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例題精講 · 第 00827 題 · 去程一次、回程一次,精確拍頻不等於 2f₀u/v

以自編示意聲源 f₀=1000 Hz、聲速 340 m/s、反射體 17.0 m/s 朝向探頭為材料,求兩次頻移後的接收頻率與拍頻,回代用單程公式和近似公式的偏差。

00827題號全 1000 篇 · 第 第138輪 / 第138冊 輪
方向物理·實驗六向之一
題型自編仿真題逐題精講 · 采分點拆解

題目性質:自編仿真題——題目、材料、選項、數據與情境均為按課程標準與聯招常見考點獨立編寫的原創仿真題,非真題原文,未取自任何題庫、教輔或試卷;解析與採分點為教研整理,非官方評分標準。

例題精講 · 物理實驗

一、考點定位與做題順序

反射式測速要算兩次多普勒:運動反射體先作為「運動的接收者」收到 f₁,再作為「運動的聲源」把 f₁ 發回探頭,得 f₂。探頭把 f₂ 與發射 f₀ 混頻得到拍頻 Δf = f₂ − f₀。低速近似 Δf ≈ 2f₀u/v 只在 u 遠小於 v 時才好用。

自編示意:聲源與探頭同側,f₀ = 1000 Hz,聲速 v = 340 m/s,反射體以 u = 17.0 m/s 朝向探頭運動;參數為示意取數。

二、逐題精講

題1

題1 求反射體接收頻率、探頭接收頻率與精確拍頻。

解析

去程(觀察者向靜止聲源運動):f₁ = f₀(v+u)/v = 1000×357/340 = 1050 Hz。

回程(聲源向靜止觀察者運動):f₂ = f₁·v/(v−u) = 1050×340/323 = 1105.26 Hz。拍頻 Δf = 1105.26 − 1000 = 105.26 Hz。兩次頻移方向相同,都使頻率升高,不能只算一次。

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

採分點 去程公式 2 分、回程公式 2 分、拍頻 1 分、兩次方向說明 1 分。

易錯點 只算一次 f₀(v+u)/v 就當拍頻,或把回程的分母寫成 v+u。

題2

題2 低速近似與單程公式各給什麼結果?分別偏差多少?

解析

低速近似 Δf ≈ 2f₀u/v = 2×1000×17.0/340 = 100.0 Hz,比精確 105.26 Hz 偏低 5.0%——u/v = 0.05 時二次項已不可忽略。

若誤用單程公式 f₀·v/(v−u) = 1000×340/323 = 1052.63 Hz,拍頻只有 52.63 Hz,恰為精確拍頻的 50.0%。這兩個錯法一個偏小 5.0%、一個只剩一半,方向不同,要分開報。

答案 近似得 100.0 Hz、偏低 5.0%;單程得 52.63 Hz,為精確值 50.0%。

採分點 近似值 1 分、偏低 1 分、單程值 1 分、拍頻 1 分、佔比 1 分、兩錯法區分 1 分。

易錯點 把「偏低 5.0%」與「只剩 50.0%」合成一個偏差報。

三、規律小結與對照表

算法公式結果與精確拍頻比
精確(兩次頻移)f₂−f₀105.26 Hz100.0%
低速近似2f₀u/v100.0 Hz偏低 5.0%
誤用單程f₀v/(v−u)−f₀52.63 Hz50.0%
中間量f₁ / f₂1050 / 1105.26 Hz—

小結:反射測速算兩次頻移;低速近似在 u/v=0.05 已偏低 5.0%,單程公式只剩一半,兩個錯法分開報。

四、自測清單

  • 能寫出去程接收頻率
  • 能寫出回程發射頻率
  • 能求精確拍頻
  • 能算低速近似與其偏低
  • 能算單程公式的拍頻
  • 能區分兩種錯法的偏差方向
編寫說明與學科依據

本文為備考教研體例稿:題目系按課程標準與聯招常見考點範圍編寫的仿真練習題,非真題原文;文中案例為示意內容,非真實記錄;文末欄目為學科依據說明,非逐條引文。涉及報考、錄取、證件、居留、資助等事項,一律以當年官方文件與學校正式通知為準。

學科依據:

  • 人教版高中教材(物理):歐姆擋中值電阻、分壓帶載、雙縫插片、化曲為直、最小二乘剔除與多普勒測速相關章節
  • 《普通高等學校聯合招收華僑港澳臺學生考試大綱(物理科)》:相關考點考查範圍(僅作命題範圍參照,本文題目未與真題逐題比對)
  • 編寫說明:題目、選段、選項、數據與解析均為按常見考點獨立編寫的原創仿真題,未取自任何題庫、教輔或試卷;採分點為教研整理,非官方評分標準

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聯招物理·多普勒測速與拍頻:反射體為什麼要算兩次頻移
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