AP物理2:多普勒效应

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例子问题

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例子问题1:多普勒效应

一只蝙蝠正以恒定的速度飞向一堵静止的墙.蝙蝠发出一种声音朝着墙壁,然后反射回蝙蝠。如果空气中的声速是,蝙蝠听到的声音频率是多少?

可能的答案:

正确答案:

解释

要回答这个问题,我们必须意识到我们需要使用多普勒效应的方程。首先,我们需要计算声音到达墙壁的频率。然后,我们要计算反射波到达蝙蝠的频率。

多普勒效应方程为:

在第一种情况下,我们考虑墙接收到的频率。在这个场景中,蝙蝠是移动的源,而墙是静止的观察者。因此,上式中的一项是0。此外,由于蝙蝠正朝墙壁移动,我们应该预期墙壁接收到的频率是更大的比原来的频率。因此,我们需要在分母中减去源的速度,因为这将导致观测频率的预期增加。

现在我们有了从墙壁反射的频率,我们可以计算蝙蝠所经历的频率。在这个场景中,墙现在是源。但是因为它没有移动,我们可以说多普勒方程中的项是0。同样地,在这种情况下,蝙蝠现在是观察者,它仍然以.而且,因为蝙蝠正在向源移动,那么从概念上讲,我们应该预期蝙蝠观察到的频率比墙壁反射的频率要大。为了确保这一点,我们需要添加多普勒方程分子中的项。

例子问题1:多普勒效应

如果一个音乐盒产生的音调当一个男孩跑向八音盒,男孩听到的频率是多少?

可能的答案:

正确答案:

解释

运动观察者的多普勒效应公式为:

既然男孩正在靠近,就要用正号。声速是.把已知的代入公式。

例子问题1:多普勒效应

假设一辆汽车在前进产生一个嘎。跑步的人走近汽车。跑者听到的频率是多少?

可能的答案:

正确答案:

解释

这个场景同时处理移动的源和移动的观察者。

写出正确的多普勒效应公式。

因为观察者和源都在接近,分子会有正号分母会有负号。声速是.代入所有已知值,求出频率。

例子问题1:多普勒效应

假设两辆车相互靠近,每辆车的速度都是.如果其中一辆车开始按喇叭的频率,另一辆车感知到的波长是多少?

可能的答案:

感知到的波长将与源波长相同,因为两辆车是朝着彼此移动的

正确答案:

解释

我们被告知有两辆车正在向另一辆车移动,其中一辆车以一定的频率发出一种声音。反过来,另一辆车会感知到不同频率的声音,因为两辆车都在相对移动。因此,我们可以把这个问题归为一个涉及多普勒效应概念的问题。

由于两辆车向对方移动,我们可以得出结论,观察到的频率应该大于源频率。为了使它成立,我们需要加上上面的分子,然后减去分母。

但我们还没做完。这个问题问的是感知到的波长,而不是感知到的频率。因此,我们需要使用以下公式将频率转换为波长:

示例问题5:多普勒效应

一辆摩托车正在后退.通常,排气音是有频率的.如果声速为,则确定感知频率

可能的答案:

这些都不是

正确答案:

解释

用多普勒效应方程计算后退源:

在哪里是当前介质中的声速吗

插入值:

示例问题6:多普勒效应

一列火车正在后退开着喇叭。通常情况下,喇叭有频率.如果声速为,则确定感知频率

可能的答案:

这些都不是

正确答案:

解释

用多普勒效应方程计算后退源:

在哪里是当前介质中的声速吗

插入值:

示例问题7:多普勒效应

一辆救护车正在后退警报器响了。正常情况下,警报器有频率.如果声速为,则确定感知频率

可能的答案:

这些都不是

正确答案:

解释

用多普勒效应方程计算后退源:

在哪里是当前介质中的声速吗

插入值:

例子问题1:多普勒效应

一辆摩托车正靠近.通常,排气音是有频率的.如果声速为,则确定感知频率

可能的答案:

这些都不是

正确答案:

解释

使用多普勒效应方程逼近源:

在哪里是当前介质中的声速。

插入值:

例子问题1:多普勒效应

一列火车正在八点进站开着喇叭。通常情况下,喇叭有频率.如果声速为,则确定感知频率

可能的答案:

这些都不是

正确答案:

解释

使用多普勒效应方程逼近源:

在哪里是当前介质中的声速。

插入值:

例子问题1:多普勒效应

一辆救护车正在八点接近警报器响了。正常情况下,警报器有频率.如果声速为,则确定感知频率

可能的答案:

这些都不是

正确答案:

解释

使用多普勒效应方程逼近源:

在哪里是当前介质中的声速。

插入值:

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