题目
扬声器与观察者均以100m/s恒速向墙面运动,扬声器发射的声波频率为2MHz。问观察者接收到墙面反射回的声波频率是多少MHz?已知空气中声速为343m/s。A. 2.82B. 2.58C. 3.65D. 2.00
扬声器与观察者均以100m/s恒速向墙面运动,扬声器发射的声波频率为2MHz。问观察者接收到墙面反射回的声波频率是多少MHz?已知空气中声速为343m/s。
A. 2.82
B. 2.58
C. 3.65
D. 2.00
题目解答
答案
C. 3.65
解析
本题考查多普勒效应的知识点。解题思路是分两步来考虑,第一步先分析扬声器发出的声波经墙面反射时的频率变化,此时可将墙面看作一个静止的接收者,根据多普勒效应公式计算墙面接收到的频率;第二步再分析墙面反射的声波被观察者接收到时的频率变化,此时墙面反射的声波可看作一个频率为第一步所求频率的波源,再根据多普勒效应公式计算观察者接收到的频率。
第一步:计算墙面接收到的声波频率$f_1$
当扬声器向墙面运动时,根据多普勒效应公式$f_1=\frac{v}{v - v_s}f_0$,其中$v$是空气中声速,$v_s$是扬声器的运动速度,$f_0$是扬声器发射的声波频率。
已知$v = 343m/s$,$v_s = 100m/s$,$f_0 = 2MHz$,将这些值代入公式可得:
$f_1=\frac{343}{343 - 100}\times2=\frac{343}{243}\times2\approx2.82MHz$
第二步:计算观察者接收到的声波频率$f_2$
此时墙面反射的声波可看作一个频率为$f_1$的波源,观察者向墙面运动,根据多普勒效应公式$f_2=\frac{v + v_o}{v}f_1$,其中$v_o$是观察者的运动速度。
已知$v = 343m/s$,$v_o = 100m/s$,$f_1\approx2.82MHz$,将这些值代入公式可得:
$f_2=\frac{343 + 100}{343}\times2.82=\frac{443}{343}\times2.82\approx3.65MHz$