(浙江專版)2022年高中物理 第十二章 機械波 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、(浙江專版)2022年高中物理 第十二章 機械波 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):波源與觀察者互相靠近或者互相遠離時,接收到的波的頻率都會發(fā)生變化的現(xiàn)象。 2.多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因 (1)波源與觀察者相對靜止時,1 s內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目是一定的,觀察者觀測到的頻率等于波源振動的頻率。 (2)當(dāng)波源與觀察者相互靠近時,1 s內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目增加,觀察到的頻率增加;反
2、之,當(dāng)波源與觀察者互相遠離時,觀察到的頻率變小。 [辨是非](對的劃“√”,錯的劃“×”) 1.發(fā)生多普勒效應(yīng)時,波源發(fā)出的頻率不變。(√) 2.多普勒效應(yīng)說明波源的頻率發(fā)生變化。(×) 3.多普勒效應(yīng)是指觀察者接收到的頻率比波源發(fā)出的頻率大的情況。(×) [釋疑難·對點練] 多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生 (1)波源完成一次全振動,向外發(fā)出一個波長的波,稱為一個完全波。頻率表示單位時間內(nèi)完成的全振動的次數(shù)。因此波源的頻率又等于單位時間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個數(shù)。 (2)觀察者聽到的聲音的音調(diào),是由觀察者接收到的頻率,即單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)決定的。 ①波源和觀察者相對靜止。觀察者接
3、收到的頻率等于波源的頻率; ②波源和觀察者有相對運動。觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)發(fā)生變化,即感覺到波的頻率發(fā)生變化。 波源與觀察者如果相互靠近,觀察者接收到的頻率增大;二者如果相互遠離,觀察者接收到的頻率減小。 (3)多普勒效應(yīng)是波的特性,不只是機械波會產(chǎn)生多普勒效應(yīng),后面所學(xué)的光波、電磁波也會產(chǎn)生這一現(xiàn)象。 [特別提醒] 發(fā)生多普勒效應(yīng)是由于波源與觀察者發(fā)生了相對運動,而與波源到觀察者的距離無關(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.遠去的汽車聲音越來越小 B.炮彈迎面飛來,聲音刺耳 C.火車向你駛來時,音調(diào)變高,遠離你而去時,音
4、調(diào)變低 D.大風(fēng)中,遠處人的說話聲時強時弱 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)聲源與觀察者發(fā)生相對運動時,觀察者聽到的音調(diào)會變化,B、C正確;聲音的強弱由聲波的能量決定,聲源越近,聲波能量越大,聽起來越響亮,但音調(diào)不一定變化,A、D項不是由多普勒效應(yīng)造成的。 多普勒效應(yīng)的應(yīng)用 [探新知·基礎(chǔ)練] 1.測車輛速度 交警向行進中的車輛發(fā)射頻率已知的超聲波,同時測量反射波的頻率,根據(jù)反射波頻率變化的多少就能知道車輛的速度。 2.測星球速度 測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發(fā)光的頻率對照,可得星球的速度。 3.測血流速度 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,測出反射波的頻率變化就可得血流速度。 [辨是非](對的劃“√”,錯的劃“×”) 1.利用超聲波的多普勒效應(yīng)可以測車輛速度。(√) 2.人們可以根據(jù)接收到太陽光的頻率變小判斷太陽離地球遠去。(√) 3.在醫(yī)學(xué)上,醫(yī)生根據(jù)超聲波的多普勒效應(yīng)測量血流速度。(√) [釋疑難·對點練] 1.多普勒效應(yīng)再理解 (1)多普勒效應(yīng)是指觀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度發(fā)生變化的現(xiàn)象。 (2)發(fā)生多普勒效應(yīng)時,波源的頻率并沒有變化,是接收者接收到的頻率(單位時間內(nèi)接收到的完整波的個數(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察者之間的距離,而是取決于二者相對速度的大小和方向。 2.多普勒效應(yīng)應(yīng)用 (1)交警向行進中的車輛發(fā)射頻率已知的超聲波,同時測量反射波的頻率,根據(jù)反射波的頻率變化的多少就能知道車輛的速度。 (2)利用多普勒效應(yīng)測量恒星相對速度的方法。光波與聲波的不同之處在于,光波頻率的變化使人感覺到的是顏色的變化。如果恒星遠離我們而去,則光的譜線就向紅光方向移動,稱為紅移;如果恒星朝向我們運動,光的譜線就向紫光方向移動,稱為藍移。波源的速度越高,所產(chǎn)生的效應(yīng)越大,根據(jù)光波紅/藍移的程度,可以計算出波源循著觀測方向運動的速度。 (3
7、)了解血液流動速度,可以通過發(fā)射超聲波來實現(xiàn)。由于血管內(nèi)的血液是流動的物體,所以超聲波振源與相對運動的血液間就產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。血管向著超聲源運動時,反射波的波長被壓縮,因而頻率增加。血管離開聲源運動時,反射波的波長變長,因而在單位時間里頻率減少。反射波頻率增加或減少的量,是與血液流動速度成正比,從而就可根據(jù)超聲波的頻移量,測定血液的流速。 [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天體發(fā)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.交警向行進中的汽車發(fā)射一個已知頻率的電磁波,波被運動的汽車反射回來時,根據(jù)接收到的頻率發(fā)生的變化,就可
8、知汽車的速度,以便于交通管理 C.鐵路工人用耳貼在鐵軌上可判斷火車的運動情況 D.有經(jīng)驗的戰(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)便可以測定遙遠天體相對于地球的運動速度,A選項正確;被反射的電磁波,相當(dāng)于一個運動的汽車發(fā)出的電磁波,其頻率發(fā)生變化,由多普勒效應(yīng)可求出運動汽車的速度,B選項正確;鐵路工人根據(jù)振動的強弱而對列車的運動作出判斷,C選項錯誤;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運動方向有關(guān),D選項正確。 惠更斯原理及應(yīng)用 [探新知·基礎(chǔ)練] 1.波面和波線 (1)波面:從波
9、源出發(fā)的波,經(jīng)過同一時間到達的各點所組成的面,如圖所示。 (2)波線:用來表示波的傳播方向的線,波線與各個波面總是垂直的。 說明: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,都可以看做發(fā)射子波的波源,其后任意時刻,這些子波在波前進方向的包絡(luò)面就是新的波面。 (2)包絡(luò)面:某時刻與子波波面相切的曲面。 (3)應(yīng)用:如果知道某時刻一列波的某個波面的位置,還知道波速,利用惠更斯原理可以得到下一時刻波面的位置,從而可確定波的前進方向。 [辨是非](對的劃“√”,錯的劃“×”) 1.用惠更斯原理可以解釋波的傳播
10、方向問題。(√) 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·對點練] 1.對惠更斯原理的理解 (1)惠更斯原理中,同一波面上的各點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,波線恒與波面垂直。 (4)球面波的波線是沿半徑方向的直線,平面波的波線是垂直于波面的平行直線。 (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,但無法說明衍射現(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,平面波到達擋板上的狹縫AB,按照惠更斯原理,波面上的每一點都可以看做子波的波源,位于狹縫的點也就是子波源。因此波可以到達擋板后的位置。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: 惠更斯原理對波的反射的解釋,如圖乙中a、c、b是入射波的波線,a′、c′、b′是反射波的波線。過a的入射點A作與波線垂直的波面AB,在波面AB上找三點A、C、B作為子波源,設(shè)波速為v,取時間間隔Δt=;作Δt時間后子波源A、C發(fā)出的子波波面如圖中小圓弧所示;畫出子波波面的包絡(luò)面A′B′,根據(jù)波線與波面的方位關(guān)系畫出反射波線a′、c′、b′,代表了反射波的波線。 (
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)進入另一種介質(zhì)時發(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a首先于時刻t由介質(zhì)1到達界面。波線a進入介質(zhì)2后,又經(jīng)過時間Δt,波線b也到達界面。這時A、C′兩點發(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這段時間內(nèi),兩條波線a和b前進的距離AA′和BB′也不一定相同。因此波進入第二種介質(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、過程中,振幅將逐漸減小,如何用惠更斯原理解釋? 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程中,形成了以波源為中心的波面。面上的每個點都是子波的波源,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,但每個新波面獲得的能量減少,故在波的傳播過程中振幅逐漸減小。 答案:見解析 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,音調(diào)不變 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,音調(diào)變高
14、;若遠離波源,由A→C,則f波源>f觀察者,音調(diào)變低 觀察者A不動,波源S運動,由S→S2 f波源<f觀察者,音調(diào)變高 [典例1] 關(guān)于多普勒效應(yīng),以下說法正確的有( ) A.只有機械波才能產(chǎn)生多普勒效應(yīng) B.當(dāng)波源和觀察者都運動時就產(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)的原因是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化 [思路點撥] 由于波源和觀察者間存在相對運動,導(dǎo)致觀察者接收到的頻率與波源的頻率不同,而波源的頻率并沒有發(fā)生變化。 [解析]選D 多普勒效應(yīng)是波動過程共有的特征,無論是機械波、電磁波還是光波都會發(fā)生多普勒效應(yīng)。產(chǎn)生多普勒效
15、應(yīng)的原因是波源和觀察者有相對運動,導(dǎo)致觀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D正確,A、B、C錯誤。 [典例2] 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)出一個已知頻率的超聲波,結(jié)果該超聲波被那輛轎車反射回來時,巡警車接收到的超聲波頻率比發(fā)出時低。 (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,則該轎車是否超速? (3)若該轎車以20 m/s的速度行進,反射回的超聲波頻率應(yīng)怎樣變化? [思路點撥] 觀察者與波源相互遠
16、離,觀察者接收到的頻率低于波源的頻率;觀察者與波源相互靠近,觀察者接收到的頻率高于波源的頻率。 [解析] (1)巡警車接收到的超聲波頻率比發(fā)出時低,此現(xiàn)象為多普勒效應(yīng),選項C正確。 (2)因巡警車接收到的頻率低,由多普勒效應(yīng)知巡警車與轎車在相互遠離,而巡警車車速恒定且在后面,可判斷轎車車速比巡警車車速(100 km/h)大,故該轎車超速。 (3)若該轎車以20 m/s的速度行進時,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)判斷波源或觀察者的運動方向及速度時,只需比較波源頻率f源和觀察者接收到的頻率
17、f觀之間的大小關(guān)系。當(dāng)f源>f觀時,兩者間距離在增大;當(dāng)f源 18、析]選BC 波發(fā)生反射時,波在同一種介質(zhì)中傳播,頻率、波長和波速均不變,選項A錯誤,選項B正確;波發(fā)生折射時,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,波長發(fā)生變化,選項D錯誤,選項C正確。
[課堂對點鞏固]
1.(多選)下列關(guān)于多普勒效應(yīng)的說法中正確的是( )
A.只要波源在運動,就一定能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)
B.當(dāng)聲源靜止、觀察者運動時,會產(chǎn)生多普勒效應(yīng)
C.只要聲源在運動,觀察者總是感到聲音的頻率變高
D.當(dāng)聲源相對于觀察者運動時,觀察者聽到的聲音的音調(diào)可能變高,也可能變低
解析:選BD 當(dāng)波源與觀察者有相對 19、運動時,才能產(chǎn)生多普勒效應(yīng),如果二者相互接近,觀察者接收到的頻率增大,感到聲音的音調(diào)變高;如果二者遠離,觀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,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.若知道某時刻一列波的某個波面的位置,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錯誤;若知道某一時刻一列波的某個波面的位置,還必須知道波速,再利用惠更斯原理得到下一時刻這個波面的位置,才能確定波的傳播方向,C錯誤。
3.觀察者不動,波源迎面而來時( )
A.波源的波長發(fā)生了改變
B.波源的頻率發(fā)生了改變
C.觀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 只要波源和觀察者發(fā)生相對運動,就會產(chǎn)生多普勒效應(yīng),發(fā)生多普勒效應(yīng)時,波源的頻率和波長均不發(fā)生變化,只是觀察者接收到頻率發(fā)生了變化,故只有選項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動。以u表示聲源 21、的速度,v表示聲波的速度(u 22、在室內(nèi)講話,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B正確。
2.對于波面和波線的說法中正確的是( )
A.波面一定是球面(形狀)
B.波線一定是平行直線
C.波線有的與波面垂直,有的與波面平行
D.不同波面上的各點振動周期相同
解析:選D 波面可以是球面(形狀),也可以是平面(形狀),A錯;波線可以是平行直線,如平面波波線,也可以不是平行直線,如球面波波線,B錯;波線總是與波面垂直,C錯;不同波面上的各點振動周期相同,都等于波源的周期,D對。
3.隨著我國經(jīng)濟的快速增長,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。一艘汽船以4 m/s的速度在無風(fēng)河面上航行,船上發(fā)出一聲鳴笛,旅客在3 s后聽到前方懸崖反射回來的聲音,則懸崖離汽船原來位置的距離為( )
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,旅客聽到回聲位置在A處,即3 s 內(nèi)汽船前進了A、B間距離l,則聲波經(jīng)過了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,則( )
A.2與1的波長、頻率相等,波速不等
B.2與1的波速、頻率相等,波長不等 24、
C.3與1的波速、頻率、波長均相等
D.3與1的頻率相等,波速、波長均不等
解析:選D 波1、2都在介質(zhì)a中傳播,故反射波的波長、頻率、波速與入射波都應(yīng)該相等,故A、B錯誤;波1、3是在兩種不同介質(zhì)中傳播,故折射波的波長、波速與入射波都不等,但頻率相等,故C錯誤,D正確。
5.醫(yī)院有一種先進的檢測技術(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)血液反射后被專用儀器接收,測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,是因為血液 25、的流動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A正確,B、C、D錯誤。
6.小明和小剛每天上學(xué)途中都要經(jīng)過一座鐵橋。學(xué)習(xí)了波的知識之后,小明和小剛想到了一個測量橋長的方法,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傳來的聲音,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),則鐵橋長大約為( )
A.680 m B.9 800 m
C.730.7 m D.無法計算
解析:選C 設(shè)鐵橋長為l,由題意可知
-=2 s,解得l≈730.7 m。故C正確。
26、
二、多項選擇題
7.關(guān)于多普勒效應(yīng),以下說法正確的有( )
A.只有機械波才能產(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)是波動過程共有的特征,產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是觀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B、D正確,選項A、C錯誤。
8.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 27、,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
解析:選AD 當(dāng)汽車向你駛來時,兩者距離減小,接收到的聲波個數(shù)增多,頻率升高,將大于300 Hz,故A選項正確;當(dāng)汽車和你擦身而過后,兩者距離變大,接收到的聲波個數(shù)減少,頻率降低,將小于300 Hz,故D選項正確。
9.關(guān)于站在火車站臺上的旅客聽到路過的火車鳴笛聲的音調(diào)變化情況,以下說法正確的是( )
A.當(dāng)火車進站時,鳴笛聲的音調(diào)變低
B.當(dāng)火車進站時,鳴笛聲的音調(diào)變高
C.當(dāng)火車離站時,鳴笛聲的音調(diào)變低
D.當(dāng)火 28、車離站時,鳴笛聲的音調(diào)變高
解析:選BC 火車進站時,旅客與火車靠近,聽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,在原點處做簡諧運動的波源產(chǎn)生的機械波沿x軸正方向傳播,波速v=400 m/s。為了接收信號,在x=400 m處放置一接收器A(圖中未標出)。已知t=0時,波已經(jīng)傳播到x=40 m,則下列說法中正確的是( )
A.波源振動的周期為0.05 s
B.x=40 m處的質(zhì)點在t=0.5 s時位移最大
C.接收器在t=1.0 s時才能接收到此波
D.若波源向x軸負方向移動,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λ=20 m,由波速公式v=得,波源振動的周期T= s=0.05 s,選項A正確;x=40 m處的質(zhì)點在t=0.5 s時在平衡位置,選項B錯誤;接收器接收到此波的時間t= s=0.9 s,選項C錯誤;由多普勒效應(yīng)的知識,可判斷選項D正確。
三、非選擇題
11.由波源S發(fā)出的波某一時刻在介質(zhì)平面中的情形如圖所示,實線為波峰,虛線為波谷。設(shè)波源頻率為20 Hz,且不運動,而觀察者在1 s內(nèi)由A運動到B,觀察者在1 s內(nèi)接收到多少個完整波?設(shè)波速為340 m/s,則要讓觀察者完全接收不到波,他每秒要運動多遠?
解析:觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完整波的個數(shù),就等于觀察者接收到的頻率。如果觀察者不動,則1 s內(nèi)觀察者接收的完整波的個數(shù)應(yīng)為20個。然而在觀察者從A運動到B的過程中,所能接收到的完整波的個數(shù)正好比不運動時少1個,即他只接收到19個完整波。
要想讓觀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動并遠離波源。由s=vt得s=340×1 m =340 m,即觀察者每秒要遠離波源運動340 m。
答案:19個 340 m
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