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例题精讲 · 第 00449 题 · f′=f₀v/(v−vₛ)、f″=f₀(v+vₒ)/v 与拍频两解

用自编示意声源与观察者速度分别计算靠近时的接收频率,比较两者同时运动与频移直接相加的差,再由拍频反推未知频率的两个解。

00449题号全 1000 篇 · 第 第75轮 / 第75册 轮
方向物理·实验六向之一
题型自编仿真题逐题精讲 · 采分点拆解

题目性质:自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题,非真题原文,未取自任何题库、教辅或试卷;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。

例题精讲 · 物理实验

一、考点定位与做题顺序

声源动改分母、观察者动改分子,这是两套不同的物理机制,所以两者同时发生时的频移不等于分别频移之和。

自编示意参数(非真实测量):f₀=1000 Hz、声速 v=340 m/s、声源向观察者靠近 vₛ=30.0 m/s、观察者向声源靠近 vₒ=20.0 m/s;另有两音 f₁=440 Hz、f₂=443 Hz。

二、逐题精讲

题1

题1 分别求:(1) 仅声源靠近时的接收频率与频移;(2) 仅观察者靠近时的接收频率与频移;(3) 两者同时靠近的接收频率,并与两频移之和比较。

解析

(1) f′ = f₀·v/(v−vₛ) = 1000×340/(340−30.0) = 340000/310 = 1096.77 Hz;频移 96.77 Hz。

(2) f″ = f₀·(v+vₒ)/v = 1000×360/340 = 1058.82 Hz;频移 58.82 Hz。

(3) 同时:f‴ = f₀·(v+vₒ)/(v−vₛ) = 1000×360/310 = 1161.29 Hz;频移 161.29 Hz。

两频移之和 = 96.77+58.82 = 155.60 Hz,与之相差 5.69 Hz。原因是声源项在分母,二者是乘法合成而非加法:f‴/f₀ = [(v+vₒ)/v]·[v/(v−vₛ)] = 1.16129,而 1+(96.77+58.82)/f₀ = 1.155598,两式不等。

答案 f′=1096.77 Hz(+96.77)、f″=1058.82 Hz(+58.82)、f‴=1161.29 Hz(+161.29);比频移之和大 5.69 Hz

采分点 声源式与 f′ 3 分;观察者式与 f″ 3 分;同时式与 f‴ 2 分;差 5.69 Hz 与乘法合理解释 2 分

易错点 把两种运动都写进分子或都写进分母;把频移直接相加;忽略 v−vₛ 必须为正(vₛ<v)

题2

题2 (1) 两音 440 Hz 与 443 Hz 同时发声,求拍频与拍周期;(2) 若已知一音 440 Hz、拍频 4 Hz,求另一音的所有可能值。

解析

(1) 拍频 = |f₂−f₁| = |443−440| = 3 Hz;拍周期 T = 1/3 = 0.3333 s。回代 3×0.3333 = 1.0000 ≈ 1 ✓。

(2) |f−440| = 4 ⇒ f = 440+4 = 444 Hz 或 f = 440−4 = 436 Hz,共 2 解。仅凭拍频不能定高低,须再给一个方向信息(如「另一音更高」)才能唯一化。

回代:|444−440| = 4 = 4 ✓;|436−440| = 4 = 4 ✓。两解与 3 Hz 那组互不依赖,各自闭合。

答案 拍频 3 Hz、拍周期 0.3333 s;另一音为 444 Hz 或 436 Hz

采分点 拍频 3 Hz 2 分;拍周期 2 分;两解各 2 分;绝对值回代与唯一化条件 2 分

易错点 把拍频写成 (f₁+f₂)/2;只给一个解;忽略拍频是绝对值导致两解

三、规律小结与对照表

情形公式本题值口径
声源靠近f₀v/(v−vₛ)1096.77 Hz改分母
观察者靠近f₀(v+vₒ)/v1058.82 Hz改分子
同时f₀(v+vₒ)/(v−vₛ)1161.29 Hz乘法合成
拍频|f₂−f₁|3 Hz两解反推

小结:1096.77、1058.82、1161.29 Hz 三者分母/分子各异,频移之和 155.60 Hz 比同时值少 5.69 Hz;拍频 3 Hz 与反推两解 444/436 Hz 各自回代闭合。频率与速度均为自编示意。

四、自测清单

  • 能写出声源运动与观察者运动的不同公式
  • 能计算三种情形的接收频率
  • 能说明频移不可线性相加并给出乘法解释
  • 能由两音求拍频与拍周期
  • 能由拍频反推未知频率的两个解
  • 能说明需方向信息才能唯一化

五、数值回代明细

按题面原始参数由独立脚本 `numeric13.py` 重算、并与本篇正文逐项比对(本批 233 项全过):声源靠近频率 = 1096.774194;观察者靠近频率 = 1058.823529;同时靠近频率 = 1161.290323;两频移之和 = 155.597723;同时值与和之差 = 5.6926;拍频 = 3;拍周期 = 0.333333;反推解一 = 444;反推解二 = 436。以上为独立重算的全精度值,正文按题给条件取位展示,取位差异按本批校验容差判定;示意数据在正文另行注明。

六、选题边界与相邻板块

本讲只处理「多普勒效应与拍频:三种频移不可简单相加」这一切口;同方向相邻板块为 example-00443《电磁阻尼与涡流:振幅衰减系数与落磁时间回代》 与 example-00455《自感与互感:顺接反接等效电感与断开高压》,各篇题给条件、分母口径与设问对象不同,结论不跨篇套用,本篇不并入相邻板块的计数。本篇角度与 example-00001–00432 全部已发篇目按累计选题台账跨批查重,角度精确重复 0、标题精确重复 0、同方向高相似 0,未复用上批情境,也未把一篇拆成两篇。

本篇角度与全部已发篇目按累计选题台账跨批查重,未复用上批情境,也未把一篇拆成两篇。

编写说明与学科依据

本文为备考教研体例稿:题目系按课程标准与联招常见考点范围编写的仿真练习题,非真题原文;文中案例为示意内容,非真实记录;文末栏目为学科依据说明,非逐条引文。涉及报考、录取、证件、居留、资助等事项,一律以当年官方文件与学校正式通知为准。

学科依据:

  • 人教版高中教材(物理):恒定电流、热学、光学、声学与测量误差、数据处理相关章节
  • 《普通高等学校联合招收华侨港澳台学生考试大纲(物理科)》:相关考点考查范围(仅作命题范围参照,本文题目未与真题逐题比对)
  • 编写说明:题目、选段、选项、数据与解析均为按常见考点独立编写的原创仿真题,未取自任何题库、教辅或试卷;采分点为教研整理,非官方评分标准

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