高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册5 多普勒效应精品习题

人教版新教材 物理选择性必修第一册 第三章《机械波》

3.5   多普勒效应

精选练习

一、夯实基础

1．（2022·全国·高二专题练习）（多选）下列说法中正确的是（　　）

A．发生多普勒效应时，波源的频率变化了

B．多普勒效应是在波源与观测者之间有相对运动时产生的

C．发生多普勒效应时，观测者接收到的频率发生了变化

D．多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的

【答案】BCD

【解析】AC．多普勒效应说明观察者与波源有相对运动时，接收到的频率会发生变化，但波源的频率不变，A错误，C正确；

B．多普勒效应是由于观察者和波源间位置的变化而产生的，即有相对运动的发生，B正确；

D．多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的，D正确。

故选BCD。

2．（2022·江苏镇江·高二开学考试）气象雷达用于近距离云层的探测，可通过反射波频率的变化测定云层的速度，其运用的规律是（　　）

A．波的干涉 B．波的衍射 C．波的折射 D．多普勒效应

【答案】D

【解析】气象雷达用于近距离云层的探测，可通过反射波频率的变化测定云层的速度，其运用的规律是多普勒效应，ABC错误，D正确。故选D。

3．（2022·河南·南召现代中学高二阶段练习）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．教室内部的声音可以在教室外面听到

C．技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡

D．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

【答案】D

【解析】A．科学家用激光测量月球与地球间的距离是利用光速快，A错误；

B．教室内部的声音可以在教室外面听到是因为声波的波长较长，容易发生明显的衍射，B错误；

C．技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡是利用穿透能力强，C错误；

D．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，D正确。故选D。

4．（2022·山东淄博·高二期末）警车向路上的车辆发射固定频率的超声波，同时探测反射波的频率．下列说法正确的是（　　）

A．当车辆匀速驶向停在路边的警车时，警车探测到的反射波频率增高

B．当车辆匀速驶离停在路边的警车时，警车探测到的反射波频率增高

C．当警车匀速驶向停在路边的汽车时，警车探测到的反射波频率降低

D．当警车匀速驶离停在路边的汽车时，警车探测到的反射波频率不变

【答案】A

【解析】A．当车辆匀速驶向停在路边的警车时，两车之间的距离减小，产生多普勒效应，警车探测到的反射波频率增高，故A正确；

B．当车辆匀速驶离停在路边的警车时，两车之间的距离增大，产生多普勒效应，警车探测到的反射波频率降低，故B错误；

C．当警车匀速驶向停在路边的汽车时，两车之间的距离减小，产生多普勒效应，警车探测到的反射波频率增高，故C错误；

D．当警车匀速驶离停在路边的汽车时，两车之间的距离增大，产生多普勒效应，警车探测到的反射波频率降低，故D错误。故选A。

5．（2021·全国·高二课时练习）根据多普勒效应，我们知道当波源与观察者相互接近时，观察者接收到的频率增大；如果二者远离，观察者接收到的频率减小。由实验知道遥远的星系所生成的光谱都呈现“红移”，即谱线都向红色部分移动了一段距离，由此现象可知（　　）

A．宇宙在膨胀 B．宇宙在收缩 C．宇宙部分静止不动 D．宇宙只发出红光光谱

【答案】A

【解析】科学家们发现了红移现象，即光谱线都向红色部分移动了一段距离，红光波长长而频率小，根据多普勒效应的理论可知，物体靠近观察者时，接收到的波的频率会变大，远离观察者时，接收到的波的频率会变小，光谱线向红色部分移动说明，电磁波的频率变小了，这些星球都在远离地球。即宇宙在膨胀。故选A。

6．（2021·全国·高二课时练习）一辆大客车上有一个声源发出频率一定的乐音，当大客车静止、观察者也静止时，观察者听到并记住了这个乐音的音调。当观察者坐上一辆小轿车后听到这个乐音的音调比原来低的是（　　）

A．小轿车静止，大客车向他驶来

B．小轿车静止，大客车离他驶去

C．大客车静止，小轿车向着大客车驶去

D．大客车在前、小轿车在后，且小轿车速度大于大客车速度

【答案】B

【解析】根据多普勒效应可知，当波源和观察者间距变小，观察者接收到的频率一定比波源频率高。当波源和观察者距变大，观察者接收到的频率一定比波源频率低。 由于观察者听到这个乐音的音调比原来降低，即接收到的声波频率减小，说明波源和观察者之间的距离在增大。故选B。

7．（2021·河北·高碑店市崇德实验中学高二阶段练习）关于多普勒效应的叙述，下列说法正确的是（　　）

A．产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化

B．产生多普勒效应的原因是观察者和波源之间发生了相对运动

C．甲、乙两列火车相向行驶，两车均鸣笛，且所发出的笛声频率相同，乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率低于他所听到的乙车笛声频率

D．甲、乙两列火车相向行驶，两车均鸣笛，且所发出的笛声频率相同，乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率等于他所听到的乙车笛声频率

【答案】B

【解析】AB．产生多普勒效应的原因是观察者和波源之间发生了相对运动，但波源的频率并没有发生变化，故A错误，B正确；

CD．若甲乙两列车相向正对行驶，两车均鸣笛，且所发出的笛声频率相同，则乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率变大，他所听到的乙车笛声频率不变；故CD错误。故选B。

8．（2021·全国·高二专题练习）下列说法正确的是（　　）

A．声源与观察者相互靠近时，观察者所接收的声波波速大于声源发出的声波波速

B．在波的传播方向上，某个质点的振动速度就是波的传播速度

C．机械波传播过程中遇到尺寸比机械波波长大的障碍物一定不能发生衍射

D．向人体内发射频率已知的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能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”，利用的是多普勒效应原理

【答案】D

【解析】A．声源与观察者相互靠近时，观察者所接收的声波频率大于声源发出的声波频率，而接收到的波速不变，A错误；

B．质点的做简谐振动，而波在同种介质中，匀速传播，因此振动速度与波的传播速度是不同的两个概念，B错误；

C．机械波传播过程中即使遇到尺寸比机械波波长大的障碍物也能发生衍射，只是不明显，C错误；

D．“彩超”利用的是多普勒效应原理，D正确。故选D。

9．（2021·全国·高二专题练习）（多选）在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有（　　）

A．雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声

B．超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化

C．观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低

D．天文学上观察到双星（相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两颗恒星）光谱随时间的周期性变化

【答案】BCD

【解析】A．看到闪电后，过一会儿才能听到雷声，是光和声音在空气中的传播速度不同造成的，故A错误；

B．探测器接收到的超声波频率发生变化，是由于血液发生流动，探测器与血液的观测点的距离发生变化引起的，可以用多普勒效应解释，故B正确；

C．观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调变低是由于列车与观察者的距离发生变化引起的，可以用多普勒效应解释，故C正确；

D．观察者与双星的距离发生变化，接收到的频率发生变化，产生周期性变化的光谱，属于多普勒效应，故D正确。故选BCD。

10．（2022·辽宁辽阳·高二期末）（多选）如图所示，在空旷的广场上有一堵较高的墙，墙的一侧点有一个播放器，先后播放男中音和女高音歌唱家的作品，小枫同学站立在墙另一侧的点．下列说法正确的是（　　）

A．由于声波的衍射，该同学可能听得到女高音但听不见男中音

B．由于声波的衍射，该同学可能听得到男中音但听不见女高音

C．该同学沿方向加速奔跑，会感觉听到的音调越来越高

D．该同学沿方向加速奔跑，会感觉听到的音调越来越低

【答案】BD

【解析】AB．由公式

可知男中音的波长比女高音的波长大，可知男中音更容易发生衍射，故B正确，A错误；

CD．由多普勒效应可知，该同学沿方向加速奔跑，会感觉听到的音调越来越低，故D正确，C错误。故选BD。

11．（2021·全国·高二课时练习）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？

【答案】见解析

【解析】多普勒效应说明波源与观察者有相对运动时，接收到的波频率会发生变化，但波源的频率不变。

产生多普勒效应的原因是波源与观察者有相对运动，声源向观察者运动和观察者向声源运动，本质上没有区别。

12．（2021·全国·高二课时练习）人造地球卫星经过跟踪站的上空，并向远离跟踪站的方向飞去时，为什么地面接收到的信号频率是先增大后减小的呢？

【答案】见解析

【解析】根据多普勒效应可知，当波源与观察者相互接近，间距变小，观察者接收的频率增大；当波源与观察者相互远离，间距变大，观察者接收的频率减小。

人造地球卫星经过跟踪站的上空，靠近跟踪站时，地面接收到的讯号频率增大，当向远离跟踪站的方向飞去时，地面接收到的讯号频率减小。

二、提升训练

13．（2022·湖北·麻城市第二中学高二阶段练习）（多选）关于下列图象的描述与判断中，正确的有（　　）

A．图甲是多普勒效应的图象，处的观察者接收到波的频率大于波源发出的频率

B．图甲是多普勒效应的图象，处的观察者接收到波的频率大于波源发出的频率

C．图乙是受迫振动的振幅随驱动力频率变化的图象，物体作受迫振动时的频率始终等于固有频率

D．图乙是受迫振动的振幅随驱动力频率变化的图象，当驱动力的频率等于固有频率时振幅最大

【答案】AD

【解析】AB．图甲是为波源在靠近处，所以图甲是多普勒效应的图象。当观测者不动，波源相对于介质向观测者运动时，观测者接收到的频率大于波源频率；A正确，B错误；

CD．图乙纵轴为振幅A，横轴为驱动力频率f，该图像为受迫振动的振幅随驱动力频率变化的图象。当驱动力的频率等于固有频率时振幅最大。D正确，C错误；故选AD。

14．（2021·山东·枣庄八中高二阶段练习）两辆汽车甲与乙，在时刻，分别距十字路O处的距离为和。两车分别以速率和沿水平的、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鸣笛，则在任意时刻t汽车乙的司机所检测到的笛声频率将如何变化（已知声速为u，且有、）（　　）

A．当两车均向O运动（在到达O之前）时，观察者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，观察者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，观察者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，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率高

【答案】C

【解析】根据多普勒效应可知，当两车均向O运动（在到达O之前）时，观察者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，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率低，故ABD错误，C正确。故选C。

15．（2022·山东·泰安市基础教育教学研究室高二期末）如图为由波源S发出的波在介质平面中某一时刻的情形，实线为波峰，虚线为波谷，实线与虚线等间距分布。设波源频率为20Hz，观察者在1s内由A运动到B，则观察者在这1s内接收到完全波的个数为（　　）

A．18个 B．19个 C．20个 D．21个

【答案】B

【解析】波源频率为20Hz，假设观察者不动，观察者每秒钟接收到20个完全波．由于图中A、B间距离为一个波长，观察者与波源相互远离，所以1 s内观察者将比静止时少接收1个完全波，所以观察者接收到19个完全波。故选B。

16．（2021·江苏·南通市海门四甲中学高二期中）一频率为的声源以的角速度沿一半径为的圆周（圆心为O点）做匀速圆周运动。一观察者站在离圆心很远的P点且相对于圆心静止，如图所示，则观察者接收到（　　）

A．声源在A点时发出声音的频率等于

B．声源在B点时发出声音的频率等于

C．声源在C点时发出声音的频率等于

D．声源在D点时发出声音的频率小于

【答案】B

【解析】根据多普勒效应，当声源和观察者相向运动时观察者接收到的频率大于声源的频率，当声源和观察者反向运动时观察者接收到的频率小于声源的频率。将声源运动到ABCD四个点时，相对于观察者的速度方向画出来，可以得到A点有接近观察者的趋势，C点有远离观察者的趋势，声源在BD两点的速度方向，垂直O点与观察者的连线。所以在BD两点，观察者接收到的频率就等于声源的频率，而在A点观察者接收到的频率大于声源的频率，在C点观察者接收到的频率小于声源的频率。故选B。

17．（2021·全国·高二单元测试）（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5Hz

B．位于x轴负方向一侧的观测者，接收频率大于5Hz

C．水面波的传播速度是0.2m/s，小球匀速移动的速度是0.1m/s

D．水面波的传播速度是0.4m/s，小球匀速移动的速度是0.2m/s

【答案】AC

【解析】AB．小球每秒振动5次，所以波的频率为5Hz，小球沿x轴正方向匀速移动，根据多普勒效应规律可知，位于x轴正方向一侧的观测者，接收频率大于5Hz，位于x轴负方向一侧的观测者，接收频率小于5Hz，所以A正确；B错误；

CD．小球的振动周期为

小球振动10个周期所用的时间为

小球的速度为

水面波的传播速度为

所以C正确；D错误；故选AC。

18．（2022·江苏扬州·高二开学考试）某飞手在操场中央操控无人机进行飞行表演，观众坐在看台观看。如图所示正在进行的是“刷锅”表演，无人机携带一个发声的蜂鸣器围绕飞手正上方的O点在水平面内做匀速圆周运动，则（　　）

A．飞手听到声音的音调变高

B．飞手听到声音的音调平稳不变

C．观众听到声音的音调平稳不变

D．飞手与观众听到声音的音调始终相同

【答案】B

【解析】根据多普勒效应，无人机携带的蜂鸣器与飞手的距离保持不变，故飞手接收的频率与蜂鸣器发出的频率相同，所以飞手听到声音的音调平稳不变。但是观众与无人机携带的蜂鸣器距离会不断变化，当蜂鸣器与观众距离变远时，观众接收的频率变小，当蜂鸣器与观众距离变近时，观众接收的频率变大。故ACD错误，B正确。故选B。

19．（2021·北京·高二专题练习）“B超”可用于探测人体内脏的变化状况。如图为超声波从肝脏表面入射，经折射与反射，最后从肝脏表面射出的示意图。超声波在进入肝脏发生折射时遵循与光的折射规律类似，可表述为（式中θ1是入射角，θ2是折射角，v1、v2分别是超声波在肝外和肝内的传播速度），超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同。已知v2=0.9v1，入射点与出射点之间的距离是d，入射角为i，肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行，则肿瘤离肝脏表面的深度h为（　　）

A． B． C． D．

【答案】D

【解析】已知入射角为i，设折射角为α，根据题意有

可得，故选D。

20．（2021·全国·高二课时练习）如图为由波源S发出的波某一时刻在介质平面中的情形，实线为波峰，虚线为波谷，设波源频率为20 Hz，且不运动，而观察者在1 s内由A运动到B，则观察者在这1 s内接收到多少个完全波？设波速为340 m/s，则要让观察者完全接收不到波，他每秒要运动多少米？

【答案】19个，340m

【解析】[1]观察者在单位时间内接收到的完全波的个数，就等于观察者接收到的波的频率。如果观察者不动，则1s内，观察者接收的完全波的个数应为20个，然而当观察者从A运动到B的过程中，所能接收到的完全波的个数正好比不运动时少1个，即他只接收到19个完全波。

[2]要想让观察者完全接收不到波，他必须随同所在的波峰一起运动并远离波源。由s＝vt得

s＝340×1m＝340 m

即观察者每秒要远离波源340m。