A　　　　　　　　　B
√
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
C　　　　　　　　　D
A　[勻速靠近港口的過程中，測量到的頻率不隨時間變化，但速度大時頻率大，由x-t圖像可知，輪船靠近港口時三段時間內(nèi)的速度關(guān)系為v1>v3>v2，可知f1>f3>f2，故A正確．]
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
8．公路巡警開車在高速公路上以100 km/h 的恒定速度巡查，在同一車道上巡警車向前方的一輛轎車發(fā)出一個已知頻率的電磁波，結(jié)果該電磁波被那輛轎車反射回來時，巡警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時低．
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
(1)此現(xiàn)象屬于________；
A．波的衍射
B．波的干涉
C．多普勒效應(yīng)
D．波的反射
(2)若該路段限速為100 km/h，則轎車是否超速？
(3)若轎車以20 m/s的速度行進，反射回的頻率應(yīng)怎樣變化？
C
超速
變高
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
[解析]　(1)選C.巡警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時低，此現(xiàn)象為多普勒效應(yīng)．
(2)因巡警車接收到的頻率變低，由多普勒效應(yīng)知巡警車與轎車在相互遠離，而巡警車車速恒定又在后面，可判斷轎車車速比巡警車車速大，故轎車超速．
(3)若轎車以20 m/s的速度行進，此時巡警車與轎車在相互靠近，由多普勒效應(yīng)知反射回的頻率應(yīng)變高．
題號
1
3
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2
4
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8
7
謝 謝！

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