Hiệu ứng dopple

Chia sẻ: Nguyen Huu Quang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

139
lượt xem 24
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo Hiệu ứng dopple giúp các bạn luyện thi đại học

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Hiệu ứng dopple

Sóng c Ch V. Hi u ng Dopple CH V. HI U NG DOPPLE A. TÓM T T KI N TH C C B N S thay i t n s sóng do ngu n sóng chuy n ng t ng i so v i máy thu cg i là hi u ng Dopple. Kí hi u f và v l n l t là t n s sóng và t c truy n sóng trong môi tr ng do ngu n sóng phát ra. • Tr ng h p ngu n sóng ng yên, ng i quan sát (máy thu) chuy n ng o Khi ngu n sóng ng yên, máy thu chuy n ng l i g n ngu n sóng v i t c vM thì t n s sóng mà máy thu thu c là : v + vM f '= f > f (1) v o Khi ngu n sóng ng yên, máy thu chuy n ng ra xa ngu n sóng v i t c vM thì t n s sóng mà máy thu thu c là : v − vM f '= f < f (2) v • Tr ng h p ngu n sóng chuy n ng l i g n ng i quan sát (máy thu) o Khi ngu n sóng chuy n ng l i g n máy thu v i t c vS thì t n s sóng mà máy thu thu c là : v f '= f > f (3) v − vS o Khi ngu n sóng chuy n ng ra xa máy thu v i t c vS thì t n s sóng mà máy thu thu c là : v f '= f < f (4) v + vS T ng quát : T n s sóng mà máy thu thu c do ngu n sóng phát ra là : v ± vM f '= f (5) v ± vS Trong ó : v là t c truy n sóng vM là t c máy thu vS là t c ngu n sóng T s c a (5) : l y d u (+) khi máy thu l i g n ngu n sóng, l yd u (-) khi máy thu ra xa ngu n sóng M u s c a (5) : l y d u (+) khi ngu n sóng ra xa máy thu, l yd u (-) khi ngu n sóng l i g n máy thu “L i g n t n s t ng, ra xa t n s gi m” Th y inh Tr ng Ngh a, giáo viên V t lí, tr ng THPT chuyên Lê Khi t - Qu ng Ngãi Trang 1
Sóng c Ch V. Hi u ng Dopple B. M T S BÀI T P Bài 1. M t xe c a c nh sát u l ng cao t c bóp còi phát ra âm có t n s 1 000 Hz. T c truy n âm trong không khí c 340 m/s. M t ng i lái xe nghe th y ti ng còi có t n s b ng bao nhiêu khi a) ng i ó lái xe ti n l i g n xe c nh sát v i t c 54 km/h. b) ng i ó lái xe ti n ra xa xe c nh sát v i t c 54 km/h. Bài gi i : Theo : f = 1 000 Hz ; v = 340 m/s ; vM = 54 km/h = 15 m/s. a) T n s ti ng còi mà ng i lái xe nghe c khi lái xe ti n l i g n xe c nh sát là : v + vM 340 + 15 f '= f = .1000 ≈ 1044 Hz v 340 b) T n s ti ng còi mà ng i lái xe nghe c khi lái xe ti n ra xa xe c nh sát là : v − vM 340 − 15 f '= f = .1000 ≈ 956 Hz v 340 Bài 2. M t xe c a c nh sát ch y v i t c 72 km/h trên m t o n ng th ng. Ng i c nh sát trên xe dùng còi i n phát ra âm có t n s 1 000 Hz. T c truy n âm trong không khí c 340 m/s. M t ng i ng bên l ng nghe ti ng còi có t n s bao nhiêu khi a) xe c a c nh sát ch y l i g n ng i ó v i t c 63 km/h. b) xe c a c nh sát ch y ra xa ng i ó v i t c 63km/h. Bài gi i : Theo : f = 1 000 Hz ; v = 340 m/s ; vS = 63 km/h = 17,5 m/s. a) Khi xe c nh sát ch y l i g n, ng i ng bên l ng nghe th y ti ng còi có t n s : v 340 f '= f = .1000 ≈ 1054 Hz v − vS 340 − 17,5 b) Khi xe c nh sát ch y ra xa, ng i ng bên l ng nghe th y ti ng còi có t n s : v 340 f '= f = .1000 ≈ 951 Hz v + vS 340 + 17,5 Bài 3. M t xe c u th ng hú còi t n s 1 500 Hz và v t qua m t ng i ang i xe pv it c 2,5 m/s. Sau khi b xe v t, ng i i xe p nghe th y âm có t n s 1 427 Hz. L y t c truy n âm trong không khí c 340 m/s. Tính t c c a xe c u th ng. Bài gi i : Kí hi u vS và vM l n l t là t c c a xe c u th ng và c a ng i i xe p ; f và f ' l n l t là t n s c a ti ng còi phát ra t! xe c u th ng và t n s c a ti ng còi mà ng i i xe p nghe c ; v là t c truy n âm trong không khí. Sau khi xe c u th ng v t qua ng i i xe p thì ngu n phát sóng (xe c u th ng) ang d ch chuy n ra xa máy thu (ng i i xe p) v i t c vS còn ng i i xe p (máy thu) ang chuy n ng l i g n ngu n phát sóng (xe c u th ng) v i t c vM nên ta có : v + vM f '= f v + vS Suy ra t c vS c a xe c u th ng là : f 1500 v S = (v + v M ). − v = (340 + 2,5). − 340 ≈ 20 m/s = 72 km/h f' 1427 Th y inh Tr ng Ngh a, giáo viên V t lí, tr ng THPT chuyên Lê Khi t - Qu ng Ngãi Trang 2
Sóng c Ch V. Hi u ng Dopple Bài 4. M t máy dò t c "t n m yên phát ra sóng âm có t n s 0,150 MHz v phía m t chi c xe ang ti n l i g n. T n s sóng ph n x t! chi c xe tr l i mà máy dò nh n c là 0,174 MHz. Bi t t c cho phép trên o n ng này là 85 km/h. H#i chi c xe có v t quá t c cho phép không ? L y t c truy n âm trong không khí c 340 m/s. Bài gi i : Kí hi u v là t c truy n sóng âm trong không khí. Chi c xe v!a có tác d$ng nh máy thu (vì nó nh n sóng t! máy dò n) v!a có tác d$ng nh máy phát (vì nó ph n x sóng tr l i máy dò). Khi máy dò là ngu n phát sóng có t n s f và chi c xe là máy thu thì ngu n sóng ng yên và máy thu chuy n ng l i g n ngu n sóng v i t c vM nên t n s sóng f ' mà chi c xe thu c là : v + vM f '= f (1) v Sóng ph n x t! chi c xe có t n s f ' . Khi chi c xe là ngu n phát sóng có t n s f ' và máy dò là máy thu thì ngu n sóng chuy n ng l i g n máy thu v i t c vM và máy thu ng yên nên t n s sóng f ' ' mà máy dò thu c là : v f ''= f' (2) v − vM Thay f ' (1) vào (2) ta c: v + vM f ''= f v − vM T! (3) suy ra t c vM c a chi c xe là : f ' '− f 0,174 − 0,150 vM = v= .340 ≈ 25,2 m/s = 90,72 km/h f ' '+ f 0,174 + 0,150 Nh v y vM = 90,72 km/h > 85 km/h, ngh a là xe này ã ch y v t quá t c cho phép c a o n ng này. Bài 5. M t cái còi phát ra âm có t n s 528 Hz chuy n ng theo m t qu% o tròn tâm O bán kính 20 cm trong m"t ph ng ngang v i t c góc 25 rad/s. M t ng i kho ng cách khá xa và ng yên so v i O s& nghe th y âm c a ti ng còi có t n s l n nh t và nh# nh t là bao nhiêu ? L y t c truy n âm trong không khí c 340 m/s. Bài gi i : T c dài vM c a cái còi trong chuy n ng tròn là : v M = ωr = 25.0,2 = 5 m/s Do ng i nghe kho ng cách khá xa i v i tâm O c a qu% o cái còi nên nghe th y âm c a ti ng còi có t n s l n nh t ng v i lúc chi c còi ang chuy n ng qua v trí ti n l i g n ng i v i t c vM = 5 m/s, nghe th y âm c a ti ng còi có t n s nh# nh t ng v i lúc chi c còi ang chuy n ng qua v trí ti n ra xa ng i v i t c vM = 5 m/s. T n s l n nh t và nh# nh t c a ti ng còi mà ng i này nghe th y l n l t là : v + vM 340 + 5 f ' max = f = .528 ≈ 536 Hz v 340 v − vM 340 − 5 f ' min = f = .528 ≈ 520 Hz v 340 Th y inh Tr ng Ngh a, giáo viên V t lí, tr ng THPT chuyên Lê Khi t - Qu ng Ngãi Trang 3
Sóng c Ch V. Hi u ng Dopple Bài 6. Các con d i bay và tìm m i b ng cách phát ra và sau ó thu nh n các ph n x c a sóng siêu âm, ó là nh'ng sóng âm mà tai con ng i không th c m nh n c. Gi s m t con d i hình móng ng a bay n g n m t con b m êm v i t c vd = 9,0 m/s trong lúc con b m bay n g n con d i v i t c vb = 8,0 m/s. T! m(i c a con d i phát ra sóng siêu âm có t n s f, sóng này bay n con b m và ph n x tr l i, sóng ph n x tr l i có t n s f ' . Con d i i u ch)nh t n s f c a sóng phát i nó nh n c t n s f ' ' = 83 kHz c a sóng tr v , v i t n s này con d i nghe rõ nh t. Tính t n s f c a sóng mà con d i phát i. L y t c truy n sóng âm trong không khí c v = 340 m/s. Bài gi i : Con b m v!a tác d$ng d$ng nh m t máy thu (vì nó nghe sóng t! con d i n) v!a có tác d$ng nh máy phát (vì nó ph n x sóng tr l i con d i). Khi con d i là ngu n phát sóng có t n s f và con b m là máy thu thì ngu n sóng d ch chuy n l i g n máy thu v i t c vd và máy thu d ch chuy n l i g n ngu n sóng v i t c vb nên t n s sóng mà con b m thu c là : v + vb f '= f v − vd v − vd Suy ra : f = f' (1) v + vb Sóng ph n x l i t! con b m có t n s f ' . Khi con b m là ngu n phát sóng có t n s f ' và con d i là máy thu thì ngu n sóng d ch chuy n l i g n máy thu v i t c vb và máy thu d ch chuy n l i g n ngu n sóng v i t c vd nên t n s sóng mà con d i thu c là : v + vd f ''= f' v − vb v − vb Suy ra : f '= f '' (2) v + vd Thay (2) vào (1) ta tính c t n s sóng f mà con d i phát ra là : v − v d v − vb 340 − 9,0 340 − 8,0 f = . f ''= . .83 ≈ 75 kHz v + vb v + v d 340 + 8,0 340 + 9,0 Bài 7. B n Th o th i còi t n s f và b n H nh nghe ti ng còi y. N u b n Th o ng yên, b n H nh ch y l i g n b n Th o v i t c v0 thì b n H nh nghe th y ti ng còi có t n s f1. Còn n u b n H nh ng yên, b n Th o v!a th i còi v!a ch y l i g n b n H nh c(ng v i t c v0 thì b n H nh nghe th y ti ng còi có t n s f2. Hãy so sánh f, f1 và f2. Bài gi i : Kí hi u v là t c truy n âm trong không khí. v + v0 v Ta có : f1 = f > f và f 2 = f > f v v − v0 2 2 f 1 v + v0 v − v 0 (v − v 0 ) v Suy ra : = . = 2 = 1− 0 f2 v v v v v f Do 0 < 0 < 1 nên ta có 0 < 1 < 1 hay f1 < f 2 v f2 V y ta có : f < f1 < f2 Th y inh Tr ng Ngh a, giáo viên V t lí, tr ng THPT chuyên Lê Khi t - Qu ng Ngãi Trang 4
Sóng c Ch V. Hi u ng Dopple C. CÂU H I VÀ BÀI T P TR C NGHI M Câu 1: Hi u ng Dopple gây ra hi n t ng gì sau ây ? A. Thay i c ng âm khi ngu n âm chuy n ng so v i ng i nghe. B. Thay i cao c a âm khi ngu n âm chuy n ng so v i ng i nghe. C. Thay i âm s*c c a âm khi ng i nghe chuy n ng l i g n ngu n âm. D. Thay i c cao và c ng âm khi ngu n âm chuy n ng. Câu 2: Tr ng h p nào sau ây thì âm do máy thu ghi nh n c có t n s l n h n t n s c a âm do ngu n âm phát ra ? A. Ngu n âm ng yên, máy thu chuy n ng ra xa ngu n âm. B. Máy thu chuy n ng l i g n ngu n âm ng yên. C. Máy thu ng yên, ngu n âm chuy n ng ra xa máy thu. D. Máy thu và ngu n âm chuy n ng cùng h ng v i cùng t c . Câu 3: Tr ng h p nào sau ây thì âm do máy thu ghi nh n c có t n s nh# h n t n s c a âm do ngu n âm phát ra ? A. Ngu n âm ng yên, máy thu chuy n ng ra xa ngu n âm. B. Máy thu chuy n ng l i g n ngu n âm ng yên. C. Máy thu ng yên, ngu n âm chuy n ng l i g n máy thu. D. Máy thu và ngu n âm chuy n ng cùng h ng v i cùng t c . Câu 4: M t ngu n âm ng yên trong không khí phát ra sóng âm có t n s f. Kí hi u v là t c truy n âm trong không khí. M t máy thu ti n l i g n ngu n âm v i t c vM thì s& ghi nh n c âm có t n s v + vM v − vM v + vM v − vM A. f ' = f . B. f ' = f. C. f ' = f . D. f ' = f. v v vM vM Câu 5: M t ngu n âm ng yên trong không khí phát ra sóng âm có t n s f. Kí hi u v là t c truy n âm trong không khí. M t máy thu ti n ra xa ngu n âm v i t c vM thì s& ghi nh n c âm có t n s v + vM v − vM v + vM v − vM A. f ' = f . B. f ' = f. C. f ' = f . D. f ' = f. v v vM vM Câu 6: Trong không khí, m t máy thu ng yên, m t ngu n âm phát ra sóng âm có t n s f và chuy n ng l i g n máy thu v i t c vS. Kí hi u v là t c truy n âm trong không khí. Máy thu s& ghi nh n c âm có t n s v v vS vS A. f ' = f. B. f ' = f . C. f ' = f . D. f ' = f . v − vS v + vS v + vS v + vS Câu 7: Trong không khí, m t máy thu ng yên, m t ngu n âm phát ra sóng âm có t n s f và chuy n ng ra xa máy thu v i t c vS. Kí hi u v là t c truy n âm trong không khí. Máy thu s& ghi nh n c âm có t n s v v vS vS A. f ' = f. B. f ' = f . C. f ' = f . D. f ' = f . v − vS v + vS v + vS v + vS Câu 8: M t xe c nh sát ng yên bên l m t o n ng th ng phát ra ti ng còi có t n s 1 056 Hz. B n lái xe c a mình ti n l i g n xe c nh sát v i t c 54 km/h thì b n nghe th y ti ng còi có t n s b ng bao nhiêu ? L y t c truy n âm trong không khí là 340 m/s. A. 1 224 Hz. B. 888 Hz. C. 1 103 Hz. D. 1 009 Hz. Th y inh Tr ng Ngh a, giáo viên V t lí, tr ng THPT chuyên Lê Khi t - Qu ng Ngãi Trang 5
Sóng c Ch V. Hi u ng Dopple Câu 9: M t xe c nh sát ng yên bên l m t o n ng th ng phát ra ti ng còi có t n s 1 320 Hz. B n lái xe c a mình ti n ra xa xe c nh sát v i t c 63 km/h thì b n nghe th y ti ng còi có t n s b ng bao nhiêu ? L y t c truy n âm trong không khí là 340 m/s. A. 1 565 Hz. B. 1 252 Hz. C. 1 075 Hz. D. 1388 Hz. Câu 10: B n ang ng yên bên l m t o n ng th ng. M t xe c u th ng hú còi liên t$c t n s 1 500 Hz và ang ch y l i g n b n v i t c 90 km/h thì b n s& nghe th y ti ng hú còi có t n s b ng bao nhiêu ? L y t c truy n âm trong không khí là 340 m/s. A. 1 619 Hz. B. 1 397 Hz. C. 1 186 Hz. D. 2 040 Hz. Câu 11: B n ang ng yên bên l m t o n ng th ng. M t xe c u th ng hú còi liên t$c t n s 1 500 Hz và ang ch y trên o n ng ó v i t c 108 km/h. Khi xe c u th ng ã v t qua và ang d n xa b n thì b n s& nghe th y ti ng hú còi có t n s b ng bao nhiêu ? L y t c truy n âm trong không khí là 340 m/s. A. 1 645 Hz. B. 1 378 Hz. C. 1 138 Hz. D. 2 198 Hz. Câu 12: M t cái còi phát sóng âm t n s 1 000 Hz chuy n ng i ra xa m t ng i ng bên ng v phía m t vách á v i t c 15 m/s. L y t c âm trong không khí là 340 m/s. T n s c a âm ng i ó nghe c khi âm ph n x tr l i t! vách á là A. 1 046 Hz. B. 958 Hz. C. 1 044 Hz. D. 956 Hz. Câu 13: M t xe c u th ng ch y v i t c 90 km/h, hú còi liên t$c t n s 1 500 Hz và v t qua m t ng i ch y xe máy v i t c 36 km/h. Sau khi xe c u th ng v t qua, ng i i xe máy nghe th y ti ng còi c a xe c u th ng có t n s b ng bao nhiêu ? L y t c truy n âm trong không khí là 340 m/s. A. 1 438 Hz. B. 1 571 Hz. C. 1 111 Hz. D. 1 356 Hz. Câu 14: M t xe công an ch y v i t c 108 km/h, hú còi t n s 1 000 Hz và u i theo m t tên c p ang ch y xe máy v i t c 90 km/h trên m t con ng th ng. Trong quá trình ó, tên c p s& nghe th y ti ng còi có t n s b ng bao nhiêu ? L y t c truy n âm trong không khí là 340 m/s. A. 851 Hz. B. 1 016 Hz. C. 986 Hz. D. 1 177 Hz. Câu 15: M t xe công an u i theo m t tên c p ang ch y xe máy trên o n ng cao t c th ng. T c c a xe công an b ng t c c a xe máy c a tên c p và b ng 126 km/h. Do u i theo không k p nên xe công an hú còi liên t$c t n s kho ng 1,2 kHz. H#i tên c p s& nghe th y ti ng còi c a xe công an v i t n s c bao nhiêu ? A. 976 Hz. B. 1 475 Hz. C. 551 Hz. D. 1 200 Hz. Câu 16: M t con d i bay v i t c 9,0 m/s và t! m(i c a nó phát ra sóng siêu âm có t n s f h ng th ng vào con b m êm bay v i t c 8,0 m/s theo chi u ng c l . Sóng siêu âm ph n x t! con b m truy n ng c tr l i con d i. Con d i i u ch)nh thu sóng ph n x v i t n s c 83 kHz là t n s mà con d i nghe rõ nh t. T n s f c a sóng mà con d i phát ra kho ng bao nhiêu ? L y t c truy n âm trong không khí là 340 m/s. A. 75 kHz. B. 79 kHz. C. 81 kHz. D. 83 kHz. Câu 17: M t ng i c nh sát ng l ng c a m t o n ng th ng phát ra m t h i còi có t n s 800 Hz vào m t ô tô v!a v t qua tr c m"t. Máy thu c a ng i c nh sát nh n c âm ph n x có t n s 650 Hz. H#i ô tô ch y v i t c bao nhiêu ? L y t c truy n âm trong không khí c 340 m/s. A. 127 km/h. B. 35,2 km/h. C. 63,8 km/h. D. 152,4 km/h. Th y inh Tr ng Ngh a, giáo viên V t lí, tr ng THPT chuyên Lê Khi t - Qu ng Ngãi Trang 6
Sóng c Ch V. Hi u ng Dopple Câu 18: M t b n A th i còi t n s f và m t b n B nghe ti ng còi y. N u b n B ng yên, b n A v!a th i còi v!a ch y l i g n b n A v i t c v0 thì b n B nghe th y ti ng còi có t n s f1. Còn n u b n A ng yên, b n B ch y l i g n b n A c(ng v i t c v0 thì b n B nghe th y ti ng còi có t n s f2. K t lu n nào sau ây là úng ? A. f1 < f < f2. B. f < f1 < f2. C. f < f2 < f1. D. f2 < f < f1. Câu 19: B n ng l m t o n ng th ng vào ban êm và quan sát m t chi c taxi ang ch y trên o n ng ó. B n s& th y ánh sáng èn pha c a taxi ngã d n d n v màu # khi xe ang chuy n ng A. l i g n b n. B. nhanh d n. C. ra xa b n. D. ch m d n. Câu 20: B n H i th i còi t n s f và b n D ng nghe ti ng còi y. N u H i ng yên, D ng ch y l i g n H i v i t c v0 thì D ng nghe th y ti ng còi có t n s f1. Còn n u H i v!a th i còi v!a ch y v phía D ng và D ng c(ng ch y v phía H i c(ng v i t c v0 thì D ng nghe th y ti ng còi có t n s f2. K t lu n nào sau ây là úng ? A. f1 < f < f2. B. f < f1 < f2. C. f < f2 < f1. D. f2 < f < f1. Câu 21: M t cái còi C liên t$c phát ra âm có t n s f theo m i h ng. Cho còi dao ng i u hoà chung quanh trung i m O c a o n th ng MN. C M t ng i "t tai ng yên t i v trí D trên ng D M O N th ng n i M v i N (hình v&). Khi còi C qua v trí nào thì âm mà còi phát ra truy n n tai ng i thì tai ng i nghe c âm ó v i t n s cao nh t ? A. Còi v trí gi i h n (v trí biên) M. B. Còi v trí gi i h n (v trí biên) N. C. Còi qua v trí O theo chi u t! O n M. D. Còi qua v trí O theo chi u t! O n N. Câu 22: Trong không khí, m t cái còi C liên t$c phát ra âm có t n s f theo m i h ng và quay u theo qu% o tròn tâm O bán kính r v i t c góc . Kí hi u v là t c truy n âm trong không khí. M t ng i "t tai ng yên so D d r Cv 0 v i O t i v trí D. Cho bi t D thu c m"t ph ng qu% o tròn O c a còi và D cách O kho ng d r t l n so v i r. T n s l n nh t fmax và t n s bé nh t fmin c a ti ng còi mà tai ng i này nghe c l n l t là v v v + ωr v − ωr A. f max ≈ f và f min ≈ f . B. f max ≈ f và f min ≈ f . v − ωr v + ωr v v v v − ωr v + ωr v C. f max ≈ f và f min ≈ f . D. f max ≈ f và f min ≈ f . v − ωr v v v + ωr Th y inh Tr ng Ngh a, giáo viên V t lí, tr ng THPT chuyên Lê Khi t - Qu ng Ngãi Trang 7