高中物理 第12章 機械波 5、6多普勒效應、惠更斯原理學業(yè)分層測評 新人教版
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多普勒效應、惠更斯原理 (建議用時:45分鐘) [學業(yè)達標] 1.下列關于多普勒效應的說法中,正確的是( ) A.只要波源在運動,就一定能觀察到多普勒效應 B.如果聲源靜止,就觀察不到多普勒效應 C.當聲源朝靠近觀察者運動時,聲源的頻率不變 D.當聲波遠離觀察者運動時,觀察者接收到的頻率變低 E.當聲源相對于觀察者運動時,觀察者聽到的聲音的頻率可能變高,也可能變低 【解析】 波源運動時,波源與觀察者距離不一定變化,不一定發(fā)生多普勒效應,A錯;聲源靜止時,若觀察者向聲源運動,能發(fā)生多普勒效應,B錯;聲源朝著觀察者運動時,聲源頻率不變,觀察者接收到的頻率增大,C、D對;聲源相對觀察者運動時,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( ) 【導學號: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,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;又因為機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( ) 圖1257 A.波源振動的周期為0.05 s B.x=40 m處的質點在t=0.5 s時位移為零 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 E.接收器接收到的頻率與波源的運動方向無關 【解析】 波源振動的周期:T== s=0.05 s,A正確;x=40 m處的質點在t=0.5 s時仍在平衡位置,B正確;接收器接收到此波的時間:t= s=0.9 s,C錯誤;由多普勒效應的知識,可判斷D正確,E錯誤. 【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動,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________. 【導學號:23570072】 【解析】 機械波在介質中的速度由介質決定,與波的頻率、波源的速度無關,因此不論u如何變化,v都不變.聲源向著接收器運動,接收器單位時間接收到的完整波的個數(shù)增加,波源的速度越大,單位時間接收到的完整波的個數(shù)越多,因此u增大時,γ增大. 【答案】 增大 不變 5.一列波在第一種均勻介質中的波長為λ1,在第二種均勻介質中的波長為λ2,且λ1=3λ2,那么波在兩種介質中的頻率之比為________,波速之比為________. 【解析】 同一列波頻率不變,v=λf,==. 【答案】 1∶1 3∶1 6.當一個探險者進入一個山谷后,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間為t1=0.5 s,左邊的聲波從發(fā)出到反射回來所用的時間為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)出的波某一時刻在介質平面中的情形,實線為波峰,虛線為波谷,設波源頻率為20 Hz,且不運動,而觀察者在1 s內由A運動到B,觀察者接收到多少個完全波?設波速為340 m/s,則要讓觀察者完全接收不到波,他每秒要運動多少米? 圖1258 【解析】 觀察者在單位時間內接收到完全波的個數(shù)就等于觀察者接收到的頻率.如果觀察者不動,則1 s內,觀察者接收的完全波的個數(shù)應為20個,然而當觀察者從A運動到B的過程中,所能接收到的完全波的個數(shù)正好比不運動時少1個,即他只接收到19個完全波.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動并遠離波源.由x=vt得x=3401 m=340 m,即觀察者每秒要遠離波源340 m. 【答案】 19個 340 m [能力提升] 8.如圖1259所示是一波源O做勻速直線運動時在均勻介質中產(chǎn)生球面波的情況,則( )【導學號:23570073】 圖1259 A.該波源正在移向a點 B.該波源正在移向b點 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)生時間早,傳播時間長.對照圖示,可確定出波源由右向左運動,故A項正確,B錯誤.由于觀察者不動,故波面經(jīng)過觀察者的速度等于波速,而在a處觀察時,相鄰波面間距比波源不動時的間距小,因而經(jīng)過觀察者的時間間隔短,頻率大;同理在b處的時間間隔長,頻率小,故選項E錯誤,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a中傳播,故1、2的頻率、波速、波長均相等,A對B錯;波1、3是在兩種不同介質中傳播,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,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后司機聽到回聲,此時汽車距山崖的距離有多遠?(v聲=340 m/s) 【解析】 畫出汽車與聲音運動過程示意圖如圖所示,設汽車由A到C位移為s1,C到山崖B距離為s2,設汽車鳴笛到司機聽到回聲時間為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處魚群的方位.已知某超聲波頻率為1.0105 Hz,某時刻該超聲波在水中傳播的波動圖象如圖12511所示. 【導學號:23570074】 圖12511 (1)從該時刻開始計時,畫出x=7.510-3m處質點做簡諧運動的振動圖象(至少一個周期). (2)現(xiàn)測得超聲波信號從漁船到魚群往返一次所用時間為4 s,求魚群與漁船間的距離(忽略船和魚群的運動). 【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- 配套講稿:
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