第三章機械波第5節多普勒效應重點+難點核心素養解讀1.知道什么是多普勒效應，理解多普勒效應的形成原因.2.了解多普勒效應在生活中的應用，會用多普勒效應解釋一些物理現象．1.物理觀念：多普勒效應2.科學探究：多普勒效應在生活中的應用，了解它們的工作原理知識點一多普勒效應1．多普勒效應波源與觀察者相互靠近或者相互遠離時，接收到的波的頻率都會發生變化的現象．2．多普勒效應產生的原因(1)當波源與觀察者相對靜止時，1s內通過觀察者的波峰(或密部)的數目是一定的，觀測到的頻率等于波源振動的頻率．(2)當波源與觀察者相互接近時，1s內通過觀察者的波峰(或密部)的數目增加(選填“增加”或“減小”)，觀測到的頻率增加(選填“增加”或“減小”)；反之，當波源與觀察者相互遠離時，觀測到的頻率減小(選填“增加”或“減小”)．知識點二多普勒效應的應用1．利用多普勒測速儀測速交通警察向行進中的車輛發射頻率已知的超聲波，同時測量反射波的頻率，根據反射波頻率變化的多少，就能知道車輛的速度．2．利用超聲波測血流速度醫生向人體內發射頻率已知的超聲波，測出被血管中的血流反射后的波的頻率變化，就可知道血流的速度．3．利用光波的頻率變化，計算星球靠近或遠離我們的速度．易錯易混點一多普勒效應易錯易混點1.1對多普勒效應認識不清。例1．上課時老師將一蜂鳴器固定在教鞭一端，然后使蜂鳴器迅速水平旋轉，同學們聽到蜂鳴器音調竟然忽高忽低變化，下列判斷正確的是()A．旋轉時蜂鳴器發聲的頻率變化了B．由于旋轉，改變了同學們聽到的聲音頻率C．蜂鳴器音調變低時，一定是向學生的方向運動D．音調的忽高忽低是由波的干涉造成的【答案】B【解析】旋轉過程中，聲源(蜂鳴器)與同學們的距離有時近，有時遠，發生多普勒效應，D錯誤；蜂鳴器發出聲波的頻率不變，只是同學們聽到的聲音頻率變化了，A錯誤，B正確；當蜂鳴器遠離學生時，聽到聲音的頻率變小即音調變低，C錯誤．易錯易混點1.1剖析1．相對位置變化與頻率的關系相對位置圖示結論波源S和觀察者A相對靜止，如圖所示f觀察者＝f波源音調不變波源S不動，觀察者A運動，由A→B或A→C，如圖所示若靠近波源，由A→B，則f觀察者>f波源，音調變高；若遠離波源，由A→C，則f觀察者<f波源，音調變低觀察者A不動，波源S運動，由S→S′，如圖所示f觀察者>f波源音調變高2.成因歸納(1)根據以上分析可以知道，發生多普勒效應時，一定是由于波源與觀察者之間發生了相對運動，且兩者間距發生變化．(2)發生多普勒效應時，波源的頻率保持不變，只是觀察者接收到的頻率發生了變化．易錯易混點1.2對頻率增大和減小認識不清。例2．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表示聲源的速度，v表示聲波的速度(u＜v)，f表示接收器接收到的頻率．若u增大，則()A．f增大，v增大 B．f增大，v不變C．f不變，v增大 D．f減小，v不變【答案】B【解析】由于聲波的速度只由介質決定，故v不變，根據多普勒效應可知，當聲源接近接收器時接收到的頻率f增大，故B項正確．易錯易混點1.2剖析1．多普勒效應的產生不取決于波源和觀察者相距多遠，而取決于波源和觀察者相對運動速度的大小和方向2．波的傳播速度不因波源的移動而改變．易錯易混點二多普勒效應的應用易錯易混點2.1對多普勒效應的應用辨別不清例3．(多選)(2022·太原五中月考)關于多普勒效應的應用，下列說法中正確的是()A．發現星系譜線的“紅移”現象B．利用多普勒效應可以從火車的鳴笛聲中判斷其運動方向C．利用多普勒效應可以判斷遙遠的天體相對地球的運動速度D．目前在技術上人們只能利用聲波發生的多普勒效應【答案】ABC【解析】星系譜線的“紅移”現象的發現是多普勒效應在天體運動中的應用，選項A正確；利用多普勒效應可以從火車的鳴笛聲中判斷其運動方向，這是多普勒效應在機械運動中的應用，選項B正確；利用多普勒效應可以判斷遙遠的天體相對地球的運動速度，這是多普勒效應在天體運動中的應用，選項C正確；人們已可以利用電磁波的多普勒效應進行各種測量，故D錯誤．易錯易混點2.1剖析多普勒效應在生產、生活中的應用越來越廣泛，其應用的主要方式是通過測速度來判斷研究對象的狀況．具體應用如下：1．超聲波測速：發射裝置向行進中的車輛發射頻率已知的超聲波，同時測量反射波的頻率．根據反射波頻率的變化的多少可以知道車輛的速度．2．醫用“彩超”：向人體發射頻率已知的超聲波，超聲波被血管中的血流反射后被儀器接收．測出反射波的頻率變化，就能知道血流的速度，據此診斷疾病．3．可根據火車汽笛的音調的變化判斷火車是進站還是出站；根據炮彈飛行的尖叫聲判斷炮彈飛行的方向等．4．測星球速度：測量星球上某些元素發出的光波的頻率，然后與地球上這些元素靜止時發光的頻率對照，可測得星球靠近或遠離地球的速度．若星系遠離我們運動，接收到的光波的頻率變小，譜線就向頻率小的紅端移動，這種現象稱為紅移現象．針對訓練一、單選題1．在下列現象中，不能用多普勒效應解釋的有（）A．雷雨天看到閃電后，稍過一會兒才能聽到雷聲B．超聲波被血管中的血流反射后，探測器接收到的超聲波頻率發生變化C．觀察者聽到遠去的列車發出的汽笛聲，音調會變低D．天文學上根據星球上某些元素發出的光波的頻率，可以算出星球靠近或遠離我們的速度【答案】A【解析】A．先看到后聽到雷聲是因為光的傳播速度大于聲音傳播速度，A錯誤；B．超聲波與血液中的血小板等細胞發生反射時，由于血小板等細胞的運動會使得反射聲波的頻率發生變化，是多普勒效應引起的。B正確；C．觀察者聽到遠去的列車發出的汽笛聲，由于列車和人的位置相對變化了，所以聽得的聲音頻率發生了變化，使得音調會變低，是多普勒效應引起的，C正確；D．測量星球上發出的光波頻率與地球上的同種元素靜止時發光頻率比較可以根據光的多普勒效應判斷星球靠近或遠離，D正確。不能用多普勒效應解釋的，故選A。2．如圖甲所示，同一均勻介質中的一條直線上有相距10米的兩質點A、B、C為AB中點，從0時刻起，波源A、波源B同時開始振動，且波源A發出的波只向右傳，波源B發出的波只向左傳，圖乙為A的振動圖像，圖丙為B的振動圖像，若A向右傳播的波與B向左傳播的波在0.5s時相遇，則下列說法正確的是（）A．兩列波的波長均為2mB．兩列波在AB間傳播的速度大小均為5m/sC．在兩列波相遇的過程中，在時，C點的振動加強D．在B的右邊有一觀察者向右運動，觀察者接收到的頻率大于5Hz【答案】C【解析】AB．波速由介質決定，則兩波在同一均勻介質中傳播波速相同，設為v，則有代入數據解得由圖知A的周期，則波長為由圖知B的周期，則波長為故AB錯誤；C．A向右傳播的波與B向左傳播的波在0.5s時相遇，即在C點相遇，再經過0.2s就到了t=0.7s時刻，由圖乙可知A波再經過0.2s處于平衡位置向上振動，由丙圖可知B波再經0.2s處于平衡位置向上振動，故此時C點是振動加強，故C正確；D．由題可在，B的右邊只接收到波源A傳過去的波，A波的頻率為，當在B的右邊有一觀察者向右運動時，遠離波源A，根據多普勒效應，接收頻率小于波源頻率5Hz，故D錯誤。故選C。3．火車上有一個聲源發出頻率一定的樂音，當火車靜止、觀察者也靜止時，觀察者聽到并記住了這個樂音的音調。以下情況中，觀察者聽到這個樂音的音調（頻率）一定比原來升高的是（）A．觀察者靜止，火車離他駛去B．火車靜止，觀察者乘汽車遠離火車運動C．火車運動，觀察者乘汽車迎著火車運動D．火車運動，觀察者乘汽車遠離火車運動【答案】C【解析】根據多普勒效應，當觀察者與聲源相對靠近時，觀察者接受到的頻率增大，當觀察者與聲源相對遠離時，觀察者接受到的頻率減小，觀察者與聲源相對靜止時，觀察者接受到的頻率與聲源的頻率相等，可知上述情景中只有火車運動，觀察者乘汽車迎著火車運動時，兩者相對靠近，此時觀察者聽到這個樂音的音調（頻率）一定比原來升高。故選C。4．如圖所示是產生機械波的波源O做勻速運動的情況，圖中的圓表示波峰。下列說法中錯誤的是（）A．該圖表示的是多普勒現象B．此時波源正在向A觀測者靠近C．CD兩位觀測者此時接收到的頻率和波源發出的頻率相等D．B觀測者此時接收到的頻率小于波源發出的頻率【答案】C【解析】A．該圖表示由波源移動而引起的多普勒效應，故A正確，不符合題意；B．由圖可知，觀測者A在單位時間內接收到的完全波的個數最多，說明波源向A觀測者靠近，故B正確，不符合題意；C．波源與CD觀測者間的距離不斷增大，故接收到的頻率小于波源發出的頻率，故C錯誤，符合題意；D．波源與觀測者B的距離不斷增大，故觀測者接收到的頻率小于波源發出的頻率，故D正確，不符合題意。故選C。5．分析下列所描述的四個物理現象：①聽到迎面而來越來越尖銳的汽笛聲；②夏天里一次閃電過后，有時會雷聲轟鳴不絕；③水塘中的水波能繞過障礙物繼續傳播；④圍繞振動的音叉轉一圈會聽到忽強忽弱的聲音。這些現象分別是波的（）A．多普勒效應、衍射現象、反射現象、干涉現象B．干涉現象、衍射現象、多普勒效應、折射現象C．多普勒效應、反射現象、衍射現象、干涉現象D．多普勒效應、反射現象、干涉現象、衍射現象【答案】C【解析】①聽到迎面而來的尖銳汽笛聲，即汽車靠近時感覺音調升高，這是多普勒效應造成的；

②夏天里一次閃電過后，有時會雷聲轟鳴不絕，是因為聲音在云層之間來回反射造成的；

③水塘中的水波能繞過障礙物繼續傳播，這是水波的衍射現象；

④圍繞振動的音叉轉一圈會聽到忽強忽弱的聲音，是音叉發出兩個頻率相同的聲波相互疊加，出現加強區和減弱區，這是干涉現象，故C正確，ABD錯誤。故選C。二、多選題6．如圖所示，小球P一邊貼著水面每秒振動5次，一邊沿x軸正方向勻速移動。x=0處是它的初始位置。圖示為恰經10個周期時觀察到的水面波。則下列說法正確的是（）A．位于x軸正方向一側的觀測者，接收頻率大于5HzB．位于x軸負方向一側的觀測者，接收頻率大于5HzC．水面波的傳播速度是0.2m/s，小球勻速移動的速度是0.1m/sD．水面波的傳播速度是0.4m/s，小球勻速移動的速度是0.2m/s【答案】AC【解析】AB．小球每秒振動5次，所以波的頻率為5Hz，小球沿x軸正方向勻速移動，根據多普勒效應規律可知，位于x軸正方向一側的觀測者，接收頻率大于5Hz，位于x軸負方向一側的觀測者，接收頻率小于5Hz，所以A正確；B錯誤；CD．小球的振動周期為小球振動10個周期所用的時間為小球的速度為水面波的傳播速度為所以C正確；D錯誤；故選AC。7．公路旁常有警察使用雷達測速儀來測定車輛的速度，以此來判斷車輛是否超速，測速儀可在極短的時間內發射兩束雷達波（速度為光的傳播速度），根據接收到反射回來的雷達波來測定汽車的速度。下列說法中正確的是（

）A．測出的速度實質上是發射兩束雷達波時間內的平均速度B．測出的速度實質上就是車輛經過的瞬時速度C．測速儀直接測出的物理量是時間差D．測速儀測出的速度可以認為是車輛經過時的瞬時速度【答案】ACD【解析】AB．因雷達測速儀發射兩束雷達波有一定的時間間隔，故實質上是發射兩束雷達波時間內的平均速度，故A正確，B錯誤；C．測速儀直接測出的是接收到兩束雷達波的時間差，故C正確；D．測速儀測出的雖然是平均速度，但由于時間短，故可以認為是車輛經過時的瞬時速度，故D正確。故選ACD。8．關于波的特有現象，下列說法正確的是（）A．只有頻率相同的兩列波才有可能發生干涉B．干涉時，振動加強的質點始終處于最大位移處C．波遇到障礙物時，一定會發生明顯的衍射現象D．醫生用“彩超”對病人身體的檢查是多普勒效應的應用【答案】AD【解析】A．由波的干涉定義可知，只有頻率相同的兩列波才有可能產生干涉，A正確；B．干涉時，振動加強的質點振幅最大，其位移隨時間做周期性變化，不會始終處于最大位移處，B錯誤；C．波遇到障礙物時，只有障礙物的尺寸與波的波長相差不多，或比波長更小時，會產生明顯的衍射現象，C錯誤；D．醫生用“彩超”對病人身體的檢查是多普勒效應的應用，D正確。故選AD。9．下列各儀器的分析中正確的是（）A．偏光鏡是利用縱波偏振特性的儀器B．醫學上用的內窺鏡用來檢查人體胃、腸、氣管等臟器的內部，內窺鏡的連線是用光導纖維制成的，利用了光的全反射原理C．照相機鏡頭呈淡紫色是光的衍射引起的D．雷達測速儀是利用波的多普勤效應原理【答案】BD【解析】A．偏光鏡是利用橫波偏振特性的儀器，故A錯誤；B．內窺鏡的連線是用光導纖維制成的，利用了光的全反射原理，故B正確；C．照相機鏡頭呈淡紫色是光的薄膜干涉引起的，故C錯；D．雷達測速主要是利用多普勒效應原理:當目標向雷達天線靠近時,反射信號頻率將高于發射機頻率;反之,當目標遠離天線而去時,反射信號頻率將低于發射機率.如此即可借由頻率的改變數值,計算出目標與雷達的相對速度，故D正確。故選BD。10．蝙蝠在洞穴中飛來飛去時；它利用超聲脈沖導航非常有效，這種超聲脈沖的頻率高于20000Hz，能持續1ms或不到1ms的短促發射，且每秒重復發射數次。已知蝙蝠在一次正朝著表面平