多普勒效應(yīng)、惠更斯原理(習(xí)題).pdf

多普勒效應(yīng)、惠更斯原理多普勒效應(yīng)、惠更斯原理 一、選擇題一、選擇題 1如圖所示，讓小球 P 一邊貼水面每秒振動(dòng) 5 次，一邊沿 z 軸正方向勻速移動(dòng)，O 點(diǎn)是它的初始 位置圖示為觀察到的某一時(shí)刻的水面波，圖中的實(shí)線表示水面波的波峰位置，此時(shí)小球 P 處于波峰 位置，激起的第一個(gè)波峰剛好傳到 40 cm 處，那么水面波的傳播速度及小球 P 勻速移動(dòng)的速度分別是 （ ） A0.05 ms，0.025 ms B0，1 rns，0.1 ms C0.15 ms，0.125 ms D0.2 ms，0.1 ms 2輪船在進(jìn)港途中 x-t 圖像如圖甲所示，則在港口所測(cè)到輪船 L 霧笛發(fā)出聲音的頻率是圖乙中的 哪一個(gè)（ ） 3站在火車(chē)站臺(tái)上的旅客聽(tīng)到火車(chē)?guó)Q笛聲的音調(diào)變化情況是（ ） A當(dāng)火車(chē)減速進(jìn)站時(shí)，鳴笛聲的音調(diào)變低 B當(dāng)火車(chē)減速進(jìn)站時(shí)，鳴笛聲的音調(diào)變高 C當(dāng)火車(chē)減速離站時(shí)，鳴笛聲的音調(diào)變低 D當(dāng)火車(chē)減速離站時(shí)，鳴笛聲的音調(diào)變高 4一個(gè)位于原點(diǎn) O 的波源 S 發(fā)出一列沿 x 軸正向傳播的簡(jiǎn)諧橫波，波速為 400 ms，已知在 t=0 時(shí)刻，波剛好傳到 x=40 m 處，當(dāng)時(shí)的波形圖如圖所示在 x 軸上橫坐標(biāo) x=400 m 處固定一個(gè)波的接 收器 P（圖中未畫(huà)出） ，則下列說(shuō)法中正確的是（ ） A波源開(kāi)始振動(dòng)的方向一定是向下 Bx=40 m 處的質(zhì)點(diǎn)在 t=0.5 s 時(shí)刻位于最大位移處 C接收器在江 1.0 s 時(shí)刻才接收到此波的信號(hào) D 若從 t=0 時(shí)刻起波源 S 沿 x 軸負(fù)向以 10 ms 的速度勻速移動(dòng)， 則接收器接收到此波時(shí)的頻率 將變小 5有兩個(gè)靜止的聲源，發(fā)出聲波 1 和聲波 2，在空氣中傳播，如圖所示為某時(shí)刻這兩列波的圖像， 則下列說(shuō)法中正確的是（ ） A聲波 1 的波速比聲波 2 的波速大 B相對(duì)于同一障礙物，波 l 比波 2 更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 C這兩列波相遇時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 D遠(yuǎn)離兩個(gè)聲源運(yùn)動(dòng)的觀察者，聽(tīng)到的這兩列波的頻率均與從聲源發(fā)出時(shí)的頻率相同 6如圖甲所示，O 為波源，OP 間距為 s，t=0 時(shí)刻 0 點(diǎn)開(kāi)始由平衡位置向下振動(dòng)，產(chǎn)生向右的沿 直線傳播的簡(jiǎn)諧橫波，圖乙表示 P 點(diǎn)振動(dòng)的圖像（從 t1時(shí)刻開(kāi)始振動(dòng)） 則以下說(shuō)法正確的是（ ） A該波的波長(zhǎng)為 s(t2t1)t1 B該波與另一列頻率為 21 1 tt Hz 的同類(lèi)波疊加不可能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象 C某障礙物的尺寸為 21 1 () 2 s tt t ，該波遇到此障礙物時(shí)能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象 D若波源 O 向右勻減速運(yùn)動(dòng)，靠近 P 點(diǎn)，則 P 點(diǎn)的觀察者接收到的波的頻率比 21 1 tt Hz 大 7如圖是一列機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)中發(fā)生的現(xiàn)象，已知波在介質(zhì)中的波速為 v1， 波在介質(zhì)中的波速為 v2，則 v1v2，為（ ） A12 B21 C32 D23 8以下關(guān)于波的認(rèn)識(shí)，哪些是正確的？（ ） A潛艇利用聲吶探測(cè)周?chē)矬w的分布情況，用的是波的反射原理 B隱形飛機(jī)怪異的外形及表面涂特殊隱形物質(zhì)，是為了減少波的反射，從而達(dá)到隱形的目的 C雷達(dá)的工作原理是利用波的反射 D水波從深水區(qū)傳到淺水區(qū)改變傳播方向的現(xiàn)象，是波的折射現(xiàn)象 9甲、乙兩人平行站在一堵墻前面，兩人相距 2a，距離墻均為3a，當(dāng)甲開(kāi)了一槍后，乙在時(shí) 間 t 后聽(tīng)到第一聲槍響，則乙聽(tīng)到第二聲槍響的時(shí)間為（ ） A聽(tīng)不到 B甲開(kāi)槍 3t 后 C甲開(kāi)槍 2t 后 D甲開(kāi)槍 37 2 t 后 10圖中 1、2、3 分別代表入射波、反射波、折射波的波線，則（ ） A2 與 1 的波長(zhǎng)、頻率相等波速不等 B2 與 1 的波速、頻率相等，波長(zhǎng)不等 C3 與 1 的波速、頻率、波長(zhǎng)均相等 D3 與 1 的頻率相等，波速、波長(zhǎng)均不等 11如圖所示。是聲波從介質(zhì)進(jìn)入介質(zhì)的折射情況，由圖判斷下面說(shuō)法中正確的是（ ） A入射角大于折射角，聲波在介質(zhì)中的波速大于它在介質(zhì)中的波速 B入射角大于折射角，可能是空氣，可能是水 C入射角小于折射角，可能是鋼鐵，可能是空氣 D介質(zhì)中波速 v1與介質(zhì)中波速 v2滿足： 12 21 sin sin v v 二、填空題二、填空題 12飛行的炮彈由于受到空氣阻力作用而做減速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)發(fā)出呼嘯聲，有經(jīng)驗(yàn)的戰(zhàn)士根據(jù)呼嘯 聲的音調(diào)即能判斷炮彈是向他飛來(lái)還是遠(yuǎn)離他而去假如他聽(tīng)到的呼嘯聲音調(diào)降低，這說(shuō)明炮彈正 _ 13如圖所示，在公路的十字路口東側(cè)路邊，甲以速度 v1，向東行走，在路口北側(cè)，乙站在路邊， 一輛汽車(chē)以速度 v2通過(guò)路口向東行駛并鳴笛，已知汽車(chē)笛聲的頻率為 f0，車(chē)速 v2v1。甲聽(tīng)到的笛聲 的頻率為 f1，乙聽(tīng)到的笛聲的頻率為 f2，司機(jī)自己聽(tīng)到的笛聲的頻率為 f3，則此三人聽(tīng)到笛聲的頻率 由高至低依次為_(kāi) 14某人乘火車(chē)由甲地去乙地，途中此人乘坐的列車(chē)笛聲頻率為 f1；此人乘坐的列車(chē)之后又與迎 面駛來(lái)的一列客車(chē)會(huì)車(chē)，聽(tīng)到客車(chē)駛近時(shí)的笛聲頻率為 f2，已知機(jī)車(chē)發(fā)出的笛聲相同，則 f1與 f2的大 小關(guān)系是 f1_（填“大于”“小于”或“等于”f2 三、解答題三、解答題 15以速度 u=20 ms 奔馳的火車(chē)，鳴笛聲頻率為 275 Hz，若常溫下空氣中的聲速 v=340 ms （1）當(dāng)火車(chē)駛來(lái)時(shí)，站在鐵道旁的觀察者聽(tīng)到的笛聲頻率是多少？ （2）當(dāng)火車(chē)駛?cè)r(shí)，站在鐵道旁的觀察者聽(tīng)到的笛聲頻率是多少？ 16一個(gè)觀察者在鐵路旁邊，當(dāng)火車(chē)駛近時(shí)，他聽(tīng)到汽笛聲頻率為 f1=440 Hz當(dāng)火車(chē)駛?cè)r(shí)，他 聽(tīng)到汽笛聲頻率為 f2=392 Hz，設(shè)空氣中的聲速為 330 ms，求火車(chē)的速度 v1是多少？ 17正在報(bào)警的警鐘，每隔 0.4 s 響一聲，有輛警車(chē)以 72 kmh 的速度向警鐘所在地趕來(lái)，則該 警車(chē)內(nèi)的警察在 2 min 內(nèi)能聽(tīng)到多少次響聲？（報(bào)警信號(hào)在空氣中傳播速度為 340 ms） 18某人想聽(tīng)到自己發(fā)出聲音的回聲，若已知聲音在空氣中的傳播速度為 340 ms，那么他至少 要離障礙物多遠(yuǎn)？（原聲與回聲區(qū)分的最短時(shí)間為 0.1 s） 19一個(gè)觀察者在高處用望遠(yuǎn)鏡注視在地上的木工以每秒 2 次的頻率擊釘子，他聽(tīng)到聲音時(shí)恰好 看到擊錘動(dòng)作，若觀察者距木工 680 m，當(dāng)木工停止擊錘后，他還能聽(tīng)到幾次擊釘聲？（聲波在空氣 中的傳播速度為 340 ms） 20如圖，a、b、c 分別為人射波、反射波、折射波，已知入射波波速 v=10 ms，入射角1為 30 ，反射波線與折射波線相垂直，求折射波的速度 【答案與解析】 一、選擇題一、選擇題 1 【答案】D 【 解 析 】 由 圖 可 知 P 振 動(dòng) 的 時(shí) 間 為 2 s ， 波 速 0.4 m 0.2 m / s 2s ， P 點(diǎn) 移 動(dòng) 速 度 0.4m 0.2m / s 2s 2 【答案】A 【解析】由 x-t 圖像可知，輪船靠近港口時(shí)的速度 v1v3v2，由 vf f Vv 可知，f1f3f2，故 A 項(xiàng)正確。 3 【答案】B、C 【解析】當(dāng)波源靠近觀察者時(shí)，觀察者接收到的頻率變高；當(dāng)波源遠(yuǎn)離觀察者時(shí)，觀察者接收到 的頻率變低 4 【答案】A、D 【解析】t=0 時(shí)刻 x=40 m 處質(zhì)點(diǎn)起振的方向與波源開(kāi)始振動(dòng)的方向是相同的，向下振動(dòng)，所以 A 正確；由=20 m，0.05sT v ，所以 x=40 m 處的質(zhì)點(diǎn)，在 t=0.5 s 時(shí)恰好振動(dòng)了 10 個(gè)周期，又 回到平衡位置， B 錯(cuò)誤； t=0 時(shí)波離接收器 P 的距離為 400 m40 m=360 m， 所以再經(jīng)過(guò) 360 s0.9s 400 ， 接收器 P 即可接收到此波的信號(hào)，C 錯(cuò)誤；波源以 10 ms 的速度遠(yuǎn)離接收器 P，由多普勒效應(yīng)知識(shí) 可知，接收器接收到此波時(shí)的頻率將變小，D 正確 5 【答案】B、C 【解析】A、波速是由介質(zhì)決定的，兩列聲波在同一空間的空氣中沿同一方向傳播，波速相同故 A 錯(cuò)誤 B、由圖讀出聲波 1 和聲波 2 波長(zhǎng)之比 1：2=2：1，波長(zhǎng)大的更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象， B 對(duì)。C、由 v=f 得到兩波頻率之比 f1：f2=1：2，頻率不同，相遇時(shí)不會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 C 對(duì)。D、遠(yuǎn) 離兩個(gè)聲源運(yùn)動(dòng)的觀察者，聽(tīng)到的這兩列波的頻率比波源的頻率低。故正確答案為 BC。 6 【答案】A、C、D 【解析】 由圖可知 21 Ttt， 波速 1 s v t ， 所以波長(zhǎng) 211 ()/vTs ttt， 頻率 21 11 f Ttt ， 因此遇到頻率為 21 1 tt 的同類(lèi)波可以發(fā)生干涉現(xiàn)象，A 對(duì)，B 錯(cuò)；因障礙物的尺寸 21 1 () 2 s tt t 比波長(zhǎng) 還小，故能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，C 對(duì)；波源只要靠近觀察者，觀察者接收到的頻率就比波源的頻率 大，D 對(duì)。故選 ACD。 7 【答案】C 【解析】入射角的正弦與折射角的正弦之比等于波在第一種介質(zhì)中的速度與波在第二種介質(zhì)中的 速度之比 11 22 3 sinsin603 2 sinsin4522 2 v v 故選項(xiàng) C 對(duì)。 8 【答案】A、B、C、D 【解析】A、B、C 選項(xiàng)中應(yīng)用了波的反射現(xiàn)象，而 D 選項(xiàng)應(yīng)用了波的折射現(xiàn)象，而深水區(qū)域和淺 水區(qū)域視為不同介質(zhì)，故改變傳播方向，故 D 選項(xiàng)也對(duì). 9 【答案】C 【解析】乙聽(tīng)到第一聲槍響必然是甲放槍的聲音直接傳到乙的耳中，設(shè)槍響聲音的傳播速度為 v， 故 2a t v 甲、乙兩人及墻的位置如上圖所示，乙聽(tīng)到第二聲槍響必然是墻反射的槍聲，由反射定律可知， 波線如圖中 AC 和 CB，由幾何關(guān)系可得：AC=CB=2a，故第二聲槍響傳到乙的耳中的時(shí)間為 4 2 ACCBa tt vv 10 【答案】D 【解析】反射波的波長(zhǎng)、頻率、波速與入射波都應(yīng)該相等，故 A 錯(cuò)，B 錯(cuò)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)，D 正確 11 【答案】A 【解析】由圖中可直接看出1為入射角，2為折射角，有12，選項(xiàng) C 錯(cuò)誤；根據(jù)折射規(guī) 律有 11 22 sin 1 sin v v 所以 v1v2，選項(xiàng) D 錯(cuò)誤，選項(xiàng) A 正確；聲波在液體、固體中的速度大于在氣 體中的速度，選項(xiàng) B 錯(cuò)誤 二、填空題二、填空題 12 【答案】遠(yuǎn)離他而去 13 【答案】f1、f2、f3 【解析】由于 v2v1，所以汽車(chē)和甲的相對(duì)距離減小甲聽(tīng)到的頻率變大，即 f1f0由于乙靜止 不動(dòng)，汽車(chē)和乙的相對(duì)距離增大，乙聽(tīng)到的頻率變小，即 f2f0由于司機(jī)和聲源相對(duì)靜止，所以司機(jī) 聽(tīng)到的頻率不變，即 f3=f0綜上所述，三人聽(tīng)到笛聲的頻率由高至低依次為 f1、f3、f2 14 【答案】小于 【解析】當(dāng)波源和觀察者互相靠近時(shí)，觀察者接收到的頻率大于波源的頻率 三、解答題三、解答題 15 【答案】見(jiàn)解析 【解析】 （1）觀察者相對(duì)介質(zhì)靜止，波源以速度“向觀察者運(yùn)動(dòng)，以介質(zhì)為參考系，波長(zhǎng)將縮短為 =vTuT=(vu)T，則觀察者聽(tīng)到的頻率為 340 275 Hz292Hz 34020 vv ff vu 。 （2）同上述分析，觀察者聽(tīng)到的頻率為 340 275 Hz260Hz 34020 vv ff vu 16 【答案】見(jiàn)解析 【解析】設(shè)汽笛的頻率為 f， 當(dāng)火車(chē)駛近時(shí)： 1 1 v ff vv ， 當(dāng)火車(chē)遠(yuǎn)離時(shí)： 2 1 v ff vv ， 式聯(lián)立，解得 12 1 12 440392 330m / s19m / s 440392 ff vv ff 。 17 【答案】見(jiàn)解析 【解析】 警鐘所發(fā)報(bào)警信號(hào)頻率 1 Hz2.5Hz 0.4 f ， 觀察者相對(duì)于介質(zhì)的速度 v1=72 kmh=20 ms，故警察接收到的報(bào)警信號(hào)頻率 1 20545 11HzHz 340217 v ff v ，則警察在 2 min 內(nèi)可聽(tīng)到的警報(bào)聲 45 120 17 n 次=317 次 18 【答案】見(jiàn)解析 【解析】在波的反射現(xiàn)象中，反射波的波長(zhǎng)、頻率和波速都跟入射波的相同，只有聲波從人所站 立的地方到障礙物再返回來(lái)全部經(jīng)歷的時(shí)間在 0.1 s 以上，才能辨別出回聲，設(shè)障礙物至少和人相距為 s，則應(yīng)有 2s=vt 可得： 340 0.1 m17m 22 vt s 19 【答案】見(jiàn)解析 【解析】題中木工擊釘子產(chǎn)生的