資源簡介

第4節　多普勒效應及其應用
選擇題1～10題，每小題9分，第11題10分，共100分。
基礎對點練
題組一　多普勒效應的理解
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．(2024·江蘇南通市高二統考期末)中國空間站持續發出頻率為f的監測電波，地面監測站先后接收到空間站通過A、B位置時的信號頻率分別為fA、fB，則(　　)
fA>f>fB fAfA＝fB3．(2024·江蘇常州市高二統考期中)如圖所示是用發波水槽演示多普勒效應的實驗照片，水槽固定不動，波源以固定頻率振動并以某一速度沿x軸方向移動，A、B是位于x軸上的兩個質點，則在圖示時刻，下列說法中正確的是(　　)
波源向x軸正方向運動
A處波速大于B處波速
質點A振動的頻率大于波源頻率
質點B振動的頻率等于波源頻率
題組二　多普勒效應的應用
4．(多選)關于多普勒效應的應用，下列說法中正確的是(　　)
發現星系譜線的“紅移”現象
利用多普勒效應可以從火車的鳴笛聲中判斷其運動方向
利用多普勒效應可以判斷遙遠的天體相對地球的運動速度
目前在技術上人們只能利用聲波發生的多普勒效應
5．(多選)在下列現象中，可以用多普勒效應解釋的有(　　)
雷雨天看到閃電后，稍過一會兒才能聽到雷聲
觀察者聽到遠去的列車發出的汽笛聲，音調會變低
同一聲源發出的聲波，在空氣和水中傳播的速度不同
天文學上觀察到雙星(相距較近、均繞它們連線上某點做圓周運動的兩顆恒星)光譜隨時間周期性變化
6．下列關于多普勒效應的說法正確的是(　　)
醫院檢查身體的“彩超”儀運用了多普勒效應
大風中，遠處人的說話聲時強時弱
由地球上接收到的遙遠天體發出的光波發生“紅移”現象(各條譜線的波長均變長)，可以判斷遙遠天體正靠近地球
靜止的觀察者聽到某個單一頻率聲源發出的聲音頻率越來越高，說明聲源正在遠離觀察者
綜合提升練
7．根據高中物理所學知識，分析下列現象，這些物理現象分別屬于(　　)
干涉、衍射、共振、多普勒效應
干涉、多普勒效應、共振、干涉
衍射、多普勒效應、共振、干涉
反射、共振、折射、多普勒效應
8．(2024·湖北荊州市高二期末)如圖所示，甲圖表示S1和S2兩相干水波的干涉圖樣，設兩列波各自的振幅均為5 cm，且圖示范圍內振幅不變，波速和波長分別是2 m/s和4 m，B是A、C連線的中點；乙圖為一機械波源S3在同種均勻介質中做勻速運動的某一時刻的波面分布情況。兩幅圖中實線表示波峰，虛線表示波谷。則下列關于兩幅圖的說法正確的是(　　)
甲圖中A、C兩點的豎直高度差為20 cm
從甲圖所示時刻開始經0.5 s，B點通過的路程為20 cm
乙圖所表示的是波的衍射現象
在E點觀察到的頻率比在F點觀察到的頻率低
9.在t＝0時刻，兩輛汽車甲與乙到十字路O處的距離分別為x甲和x乙。兩車分別以速率v甲和v乙沿水平的、相互正交的公路勻速前進，如圖所示。汽車甲持續地以固定的頻率f0鳴笛，則在任意時刻t汽車乙的司機所檢測到的笛聲頻率將如何變化(已知聲速為u，且有u>v甲，u>v乙)(　　)
當兩車均向O運動(在到達O之前)時，該司機接收到的頻率一定比波源發出的頻率低
當兩車均向O運動(在到達O之前)時，該司機接收到的頻率可能等于波源發出的頻率
當兩車均向遠離O的方向運動時，該司機接收到的頻率一定比波源發出的頻率低
當兩車均向遠離O的方向運動時，該司機接收到的頻率一定比波源發出的頻率高
10．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(　　)
當f＝f′時，表明前車與無人車速度相同
當f＝f′時，表明前車一定處于靜止狀態
當f′＞f時，表明前車在加速行駛
當f′＜f時，表明前車在減速行駛
培優加強練
11．(多選)(2024·北京四中期中)如圖所示，小球P一邊貼著水面每秒振動5次，一邊沿x軸正方向勻速移動。x＝0處是它的初始位置；圖為恰經10個周期時觀察到的水面波，則下列說法正確的是(　　)
位于x軸正方向一側的觀察者，接收到的頻率大于5 Hz
位于x軸負方向一側的觀察者，接收到的頻率大于5 Hz
水面波的傳播速度是0.2 m/s，小球勻速移動的速度是0.1 m/s
水面波的傳播速度是0.4 m/s，小球勻速移動的速度是0.2 m/s
第4節　多普勒效應及其應用
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.A　[空間站先后經過A、B位置，先靠近地面監測站后逐漸遠離監測站，根據多普勒效應，信號頻率在靠近過程增大，在遠離過程減小，因此fA>f>fB，故A正確。]
3.C　[由題圖可知，單位時間內在A點接收到的波面數量比B點多，則在A點觀察到的頻率比在B點觀察到的頻率高，可知波源向x軸負方向運動，故A錯誤；A、B處于同一介質中，則A、B兩處波速相等，故B錯誤；單位時間內在A處接收的波面數量較多，則質點A振動的頻率大于波源頻率，故C正確；單位時間內在B處接收的波面數量較少，則質點B振動的頻率小于波源頻率，故D錯誤。]
4.ABC　[星系譜線的“紅移”現象的發現是多普勒效應在天體運動中的應用，選項A正確；利用多普勒效應可以從火車的鳴笛聲中判斷其運動方向，這是多普勒效應在機械運動中的應用，選項B正確；利用多普勒效應可以判斷遙遠的天體相對地球的運動速度，這是多普勒效應在天體運動中的應用，選項C正確；人們已可以利用電磁波的多普勒效應進行各種測量，故D錯誤。]
5.BD　[看到閃電后，過一會兒才能聽到雷聲，是光和聲音在空氣中的傳播速度不同造成的，故A錯誤；觀察者聽到遠去的列車發出的汽笛聲音調變低，是由于列車與觀察者的距離發生變化，可以用多普勒效應解釋，故B正確；聲波在空氣中和水中的傳播速度不同，是由于進入不同介質，波長發生變化引起的，故C錯誤；觀察者與雙星的距離發生變化，接收到的頻率發生變化，產生周期性變化的光譜，屬于多普勒效應，故D正確。]
6.A　[醫院檢查身體的“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，故選項A正確；B項中說的現象是能量傳遞的問題，故選項B錯誤；當波源與觀察者相互靠近時，觀測到的頻率增大，反之，觀測到的頻率減小，故選項D錯誤；“紅移”現象中光波頻率變小，因此遙遠天體正在遠離地球，故選項C錯誤。]
7.A　[兩列水波相遇產生穩定的花紋屬于波的干涉現象；《紅樓夢》中王熙鳳出場聞其聲不見其人屬于波的衍射現象；“獅吼功”吼破玻璃杯屬于共振現象；鳴笛的救護車迎面而來，我們聽到笛聲音調變高屬于多普勒效應，故A正確。]
8.A　[甲圖中A、C都是振動加強點，其中A在波峰，C在波谷，則A、C兩點的豎直高度差為4A＝20 cm，故A正確；波的周期為T＝＝ s＝2 s，從甲圖所示時刻開始經t＝0.5 s＝，B點通過的路程為s＝2A＝10 cm，故B錯誤；乙圖所表示的是波的多普勒效應，故C錯誤；在E點單位時間內接收到的波面比F點多，則在E點觀察到的頻率比在F點觀察到的頻率高，故D錯誤。]
9.C　[根據多普勒效應可知，當兩車均向O運動(在到達O之前)時，司機接收到的頻率一定比波源發出的頻率高；當兩車均向遠離O的方向運動時，司機接收到的頻率一定比波源發出的頻率低，故A、B、D錯誤，C正確。]
10.A　[當波源和觀察者之間的距離不變化時，觀察者接收到的頻率和波源發出的頻率相等，故當f＝f′時，說明兩者之間的距離不變，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，接收到的頻率增大，說明兩車之間的距離減小，表明前車在減速行駛，故C錯誤；當f′＜f時，接收到的頻率減小，說明兩車之間的距離增大，表明前車在加速行駛，故D錯誤。]
11.AC　[小球每秒振動5次，所以波的頻率為5 Hz，小球沿x軸正方向勻速移動，根據多普勒效應可知，位于x軸正方向一側的觀察者，接收到的頻率大于5 Hz，位于x軸負方向一側的觀察者，接收到的頻率小于5 Hz，所以A正確，B錯誤；小球的振動周期為T＝ s＝0.2 s，小球振動10個周期所用的時間為t＝10T＝2 s，小球移動的速度為v1＝＝ m/s＝0.1 m/s，水面波的傳播速度為v＝＝ m/s＝0.2 m/s，所以C正確，D錯誤。]第4節　多普勒效應及其應用
學習目標　1.知道多普勒效應。2.能定性分析多普勒效應產生的原因。3.能應用多普勒效應解釋一些物理現象。
知識點一　多普勒效應
　　　　　　　　　　　　　　
仔細聽急救車的鳴笛聲，你會發現一個現象：當車從你身邊疾馳而過的時候，鳴笛的音調會由高變低。這到底是怎么回事？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.多普勒效應
因波源與觀察者之間有____________而使觀察者接收到的____________發生變化的現象，稱為多普勒效應。
2.多普勒效應產生的原因
(1)波源與觀察者沒有發生相對運動時，觀察者接收到的波的頻率不變，________波源的頻率。
(2)波源與觀察者相互靠近時，觀察者接收到的波的頻率________。
(3)波源與觀察者相互遠離時，觀察者接收到的波的頻率________。
3.說明
(1)發生多普勒效應時，波源與觀察者之間發生了相對運動，且兩者間距發生變化。
(2)發生多普勒效應時，波源的頻率保持不變，只是觀察者接收到的頻率發生了變化。
思考
1.判斷正誤
(1)觀察者與聲源間沒有相對運動也可能產生多普勒效應。(　　)
(2)當波源和觀察者向同一個方向運動時，一定發生多普勒效應。(　　)
(3)多普勒效應是由于波的干涉引起的。(　　)
(4)當觀察者遠離波源運動時，觀察者接收到的波的頻率變小。(　　)
(5)甲、乙兩列車相向行駛，兩車均鳴笛，且所發出的笛聲頻率相同，那么乙車中的某旅客聽到的甲車笛聲頻率低于他聽到的乙車笛聲頻率。(　　)
2.美國霍普金斯大學利用多普勒效應對蘇聯第一顆人造衛星進行了跟蹤試驗。科學家發現，當衛星向近地點運動時返回的信號頻率增加，衛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？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例1 (2024·貴州六盤水市高二統考期末)如圖所示，男同學站立不動吹哨子，哨聲頻率恒定，一位女同學坐在秋千上來回擺動。下列說法正確的是(　　)
A.女同學靠近男同學的過程中，她聽到的頻率低于哨聲頻率
B.女同學遠離男同學的過程中，她聽到的頻率高于哨聲頻率
C.女同學靠近男同學的過程中，她聽到的頻率高于哨聲頻率
D.女同學遠離男同學的過程中，她聽到的頻率等于哨聲頻率
例2 (魯科版教材P86“實驗與探究”改編)小明同學將一個以電池為電源的蜂鳴器固定在長竹竿的一端，閉合開關后聽到它發出聲音。現用竹竿把蜂鳴器舉起并在頭頂快速做圓周轉動，蜂鳴器從A轉動到B的過程中的某位置，小明及甲、乙三位同學聽到蜂鳴器發出聲音的頻率分別為f1、f2、f3。則(　　)
A.f3>f1>f2 B.f1＝f2＝f3
C.f2>f1＝f3 D.f1>f2＝f3
歸納提升
波源與觀察者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相對靜止不動，如圖所示 f波源＝f觀察者，音調不變
波源S不動，觀察者A運動，由A向B或由A向C運動，如圖所示 ①若由A向B，靠近波源，則f波源f觀察者，音調變低
觀察者A不動，波源S運動，由S向S1運動，如圖所示 f波源知識點二　多普勒效應的應用
　多普勒效應在生產、生活中的應用越來越廣泛，其應用的主要方式是通過測速度來判斷研究對象的狀況。具體應用如下：
1.多普勒測速儀：測速儀向行進中的汽車發射某個頻率的無線電波，同時測量反射波的頻率。通過分析反射波的頻率就可以顯示出車輛的速度。
2.彩色超聲多普勒診斷儀：向人體發射頻率已知的超聲波，超聲波被血管中的血流反射后被儀器接收。測出反射波的頻率變化，就能知道血流的速度，據此診斷疾病。
3.可根據火車汽笛的音調的變化判斷火車是進站還是出站；根據炮彈飛行的尖叫聲判斷炮彈飛行的方向等。
4.測星球速度：測量星球上某些元素發出的光波的頻率，然后與地球上這些元素靜止時發光的頻率對照，可測得星球靠近或遠離地球的速度。若星系遠離我們運動，接收到的光波的頻率變小，譜線就向頻率小的紅端移動，這種現象稱為紅移現象。
例3 (魯科版教材P89節練習4改編)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出一個已知頻率的電磁波，如果該電磁波被轎車反射回來時，巡警車接收到的電磁波頻率比發出時低。
(1)若該路段限速為100 km/h，則轎車是否超速？
(2)若轎車以20 m/s的速度行進，反射回的波的頻率應怎樣變化？
　
　
　
　
　
　
　
例4 我國研制的“復興號動車組”首次實現了時速350 km/h的自動駕駛，此時多普勒效應會影響無線通信系統穩定，這要求通信基站能分析誤差并及時校正。如圖一輛行駛的動車組發出一頻率為f0、持續時間為Δt0的通訊信號，與動車組行駛方向在同一直線上的通信基站A、B接收到信號的頻率和持續時間分別為fA、ΔtA和fB、ΔtB，下列判斷正確的是(　　)
A.fA>f0，ΔtA<Δt0 B.fAΔt0
C.fB>f0，ΔtB>Δt0 D.fB隨堂對點自測
1.(多普勒效應的理解)(多選)關于多普勒效應，以下說法正確的有(　　)
A.只有機械波才能產生多普勒效應
B.機械波和電磁波均能產生多普勒效應
C.產生多普勒效應的原因是波源的頻率發生了變化
D.產生多普勒效應的原因是觀察者接收到的頻率發生了變化
2.(多普勒效應的應用)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
3.(多普勒效應的應用)(多選)下面哪些應用是利用了多普勒效應(　　)
A.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
B.交通警察向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的變化，就知道汽車的速度，以便于進行交通管理
C.鐵路工人將耳朵貼在鐵軌上可判斷火車的運動情況
D.有經驗的戰士利用炮彈飛行的尖叫聲判斷飛行炮彈是接近還是遠去
第4節　多普勒效應及其應用
知識點一
導學　提示　人感受到的音調取決于人在單位時間內接收到完整聲波的個數，即聲波的頻率。當急救車從身邊疾馳而過時，相同時間內人聽到的急救車發出的完整聲波個數減少，即聽到的鳴笛聲頻率降低、音調變低。
知識梳理
1.相對運動　波的頻率　2.(1)等于　(2)增大　(3)減小
[思考]
1.(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×
2.提示　(1)波源的頻率由波源決定。
(2)由多普勒效應可知，觀察者接收到的頻率不僅與波源的頻率有關，還與波源與觀察者的相對運動有關。
例1 C　[根據多普勒效應可知，女同學靠近男同學的過程中，聽到的頻率變高，即高于哨聲頻率；女同學遠離男同學的過程中，聽到的頻率變低，即低于哨聲頻率，故C正確。]
例2 A　[多普勒效應是指波源與觀察者之間發生相對運動而使觀察者接收到的頻率發生變化的現象，當蜂鳴器靠近觀察者時，聽到的蜂鳴器的音調變高，當蜂鳴器遠離觀察者時，聽到的蜂鳴器的音調變低，所以f3>f1>f2，故A正確。]
知識點二
例3 (1)超速　(2)比發出時高
解析　(1)巡警車接收到的頻率低，由多普勒效應知巡警車與轎車在相互遠離；而巡警車車速恒定，為100 km/h，可判斷轎車車速比巡警車車速大，故該車超速。
(2)若該轎車以20 m/s的速度行進，此時巡警車與轎車在相互靠近，由多普勒效應知反射回的電磁波的頻率應比發出時高。
例4 A　[根據多普勒效應，遠離波源的接收者接到的頻率變小，接近波源的接收者接收到的頻率變大，則fA>f0，fBT0，所以ΔtA<Δt0，ΔtB>Δt0，故A正確。]
隨堂對點自測
1.BD　[多普勒效應是波動過程共有的特征，無論是機械波還是電磁波，都能產生多普勒效應，故A錯誤，B正確；產生多普勒效應的原因是觀察者接收到的頻率發生了變化，而波源的頻率不變，故C錯誤，D正確。]
2.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。]
3.ABD　[凡是波都具有多普勒效應，因此利用光波的多普勒效應，可以測定遙遠天體相對地球運動的速度，A正確；被反射的電磁波，相當于一個運動的物體發出的電磁波，接收到的頻率發生變化，由多普勒效應的知識可以求出運動物體的速度，B正確；鐵路工人是根據振動的強弱變化而對列車的運動作出判斷的，C錯誤；炮彈飛行，與空氣摩擦產生聲波，人耳接收到的頻率與炮彈的運動方向有關，D正確。](共42張PPT)
第4節　多普勒效應及其應用
第3章 機械波
1.知道多普勒效應。
2.能定性分析多普勒效應產生的原因。3.能應用多普勒效應解釋一些物理現象。
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　多普勒效應的應用
知識點一　多普勒效應
知識點一　多普勒效應
仔細聽急救車的鳴笛聲，你會發現一個現象：當車從你身邊疾馳而過的時候，鳴笛的音調會由高變低。這到底是怎么回事？
提示　人感受到的音調取決于人在單位時間內接收到完整聲波的個數，即聲波的頻率。當急救車從身邊疾馳而過時，相同時間內人聽到的急救車發出的完整聲波個數減少，即聽到的鳴笛聲頻率降低、音調變低。
1.多普勒效應
因波源與觀察者之間有__________而使觀察者接收到的__________發生變化的現象，稱為多普勒效應。
2.多普勒效應產生的原因
(1)波源與觀察者沒有發生相對運動時，觀察者接收到的波的頻率不變，______波源的頻率。
(2)波源與觀察者相互靠近時，觀察者接收到的波的頻率______。
(3)波源與觀察者相互遠離時，觀察者接收到的波的頻率______。
相對運動
波的頻率
等于
增大
減小
3.說明
(1)發生多普勒效應時，波源與觀察者之間發生了相對運動，且兩者間距發生變化。
(2)發生多普勒效應時，波源的頻率保持不變，只是觀察者接收到的頻率發生了變化。
【思考】
1.判斷正誤
(1)觀察者與聲源間沒有相對運動也可能產生多普勒效應。( )
(2)當波源和觀察者向同一個方向運動時，一定發生多普勒效應。( )
(3)多普勒效應是由于波的干涉引起的。( )
(4)當觀察者遠離波源運動時，觀察者接收到的波的頻率變小。( )
(5)甲、乙兩列車相向行駛，兩車均鳴笛，且所發出的笛聲頻率相同，那么乙車中的某旅客聽到的甲車笛聲頻率低于他聽到的乙車笛聲頻率。( )
×
×
×
√
×
2.美國霍普金斯大學利用多普勒效應對蘇聯第一顆人造衛星進行了跟蹤試驗。科學家發現，當衛星向近地點運動時返回的信號頻率增加，衛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？
提示　(1)波源的頻率由波源決定。
(2)由多普勒效應可知，觀察者接收到的頻率不僅與波源的頻率有關，還與波源與觀察者的相對運動有關。
例1 (2024·貴州六盤水市高二統考期末)如圖所示，男同學站立不動吹哨子，哨聲頻率恒定，一位女同學坐在秋千上來回擺動。下列說法正確的是(　　)
A.女同學靠近男同學的過程中，她聽到的頻率低于哨聲頻率
B.女同學遠離男同學的過程中，她聽到的頻率高于哨聲頻率
C.女同學靠近男同學的過程中，她聽到的頻率高于哨聲頻率
D.女同學遠離男同學的過程中，她聽到的頻率等于哨聲頻率
解析　根據多普勒效應可知，女同學靠近男同學的過程中，聽到的頻率變高，即高于哨聲頻率；女同學遠離男同學的過程中，聽到的頻率變低，即低于哨聲頻率，故C正確。
C
A
例2 (魯科版教材P86“實驗與探究”改編)小明同學將一個以電池為電源的蜂鳴器固定在長竹竿的一端，閉合開關后聽到它發出聲音。現用竹竿把蜂鳴器舉起并在頭頂快速做圓周轉動，蜂鳴器從A轉動到B的過程中的某位置，小明及甲、乙三位同學聽到蜂鳴器發出聲音的頻率分別為f1、f2、f3。則(　　)
A.f3>f1>f2 B.f1＝f2＝f3
C.f2>f1＝f3 D.f1>f2＝f3
解析　多普勒效應是指波源與觀察者之間發生相對運動而使觀察者接收到的頻率發生變化的現象，當蜂鳴器靠近觀察者時，聽到的蜂鳴器的音調變高，當蜂鳴器遠離觀察者時，聽到的蜂鳴器的音調變低，所以f3>f1>f2，故A正確。
歸納提升 波源與觀察者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相對靜止不動，如圖所示 f波源＝f觀察者，音調不變
知識點二　多普勒效應的應用
多普勒效應在生產、生活中的應用越來越廣泛，其應用的主要方式是通過測速度來判斷研究對象的狀況。具體應用如下：
1.多普勒測速儀：測速儀向行進中的汽車發射某個頻率的無線電波，同時測量反射波的頻率。通過分析反射波的頻率就可以顯示出車輛的速度。
2.彩色超聲多普勒診斷儀：向人體發射頻率已知的超聲波，超聲波被血管中的血流反射后被儀器接收。測出反射波的頻率變化，就能知道血流的速度，據此診斷疾病。
3.可根據火車汽笛的音調的變化判斷火車是進站還是出站；根據炮彈飛行的尖叫聲判斷炮彈飛行的方向等。
4.測星球速度：測量星球上某些元素發出的光波的頻率，然后與地球上這些元素靜止時發光的頻率對照，可測得星球靠近或遠離地球的速度。若星系遠離我們運動，接收到的光波的頻率變小，譜線就向頻率小的紅端移動，這種現象稱為紅移現象。
例3 (魯科版教材P89節練習4改編)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出一個已知頻率的電磁波，如果該電磁波被轎車反射回來時，巡警車接收到的電磁波頻率比發出時低。
(1)若該路段限速為100 km/h，則轎車是否超速？
(2)若轎車以20 m/s的速度行進，反射回的波的頻率應怎樣變化？
解析　(1)巡警車接收到的頻率低，由多普勒效應知巡警車與轎車在相互遠離；而巡警車車速恒定，為100 km/h，可判斷轎車車速比巡警車車速大，故該車超速。
(2)若該轎車以20 m/s的速度行進，此時巡警車與轎車在相互靠近，由多普勒效應知反射回的電磁波的頻率應比發出時高。
答案　(1)超速　(2)比發出時高
例4 我國研制的“復興號動車組”首次實現了時速350 km/h的自動駕駛，此時多普勒效應會影響無線通信系統穩定，這要求通信基站能分析誤差并及時校正。如圖一輛行駛的動車組發出一頻率為f0、持續時間為Δt0的通訊信號，與動車組行駛方向在同一直線上的通信基站A、B接收到信號的頻率和持續時間分別為fA、ΔtA和fB、ΔtB，下列判斷正確的是(　　)
A.fA>f0，ΔtA<Δt0 B.fAΔt0
C.fB>f0，ΔtB>Δt0 D.fBA
解析　根據多普勒效應，遠離波源的接收者接到的頻率變小，接近波源的接收者接收到的頻率變大，則fA>f0，fBT0，所以ΔtA<Δt0，ΔtB>Δt0，故A正確。
隨堂對點自測
2
BD
1.(多普勒效應的理解)(多選)關于多普勒效應，以下說法正確的有(　　)
A.只有機械波才能產生多普勒效應
B.機械波和電磁波均能產生多普勒效應
C.產生多普勒效應的原因是波源的頻率發生了變化
D.產生多普勒效應的原因是觀察者接收到的頻率發生了變化
解析　多普勒效應是波動過程共有的特征，無論是機械波還是電磁波，都能產生多普勒效應，故A錯誤，B正確；產生多普勒效應的原因是觀察者接收到的頻率發生了變化，而波源的頻率不變，故C錯誤，D正確。
B
2.(多普勒效應的應用)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。
ABD
3.(多普勒效應的應用)(多選)下面哪些應用是利用了多普勒效應(　 　)
A.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
B.交通警察向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的變化，就知道汽車的速度，以便于進行交通管理
C.鐵路工人將耳朵貼在鐵軌上可判斷火車的運動情況
D.有經驗的戰士利用炮彈飛行的尖叫聲判斷飛行炮彈是接近還是遠去
解析　凡是波都具有多普勒效應，因此利用光波的多普勒效應，可以測定遙遠天體相對地球運動的速度，A正確；被反射的電磁波，相當于一個運動的物體發出的電磁波，接收到的頻率發生變化，由多普勒效應的知識可以求出運動物體的速度，B正確；鐵路工人是根據振動的強弱變化而對列車的運動作出判斷的，C錯誤；炮彈飛行，與空氣摩擦產生聲波，人耳接收到的頻率與炮彈的運動方向有關，D正確。
課后鞏固訓練
3
B
題組一　多普勒效應的理解
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。
基礎對點練
A
2.(2024·江蘇南通市高二統考期末)中國空間站持續發出
頻率為f的監測電波，地面監測站先后接收到空間站
通過A、B位置時的信號頻率分別為fA、fB，則(　　)
A.fA>f>fB B.fAC.fA＝fB解析　空間站先后經過A、B位置，先靠近地面監測站后逐漸遠離監測站，根據多普勒效應，信號頻率在靠近過程增大，在遠離過程減小，因此fA>f>fB，故A正確。
C
3.(2024·江蘇常州市高二統考期中)如圖所示是用發波水槽演示多普勒效應的實驗照片，水槽固定不動，波源以固定頻率振動并以某一速度沿x軸方向移動，A、B是位于x軸上的兩個質點，則在圖示時刻，下列說法中正確的是(　　)
A.波源向x軸正方向運動
B.A處波速大于B處波速
C.質點A振動的頻率大于波源頻率
D.質點B振動的頻率等于波源頻率
解析　由題圖可知，單位時間內在A點接收到的波面數量比B點多，則在A點觀察到的頻率比在B點觀察到的頻率高，可知波源向x軸負方向運動，故A錯誤；A、B處于同一介質中，則A、B兩處波速相等，故B錯誤；單位時間內在A處接收的波面數量較多，則質點A振動的頻率大于波源頻率，故C正確；單位時間內在B處接收的波面數量較少，則質點B振動的頻率小于波源頻率，故D錯誤。
ABC
題組二　多普勒效應的應用
4.(多選)關于多普勒效應的應用，下列說法中正確的是(　 　)
A.發現星系譜線的“紅移”現象
B.利用多普勒效應可以從火車的鳴笛聲中判斷其運動方向
C.利用多普勒效應可以判斷遙遠的天體相對地球的運動速度
D.目前在技術上人們只能利用聲波發生的多普勒效應
解析　星系譜線的“紅移”現象的發現是多普勒效應在天體運動中的應用，選項A正確；利用多普勒效應可以從火車的鳴笛聲中判斷其運動方向，這是多普勒效應在機械運動中的應用，選項B正確；利用多普勒效應可以判斷遙遠的天體相對地球的運動速度，這是多普勒效應在天體運動中的應用，選項C正確；人們已可以利用電磁波的多普勒效應進行各種測量，故D錯誤。
BD
5.(多選)在下列現象中，可以用多普勒效應解釋的有(　　)
A.雷雨天看到閃電后，稍過一會兒才能聽到雷聲
B.觀察者聽到遠去的列車發出的汽笛聲，音調會變低
C.同一聲源發出的聲波，在空氣和水中傳播的速度不同
D.天文學上觀察到雙星(相距較近、均繞它們連線上某點做圓周運動的兩顆恒星)光譜隨時間周期性變化
解析　看到閃電后，過一會兒才能聽到雷聲，是光和聲音在空氣中的傳播速度不同造成的，故A錯誤；觀察者聽到遠去的列車發出的汽笛聲音調變低，是由于列車與觀察者的距離發生變化，可以用多普勒效應解釋，故B正確；聲波在空氣中和水中的傳播速度不同，是由于進入不同介質，波長發生變化引起的，故C錯誤；觀察者與雙星的距離發生變化，接收到的頻率發生變化，產生周期性變化的光譜，屬于多普勒效應，故D正確。
A
6.下列關于多普勒效應的說法正確的是(　　)
A.醫院檢查身體的“彩超”儀運用了多普勒效應
B.大風中，遠處人的說話聲時強時弱
C.由地球上接收到的遙遠天體發出的光波發生“紅移”現象(各條譜線的波長均變長)，可以判斷遙遠天體正靠近地球
D.靜止的觀察者聽到某個單一頻率聲源發出的聲音頻率越來越高，說明聲源正在遠離觀察者
解析　醫院檢查身體的“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，故選項A正確；B項中說的現象是能量傳遞的問題，故選項B錯誤；當波源與觀察者相互靠近時，觀測到的頻率增大，反之，觀測到的頻率減小，故選項D錯誤；“紅移”現象中光波頻率變小，因此遙遠天體正在遠離地球，故選項C錯誤。
A
綜合提升練
7.根據高中物理所學知識，分析下列現象，這些物理現象分別屬于(　　)
A.干涉、衍射、共振、多普勒效應
B.干涉、多普勒效應、共振、干涉
C.衍射、多普勒效應、共振、干涉
D.反射、共振、折射、多普勒效應
解析　兩列水波相遇產生穩定的花紋屬于波的干涉現象；《紅樓夢》中王熙鳳出場聞其聲不見其人屬于波的衍射現象；“獅吼功”吼破玻璃杯屬于共振現象；鳴笛的救護車迎面而來，我們聽到笛聲音調變高屬于多普勒效應，故A正確。
A
8.(2024·湖北荊州市高二期末)如圖所示，甲圖表示S1和S2兩相干水波的干涉圖樣，設兩列波各自的振幅均為5 cm，且圖示范圍內振幅不變，波速和波長分別是2 m/s和4 m，B是A、C連線的中點；乙圖為一機械波源S3在同種均勻介質中做勻速運動的某一時刻的波面分布情況。兩幅圖中實線表示波峰，虛線表示波谷。則下列關于兩幅圖的說法正確的是(　　)
A.甲圖中A、C兩點的豎直高度差為20 cm
B.從甲圖所示時刻開始經0.5 s，B點通過的
路程為20 cm
C.乙圖所表示的是波的衍射現象
D.在E點觀察到的頻率比在F點觀察到的頻率低
C
9.在t＝0時刻，兩輛汽車甲與乙到十字路O處的距離分別為x甲和x乙。兩車分別以速率v甲和v乙沿水平的、相互正交的公路勻速前進，如圖所示。汽車甲持續地以固定的頻率f0鳴笛，則在任意時刻t汽車乙的司機所檢測到的笛聲頻率將如何變化(已知聲速為u，且有u>v甲，u>v乙)(　　)
A.當兩車均向O運動(在到達O之前)時，該司機接收到的頻率一定比波源發出的頻率低
B.當兩車均向O運動(在到達O之前)時，該司機接收到的頻率可能等于波源發出的頻率
C.當兩車均向遠離O的方向運動時，該司機接收到的頻率一定比波源發出的頻率低
D.當兩車均向遠離O的方向運動時，該司機接收到的頻率一定比波源發出的頻率高
解析　根據多普勒效應可知，當兩車均向O運動(在到達O之前)時，司機接收到的頻率一定比波源發出的頻率高；當兩車均向遠離O的方向運動時，司機接收到的頻率一定比波源發出的頻率低，故A、B、D錯誤，C正確。
A
10.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′＜f時，表明前車在減速行駛
解析　當波源和觀察者之間的距離不變化時，觀察者接收到的頻率和波源發出的頻率相等，故當f＝f′時，說明兩者之間的距離不變，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，接收到的頻率增大，說明兩車之間的距離減小，表明前車在減速行駛，故C錯誤；當f′＜f時，接收到的頻率減小，說明兩車之間的距離增大，表明前車在加速行駛，故D錯誤。
AC
培優加強練
11.(多選)(2024·北京四中期中)如圖所示，小球P一邊貼著水面每秒振動5次，一邊沿x軸正方向勻速移動。x＝0處是它的初始位置；圖為恰經10個周期時觀察到的水面波，則下列說法正確的是(　　)
A.位于x軸正方向一側的觀察者，接收到的頻率大于5 Hz
B.位于x軸負方向一側的觀察者，接收到的頻率大于5 Hz
C.水面波的傳播速度是0.2 m/s，小球勻速移動的速度是0.1 m/s
D.水面波的傳播速度是0.4 m/s，小球勻速移動的速度是0.2 m/s

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