练习册

  • 练习册
  • 试题
    在上述火车鸣笛的例子中.实际上火车鸣笛的频率并没有改变.而是由于声源和观察者之间有相对运动.使人耳接收到声音的频率发生了变化.所以人耳听到汽笛的音调发生了变化．为了说明这个问题.我们可以用水波代替声波.做如下演示实验． 图1 在盛有清水的大水槽中.以一端粘有直径约为8mm的石蜡球的细弹簧作为弹簧单振子.使单振子与水面接触.如图1所示．若使单振子沿竖直方向周期性地上下击打水面.这时.水面上就形成向四周传播的周期性同心圆波．若将振动着的单振子在水面上向右平移.便可看到从振源中心到右槽壁间的波纹变密.波长缩短.右壁接收圆波的频率变大.而振源中心到左槽壁的波纹变疏.波长增大.左槽壁接收圆波的频率变小.波形如图2所示(做该实验时.水槽尽量大些.为减少反射波的影响.可用多层纱布条缝叠在一起.挂在水槽壁内.以吸收传到槽壁的圆波)． 图2 该实验仪器结构简单.易于取材.制作简便.便于操作.直观性强.可信度高.具有较好的实验效果．实验结果表明.单振子本身的频率并没有改变.而是水槽壁接收的水波的频率发生了变化.这就与上述火车鸣笛的情况相类似了．通过该实验的演示.我们就不难理解波的多普勒效应了． 三.声波多普勒效应的理论分析 结合教材的阐述.我们还知道.当波源与观察者有相对运动时.如果二者相互接近.观察者接收到波的频率增大,如果二者远离.观察者接收到波的频率减小．对于这种变化关系.下面笔者由浅入深地分三种情况针对声波做如下讨论． 首先.设声源速度为vS.接收者速度为vB.v表示声波在介质中的传播速度.当声源向接收者运动时.vS取正值.而背离接收者运动时.vS取负值,当观察者向声源运动时.vB取正值.而背离声源运动时.vB取负值.波速v总取正值． 1.声源不动.观察者以速度vB相对于介质运动.即vS＝0.vB≠0时 如观察者向着声源运动.则vB＞0．因观察者以速度vB迎向声源运动.相当于波以速度v+vB通过接收者．单位时间内接收到的波数就是接收到的频率.即 ν′＝(v+vB)／λ＝(v+vB)／(vT) ＝［(v+vB)／v］ν＝［1+(vB／v)］ν． ① 该式表明:当观察者向声源运动时.接收到的频率ν′为声源频率的［1+(vB／v)］倍,当观察者背离声源运动时.vB＜0.则ν′＜ν.即观察者接收到的频率ν′小于声源的振动频率ν．读者可自行分析当vB＝-v时.会发生什么情况? 2.观察者不动.声源以速度vS相对于介质运动.即vB＝0.vS≠0时 图3 如声源向着观察者运动.这时vS＞0．假定vS＜v.因为声速仅决定于介质的性质.与声源的运动与否无关．所以在一个周期T内声源在S点发出的振动向前传播的距离等于波长λ．如声源不动.则波形如图3中实线所示,但若声源运动.则在一个周期的时间内声源在波的传播方向上通过一段路程v?ST而达到S′点.结果整个波形如图3中点S′.B′间的虚线所示．由于声源做匀速运动.所以.波形无畸弯．只是波长变小.其值为λ′＝＝λ-vST＝vT-vST＝(v-vS)．所以观察者在单位时间内接收到的波数为 ν′＝v／λ′＝[v／(v-vS)]ν． ② 该式表明:当声源向着观察者运动时.观察者接收的频率是声源频率的v／(v-vS)倍．如声源背离观察者运动.则vS＜0.所以有ν′＜ν.即观察者接收到的频率比声源频率降低了．现在我们就不难明白前述火车相对观察者运动时音调变化的本质原因了． 从以上所讨论的两种情况中.我们不难看出.无论是接收者相对介质运动还是声源相对介质运动.接收者接收到波的频率的变化情况虽然一样.但两种变化的本质机理却不同．前者是由相对波速的变化引起.而后者是由波长的变化引起．根据以上两种情况的讨论.我们可以很容易证明.当观察者和声源同时相对介质运动.即vB≠0.vS≠0时.观察者接收到声波的频率为 ν′＝(v+vB)／[(v-vS)／ν]＝［(v+vB)／(v-vS)］ν． ③ 该式也可以说是以上两种讨论的综合.如果在vS和vB两个量中有一个为零时.就可得出上面的①.②式分别所表示的两种情况． 四.波的多普勒效应的科学应用 多普勒效应是波动过程所具有的共同特性.不仅声波有多普勒效应.光波也具有多普勒效应.天体物理学家正是根据光波的多普勒效应.通过对遥远星系发出来的光进行光谱分析.发现了“红移 现象.从而有力地证明了宇宙膨胀论.即宇宙中的遥远天体正在以一定的速度离我们远去,有经验的铁路工人可以根据火车的汽笛声判断火车的运行方向及快慢,交通指挥系统可以根据电磁波的多普勒效应.指示出汽车的位置及速度．在军事上.可以判定导弹.潜艇的运行方向及速度大小,在天文学上可以测定人造卫星或星球相对地球的运行速度,在医学上.可以利用超声波的多普勒效应对心脏跳动情况进行诊断．总之.多普勒效应在科学技术上有着广泛的应用． 【查看更多】

     

    题目列表(包括答案和解析)

    （2011?青浦区二模）小华和小海同学为了探究物体的质量和体积的关系，他们用A、B两种物质制成的不同体积的实心物体进行实验，并将测量的数据记录在表一、表二中．
    表一 表二
    物质 实验序号 体积（米3） 质量（千克）
    A 1 0.5×10-3 1
    2 1×10-3 2
    3 1.5×10-3 3
    物质 实验序号 体积（米3） 质量（千克）
    B 4 0.2×10-3 0.8
    5 0.4×10-3 1.6
    6 1×10-3 4
    （1）分析比较实验序号1、2、3或4、5、6中的物体的质量与体积的倍数关系，可得出的初步结论是：对同一物质，
    物体的质量与物体的体积成正比
    物体的质量与物体的体积成正比
    ．
    （2）分析比较实验序号2和6的数据，他们可以提出的猜想是：
    体积相同时，物体的质量与物质的种类有关
    体积相同时，物体的质量与物质的种类有关
    ．
    表三①为验证上述猜想，在已有表一、表二实验数据的基础上，小华测量了用C物质制成的实心物体的体积和质量，如表三所示．你认为分析比较三个表中的实验序号
    2、6与9（或1与8；或4与7）
    2、6与9（或1与8；或4与7）
    的数据可以验证上述的猜想．
    表三
    物质 实验序号 体积（米3） 质量（千克）
    C 7 0.2×10-3 1.6
    8 0.5×10-3 4
    9 1×10-3 8
    ②在上述实验结论的基础上，两位同学又对三个表格中的数据作了进一步的综合分析，并归纳得出了结论．
    （a）分析比较表一或表二或表三中的数据及相关条件，可初步得出：
    同种物质，物体的质量与体积的比值相同
    同种物质，物体的质量与体积的比值相同
    ．
    （b）分析比较表一和表二和表三中的数据及相关条件，可初步得出：
    不同物质，物体的质量与体积的比值不同
    不同物质，物体的质量与体积的比值不同
    ．

    查看答案和解析>>

    （2013?河西区二模）学习了电学知识后，某中学物理兴趣小组的同学们发现，电学量的变化往往能用来反映力学、热学、光学等物理量的变化．在老师的帮助下，他们共同设计了一种用电学量的变化来反映力学量-----距离变化的装置．
    （1）如1所示是他们最初设计的装置原理图，图中R0是定值电阻，ab是沿竖直方向固定放置的长60cm粗细均匀的金属杆，其电阻Rab为9Ω，电阻随长度变化均匀；M是上下均有挂环、可沿竖直导轨上P移动的小物块，它左端用水平金属细杆（电阻不计）与滑片P相连，P与ab接触良好；除金属杆ab、小物块M，金属细杆和导轨外，他们还准备了以下器材：
    A．电源（提供4V的稳定电压）
    B．电源表A（量程0～0.6A）
    C．电压表V1（量程0～3V）
    D．电压表V2（量程0～15V）
    E．定值电阻R0（1Ω、3Ω、5Ω的电阻各一个）
    F．开关S一个、导线（足够长）若干
    ①同学们认为，该装置应该尽可能地反映M移动的距离范围，同时还希望电压表上的每根刻度线都能够表示出移动是距离值，要达到此目的，电压表应该选
    C
    C
    （填器材序号字母）、定值电阻R的阻值应该选
    3
    3
    Ω的．
    ②在他们①的设计的设计方案中，P在ab的中点时，电压表的示数是
    1.5
    1.5
    V．
    （2）老师在充分肯定他们的设计方案后，提出一个建议，能否在上述实验方案的基础上再想想办法，使测量的距离范围更大？
    他们经过讨论后，决定增加一组滑轮组试试，图2所示的三个图分别是小明、小亮和小艳设计的滑轮组与M连接的示意图，他们希望通过电表的示数间接反映绳上N点的移动距离，且要求N点移动距离范围超过M．
    ①小明的连接方式能够达到目的吗？
    不能
    不能
    （选填“能”或“不能”），请你说明理由：
    根据滑轮组绳的绕法可知，N点的移动距离范围小于M
    根据滑轮组绳的绕法可知，N点的移动距离范围小于M

    ②
    小亮
    小亮
    （填“小明”、“小亮”、或“小艳”）的连接方式能使测量的N点移动距离范围最大．

    查看答案和解析>>

    28、在探究水的沸腾、海波和石蜡的熔化规律时，小琴记录的实验数据如下表所示．请回答下列问题．
    （1）在上述三个探究实验中，都需要的测量仪器是秒表和
    温度计
    ；
    （2）根据表中的实验数据可以判断：海波的温度达到53℃时，其状态是
    液态
    ；（选填“固态”或“液态”）
    （3）根据表中的实验数据可知：该实验中水的沸点是
    99
    ℃．
    加热时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
    石蜡的温度/℃ 40 41 42 44 46 47 48 49 51 52 54 56 59
    海波的温度/℃ 40 42 44 46 48 48 48 48 48 48 50 53 56
    水的温度/℃ 92 93 94 95 96 97 98 99 99 99 99 99 99

    查看答案和解析>>

    材料的电阻与温度有关，进一步研究表明：在温度化范围不太大时，电阻随温度的变化可以近似地表示为如下关系：R=R0（1+αT），其中，R是温度为T的电阻，R0是温度O℃时的电阻，α称作电阻温度系数，单位是℃-1．下面列出了一些材料在0-120℃的电阻温度系数：
    材料 α/℃-1
    铝
    R
    T
    A
    B
    0
    0.0039
    铜 0.00393
    碳 -0.0005
    镍铜合金 0.000002
    铁 0.0050
    锰铜合金 0.000006
    钨 0.0045
    （1）α＞0的材料，随温度升高，材料的电阻将
    增大
    增大

    （2）在上述R-T图象中，其中
    A
    A
    表示金属电阻随温度变化的规律．
    （3）在上述材料中，最适合做定值电阻的材料是
    镍铜合金
    镍铜合金
    ．
    （4）有一根铜导线，在0℃时的电阻为2Ω，则在100℃时的电阻大约为
    2.786
    2.786
    Ω．

    查看答案和解析>>

    （2012?延庆县一模）在探究水的沸腾、海波和石蜡的熔化规律时，小琴记录的实验数据如下表所示．请回答下列问题．
    （1）在上述三个探究实验中，都需要的测量仪器是秒表和
    温度计
    温度计
    ；
    （2）根据表中的实验数据可以判断：海波的熔点是
    48
    48
    ℃；
    加热时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
    石蜡的温度/℃ 40 41 42 44 46 47 48 49 51 52 54 56 59
    海波的温度/℃ 40 42 44 46 48 48 48 48 48 48 50 53 56
    水的温度/℃ 92 93 94 95 96 97 98 99 99 99 99 99 99
    （3）根据表中的实验数据可知：该实验中水的温度达到沸点后，继续给水加热，水的温度
    不变
    不变
    ．（选填“升高”、“不变”或“降低”）

    查看答案和解析>>


    同步练习册答案