题文
如图所示,我们站在马路旁,当有鸣着警笛的汽车快速驶过时,所听到警笛的声调,先由低变高,然后又由高变低.这一现象是奥地利物理学家J.C.多普勒在1842年首先发现的.
多普勒效应引起的频率变化称为多普勒频移,多普勒频移的大小与波源和观测者运动的速度有关,多普勒频移为△f=vsc-vsf.如观测者不动,而波源以匀速vs沿与观测者的联线向观测者运动,观测者测得的波频率为f′=cc-vsf,式中c是波在介质中的传播速度,f是波源发出的波的频率.由公式可知,测得的波频率f′大于源的波频率f.如波源沿与观测者联线相反的方向运动时,vs为负,即测得的波频率小于源的波频率.
高速公路上可用多普勒效应检测行车速度,某警车在迎面驶来又离去的过程中,静止的测量仪测得警笛的最高和最低频率分别为21.6kHz和18.7kHz,已知空气中声波的速度为340m/s,则该车的车速是______m/s.
题型:未知 难度:其他题型
答案
观测者测得的波频率为f′=cc-vsf,式中c是波在介质中的传播速度,f是波源发出的波的频率;
某警车在迎面驶来又离去的过程中,静止的测量仪测得警笛的最高和最低频率分别为21.6kHz和18.7kHz,空气中声波的速度为340m/s,故有:
21.6=340340-vsf ①
18.7=340340+vsf ②
联立解得:vs=24.47m/s
故答案为:24.47.
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解析
cc-vs
考点
据考高分专家说,试题“如图所示,我们站在马路旁,当有鸣着警笛的.....”主要考查你对 [多普勒效应 ]考点的理解。
多普勒效应
多普勒效应:
1、定义: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。
2、特点:当波源与观察者有相对运动,两者相互接近时,观察者接收到的频率增大;两者相互远离时,观察者接收到的频率减小。
3、定性分析:当波源与观察者相对静止时,1s内通过观察者的波峰(或密部)的数目是一定的,观察到的频率等于波源振动的频率;当波源与观察者相向运动时,1s内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加,观察到的频率增加;反之,当波源与观察者互相远离时,观察到的频率变小
4、备注:
(1)发生多普勒效应时,波源本身的频率并没有变化,只是观察者接收到的频率发生了变化
(2)多普勒效应是波特有的现象,一切波都可以发生多普勒效应
多普勒效应产生原因的定量分析:
设u表示波源相对介质的速度,v表示观察者相对介质的速度,V表示波的传播速度.f和f'分别表示波源频率和观察者接收到的频率。
(1)波源和观察者相对介质都不动,单位时间内波源振动f次,波传播距离在数值上等于V,即发出的波分布在长度V上,共有f个波长,观察者接收到的频率是单位时间内通过观察者的完全波数,故
即接收到的频率等于波源的频率。如图甲所示。
(2)波源相对介质不动,而观察者向波源运动,则渡相对观察者的速度为,根据公式
知
即接收到的频率等于波源的频率。如图甲所示。
(2)波源相对介质不动,而观察者向波源运动,则渡相对观察者的速度为,根据公式
知

即接收到的频率增加为波源频率的即接收到的频率增加为波源频率的

倍一同理可知,观察者远离波源运动,观察者接收到的频率为如图乙所示。
(3)观察者静止,波源以速度u向观察者运动,波速V与波源的运动无关,但波长被压缩为故观察者接收到的频率
即观察者接收到的频率增大,反之,若波源远离观察者时,观察者接收到的频率减小。如图丙所示。



