若u增大,则( )
A.f增大,v增大B.f增大,v不变C.f不变,v增大D.f减小,v不变
【答案】B
【解析】
由于声波的速度由介质决定,故V不变,据多普勒效应可知,当声源接近接收器时接收到的频率变高,ν增加,故B项正确.
思路分析:
声波的速度由介质决定;根据多普勒效应解题
试题点评:
本题考查了多普勒效应
视频
二、多选题
11.下列说法中不正确的是()
A.在空旷的山谷里叫喊,可以听到回音,这是声音的反射现象
B.波发生折射时,波的频率不变,但波长、波速均要改变
C.红外线和X射线都有很强的穿透本领,长用于医学透视
D.电磁波必须依赖介质传播,不同的介质波速均为v=3.0×108m/s
【答案】CD
【解析】
声波属于机械波,可以发生反射,衍射,干涉等现象,在空旷的山谷里叫喊,可以听到回音,就是声波遇到山谷反射回来的,A错;波的频率由波源决定,跟介质无关,由
得v变化时f也要变化,B错;X射线有很强的穿透本领,常用于医学透视,红外线穿透本领很小,主要是热作用,C对;电磁波可以在真空中传播,不必依赖介质,真空中的速度是3.0×108m/s,有介质的时候要小于3.0×108m/s,电磁波在各种介质中的传播速度可由v=c/n来计算,c是真空中的光速,n是介质的折射率,D对。
12.下列选项与多普勒效应有关的是()
A.医生利用超声波探测病人血管中血液的流速
B.技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡
C.交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度
D.学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度
【答案】ACD
【解析】
多普勒效应是指波源或观察者之间发生相对移动(远离或者靠近),使它们之间的距离发生变化,使观察者接收到波的频率发生了变化。
激光测距利用了激光的平行性好,激光的直线传播,A错误;选项C利用了超声波的方向性好,C错误;根据多普勒效应的定义可判断选项BDE正确。
视频
13.下列说法正确的是( )
A.入射波面与法线的夹角为入射角B.入射波面与界面的夹角为入射角
C.入射波线与法线的夹角为入射角D.入射角跟反射角相等
【答案】CD
【解析】
【详解】入射波线与法线的夹角为入射角,而反射光线与法线的夹角为反射角,在波的反射中,入射角和反射夹相等,故CD正确,AB错误;故选CD。
14.根据多普勒效应,下列说法中不正确的有()
A.医生检查身体用的“B超”是根据超声波的多普勒效应制成的
B.一位有经验的战士听到飞行的炮弹尖叫声越来越尖锐,可以判断炮弹正向他靠近
C.地球接收到遥远天体发出的光波的频率越来越小,由此可判断天体正远离地球
D.当波源和观察者间有相对运动时,观察者接收到的频率一定和波源发出的频率不同
【答案】AD
【解析】
【分析】
振源与观察者之间存在着相对运动,使观察者听到的声音频率不同于振源频率的现象.这就是频移现象.因为,声源相对于观测者在运动时,观测者所听到的声音会发生变化.当声源离观测者而去时,声波的波长增加,音调变得低沉,当声源接近观测者时,声波的波长减小,音调就变高.音调的变化同声源与观测者间的相对速度和声速的比值有关.这一比值越大,改变就越显著,后人把它称为“多普勒效应”.
【详解】医院检查身体的“B超”仪没有用到多普勒效应,而彩超则是通过测出反射波的频率变化来确定血流的速度,显然是运用了多普勒效应原理,故A错误。
一位有经验的战士听到飞行的炮弹尖叫声越来越尖锐,可以判断炮弹正向他靠近,故B正确。
接收到遥远天体发出的光波的频率越来越小,因此遥远天体应正在远离地球,故C正确。
当波源与观察者相互靠近时,观察者接收到的频率增加,反之,当波源与观察者相互远离时,观察者接收到的频率减小,而当沿着波源做圆周运动时,他们的间距没有变化,故D错误。
本题选择错误的,故选AD。
【点睛】考查多普勒效应,注意B超与彩超的区别,要知道在波源与观察者靠近时观察者接收到的波的频率变高,而在波源与观察者远离时接收频率变低;即高亢表示远离,低沉表示靠近.
15.如图所示,甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图,乙为介质中x=2m处的质点P以此时刻为计时起点的振动图象.质点Q的平衡位置位于x=3.5m处,下列说法正确的是( )
A.这列波的沿x轴正方向传播
B.这列波的传播速度是20m/s
C.在0.3s时间内,质点P向右移动了3m
D.t=0.1s时,质点P的加速度大于质点Q的加速度
E.t=0.25s时,x=3.5m处的质点Q到达波峰位置
【答案】ADE
【解析】
从图乙中可以看出P点起振方向沿y轴正方向,根据“上下坡法”可得这列波沿x轴正方向传播,A正确;从图甲中可得λ=4m,从图乙中可得T=0.4s,故这列波的速度为
,B错误;机械波在传播过程中,波上的各个质点只在平衡位置上下振动,不随波迁移,C错误;当t=0.1s时,质点P处于最大位移处,据简谐运动的特点可知,此时加速度最大,而质点Q此时不在最大位移处,所以质点P的加速度大于质点Q的加速度,故D正确;据图象可知t=0时刻,x=1m的质点正处于波峰,该点与质点Q相距Δx=3.5m-1m=2.5m,从t=0时刻起,质点Q到达波峰所需要的时间
,故E正确。
故选ADE.
【点睛】波的图象往往先判断质点的振动方向和波的传播方向间的关系.同时,熟练要分析波动形成的过程,分析物理量的变化情况,基础题.
三、填空题
16.车以80m/h速度行驶,从对面开来超高速列车,向背后奔驶而去.此间超高速车所发出的汽笛声开始若听取“哆”音,后来听到的则是降低的“咪”音(假定“哆”音和“咪”音的频率之比为
.设声速为1200m/h,则超高速列车的时速是________m/h.
【答案】200
【解析】
【分析】
多普勒效应中,观察者和发射源的频率关系为:
f′=(
)f;f′为观察到的频率;f为发射源于该介质中的原始发射频率;v为波在该介质中的行进速度;v0为观察者移动速度,若接近发射源则前方运算符号为+号,反之则为-号;vS为发射源移动速度,若接近观察者则前方运算符号为-号,反之则为+号.
【详解】当超高速列车迎面驶来时,有:
f1=(
)f ①
当超高速列车驶过他身旁后,有:
f2=(
)f ②
又:
③
联立解得:
vs=200m/h
17.如图是不同频率的水波通过相同的水孔所能到达区域的示意图(图中波纹间距仅为示意,并不代表波长大小),________情况中水波的频率最大.
【答案】C
【解析】
【详解】由图知A图衍射现象最明显,C图最不明显,则A中波长最长,则频率最小;C中波长最短,则频率最大.
【点睛】本题考查了发生明显衍射现象的条件:
障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多,并掌握c=λf公式的应用.
18.图甲所示是一列沿X轴方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形,质点P的振动图象如图乙所示,则这列波的传播速度________m/s,这列波向________(选填“+x”或“﹣x”)方向传播.
【答案】
(1).2
(2).
【解析】
【详解】由图乙读出此时刻(t=0)P质点的速度方向沿y轴正方向,由图甲判断出来波的传播方向是沿x轴正方向.
由甲图读出波长为λ=8m,乙图读出周期为T=4s,则该波的波速为
.
【点睛】本题考查识别和理解振动图象和波动图象的能力,并要能把握两种图象之间的联系.
19.由于波源和观察者之间有________,使观察者感到频率发生变化的现象,叫做多普勒效应.
【答案】相对运动
【解析】
【详解】由于波源和观察者之间有相对运动,使观察者感到频率发生变化的现象,叫做多普勒效应.
四、解答题
20.某同学在t=0时刻手抓绳子左端(右端绳头固定)将其上下抖动,如图所示为经过
形成的绳波,试画出再经过
形成的绳波.
【答案】
【解析】
【详解】波在绳中匀速传播,在一个周期内传播的距离为一个波长,则在t=T/4时,波传到质点5,再经过3T/4,波传到第17个质点,此时第17个质点开始向下振动,则此时绳上各质点的状态如图所示.
【点睛】本题要抓住波在同一均匀介质中是匀速传播的,知道波在一个周期内传播的距离为一个波长,运用波形平移法画波形图.
五、综合题
21.如图所示,S是水面波的波源,x、y是挡板,S1、S2是两个狭缝(SS1=SS2,狭缝的尺寸比波长小得多),试回答以下问题:
(1)若闭上S1,只打开S2,会看到什么现象?
(2)若S1、S2都打开,会发生什么现象?
(3)若实线和虚线分别表示波峰和波谷,那么在A、B、C、D各点中,哪些点向上振动最强,哪些点向下振动最强,哪些点振动最弱?
【答案】
(1)水面波在狭缝S2处发生明显的衍射现象,水面波以狭缝S2处为波源向挡板另一侧传播开来
(2)一些地方振动加强,一些地方振动减弱,加强区与减弱区相互间隔开,发生明显的干涉现象(3)质点D是波峰与波峰相遇处,是振动最强点;质点B是波谷与波谷相遇处,也是振动最强点,质点A、C是波峰与波谷相遇的地方,这两点振动最弱
【解析】
(1)只打开S2时,波源S产生的波传播到狭缝S2时,由于狭缝的尺寸比波长小,于是水面波在狭缝S2处发生明显的衍射现象,水面波以狭缝S2处为波源向挡板另一侧传播开来.
(2)由于SS1=SS2,所以从波源发出的水波传播到S1、S2处时它们的振动情况完全相同,当S1、S2都打开时产生相干波,它们在空间相遇时产生干涉现象,一些地方振动加强,一些地方振动减弱,加强区与减弱区相互间隔开,发生明显的干涉现象.
(3)质点D是波峰与波峰相遇处,是振动最强点;质点B是波谷与波谷相遇处,也是振动最强点,质点A、C是波峰与波谷相遇的地方,这两点振动最弱.
点睛:
解答此题要知道:
明显衍射的条件是缝宽比波长小或者相差不大;两个狭缝为相干光源,故会产生干涉图象;振动加强点到两个波源距离差为波长整数倍,振动减弱点到两个波源距离差为半波长的奇数倍.
22.一根张紧的水平弹性长绳上的a,b两点,相距s=14m,b点在a点的右方,当一列简谐横波沿此长绳向右传播时,若a点到达波峰时,b点的位移恰为零且向上运动.经过t=1.00s后a点的位移为零,且向上运动,而b点恰到达波谷,求:
(1)这列简谐波的波速.
(2)当2λ<s<3λ,3T<t<4T时,这列波的波速是多少?
【答案】
(1)
(m=0,1,2,3,…,n=0,1,2,3,…)
(2)
【解析】
【详解】
(1)依题意得波传播的距离:
s=(n+
)λ,所用时间为:
t=(m+
)T,解得:
,
.(m=0,1,2…,n=0,1,2…)
则波速
.(m=0,1,2…,n=0,1,2…)
(2)当2λ<s<3λ,3T<t<4T时,则n=2,m=3.
代入v=
,解得:
v=
m/s
【点睛】解决本题的关键知道波动与振动的关系,知道波传播的周期性即经过周期的整数倍,以及波形的重复性问题.