3.6 多普勒效应 一、选择题（共 15 题） 1．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．当战机在法库上空返航时，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 2．下列说法正确的是（　　） A．在连续均匀的海浪冲击下，停在海面的小船上下振动，是共振现象 B．受迫振动的振幅由驱动力的大小决定，与系统的固有频率无关 C．医生利用超声波测定病人血管中的血流速度，这是利用了超声波的多普勒效应 D．寺庙里的大钟被撞击后我们会感觉到余音不绝，这属于声波的衍射 3．下列有关机械振动和机械波的说法不正确的是（ ） A．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关 B．火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高 C．弹簧振子做简谐运动时，若某两个时刻位移相同，则这两个时刻的速度也一定相同 D．当水波通过障碍物时，若障碍物的尺寸与波长差不多，或比波长小得多时，将发生明显的衍射现象 4．假设频率一定的点波源随导弹以超音速做匀速直线运动，且以相等的时间间隔向各个方向同时发出声 波，图中各圆形均表示点波源振动产生的波面.关于该过程，图中正确的是（ A． B． C． ） D． 5．交通警察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，其工作原理利用的是（　　） A．波的干涉 B．波的衍射 C．波的折射 D．多普勒效应 6．关于声波的多普勒效应，下列说法正确的是（　　） A．当观察者和声源相互靠近时，观察者接收到的声波频率比声源发出的声波频率大 B．当观察者和声源相互靠近时，观察者接收到的声波频率比声源发出的声波频率小 C．当观察者和声源相互靠近时，声源振动的频率变大 D．当观察者和声源相互靠近时，声源振动的频率变小 7．下列说法正确的是（ ） A．只有缝或孔的宽度比波长长才容易观察到波的衍射现象 B．横波中质点的振动方向与波的传播方向共线 C．发生多普勒效应时，观察者接收到的频率与波源的频率不同 D．物体做受迫振动时，受迫振动的频率等于物体的固有频率 8．在实验室可以做“声波碎杯”的实验，用手指轻弹一只玻璃酒杯，可以听到清脆的声音，测得这声音的频 率为 500 Hz ．将这只酒杯放在一个大功率的声波发生器前，操作人员通过调整其发出的声波，就能使酒杯 碎掉．下列说法中正确的是（ ） A．操作人员必须把声波发生器输出的功率调到很大 B．操作人员必须使声波发生器发出频率很高的超声波 C．操作人员必须同时增大声波发生器发出声波的频率和功率 D．操作人员必须将声波发生器发出的声波频率调到 500 Hz ，且适当增大其输出功率 9．下列关于机械振动和机械波说法正确的是（ ） A．简谐波一定是横波，波上的质点均做简谐运动 B．两个完全相同的振源产生的波相遇时，振动振幅最大的质点是发生了共振 C．在平直公路上一辆警车鸣着笛匀速驶过一站在路边的观察者，警车发出的笛声频率恒定，观察者听到 的笛声频率先逐渐变小，后逐渐变大 D．可闻声波比超声波更容易发生明显的衍射，是因为可闻声波的波长比超声波的波长更长 10．如图所示，一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，从波传到 x=5m 的 M 点时开始计时，已知该波的周期为 0.4s，下面说法中正确的是 A．x=1.5m 处质点在 t=0.1s 时位于平衡位置 B．x=3m 处的质点开始振动时的方向是向上的 C．质点 Q（xQ=9m）经过 0.5s 第一次到达波谷 D．处在 x=4m 处的观察者向 x=0 匀速运动时，接收到的波的频率等于 2.5Hz 11．关于机械波的特性，下列说法正确的是（　　） A．只有波长比障碍物的尺寸小或相差不多的时候才会发生明显的衍射现象 B．只要是性质相同的波，都可以发生干涉 C．向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血液反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知 道血液的速度，这种方法应用的是多普勒效应 D．当观察者背离波源运动，接收到的波的频率大于波源的频率 12．下列关于机械波的说法，正确的是（　　） A．两列波叠加一定会出现稳定的干涉图样 B．在干涉图样中，振动加强区域的质点的位移一定大于振动减弱区域质点的位移 C．只有障碍物或孔的尺寸与波长比较相差不多或小得多，波才能发生衍射 D．当波源远离接收者时，观察者接收到的波的频率比波源频率低 13．下列说法正确的是 。 A．做简谐运动的弹簧振子的动能增大时，振子可能正在由平衡位置向最大位移处运动 B．在地球上同一位置，当单摆的摆长增大时，周期增大 C．任意两列机械波相遇时都可以产生稳定的干涉图样 D．根据麦克斯韦电磁场理论，周期性变化的电场可以在周围空间产生同周期变化的磁场 E．当我们向着声源方向运动时，我们听到的声音的频率大于声源的频率 14．关于多普勒效应，下列说法中正确的（ ） A．多普勒效应是由波的干涉引起的 B．多普勒效应是由波源和观察者之间有相对运动而产生的 C．多普勒效应不能说明波源的频率发生了变化 D．只有波长较大的声波才可以产生多普勒效应 15．下列说法正确的是（　　） A．机械波在介质中传播的波长与介质有关 B．当波源靠近观测者时，波源的频率就会变大 C．地震时既有横波也有纵波，两种波的传播速度大小相等 D．只要是波，在一定条件下都能发生明显的干涉或衍射现象 E．机械横波在传播过程中，位移总相同的两质点间的距离等于波长的整数倍 二、填空题 16．某物体发出的声音在空气中的波长为 1 m，波速为 340 m/s，在海水中的波长为 4.5 m。 (1)该波的频率为___________Hz，在海水中的波速为___________m/s。 (2)若物体在海面上发出的声音经 0.5 s 听到回声，则海水深为多少___________？ (3)若物体以 5 m/s 的速度由海面向海底运动，则经过多长时间听到回声___________？ 17．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生无线电波，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生时不同，利用频率差 f f 接收发出  就能计算出 � 2v车 � f 接收  � 1 �f发出 车辆的速度．已知发出和接收的频率间关系为 � c � ，式中 c 是真空中的光速，若 f发出  2 �109 Hz ， f 接收  f发出  400Hz ，可知被测车辆的速度大小为________m/s． 18．车以 80km/h 速度行驶，从对面开来超高速列车，向背后奔驶而去．此间超高速车所发出的汽笛声开 8 始若听取“哆”音，后来听到的则是降低的“咪”音（假定“哆”音和“咪”音的频率之比为 ．设声速为 5 1200km/h，则超高速列车的时速是________km/h． 三、综合题 19．蝙蝠是通过声波的反射来判断前方是否有障碍物的。科学家在蝙蝠飞行的空间里横跨了很多系有铜铃 的绳索，蝙蝠黑暗中在此空间飞行时不会碰撞这些绳索而导致铜铃发声。据此，你认为蝙蝠发出的声波频 率应该具有怎样的特征？尽可能用数量级来描述你的估算。 20．为了理解多普勒效应，可以设想一个抛球的游戏（如图）。设想甲每隔 1s 向乙抛一个球，如果甲、乙 都站着不动，乙每隔 1s 接到一个球。如果甲抛球时仍然站着不动，而乙以一定速度向甲运动，这时乙接球 的时间间隔是否还是 1s ？如果乙靠向甲的速度增大，乙接球的时间间隔是否会有变化？ 21．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，则这个人在每分钟内能听到几声警钟？ 22．声源向观察者运动和观察者向声源运动，都会产生音频增高的多普勒效应，这两种情形有没有区别？ 参考答案： 1．C 【详解】 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，这是声音的衍涉现象，故 D 错误．所以 C 正确，ABD 错误． 2．C 【详解】 A．上下振动的小船是受迫振动，A 错误； B．受迫振动的频率由驱动力的频率决定，与系统的固有频率无关。B 错误； C．医生利用超声波测定病人血管中的血流速度，这是利用了超声波的多普勒效应。C 正确； D．寺庙里的大钟被撞击后我们会感觉到余音不绝，这属于声波的反射。D 错误。 故选 C。 3．C 【详解】 A．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期是由驱动力的周期决定的，与单摆的摆长无关，A 正确，不符合题意； B．火车鸣笛向我们驶来时，根据多普勒效应，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高，B 正确，不 符合题意； C．弹簧振子做简谐运动时，若某两个时刻位移相同，则这两个时刻的速度大小相等，方向可能相同也可 能相反，C 错误，符合题意； D．当水波通过障碍物时，若障碍物的尺寸与波长差不多，或比波长小得多时，将发生明显的衍射现 象，D 正确，不符合题意； 故选 C。 4．D 【详解】 A．该图为同心圆，表示波源的位置不动，选项 A 错误； BC．该图不是同心圆，说明物体在运动，第一个波面传到最外层，而物体在小圆的圆心，故物体的速度小 于波面的传播速度，选项 BC 错误； D．该图第一个波面传播的距离小于波源运动的距离，故是超音速运动，选项 D 正确. 故选 D。 5．D 【详解】 交通警察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，其工作原理利用的是多普勒效应。 故选 D。 6．A 【详解】 AB．多普勒效应是指波源或观察者发生相对移动，而使两者间的位置发生变化，使观察者接收到的频率发 生了变化。若声源和观察者相互靠近，观察者接收到的声波频率比声源发出的声波频率大，故 A 正确，B 错