（浙江專(zhuān)版）2022年高中物理 第十二章 機(jī)械波 第5、6節(jié) 多普勒效應(yīng) 惠更斯原理講義（含解析）新人教版選修3-4

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1、（浙江專(zhuān)版）2022年高中物理 第十二章 機(jī)械波 第5、6節(jié) 多普勒效應(yīng) 惠更斯原理講義（含解析）新人教版選修3-4 多普勒效應(yīng)及產(chǎn)生的原因 [探新知·基礎(chǔ)練] 1．多普勒效應(yīng) (1)音調(diào)：音調(diào)由頻率決定，頻率高則音調(diào)高，頻率低則音調(diào)低。 (2)多普勒效應(yīng)：波源與觀(guān)察者互相靠近或者互相遠(yuǎn)離時(shí)，接收到的波的頻率都會(huì)發(fā)生變化的現(xiàn)象。 2．多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因 (1)波源與觀(guān)察者相對(duì)靜止時(shí)，1 s內(nèi)通過(guò)觀(guān)察者的波峰(或密部)的數(shù)目是一定的，觀(guān)察者觀(guān)測(cè)到的頻率等于波源振動(dòng)的頻率。 (2)當(dāng)波源與觀(guān)察者相互靠近時(shí)，1 s內(nèi)通過(guò)觀(guān)察者的波峰(或密部)的數(shù)目增加，觀(guān)察到的頻率增加；反

2、之，當(dāng)波源與觀(guān)察者互相遠(yuǎn)離時(shí)，觀(guān)察到的頻率變小。 [辨是非](對(duì)的劃“√”，錯(cuò)的劃“×”) 1．發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源發(fā)出的頻率不變。(√) 2．多普勒效應(yīng)說(shuō)明波源的頻率發(fā)生變化。(×) 3．多普勒效應(yīng)是指觀(guān)察者接收到的頻率比波源發(fā)出的頻率大的情況。(×) [釋疑難·對(duì)點(diǎn)練] 多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生 (1)波源完成一次全振動(dòng)，向外發(fā)出一個(gè)波長(zhǎng)的波，稱(chēng)為一個(gè)完全波。頻率表示單位時(shí)間內(nèi)完成的全振動(dòng)的次數(shù)。因此波源的頻率又等于單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個(gè)數(shù)。 (2)觀(guān)察者聽(tīng)到的聲音的音調(diào)，是由觀(guān)察者接收到的頻率，即單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)決定的。 ①波源和觀(guān)察者相對(duì)靜止。觀(guān)察者接

3、收到的頻率等于波源的頻率； ②波源和觀(guān)察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。觀(guān)察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)發(fā)生變化，即感覺(jué)到波的頻率發(fā)生變化。 波源與觀(guān)察者如果相互靠近，觀(guān)察者接收到的頻率增大；二者如果相互遠(yuǎn)離，觀(guān)察者接收到的頻率減小。 (3)多普勒效應(yīng)是波的特性，不只是機(jī)械波會(huì)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，后面所學(xué)的光波、電磁波也會(huì)產(chǎn)生這一現(xiàn)象。 [特別提醒]　發(fā)生多普勒效應(yīng)是由于波源與觀(guān)察者發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而與波源到觀(guān)察者的距離無(wú)關(guān)。 [試身手] 1．(多選)下列哪些現(xiàn)象是多普勒效應(yīng)造成的(　　) A．遠(yuǎn)去的汽車(chē)聲音越來(lái)越小 B．炮彈迎面飛來(lái)，聲音刺耳 C．火車(chē)向你駛來(lái)時(shí)，音調(diào)變高，遠(yuǎn)離你而去時(shí)，音

4、調(diào)變低 D．大風(fēng)中，遠(yuǎn)處人的說(shuō)話(huà)聲時(shí)強(qiáng)時(shí)弱 解析：選BC　聲波音調(diào)的高低由其頻率決定，據(jù)多普勒效應(yīng)，當(dāng)聲源與觀(guān)察者發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀(guān)察者聽(tīng)到的音調(diào)會(huì)變化，B、C正確；聲音的強(qiáng)弱由聲波的能量決定，聲源越近，聲波能量越大，聽(tīng)起來(lái)越響亮，但音調(diào)不一定變化，A、D項(xiàng)不是由多普勒效應(yīng)造成的。 多普勒效應(yīng)的應(yīng)用 [探新知·基礎(chǔ)練] 1．測(cè)車(chē)輛速度 交警向行進(jìn)中的車(chē)輛發(fā)射頻率已知的超聲波，同時(shí)測(cè)量反射波的頻率，根據(jù)反射波頻率變化的多少就能知道車(chē)輛的速度。 2．測(cè)星球速度 測(cè)量星球上某些元素發(fā)出的光波的頻率。然后與地球上這些元素靜止時(shí)發(fā)光的頻率對(duì)照，可得星球的速度。 3．測(cè)血流速度 向

5、人體內(nèi)發(fā)射已知頻率的超聲波，超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收，測(cè)出反射波的頻率變化就可得血流速度。 [辨是非](對(duì)的劃“√”，錯(cuò)的劃“×”) 1．利用超聲波的多普勒效應(yīng)可以測(cè)車(chē)輛速度。(√) 2．人們可以根據(jù)接收到太陽(yáng)光的頻率變小判斷太陽(yáng)離地球遠(yuǎn)去。(√) 3．在醫(yī)學(xué)上，醫(yī)生根據(jù)超聲波的多普勒效應(yīng)測(cè)量血流速度。(√) [釋疑難·對(duì)點(diǎn)練] 1．多普勒效應(yīng)再理解 (1)多普勒效應(yīng)是指觀(guān)察者所接收到的波的頻率與波源頻率不同的現(xiàn)象，并不是接收到的波的強(qiáng)度發(fā)生變化的現(xiàn)象。 (2)發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的頻率并沒(méi)有變化，是接收者接收到的頻率(單位時(shí)間內(nèi)接收到的完整波的個(gè)數(shù))發(fā)生變化

6、(大于或小于波源頻率)。 (3)多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生不是取決于波源與觀(guān)察者之間的距離，而是取決于二者相對(duì)速度的大小和方向。 2．多普勒效應(yīng)應(yīng)用 (1)交警向行進(jìn)中的車(chē)輛發(fā)射頻率已知的超聲波，同時(shí)測(cè)量反射波的頻率，根據(jù)反射波的頻率變化的多少就能知道車(chē)輛的速度。 (2)利用多普勒效應(yīng)測(cè)量恒星相對(duì)速度的方法。光波與聲波的不同之處在于，光波頻率的變化使人感覺(jué)到的是顏色的變化。如果恒星遠(yuǎn)離我們而去，則光的譜線(xiàn)就向紅光方向移動(dòng)，稱(chēng)為紅移；如果恒星朝向我們運(yùn)動(dòng)，光的譜線(xiàn)就向紫光方向移動(dòng)，稱(chēng)為藍(lán)移。波源的速度越高，所產(chǎn)生的效應(yīng)越大，根據(jù)光波紅/藍(lán)移的程度，可以計(jì)算出波源循著觀(guān)測(cè)方向運(yùn)動(dòng)的速度。 (3

7、)了解血液流動(dòng)速度，可以通過(guò)發(fā)射超聲波來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于血管內(nèi)的血液是流動(dòng)的物體，所以超聲波振源與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的血液間就產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。血管向著超聲源運(yùn)動(dòng)時(shí)，反射波的波長(zhǎng)被壓縮，因而頻率增加。血管離開(kāi)聲源運(yùn)動(dòng)時(shí)，反射波的波長(zhǎng)變長(zhǎng)，因而在單位時(shí)間里頻率減少。反射波頻率增加或減少的量，是與血液流動(dòng)速度成正比，從而就可根據(jù)超聲波的頻移量，測(cè)定血液的流速。 [試身手] 2．(多選)下面哪些應(yīng)用是利用了多普勒效應(yīng)(　　) A．利用地球上接收到遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光波的頻率來(lái)判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度 B．交警向行進(jìn)中的汽車(chē)發(fā)射一個(gè)已知頻率的電磁波，波被運(yùn)動(dòng)的汽車(chē)反射回來(lái)時(shí)，根據(jù)接收到的頻率發(fā)生的變化，就可

8、知汽車(chē)的速度，以便于交通管理 C．鐵路工人用耳貼在鐵軌上可判斷火車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況 D．有經(jīng)驗(yàn)的戰(zhàn)士從炮彈飛行的尖叫聲判斷飛行炮彈是接近還是遠(yuǎn)去 解析：選ABD　凡是波都具有多普勒效應(yīng)，因此利用光波的多普勒效應(yīng)便可以測(cè)定遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度，A選項(xiàng)正確；被反射的電磁波，相當(dāng)于一個(gè)運(yùn)動(dòng)的汽車(chē)發(fā)出的電磁波，其頻率發(fā)生變化，由多普勒效應(yīng)可求出運(yùn)動(dòng)汽車(chē)的速度，B選項(xiàng)正確；鐵路工人根據(jù)振動(dòng)的強(qiáng)弱而對(duì)列車(chē)的運(yùn)動(dòng)作出判斷，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；炮彈飛行，與空氣摩擦產(chǎn)生聲波，人耳接收到的頻率與炮彈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)，D選項(xiàng)正確。 惠更斯原理及應(yīng)用 [探新知·基礎(chǔ)練] 1．波面和波線(xiàn) (1)波面：從波

9、源出發(fā)的波，經(jīng)過(guò)同一時(shí)間到達(dá)的各點(diǎn)所組成的面，如圖所示。 (2)波線(xiàn)：用來(lái)表示波的傳播方向的線(xiàn)，波線(xiàn)與各個(gè)波面總是垂直的。 說(shuō)明：波面是球面的波為球面波，如空氣中的聲波。波面是平面的波為平面波。 2．惠更斯原理 (1)內(nèi)容：介質(zhì)中任一波面上的各點(diǎn)，都可以看做發(fā)射子波的波源，其后任意時(shí)刻，這些子波在波前進(jìn)方向的包絡(luò)面就是新的波面。 (2)包絡(luò)面：某時(shí)刻與子波波面相切的曲面。 (3)應(yīng)用：如果知道某時(shí)刻一列波的某個(gè)波面的位置，還知道波速，利用惠更斯原理可以得到下一時(shí)刻波面的位置，從而可確定波的前進(jìn)方向。 [辨是非](對(duì)的劃“√”，錯(cuò)的劃“×”) 1．用惠更斯原理可以解釋波的傳播

10、方向問(wèn)題。(√) 2．用惠更斯原理可以解釋光的反射和折射現(xiàn)象。(√) 3．用惠更斯原理不可以解釋波的衍射現(xiàn)象。(×) [釋疑難·對(duì)點(diǎn)練] 1．對(duì)惠更斯原理的理解 (1)惠更斯原理中，同一波面上的各點(diǎn)都可以看做子波的波源。波源的頻率與子波波源的頻率相等。 (2)波線(xiàn)的指向表示波的傳播方向。 (3)在各向同性的均勻介質(zhì)中，波線(xiàn)恒與波面垂直。 (4)球面波的波線(xiàn)是沿半徑方向的直線(xiàn)，平面波的波線(xiàn)是垂直于波面的平行直線(xiàn)。 (5)利用惠更斯原理可以解釋平面波和球面波的傳播、波的衍射、干涉和折射現(xiàn)象，但無(wú)法說(shuō)明衍射現(xiàn)象與狹縫或障礙物的大小關(guān)系。 2．惠更斯原理的應(yīng)用 (1)應(yīng)用惠更斯原

11、理解釋波的衍射： 如圖甲所示，平面波到達(dá)擋板上的狹縫AB，按照惠更斯原理，波面上的每一點(diǎn)都可以看做子波的波源，位于狹縫的點(diǎn)也就是子波源。因此波可以到達(dá)擋板后的位置。這就是波的衍射現(xiàn)象。 (2)應(yīng)用惠更斯原理解釋波的反射： 惠更斯原理對(duì)波的反射的解釋?zhuān)鐖D乙中a、c、b是入射波的波線(xiàn)，a′、c′、b′是反射波的波線(xiàn)。過(guò)a的入射點(diǎn)A作與波線(xiàn)垂直的波面AB，在波面AB上找三點(diǎn)A、C、B作為子波源，設(shè)波速為v，取時(shí)間間隔Δt＝；作Δt時(shí)間后子波源A、C發(fā)出的子波波面如圖中小圓弧所示；畫(huà)出子波波面的包絡(luò)面A′B′，根據(jù)波線(xiàn)與波面的方位關(guān)系畫(huà)出反射波線(xiàn)a′、c′、b′，代表了反射波的波線(xiàn)。 (

12、3)應(yīng)用惠更斯原理解釋波的折射現(xiàn)象： 當(dāng)波由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)發(fā)生偏折的現(xiàn)象叫做波的折射。用惠更斯原理解釋如下： 如圖丙所示，一束平面波中的波線(xiàn)a首先于時(shí)刻t由介質(zhì)1到達(dá)界面。波線(xiàn)a進(jìn)入介質(zhì)2后，又經(jīng)過(guò)時(shí)間Δt，波線(xiàn)b也到達(dá)界面。這時(shí)A、C′兩點(diǎn)發(fā)出的子波的波面如圖中兩小段圓弧所示，它們的包絡(luò)面為圖中的A′B′，這是波進(jìn)入介質(zhì)2之后的新的波面。由于是兩種不同的介質(zhì)，其中波的傳播速度v1、v2不一定相同，在Δt這段時(shí)間內(nèi)，兩條波線(xiàn)a和b前進(jìn)的距離AA′和BB′也不一定相同。因此波進(jìn)入第二種介質(zhì)后傳播方向常常發(fā)生偏折。這是波的折射現(xiàn)象。 [試身手] 3．聲源發(fā)出的聲波在空氣中向外傳播

13、過(guò)程中，振幅將逐漸減小，如何用惠更斯原理解釋?zhuān)? 解析：根據(jù)惠更斯原理可知，聲波從聲源發(fā)出后，在空中向外傳播的過(guò)程中，形成了以波源為中心的波面。面上的每個(gè)點(diǎn)都是子波的波源，然后又形成子波波面，形成包絡(luò)面，即為新波面。但聲源提供的能量一定，在形成新的波面后，總能量不變，但每個(gè)新波面獲得的能量減少，故在波的傳播過(guò)程中振幅逐漸減小。 答案：見(jiàn)解析 多普勒現(xiàn)象應(yīng)用 發(fā)生多普勒效應(yīng)的幾種情況 相對(duì)位置 圖示 結(jié)論 波源S和觀(guān)察者A相對(duì)介質(zhì)不動(dòng) f波源＝f觀(guān)察者，音調(diào)不變 波源S不動(dòng)，觀(guān)察者A運(yùn)動(dòng)，由A→B或A→C 若靠近波源，由A→B，則f波源＜f觀(guān)察者，音調(diào)變高

14、；若遠(yuǎn)離波源，由A→C，則f波源＞f觀(guān)察者，音調(diào)變低 觀(guān)察者A不動(dòng)，波源S運(yùn)動(dòng)，由S→S2 f波源＜f觀(guān)察者，音調(diào)變高 [典例1]　關(guān)于多普勒效應(yīng)，以下說(shuō)法正確的有(　　) A．只有機(jī)械波才能產(chǎn)生多普勒效應(yīng) B．當(dāng)波源和觀(guān)察者都運(yùn)動(dòng)時(shí)就產(chǎn)生多普勒效應(yīng) C．產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是波源的頻率發(fā)生了變化 D．產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是觀(guān)察者接收到的頻率發(fā)生了變化 [思路點(diǎn)撥]　由于波源和觀(guān)察者間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致觀(guān)察者接收到的頻率與波源的頻率不同，而波源的頻率并沒(méi)有發(fā)生變化。 [解析]選D　多普勒效應(yīng)是波動(dòng)過(guò)程共有的特征，無(wú)論是機(jī)械波、電磁波還是光波都會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)。產(chǎn)生多普勒效

15、應(yīng)的原因是波源和觀(guān)察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致觀(guān)察者接收到的波的頻率發(fā)生了變化，而波源的頻率不變。故選項(xiàng)D正確，A、B、C錯(cuò)誤。 [典例2]　公路巡警開(kāi)車(chē)在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查，在同一車(chē)道上巡警車(chē)向前方的一輛轎車(chē)發(fā)出一個(gè)已知頻率的超聲波，結(jié)果該超聲波被那輛轎車(chē)反射回來(lái)時(shí)，巡警車(chē)接收到的超聲波頻率比發(fā)出時(shí)低。 (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，則該轎車(chē)是否超速？ (3)若該轎車(chē)以20 m/s的速度行進(jìn)，反射回的超聲波頻率應(yīng)怎樣變化？ [思路點(diǎn)撥]　觀(guān)察者與波源相互遠(yuǎn)

16、離，觀(guān)察者接收到的頻率低于波源的頻率；觀(guān)察者與波源相互靠近，觀(guān)察者接收到的頻率高于波源的頻率。 [解析]　(1)巡警車(chē)接收到的超聲波頻率比發(fā)出時(shí)低，此現(xiàn)象為多普勒效應(yīng)，選項(xiàng)C正確。 (2)因巡警車(chē)接收到的頻率低，由多普勒效應(yīng)知巡警車(chē)與轎車(chē)在相互遠(yuǎn)離，而巡警車(chē)車(chē)速恒定且在后面，可判斷轎車(chē)車(chē)速比巡警車(chē)車(chē)速(100 km/h)大，故該轎車(chē)超速。 (3)若該轎車(chē)以20 m/s的速度行進(jìn)時(shí)，此時(shí)巡警車(chē)與轎車(chē)在相互靠近，由多普勒效應(yīng)知反射回的超聲波頻率應(yīng)變高。 [答案]　(1)C　(2)超速　(3)變高 由多普勒效應(yīng)判斷波源或觀(guān)察者的運(yùn)動(dòng)方向及速度時(shí)，只需比較波源頻率f源和觀(guān)察者接收到的頻率

17、f觀(guān)之間的大小關(guān)系。當(dāng)f源>f觀(guān)時(shí)，兩者間距離在增大；當(dāng)f源

18、析]選BC　波發(fā)生反射時(shí)，波在同一種介質(zhì)中傳播，頻率、波長(zhǎng)和波速均不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；波發(fā)生折射時(shí)，是從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)，波速發(fā)生變化，波的頻率由波源決定，所以波的頻率不變，由公式v＝λf可知，波長(zhǎng)發(fā)生變化，選項(xiàng)D錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確。 [課堂對(duì)點(diǎn)鞏固] 1．(多選)下列關(guān)于多普勒效應(yīng)的說(shuō)法中正確的是(　　) A．只要波源在運(yùn)動(dòng)，就一定能產(chǎn)生多普勒效應(yīng) B．當(dāng)聲源靜止、觀(guān)察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生多普勒效應(yīng) C．只要聲源在運(yùn)動(dòng)，觀(guān)察者總是感到聲音的頻率變高 D．當(dāng)聲源相對(duì)于觀(guān)察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀(guān)察者聽(tīng)到的聲音的音調(diào)可能變高，也可能變低 解析：選BD　當(dāng)波源與觀(guān)察者有相對(duì)

19、運(yùn)動(dòng)時(shí)，才能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，如果二者相互接近，觀(guān)察者接收到的頻率增大，感到聲音的音調(diào)變高；如果二者遠(yuǎn)離，觀(guān)察者接收到的頻率減小，感到聲音的音調(diào)變低，所以應(yīng)選B、D。 2．(多選)下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．根據(jù)惠更斯原理可知，介質(zhì)中任一波面上的各點(diǎn)，都可以看做發(fā)射子波的波源 B．惠更斯原理只能解釋球面波的傳播，不能解釋平面波的傳播 C．若知道某時(shí)刻一列波的某個(gè)波面的位置，由惠更斯原理就可以確定波的傳播方向 D．惠更斯原理不但可以解釋波的直線(xiàn)傳播，還可以解釋波的反射與折射等相關(guān)現(xiàn)象 解析：選AD　惠更斯原理將介質(zhì)中任一波面上的各點(diǎn)看做發(fā)射子波的波源，可以解釋波傳播中的包括反射、折

20、射在內(nèi)的傳播規(guī)律，故選項(xiàng)A、D正確；惠更斯原理可以解釋球面波和平面波的傳播，B錯(cuò)誤；若知道某一時(shí)刻一列波的某個(gè)波面的位置，還必須知道波速，再利用惠更斯原理得到下一時(shí)刻這個(gè)波面的位置，才能確定波的傳播方向，C錯(cuò)誤。 3．觀(guān)察者不動(dòng)，波源迎面而來(lái)時(shí)(　　) A．波源的波長(zhǎng)發(fā)生了改變 B．波源的頻率發(fā)生了改變 C．觀(guān)察者接收到的頻率發(fā)生了改變 D．波速發(fā)生了改變 解析：選C　只要波源和觀(guān)察者發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，就會(huì)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的頻率和波長(zhǎng)均不發(fā)生變化，只是觀(guān)察者接收到頻率發(fā)生了變化，故只有選項(xiàng)C正確。 4．頻率一定的聲源在空氣中向著靜止的接收器勻速運(yùn)動(dòng)。以u(píng)表示聲源

21、的速度，v表示聲波的速度(u

22、在室內(nèi)講話(huà)，除有聲波直接傳入耳朵外，向外傳播的聲波被墻等物體反射也傳入耳朵，所以顯得比較洪亮。選項(xiàng)B正確。 2．對(duì)于波面和波線(xiàn)的說(shuō)法中正確的是(　　) A．波面一定是球面(形狀) B．波線(xiàn)一定是平行直線(xiàn) C．波線(xiàn)有的與波面垂直，有的與波面平行 D．不同波面上的各點(diǎn)振動(dòng)周期相同 解析：選D　波面可以是球面(形狀)，也可以是平面(形狀)，A錯(cuò)；波線(xiàn)可以是平行直線(xiàn)，如平面波波線(xiàn)，也可以不是平行直線(xiàn)，如球面波波線(xiàn)，B錯(cuò)；波線(xiàn)總是與波面垂直，C錯(cuò)；不同波面上的各點(diǎn)振動(dòng)周期相同，都等于波源的周期，D對(duì)。 3．隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，旅游事業(yè)迅速發(fā)展，其中回歸大自然的濱海游、生態(tài)游等休閑度假游

23、備受人們的喜愛(ài)。一艘汽船以4 m/s的速度在無(wú)風(fēng)河面上航行，船上發(fā)出一聲?shū)Q笛，旅客在3 s后聽(tīng)到前方懸崖反射回來(lái)的聲音，則懸崖離汽船原來(lái)位置的距離為(　　) A．258 m B．340 m C．516 m D．680 m 解析：選C　如圖所示，汽船發(fā)出鳴笛聲在B處，旅客聽(tīng)到回聲位置在A(yíng)處，即3 s 內(nèi)汽船前進(jìn)了A、B間距離l，則聲波經(jīng)過(guò)了2l0－l的距離。則v聲t＝2l0－l＝2l0－v船t，得l0＝ m＝516 m。C正確。 4.如圖所示，1、2、3分別代表入射波、反射波、折射波的波線(xiàn)，則(　　) A．2與1的波長(zhǎng)、頻率相等，波速不等 B．2與1的波速、頻率相等，波長(zhǎng)不等

24、 C．3與1的波速、頻率、波長(zhǎng)均相等 D．3與1的頻率相等，波速、波長(zhǎng)均不等 解析：選D　波1、2都在介質(zhì)a中傳播，故反射波的波長(zhǎng)、頻率、波速與入射波都應(yīng)該相等，故A、B錯(cuò)誤；波1、3是在兩種不同介質(zhì)中傳播，故折射波的波長(zhǎng)、波速與入射波都不等，但頻率相等，故C錯(cuò)誤，D正確。 5．醫(yī)院有一種先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)——彩超，向病人體內(nèi)發(fā)射頻率已精確掌握的超聲波。超聲波經(jīng)血液反射后被專(zhuān)用儀器接收，測(cè)出反射波的頻率變化，就可以知道血液的流速。這一技術(shù)主要體現(xiàn)了哪一種物理現(xiàn)象(　　) A．多普勒效應(yīng) B．波的衍射 C．波的干涉 D．共振 解析：選A　儀器接收到的波的頻率發(fā)生變化，是因?yàn)檠?/p>

25、的流動(dòng)使反射波的波源與接收儀器間距離發(fā)生變化，從而產(chǎn)生了多普勒效應(yīng)，選項(xiàng)A正確，B、C、D錯(cuò)誤。 6．小明和小剛每天上學(xué)途中都要經(jīng)過(guò)一座鐵橋。學(xué)習(xí)了波的知識(shí)之后，小明和小剛想到了一個(gè)測(cè)量橋長(zhǎng)的方法，一人在鐵橋的一端用錘子敲擊一下，另一人在鐵橋的另一端聽(tīng)傳來(lái)的聲音，結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)空氣和鐵橋，聲音傳到另一端的時(shí)間差為2 s(聲波在空氣中傳播速度v1＝340 m/s，在鋼鐵中的傳播速度為4 900 m/s)，則鐵橋長(zhǎng)大約為(　　) A．680 m B．9 800 m C．730.7 m D．無(wú)法計(jì)算 解析：選C　設(shè)鐵橋長(zhǎng)為l，由題意可知 －＝2 s，解得l≈730.7 m。故C正確。

26、 二、多項(xiàng)選擇題 7．關(guān)于多普勒效應(yīng)，以下說(shuō)法正確的有(　　) A．只有機(jī)械波才能產(chǎn)生多普勒效應(yīng) B．所有的波均能產(chǎn)生多普勒效應(yīng) C．產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是波源的頻率發(fā)生了變化 D．產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是觀(guān)察者接收到的頻率發(fā)生了變化 解析：選BD　多普勒效應(yīng)是波動(dòng)過(guò)程共有的特征，產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是觀(guān)察者接收到的頻率發(fā)生了變化，而波源的頻率不變，故選項(xiàng)B、D正確，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤。 8．假如一輛汽車(chē)在靜止時(shí)喇叭發(fā)出聲音的頻率是300 Hz，在汽車(chē)向你駛來(lái)又擦身而過(guò)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．當(dāng)汽車(chē)向你駛來(lái)時(shí)，聽(tīng)到喇叭聲音的頻率大于300 Hz B．當(dāng)汽車(chē)向你駛來(lái)時(shí)

27、，聽(tīng)到喇叭聲音的頻率小于300 Hz C．當(dāng)汽車(chē)和你擦身而過(guò)后，聽(tīng)到喇叭聲音的頻率大于300 Hz D．當(dāng)汽車(chē)和你擦身而過(guò)后，聽(tīng)到喇叭聲音的頻率小于300 Hz 解析：選AD　當(dāng)汽車(chē)向你駛來(lái)時(shí)，兩者距離減小，接收到的聲波個(gè)數(shù)增多，頻率升高，將大于300 Hz，故A選項(xiàng)正確；當(dāng)汽車(chē)和你擦身而過(guò)后，兩者距離變大，接收到的聲波個(gè)數(shù)減少，頻率降低，將小于300 Hz，故D選項(xiàng)正確。 9．關(guān)于站在火車(chē)站臺(tái)上的旅客聽(tīng)到路過(guò)的火車(chē)?guó)Q笛聲的音調(diào)變化情況，以下說(shuō)法正確的是(　　) A．當(dāng)火車(chē)進(jìn)站時(shí)，鳴笛聲的音調(diào)變低 B．當(dāng)火車(chē)進(jìn)站時(shí)，鳴笛聲的音調(diào)變高 C．當(dāng)火車(chē)離站時(shí)，鳴笛聲的音調(diào)變低 D．當(dāng)火

28、車(chē)離站時(shí)，鳴笛聲的音調(diào)變高 解析：選BC　火車(chē)進(jìn)站時(shí)，旅客與火車(chē)靠近，聽(tīng)到的鳴笛聲的頻率變高，音調(diào)變高，反之，頻率變低，音調(diào)變低，故B、C正確。 10．如圖所示，在原點(diǎn)處做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的波源產(chǎn)生的機(jī)械波沿x軸正方向傳播，波速v＝400 m/s。為了接收信號(hào)，在x＝400 m處放置一接收器A(圖中未標(biāo)出)。已知t＝0時(shí)，波已經(jīng)傳播到x＝40 m，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．波源振動(dòng)的周期為0.05 s B．x＝40 m處的質(zhì)點(diǎn)在t＝0.5 s時(shí)位移最大 C．接收器在t＝1.0 s時(shí)才能接收到此波 D．若波源向x軸負(fù)方向移動(dòng)，則接收器接收到的波的頻率將小于20 Hz 解析：選A

29、D　由題圖知，波長(zhǎng)λ＝20 m，由波速公式v＝得，波源振動(dòng)的周期T＝ s＝0.05 s，選項(xiàng)A正確；x＝40 m處的質(zhì)點(diǎn)在t＝0.5 s時(shí)在平衡位置，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；接收器接收到此波的時(shí)間t＝ s＝0.9 s，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由多普勒效應(yīng)的知識(shí)，可判斷選項(xiàng)D正確。 三、非選擇題 11．由波源S發(fā)出的波某一時(shí)刻在介質(zhì)平面中的情形如圖所示，實(shí)線(xiàn)為波峰，虛線(xiàn)為波谷。設(shè)波源頻率為20 Hz，且不運(yùn)動(dòng)，而觀(guān)察者在1 s內(nèi)由A運(yùn)動(dòng)到B，觀(guān)察者在1 s內(nèi)接收到多少個(gè)完整波？設(shè)波速為340 m/s，則要讓觀(guān)察者完全接收不到波，他每秒要運(yùn)動(dòng)多遠(yuǎn)？ 解析：觀(guān)察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完整波的個(gè)數(shù)，就等于觀(guān)察者接收到的頻率。如果觀(guān)察者不動(dòng)，則1 s內(nèi)觀(guān)察者接收的完整波的個(gè)數(shù)應(yīng)為20個(gè)。然而在觀(guān)察者從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中，所能接收到的完整波的個(gè)數(shù)正好比不運(yùn)動(dòng)時(shí)少1個(gè)，即他只接收到19個(gè)完整波。 要想讓觀(guān)察者完全接收不到波，他必須隨同所在的波峰或波谷一起運(yùn)動(dòng)并遠(yuǎn)離波源。由s＝vt得s＝340×1 m ＝340 m，即觀(guān)察者每秒要遠(yuǎn)離波源運(yùn)動(dòng)340 m。 答案：19個(gè)　340 m