题目
骑自行车者以20m/s的速度前进,一摩托车以50m/s的速度从后驶来,摩托车鸣喇叭频率为800Hz,如空气中的声速为350m/s,则骑车者听到的喇叭频率为:()A. 720HzB. 800HzC. 880HzD. 933Hz
骑自行车者以20m/s的速度前进,一摩托车以50m/s的速度从后驶来,摩托车鸣喇叭频率为800Hz,如空气中的声速为350m/s,则骑车者听到的喇叭频率为:()
A. 720Hz
B. 800Hz
C. 880Hz
D. 933Hz
题目解答
答案
C. 880Hz
解析
本题考查多普勒效应的应用,关键在于理解相对运动对频率的影响。当声源和观察者存在相对运动时,观察者感知到的频率会变化。核心公式为:
$f' = f \cdot \frac{v + v_o}{v - v_s}$
其中:
- $v$ 是空气中的声速(350 m/s),
- $v_o$ 是观察者速度(朝向声源为正),
- $v_s$ 是声源速度(朝向观察者为正)。
破题关键:
- 确定相对方向:摩托车(声源)追赶自行车(观察者),两者同向运动,摩托车速度更快,故声源朝向观察者移动。
- 符号判断:观察者速度方向与声源接近方向相反,故 $v_o$ 取负,$v_s$ 取正。
公式代入
-
已知条件:
- 声源频率 $f = 800 \, \text{Hz}$,
- 声速 $v = 350 \, \text{m/s}$,
- 观察者速度 $v_o = -20 \, \text{m/s}$(背离声源,取负),
- 声源速度 $v_s = 50 \, \text{m/s}$(朝向观察者,取正)。
-
代入公式:
$f' = 800 \cdot \frac{350 + (-20)}{350 - 50} = 800 \cdot \frac{330}{300} = 800 \cdot 1.1 = 880 \, \text{Hz}$
结论
骑车者听到的频率为 880 Hz,对应选项 C。