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例题精讲 · 第 00827 题 · 去程一次、回程一次,精确拍频不等于 2f₀u/v

以自编示意声源 f₀=1000 Hz、声速 340 m/s、反射体 17.0 m/s 朝向探头为材料,求两次频移后的接收频率与拍频,回代用单程公式和近似公式的偏差。

00827题号全 1000 篇 · 第 第138轮 / 第138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

反射式测速要算两次多普勒:运动反射体先作为「运动的接收者」收到 f₁,再作为「运动的声源」把 f₁ 发回探头,得 f₂。探头把 f₂ 与发射 f₀ 混频得到拍频 Δf = f₂ − f₀。低速近似 Δf ≈ 2f₀u/v 只在 u 远小于 v 时才好用。

自编示意:声源与探头同侧,f₀ = 1000 Hz,声速 v = 340 m/s,反射体以 u = 17.0 m/s 朝向探头运动;参数为示意取数。

二、逐题精讲

题1

题1 求反射体接收频率、探头接收频率与精确拍频。

解析

去程(观察者向静止声源运动):f₁ = f₀(v+u)/v = 1000×357/340 = 1050 Hz。

回程(声源向静止观察者运动):f₂ = f₁·v/(v−u) = 1050×340/323 = 1105.26 Hz。拍频 Δf = 1105.26 − 1000 = 105.26 Hz。两次频移方向相同,都使频率升高,不能只算一次。

答案 f₁=1050 Hz、f₂=1105.26 Hz、拍频 105.26 Hz。

采分点 去程公式 2 分、回程公式 2 分、拍频 1 分、两次方向说明 1 分。

易错点 只算一次 f₀(v+u)/v 就当拍频,或把回程的分母写成 v+u。

题2

题2 低速近似与单程公式各给什么结果?分别偏差多少?

解析

低速近似 Δf ≈ 2f₀u/v = 2×1000×17.0/340 = 100.0 Hz,比精确 105.26 Hz 偏低 5.0%——u/v = 0.05 时二次项已不可忽略。

若误用单程公式 f₀·v/(v−u) = 1000×340/323 = 1052.63 Hz,拍频只有 52.63 Hz,恰为精确拍频的 50.0%。这两个错法一个偏小 5.0%、一个只剩一半,方向不同,要分开报。

答案 近似得 100.0 Hz、偏低 5.0%;单程得 52.63 Hz,为精确值 50.0%。

采分点 近似值 1 分、偏低 1 分、单程值 1 分、拍频 1 分、占比 1 分、两错法区分 1 分。

易错点 把「偏低 5.0%」与「只剩 50.0%」合成一个偏差报。

三、规律小结与对照表

算法公式结果与精确拍频比
精确(两次频移)f₂−f₀105.26 Hz100.0%
低速近似2f₀u/v100.0 Hz偏低 5.0%
误用单程f₀v/(v−u)−f₀52.63 Hz50.0%
中间量f₁ / f₂1050 / 1105.26 Hz—

小结:反射测速算两次频移;低速近似在 u/v=0.05 已偏低 5.0%,单程公式只剩一半,两个错法分开报。

四、自测清单

  • 能写出去程接收频率
  • 能写出回程发射频率
  • 能求精确拍频
  • 能算低速近似与其偏低
  • 能算单程公式的拍频
  • 能区分两种错法的偏差方向
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):欧姆挡中值电阻、分压带载、双缝插片、化曲为直、最小二乘剔除与多普勒测速相关章节
  • 《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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联招物理·多普勒测速与拍频:反射体为什么要算两次频移
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