Đang tải... (xem toàn văn)
Hiệu ứng Dopple - Bản in
Sóng c Ch V. Hiu ng Dopple Thy inh Trng Ngha, giáo viên Vt lí, trng THPT chuyên Lê Khit - Qung Ngãi Trang 1 CH V. HIU NG DOPPLE A. TÓM TT KIN THC C BN S thay i tn s sóng do ngun sóng chuyn ng tng i so vi máy thu c gi là hiu ng Dopple. Kí hiu f và v ln lt là tn s sóng và tc truyn sóng trong môi trng do ngun sóng phát ra. • Trng hp ngun sóng ng yên, ngi quan sát (máy thu) chuyn ng o Khi ngun sóng ng yên, máy thu chuyn ng li gn ngun sóng vi tc vM thì tn s sóng mà máy thu thu c là : ffvvvfM>+=' (1) o Khi ngun sóng ng yên, máy thu chuyn ng ra xa ngun sóng vi tc vM thì tn s sóng mà máy thu thu c là : ffvvvfM<−=' (2) • Trng hp ngun sóng chuyn ng li gn ngi quan sát (máy thu) o Khi ngun sóng chuyn ng li gn máy thu vi tc vS thì tn s sóng mà máy thu thu c là : ffvvvfS>−=' (3) o Khi ngun sóng chuyn ng ra xa máy thu vi tc vS thì tn s sóng mà máy thu thu c là : ffvvvfS<+=' (4) Tng quát : Tn s sóng mà máy thu thu c do ngun sóng phát ra là : fvvvvfSM±±=' (5) Trong ó : v là tc truyn sóng vM là tc máy thu vS là tc ngun sóng T s ca (5) : ly du (+) khi máy thu li gn ngun sóng, ly du (-) khi máy thu ra xa ngun sóng Mu s ca (5) : ly du (+) khi ngun sóng ra xa máy thu, ly du (-) khi ngun sóng li gn máy thu “Li gn tn s tng, ra xa tn s gim” Sóng c Ch V. Hiu ng Dopple Thy inh Trng Ngha, giáo viên Vt lí, trng THPT chuyên Lê Khit - Qung Ngãi Trang 2 B. MT S BÀI TP Bài 1. Mt xe ca cnh sát u l ng cao tc bóp còi phát ra âm có tn s 1 000 Hz. Tc truyn âm trong không khí c 340 m/s. Mt ngi lái xe nghe thy ting còi có tn s bng bao nhiêu khi a) ngi ó lái xe tin li gn xe cnh sát vi tc 54 km/h. b) ngi ó lái xe tin ra xa xe cnh sát vi tc 54 km/h. Bài gii : Theo : f = 1 000 Hz ; v = 340 m/s ; vM = 54 km/h = 15 m/s. a) Tn s ting còi mà ngi lái xe nghe c khi lái xe tin li gn xe cnh sát là : 10441000.34015340' ≈+=+= fvvvfM Hz b) Tn s ting còi mà ngi lái xe nghe c khi lái xe tin ra xa xe cnh sát là : 9561000.34015340' ≈−=−= fvvvfM Hz Bài 2. Mt xe ca cnh sát chy vi tc 72 km/h trên mt on ng thng. Ngi cnh sát trên xe dùng còi in phát ra âm có tn s 1 000 Hz. Tc truyn âm trong không khí c 340 m/s. Mt ngi ng bên l ng nghe ting còi có tn s bao nhiêu khi a) xe ca cnh sát chy li gn ngi ó vi tc 63 km/h. b) xe ca cnh sát chy ra xa ngi ó vi tc 63km/h. Bài gii : Theo : f = 1 000 Hz ; v = 340 m/s ; vS = 63 km/h = 17,5 m/s. a) Khi xe cnh sát chy li gn, ngi ng bên l ng nghe thy ting còi có tn s : 10541000.5,17340340' ≈−=−= fvvvfS Hz b) Khi xe cnh sát chy ra xa, ngi ng bên l ng nghe thy ting còi có tn s : 9511000.5,17340340' ≈+=+= fvvvfS Hz Bài 3. Mt xe cu thng hú còi tn s 1 500 Hz và vt qua mt ngi ang i xe p vi tc 2,5 m/s. Sau khi b xe vt, ngi i xe p nghe thy âm có tn s 1 427 Hz. Ly tc truyn âm trong không khí c 340 m/s. Tính tc ca xe cu thng. Bài gii : Kí hiu vS và vM ln lt là tc ca xe cu thng và ca ngi i xe p ; f và 'f ln lt là tn s ca ting còi phát ra t! xe cu thng và tn s ca ting còi mà ngi i xe p nghe c ; v là tc truyn âm trong không khí. Sau khi xe cu thng vt qua ngi i xe p thì ngun phát sóng (xe cu thng) ang d ch chuyn ra xa máy thu (ngi i xe p) vi tc vS còn ngi i xe p (máy thu) ang chuyn ng li gn ngun phát sóng (xe cu thng) vi tc vM nên ta có : fvvvvfSM++=' Suy ra tc vS ca xe cu thng là : 2034014271500).5,2340(').( ≈−+=−+= vffvvvMS m/s = 72 km/h Sóng c Ch V. Hiu ng Dopple Thy inh Trng Ngha, giáo viên Vt lí, trng THPT chuyên Lê Khit - Qung Ngãi Trang 3 Bài 4. Mt máy dò tc "t nm yên phát ra sóng âm có tn s 0,150 MHz v phía mt chic xe ang tin li gn. Tn s sóng phn x t! chic xe tr li mà máy dò nhn c là 0,174 MHz. Bit tc cho phép trên on ng này là 85 km/h. H#i chic xe có vt quá tc cho phép không ? Ly tc truyn âm trong không khí c 340 m/s. Bài gii : Kí hiu v là tc truyn sóng âm trong không khí. Chic xe v!a có tác d$ng nh máy thu (vì nó nhn sóng t! máy dò n) v!a có tác d$ng nh máy phát (vì nó phn x sóng tr li máy dò). Khi máy dò là ngun phát sóng có tn s f và chic xe là máy thu thì ngun sóng ng yên và máy thu chuyn ng li gn ngun sóng vi tc vM nên tn s sóng 'f mà chic xe thu c là : fvvvfM+=' (1) Sóng phn x t! chic xe có tn s 'f . Khi chic xe là ngun phát sóng có tn s 'f và máy dò là máy thu thì ngun sóng chuyn ng li gn máy thu vi tc vM và máy thu ng yên nên tn s sóng ''f mà máy dò thu c là : ''' fvvvfM−= (2) Thay 'f (1) vào (2) ta c : fvvvvfMM−+='' T! (3) suy ra tc vM ca chic xe là : 2,25340.150,0174,0150,0174,0''''≈+−=+−= vffffvM m/s = 90,72 km/h Nh vy vM = 90,72 km/h > 85 km/h, ngha là xe này ã chy vt quá tc cho phép ca on ng này. Bài 5. Mt cái còi phát ra âm có tn s 528 Hz chuyn ng theo mt qu% o tròn tâm O bán kính 20 cm trong m"t phng ngang vi tc góc 25 rad/s. Mt ngi khong cách khá xa và ng yên so vi O s& nghe thy âm ca ting còi có tn s ln nht và nh# nht là bao nhiêu ? Ly tc truyn âm trong không khí c 340 m/s. Bài gii : Tc dài vM ca cái còi trong chuyn ng tròn là : 52,0.25 === rvMω m/s Do ngi nghe khong cách khá xa i vi tâm O ca qu% o cái còi nên nghe thy âm ca ting còi có tn s ln nht ng vi lúc chic còi ang chuyn ng qua v trí tin li gn ngi vi tc vM = 5 m/s, nghe thy âm ca ting còi có tn s nh# nht ng vi lúc chic còi ang chuyn ng qua v trí tin ra xa ngi vi tc vM = 5 m/s. Tn s ln nht và nh# nht ca ting còi mà ngi này nghe thy ln lt là : 536528.3405340'max≈+=+= fvvvfM Hz 520528.3405340'min≈−=−= fvvvfM Hz Sóng c Ch V. Hiu ng Dopple Thy inh Trng Ngha, giáo viên Vt lí, trng THPT chuyên Lê Khit - Qung Ngãi Trang 4 Bài 6. Các con di bay và tìm mi bng cách phát ra và sau ó thu nhn các phn x ca sóng siêu âm, ó là nh'ng sóng âm mà tai con ngi không th cm nhn c. Gi s mt con di hình móng nga bay n gn mt con bm êm vi tc vd = 9,0 m/s trong lúc con bm bay n gn con di vi tc vb = 8,0 m/s. T! m(i ca con di phát ra sóng siêu âm có tn s f, sóng này bay n con bm và phn x tr li, sóng phn x tr li có tn s'f. Con di iu ch)nh tn s f ca sóng phát i nó nhn c tn s 83'' =f kHz ca sóng tr v, vi tn s này con di nghe rõ nht. Tính tn s f ca sóng mà con di phát i. Ly tc truyn sóng âm trong không khí c v = 340 m/s. Bài gii : Con bm v!a tác d$ng d$ng nh mt máy thu (vì nó nghe sóng t! con di n) v!a có tác d$ng nh máy phát (vì nó phn x sóng tr li con di). Khi con di là ngun phát sóng có tn s f và con bm là máy thu thì ngun sóng d ch chuyn li gn máy thu vi tc vd và máy thu d ch chuyn li gn ngun sóng vi tc vb nên tn s sóng mà con bm thu c là : fvvvvfdb−+=' Suy ra : 'fvvvvfbd+−= (1) Sóng phn x li t! con bm có tn s 'f . Khi con bm là ngun phát sóng có tn s 'f và con di là máy thu thì ngun sóng d ch chuyn li gn máy thu vi tc vb và máy thu d ch chuyn li gn ngun sóng vi tc vd nên tn s sóng mà con di thu c là : ''' fvvvvfbd−+= Suy ra : ''' fvvvvfdb+−= (2) Thay (2) vào (1) ta tính c tn s sóng f mà con di phát ra là : 7583.0,93400,8340.0,83400,9340''. ≈+−+−=+−+−= fvvvvvvvvfdbbd kHz Bài 7. Bn Tho thi còi tn s f và bn Hnh nghe ting còi y. Nu bn Tho ng yên, bn Hnh chy li gn bn Tho vi tc v0 thì bn Hnh nghe thy ting còi có tn s f1. Còn nu bn Hnh ng yên, bn Tho v!a thi còi v!a chy li gn bn Hnh c(ng vi tc v0 thì bn Hnh nghe thy ting còi có tn s f2. Hãy so sánh f, f1 và f2. Bài gii : Kí hiu v là tc truyn âm trong không khí. Ta có : ffvvvf >+=01 và ffvvvf >−=02 Suy ra : ( )2022000211.−=−=−+=vvvvvvvvvvvff Do 100<<vv nên ta có 1021<<ff hay 21ff < Vy ta có : f < f1 < f2 Sóng c Ch V. Hiu ng Dopple Thy inh Trng Ngha, giáo viên Vt lí, trng THPT chuyên Lê Khit - Qung Ngãi Trang 5 C. CÂU HI VÀ BÀI TP TRC NGHIM Câu 1: Hiu ng Dopple gây ra hin tng gì sau ây ? A. Thay i cng âm khi ngun âm chuyn ng so vi ngi nghe. B. Thay i cao ca âm khi ngun âm chuyn ng so vi ngi nghe. C. Thay i âm s*c ca âm khi ngi nghe chuyn ng li gn ngun âm. D. Thay i c cao và cng âm khi ngun âm chuyn ng. Câu 2: Trng hp nào sau ây thì âm do máy thu ghi nhn c có tn s ln hn tn s ca âm do ngun âm phát ra ? A. Ngun âm ng yên, máy thu chuyn ng ra xa ngun âm. B. Máy thu chuyn ng li gn ngun âm ng yên. C. Máy thu ng yên, ngun âm chuyn ng ra xa máy thu. D. Máy thu và ngun âm chuyn ng cùng hng vi cùng tc . Câu 3: Trng hp nào sau ây thì âm do máy thu ghi nhn c có tn s nh# hn tn s ca âm do ngun âm phát ra ? A. Ngun âm ng yên, máy thu chuyn ng ra xa ngun âm. B. Máy thu chuyn ng li gn ngun âm ng yên. C. Máy thu ng yên, ngun âm chuyn ng li gn máy thu. D. Máy thu và ngun âm chuyn ng cùng hng vi cùng tc . Câu 4: Mt ngun âm ng yên trong không khí phát ra sóng âm có tn s f. Kí hiu v là tc truyn âm trong không khí. Mt máy thu tin li gn ngun âm vi tc vM thì s& ghi nhn c âm có tn s A. fvvvfM+=' . B. fvvvfM−=' . C. fvvvfMM+=' . D. fvvvfMM−=' . Câu 5: Mt ngun âm ng yên trong không khí phát ra sóng âm có tn s f. Kí hiu v là tc truyn âm trong không khí. Mt máy thu tin ra xa ngun âm vi tc vM thì s& ghi nhn c âm có tn s A. fvvvfM+=' . B. fvvvfM−=' . C. fvvvfMM+=' . D. fvvvfMM−=' . Câu 6: Trong không khí, mt máy thu ng yên, mt ngun âm phát ra sóng âm có tn s f và chuyn ng li gn máy thu vi tc vS. Kí hiu v là tc truyn âm trong không khí. Máy thu s& ghi nhn c âm có tn s A. fvvvfS−='. B. fvvvfS+='. C. fvvvfSS+='. D. fvvvfSS+='. Câu 7: Trong không khí, mt máy thu ng yên, mt ngun âm phát ra sóng âm có tn s f và chuyn ng ra xa máy thu vi tc vS. Kí hiu v là tc truyn âm trong không khí. Máy thu s& ghi nhn c âm có tn s A. fvvvfS−='. B. fvvvfS+='. C. fvvvfSS+=' . D. fvvvfSS+=' . Câu 8: Mt xe cnh sát ng yên bên l mt on ng thng phát ra ting còi có tn s 1 056 Hz. Bn lái xe ca mình tin li gn xe cnh sát vi tc 54 km/h thì bn nghe thy ting còi có tn s bng bao nhiêu ? Ly tc truyn âm trong không khí là 340 m/s. A. 1 224 Hz. B. 888 Hz. C. 1 103 Hz. D. 1 009 Hz. Sóng c Ch V. Hiu ng Dopple Thy inh Trng Ngha, giáo viên Vt lí, trng THPT chuyên Lê Khit - Qung Ngãi Trang 6 Câu 9: Mt xe cnh sát ng yên bên l mt on ng thng phát ra ting còi có tn s 1 320 Hz. Bn lái xe ca mình tin ra xa xe cnh sát vi tc 63 km/h thì bn nghe thy ting còi có tn s bng bao nhiêu ? Ly tc truyn 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: Bn ang ng yên bên l mt on ng thng. Mt xe cu thng hú còi liên t$c tn s 1 500 Hz và ang chy li gn bn vi tc 90 km/h thì bn s& nghe thy ting hú còi có tn s bng bao nhiêu ? Ly tc truyn 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: Bn ang ng yên bên l mt on ng thng. Mt xe cu thng hú còi liên t$c tn s 1 500 Hz và ang chy trên on ng ó vi tc 108 km/h. Khi xe cu thng ã vt qua và ang dn xa bn thì bn s& nghe thy ting hú còi có tn s bng bao nhiêu ? Ly tc truyn âm trong không khí là 340 m/s. A. 1 645 Hz. B. 1 378 Hz. C. 1 138 Hz. D. 2 198 Hz. Câu 12: Mt cái còi phát sóng âm tn s 1 000 Hz chuyn ng i ra xa mt ngi ng bên ng v phía mt vách á vi tc 15 m/s. Ly tc âm trong không khí là 340 m/s. Tn s ca âm ngi ó nghe c khi âm phn x tr li t! vách á là A. 1 046 Hz. B. 958 Hz. C. 1 044 Hz. D. 956 Hz. Câu 13: Mt xe cu thng chy vi tc 90 km/h, hú còi liên t$c tn s 1 500 Hz và vt qua mt ngi chy xe máy vi tc 36 km/h. Sau khi xe cu thng vt qua, ngi i xe máy nghe thy ting còi ca xe cu thng có tn s bng bao nhiêu ? Ly tc truyn 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: Mt xe công an chy vi tc 108 km/h, hú còi tn s 1 000 Hz và ui theo mt tên cp ang chy xe máy vi tc 90 km/h trên mt con ng thng. Trong quá trình ó, tên cp s& nghe thy ting còi có tn s bng bao nhiêu ? Ly tc truyn âm trong không khí là 340 m/s. A. 851 Hz. B. 1 016 Hz. C. 986 Hz. D. 1 177 Hz. Câu 15: Mt xe công an ui theo mt tên cp ang chy xe máy trên on ng cao tc thng. Tc ca xe công an bng tc ca xe máy ca tên cp và bng 126 km/h. Do ui theo không k p nên xe công an hú còi liên t$c tn s khong 1,2 kHz. H#i tên cp s& nghe thy ting còi ca xe công an vi tn s c bao nhiêu ? A. 976 Hz. B. 1 475 Hz. C. 551 Hz. D. 1 200 Hz. Câu 16: Mt con di bay vi tc 9,0 m/s và t! m(i ca nó phát ra sóng siêu âm có tn s f hng thng vào con bm êm bay vi tc 8,0 m/s theo chiu ngc l . Sóng siêu âm phn x t! con bm truyn ngc tr li con di. Con di iu ch)nh thu sóng phn x vi tn s c 83 kHz là tn s mà con di nghe rõ nht. Tn s f ca sóng mà con di phát ra khong bao nhiêu ? Ly tc truyn âm trong không khí là 340 m/s. A. 75 kHz. B. 79 kHz. C. 81 kHz. D. 83 kHz. Câu 17: Mt ngi cnh sát ng l ng ca mt on ng thng phát ra mt hi còi có tn s 800 Hz vào mt ô tô v!a vt qua trc m"t. Máy thu ca ngi cnh sát nhn c âm phn x có tn s 650 Hz. H#i ô tô chy vi tc bao nhiêu ? Ly tc truyn âm trong không khí c 340 m/s. A. 127 km/h. B. 35,2 km/h. C. 63,8 km/h. D. 152,4 km/h. Sóng c Ch V. Hiu ng Dopple Thy inh Trng Ngha, giáo viên Vt lí, trng THPT chuyên Lê Khit - Qung Ngãi Trang 7 Câu 18: Mt bn A thi còi tn s f và mt bn B nghe ting còi y. Nu bn B ng yên, bn A v!a thi còi v!a chy li gn bn A vi tc v0 thì bn B nghe thy ting còi có tn s f1. Còn nu bn A ng yên, bn B chy li gn bn A c(ng vi tc v0 thì bn B nghe thy ting còi có tn s f2. Kt lun nào sau ây là úng ? A. f1 < f < f2. B. f < f1 < f2. C. f < f2 < f1. D. f2 < f < f1. Câu 19: Bn ng l mt on ng thng vào ban êm và quan sát mt chic taxi ang chy trên on ng ó. Bn s& thy ánh sáng èn pha ca taxi ngã dn dn v màu # khi xe ang chuyn ng A. li gn bn. B. nhanh dn. C. ra xa bn. D. chm dn. Câu 20: Bn Hi thi còi tn s f và bn Dng nghe ting còi y. Nu Hi ng yên, Dng chy li gn Hi vi tc v0 thì Dng nghe thy ting còi có tn s f1. Còn nu Hi v!a thi còi v!a chy v phía Dng và Dng c(ng chy v phía Hi c(ng vi tc v0 thì Dng nghe thy ting còi có tn s f2. Kt lun nào sau ây là úng ? A. f1 < f < f2. B. f < f1 < f2. C. f < f2 < f1. D. f2 < f < f1. Câu 21: Mt cái còi C liên t$c phát ra âm có tn s f theo mi hng. Cho còi dao ng iu hoà chung quanh trung im O ca on thng MN. Mt ngi "t tai ng yên ti v trí D trên ng thng ni M vi N (hình v&). Khi còi C qua v trí nào thì âm mà còi phát ra truyn n tai ngi thì tai ngi nghe c âm ó vi tn s cao nht ? A. Còi v trí gii hn (v trí biên) M. B. Còi v trí gii hn (v trí biên) N. C. Còi qua v trí O theo chiu t! O n M. D. Còi qua v trí O theo chiu t! O n N. Câu 22: Trong không khí, mt cái còi C liên t$c phát ra âm có tn s f theo mi hng và quay u theo qu% o tròn tâm O bán kính r vi tc góc . Kí hiu v là tc truyn âm trong không khí. Mt ngi "t tai ng yên so vi O ti v trí D. Cho bit D thuc m"t phng qu% o tròn ca còi và D cách O khong d rt ln so vi r. Tn s ln nht fmax và tn s bé nht fmin ca ting còi mà tai ngi này nghe c ln lt là A. frvvfω−≈max và frvvfω+≈min. B. fvrvfω+≈max và fvrvfω−≈min. C. frvvfω−≈max và fvrvfω−≈min. D. fvrvfω+≈max và frvvfω+≈min. M O N C D O C D 0v r d . V. Hiu ng Dopple Thy inh Trng Ngha, giáo viên Vt lí, trng THPT chuyên Lê Khit - Qung Ngãi Trang 1 CH V. HIU NG DOPPLE A. TÓM. fmin ca ting còi mà tai ngi này nghe c ln lt là A. frvvfω−≈max và frvvfω+≈min. B. fvrvfω+≈max và fvrvfω−≈min. C. frvvfω−≈max và fvrvfω−≈min.