高中物理 第12章 機(jī)械波 5、6多普勒效應(yīng)、惠更斯原理學(xué)業(yè)分層測評 新人教版

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多普勒效應(yīng)、惠更斯原理 (建議用時(shí)：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1．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(yùn)動(dòng)，就一定能觀察到多普勒效應(yīng) B．如果聲源靜止，就觀察不到多普勒效應(yīng) C．當(dāng)聲源朝靠近觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，聲源的頻率不變 D．當(dāng)聲波遠(yuǎn)離觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的頻率變低 E．當(dāng)聲源相對于觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者聽到的聲音的頻率可能變高，也可能變低 【解析】　波源運(yùn)動(dòng)時(shí)，波源與觀察者距離不一定變化，不一定發(fā)生多普勒效應(yīng)，A錯(cuò)；聲源靜止時(shí)，若觀察者向聲源運(yùn)動(dòng)，能發(fā)生多普勒效應(yīng)，B錯(cuò)；聲源朝著觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，聲源頻率不變，觀察者接收到的頻率增大，C、D對；聲源相對觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，二者距離可能增大，也可能減小，故觀察者接收到的頻率可能變低，也可能變高，E對． 【答案】　CDE 2．聲波從聲源發(fā)出，在空中向外傳播的過程中(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：23570071】 A．波速不變　　　　　 B．頻率不變 C．振幅在逐漸變小 D．波長在逐漸變小 E．波長在逐漸變大 【解析】　聲波在空中向外傳播時(shí)，不管是否遇到障礙物引起反射，其波速只由空氣決定．頻率(由聲源決定)和波長(λ＝)均不變，所以A、B對，D、E錯(cuò)；又因?yàn)闄C(jī)械波是傳遞能量的方式，能量在傳播過程中會減小，故其振幅也就逐漸變小，C正確． 【答案】　ABC 3．如圖1257所示，在原點(diǎn)處做簡諧運(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，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，則下列說法中正確的是(　　) 圖1257 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)位移為零 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 E．接收器接收到的頻率與波源的運(yùn)動(dòng)方向無關(guān) 【解析】　波源振動(dòng)的周期：T＝＝ s＝0.05 s，A正確；x＝40 m處的質(zhì)點(diǎn)在t＝0.5 s時(shí)仍在平衡位置，B正確；接收器接收到此波的時(shí)間：t＝ s＝0.9 s，C錯(cuò)誤；由多普勒效應(yīng)的知識，可判斷D正確，E錯(cuò)誤． 【答案】　ABD 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表示聲源的速度，v表示聲波的速度(u＜v)，γ表示接收器接收到的頻率，若u增大，則γ________，v________. 【導(dǎo)學(xué)號：23570072】 【解析】　機(jī)械波在介質(zhì)中的速度由介質(zhì)決定，與波的頻率、波源的速度無關(guān)，因此不論u如何變化，v都不變．聲源向著接收器運(yùn)動(dòng)，接收器單位時(shí)間接收到的完整波的個(gè)數(shù)增加，波源的速度越大，單位時(shí)間接收到的完整波的個(gè)數(shù)越多，因此u增大時(shí)，γ增大． 【答案】　增大　不變 5．一列波在第一種均勻介質(zhì)中的波長為λ1，在第二種均勻介質(zhì)中的波長為λ2，且λ1＝3λ2，那么波在兩種介質(zhì)中的頻率之比為________，波速之比為________． 【解析】　同一列波頻率不變，v＝λf，＝＝. 【答案】　1∶1　3∶1 6．當(dāng)一個(gè)探險(xiǎn)者進(jìn)入一個(gè)山谷后，為了估測出山谷的寬度，他吼一聲后，經(jīng)過0.5 s聽到右邊山坡反射回來的聲音，又經(jīng)過1.5 s后聽到左邊山坡反射回來的聲音，若聲速為340 m/s，則這個(gè)山谷的寬度約為多少？ 【解析】　右邊的聲波從發(fā)出到反射回來所用時(shí)間為t1＝0.5 s，左邊的聲波從發(fā)出到反射回來所用的時(shí)間為t2＝2 s．山谷的寬度為s＝v(t1＋t2)＝3402.5 m＝425 m. 【答案】　425 m 7.如圖1258所示，由波源S發(fā)出的波某一時(shí)刻在介質(zhì)平面中的情形，實(shí)線為波峰，虛線為波谷，設(shè)波源頻率為20 Hz，且不運(yùn)動(dòng)，而觀察者在1 s內(nèi)由A運(yùn)動(dòng)到B，觀察者接收到多少個(gè)完全波？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(yùn)動(dòng)多少米？ 圖1258 【解析】　觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到完全波的個(gè)數(shù)就等于觀察者接收到的頻率．如果觀察者不動(dòng)，則1 s內(nèi)，觀察者接收的完全波的個(gè)數(shù)應(yīng)為20個(gè)，然而當(dāng)觀察者從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中，所能接收到的完全波的個(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)完全波．要想讓觀察者完全接收不到波，他必須隨同所在的波峰一起運(yùn)動(dòng)并遠(yuǎn)離波源．由x＝vt得x＝3401 m＝340 m，即觀察者每秒要遠(yuǎn)離波源340 m. 【答案】　19個(gè)　340 m [能力提升] 8．如圖1259所示是一波源O做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)在均勻介質(zhì)中產(chǎn)生球面波的情況，則(　　)【導(dǎo)學(xué)號：23570073】 圖1259 A．該波源正在移向a點(diǎn) B．該波源正在移向b點(diǎn) C．在a處觀察，波的頻率變高 D．在b處觀察，波的頻率變低 E．在b處觀察波的頻率變高 【解析】　此題考查的是多普勒效應(yīng)的模型及原理．波源在某一位置產(chǎn)生一列波面后，該波面以該位置為球心，以波速作為傳播速度向外傳播，反之，由波面可確定出該波面的產(chǎn)生位置，即波源．波面半徑大，表示產(chǎn)生時(shí)間早，傳播時(shí)間長．對照圖示，可確定出波源由右向左運(yùn)動(dòng)，故A項(xiàng)正確，B錯(cuò)誤．由于觀察者不動(dòng)，故波面經(jīng)過觀察者的速度等于波速，而在a處觀察時(shí)，相鄰波面間距比波源不動(dòng)時(shí)的間距小，因而經(jīng)過觀察者的時(shí)間間隔短，頻率大；同理在b處的時(shí)間間隔長，頻率小，故選項(xiàng)E錯(cuò)誤，C、D正確． 【答案】　ACD 9．如圖12510所示，圖中1、2、3分別代表入射波、反射波、折射波的波線，則(　　) 圖12510 A．2與1的波長、頻率、波速都相等 B．2與1的波速、頻率相等，波長不等 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 E．3與2的頻率相等 【解析】　波1、2都在介質(zhì)a中傳播，故1、2的頻率、波速、波長均相等，A對B錯(cuò)；波1、3是在兩種不同介質(zhì)中傳播，波速不同，但波源沒變，因而頻率相等，由λ＝得波長不同，故C錯(cuò)，D、E對． 【答案】　ADE 10．有一輛汽車以15 m/s的速度勻速行駛，在其正前方有一陡峭山崖，汽車鳴笛2 s后司機(jī)聽到回聲，此時(shí)汽車距山崖的距離有多遠(yuǎn)？(v聲＝340 m/s) 【解析】　畫出汽車與聲音運(yùn)動(dòng)過程示意圖如圖所示，設(shè)汽車由A到C位移為s1，C到山崖B距離為s2，設(shè)汽車鳴笛到司機(jī)聽到回聲時(shí)間為t，則t＝2 s. 則：＝＝t 解得s2＝＝ ＝ m＝325 m. 【答案】　325 m 11．漁船常利用超聲波來探測遠(yuǎn)處魚群的方位．已知某超聲波頻率為1.0105 Hz，某時(shí)刻該超聲波在水中傳播的波動(dòng)圖象如圖12511所示. 【導(dǎo)學(xué)號：23570074】 圖12511 (1)從該時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，畫出x＝7.510－3m處質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象(至少一個(gè)周期)． (2)現(xiàn)測得超聲波信號從漁船到魚群往返一次所用時(shí)間為4 s，求魚群與漁船間的距離(忽略船和魚群的運(yùn)動(dòng))． 【解析】　(1)如圖所示． (2)由波形圖讀出波長λ＝1510－3m，由波速公式得v＝fλ……①， 魚群與漁船的距離為x＝vt……②， 聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)得x＝3 000 m. 【答案】　見解析