多普勒效應、惠更斯原理(習題).pdf

多普勒效應、惠更斯原理多普勒效應、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 5 次，一邊沿 z 軸正方向勻速移動，O 點是它的初始 位置圖示為觀察到的某一時刻的水面波，圖中的實線表示水面波的波峰位置，此時小球 P 處于波峰 位置，激起的第一個波峰剛好傳到 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輪船在進港途中 x-t 圖像如圖甲所示，則在港口所測到輪船 L 霧笛發(fā)出聲音的頻率是圖乙中的 哪一個（ ） 3站在火車站臺上的旅客聽到火車鳴笛聲的音調(diào)變化情況是（ ） A當火車減速進站時，鳴笛聲的音調(diào)變低 B當火車減速進站時，鳴笛聲的音調(diào)變高 C當火車減速離站時，鳴笛聲的音調(diào)變低 D當火車減速離站時，鳴笛聲的音調(diào)變高 4一個位于原點 O 的波源 S 發(fā)出一列沿 x 軸正向傳播的簡諧橫波，波速為 400 ms，已知在 t=0 時刻，波剛好傳到 x=40 m 處，當時的波形圖如圖所示在 x 軸上橫坐標 x=400 m 處固定一個波的接 收器 P（圖中未畫出） ，則下列說法中正確的是（ ） A波源開始振動的方向一定是向下 Bx=40 m 處的質(zhì)點在 t=0.5 s 時刻位于最大位移處 C接收器在江 1.0 s 時刻才接收到此波的信號 D 若從 t=0 時刻起波源 S 沿 x 軸負向以 10 ms 的速度勻速移動， 則接收器接收到此波時的頻率 將變小 5有兩個靜止的聲源，發(fā)出聲波 1 和聲波 2，在空氣中傳播，如圖所示為某時刻這兩列波的圖像， 則下列說法中正確的是（ ） A聲波 1 的波速比聲波 2 的波速大 B相對于同一障礙物，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，不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 D遠離兩個聲源運動的觀察者，聽到的這兩列波的頻率均與從聲源發(fā)出時的頻率相同 6如圖甲所示，O 為波源，OP 間距為 s，t=0 時刻 0 點開始由平衡位置向下振動，產(chǎn)生向右的沿 直線傳播的簡諧橫波，圖乙表示 P 點振動的圖像（從 t1時刻開始振動） 則以下說法正確的是（ ） A該波的波長為 s(t2t1)t1 B該波與另一列頻率為 21 1 tt Hz 的同類波疊加不可能產(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能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象 D若波源 O 向右勻減速運動，靠近 P 點，則 P 點的觀察者接收到的波的頻率比 21 1 tt Hz 大 7如圖是一列機械波從一種介質(zhì)進入另一種介質(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以下關于波的認識，哪些是正確的？（ ） A潛艇利用聲吶探測周圍物體的分布情況，用的是波的反射原理 B隱形飛機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，從而達到隱形的目的 C雷達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，當甲開了一槍后，乙在時 間 t 后聽到第一聲槍響，則乙聽到第二聲槍響的時間為（ ） A聽不到 B甲開槍 3t 后 C甲開槍 2t 后 D甲開槍 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、頻率相等波速不等 B2 與 1 的波速、頻率相等，波長不等 C3 與 1 的波速、頻率、波長均相等 D3 與 1 的頻率相等，波速、波長均不等 11如圖所示。是聲波從介質(zhì)進入介質(zhì)的折射情況，由圖判斷下面說法中正確的是（ ） 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動，同時發(fā)出呼嘯聲，有經(jīng)驗的戰(zhàn)士根據(jù)呼嘯 聲的音調(diào)即能判斷炮彈是向他飛來還是遠離他而去假如他聽到的呼嘯聲音調(diào)降低，這說明炮彈正 _ 13如圖所示，在公路的十字路口東側路邊，甲以速度 v1，向東行走，在路口北側，乙站在路邊， 一輛汽車以速度 v2通過路口向東行駛并鳴笛，已知汽車笛聲的頻率為 f0，車速 v2v1。甲聽到的笛聲 的頻率為 f1，乙聽到的笛聲的頻率為 f2，司機自己聽到的笛聲的頻率為 f3，則此三人聽到笛聲的頻率 由高至低依次為_ 14某人乘火車由甲地去乙地，途中此人乘坐的列車笛聲頻率為 f1；此人乘坐的列車之后又與迎 面駛來的一列客車會車，聽到客車駛近時的笛聲頻率為 f2，已知機車發(fā)出的笛聲相同，則 f1與 f2的大 小關系是 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，鳴笛聲頻率為 275 Hz，若常溫下空氣中的聲速 v=340 ms （1）當火車駛來時，站在鐵道旁的觀察者聽到的笛聲頻率是多少？ （2）當火車駛去時，站在鐵道旁的觀察者聽到的笛聲頻率是多少？ 16一個觀察者在鐵路旁邊，當火車駛近時，他聽到汽笛聲頻率為 f1=440 Hz當火車駛去時，他 聽到汽笛聲頻率為 f2=392 Hz，設空氣中的聲速為 330 ms，求火車的速度 v1是多少？ 17正在報警的警鐘，每隔 0.4 s 響一聲，有輛警車以 72 kmh 的速度向警鐘所在地趕來，則該 警車內(nèi)的警察在 2 min 內(nèi)能聽到多少次響聲？（報警信號在空氣中傳播速度為 340 ms） 18某人想聽到自己發(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？（原聲與回聲區(qū)分的最短時間為 0.1 s） 19一個觀察者在高處用望遠鏡注視在地上的木工以每秒 2 次的頻率擊釘子，他聽到聲音時恰好 看到擊錘動作，若觀察者距木工 680 m，當木工停止擊錘后，他還能聽到幾次擊釘聲？（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 的 時 間 為 2 s ， 波 速 0.4 m 0.2 m / s 2s ， P 點 移 動 速 度 0.4m 0.2m / s 2s 2 【答案】A 【解析】由 x-t 圖像可知，輪船靠近港口時的速度 v1v3v2，由 vf f Vv 可知，f1f3f2，故 A 項正確。 3 【答案】B、C 【解析】當波源靠近觀察者時，觀察者接收到的頻率變高；當波源遠離觀察者時，觀察者接收到 的頻率變低 4 【答案】A、D 【解析】t=0 時刻 x=40 m 處質(zhì)點起振的方向與波源開始振動的方向是相同的，向下振動，所以 A 正確；由=20 m，0.05sT v ，所以 x=40 m 處的質(zhì)點，在 t=0.5 s 時恰好振動了 10 個周期，又 回到平衡位置， B 錯誤； t=0 時波離接收器 P 的距離為 400 m40 m=360 m， 所以再經(jīng)過 360 s0.9s 400 ， 接收器 P 即可接收到此波的信號，C 錯誤；波源以 10 ms 的速度遠離接收器 P，由多普勒效應知識 可知，接收器接收到此波時的頻率將變小，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 錯誤 B、由圖讀出聲波 1 和聲波 2 波長之比 1：2=2：1，波長大的更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象， B 對。C、由 v=f 得到兩波頻率之比 f1：f2=1：2，頻率不同，相遇時不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 C 對。D、遠 離兩個聲源運動的觀察者，聽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 211 ()/vTs ttt， 頻率 21 11 f Ttt ， 因此遇到頻率為 21 1 tt 的同類波可以發(fā)生干涉現(xiàn)象，A 對，B 錯；因障礙物的尺寸 21 1 () 2 s tt t 比波長 還小，故能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，C 對；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。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 C 對。 8 【答案】A、B、C、D 【解析】A、B、C 選項中應用了波的反射現(xiàn)象，而 D 選項應用了波的折射現(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 選項也對. 9 【答案】C 【解析】乙聽到第一聲槍響必然是甲放槍的聲音直接傳到乙的耳中，設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，由幾何關系可得：AC=CB=2a，故第二聲槍響傳到乙的耳中的時間為 4 2 ACCBa tt vv 10 【答案】D 【解析】反射波的波長、頻率、波速與入射波都應該相等，故 A 錯，B 錯折射波的波長、波速 與入射波都不等，但頻率相等，故 C 錯，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 C 錯誤；根據(jù)折射規(guī) 律有 11 22 sin 1 sin v v 所以 v1v2，選項 D 錯誤，選項 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 B 錯誤 二、填空題二、填空題 12 【答案】遠離他而去 13 【答案】f1、f2、f3 【解析】由于 v2v1，所以汽車和甲的相對距離減小甲聽到的頻率變大，即 f1f0由于乙靜止 不動，汽車和乙的相對距離增大，乙聽到的頻率變小，即 f2f0由于司機和聲源相對靜止，所以司機 聽到的頻率不變，即 f3=f0綜上所述，三人聽到笛聲的頻率由高至低依次為 f1、f3、f2 14 【答案】小于 【解析】當波源和觀察者互相靠近時，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】見解析 【解析】 （1）觀察者相對介質(zhì)靜止，波源以速度“向觀察者運動，以介質(zhì)為參考系，波長將縮短為 =vTuT=(vu)T，則觀察者聽到的頻率為 340 275 Hz292Hz 34020 vv ff vu 。 （2）同上述分析，觀察者聽到的頻率為 340 275 Hz260Hz 34020 vv ff vu 16 【答案】見解析 【解析】設汽笛的頻率為 f， 當火車駛近時： 1 1 v ff vv ， 當火車遠離時： 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】見解析 【解析】 警鐘所發(fā)報警信號頻率 1 Hz2.5Hz 0.4 f ， 觀察者相對于介質(zhì)的速度 v1=72 kmh=20 ms，故警察接收到的報警信號頻率 1 20545 11HzHz 340217 v ff v ，則警察在 2 min 內(nèi)可聽到的警報聲 45 120 17 n 次=317 次 18 【答案】見解析 【解析】在波的反射現(xiàn)象中，反射波的波長、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全部經(jīng)歷的時間在 0.1 s 以上，才能辨別出回聲，設障礙物至少和人相距為 s，則應有 2s=vt 可得： 340 0.1 m17m 22 vt s 19 【答案】見解析 【解析】題中木工擊釘子產(chǎn)生的