Đang tải... (xem toàn văn)
tóm tắt lý thuyết và một số bài tập có hướng dẫn chi tiết.
Sóng cơ phương trình dao động của nguồn sóng: u = Acosωt → phương trình dao động tại một điểm M: u = Acos(ωt - 2 xπ λ ) = Acos[ω(t - x v )] = Acos[2π( t x T − λ )]. Phản xạ sóng, sóng dừng: Giả sử nguồn sóng dao động theo phương trình u = Acosωt → sóng tới tại B: u B = Acos(ωt - 2 dπ λ ) → sóng phản xạ có dạng: Một điểm bất kỳ trên dây dao động với phương trình là hợp của sóng tới và sóng phản xạ. u = u B + u’ B = 2Acos( 2 dπ λ + 2 π )cos(ωt - 2 π ) = acos(ωt - 2 π ) với a = 2 d 2Acos 2 π π + ÷ λ . Nếu d = k 2 λ thì a = 0 → điểm nút, nếu d = 1 k 2 2 λ + ÷ thì a = 2A (cực đại) → điểm bụng. Điều kiện để có sóng dừng (khi một đầu của sợi dây là nguồn): Dây có 2 đầu cố định: l = n 2 λ ( với n là số tự nhiên 1, 2, 3, …) khi đó, n là số bụng → số nút bằng n + 1. (dây đàn phát ra âm với tần số f = nv 2l , có họa âm bậc n) Dây có 1 đầu tự do: l = m 4 λ (với m là số tự nhiên lẻ 1, 3, 5,…) = 1 n 2 2 λ + ÷ (với n là số tự nhiên 1, 2, 3,…) khi đó, m là số bó sóng → số nút = số bụng = m 1 2 + . (ống sáo phát ra âm có tần số f = mv 4l , có họa âm bậc m). u: li độ (m) ω: tần số góc (rad/s) x: quãng đường truyền (k/c từ nguồn đến M) (m) λ: bước sóng (m) T: chu kỳ dao động (s) v: vận tốc truyền sóng (m/s) (v = λf) Nếu B cố định: u’ B = Acos(ωt - 2 dπ λ - π) (ngược pha với sóng tới). Nếu B tự do: u’ B = Acos(ωt - 2 dπ λ ) (cùng pha với sóng tới). Dây 2 đầu cố định. Dây 1 đầu tự do Giao thoa sóng: hai sóng phải cùng tần số, cùng phương và có độ lệch pha không đổi theo thời gian mới xảy ra giao thoa Phương trình dao động của nguồn: u 1 = u 2 = Acosωt. Tại 1 điểm M bất kỳ: → sóng tại M: u M = u 1M + u 2M = acos ( ) 1 2 2 d d t 2 π + ω − ÷ ÷ λ với a = 2A cos 2 ∆ϕ = 2A ( ) 2 1 d d cos π − λ . (độ lệch pha của 2 sóng tại M: ∆φ = ( ) 2 1 2 d dπ − λ ) Nếu d 2 – d 1 = kλ thì a = 2A → biên độ cực đại (a max) Nếu d 2 – d 1 = 1 k 2 + ÷ λ thì a = 0 → biên độ cực tiểu (a min ) Trên đoạn nối 2 nguồn A, B: số điêm dao động với biên độ cực đại bằng số giá trị k thỏa mãn: AB − λ < k < AB λ (k ∈ ¢ ) Số điểm dao động với biên độ cực tiểu bằng số giá trị k thỏa mãn: - AB 1 AB 1 k 2 2 − < < − λ λ ( ) k ∈ ¢ Khoảng cách giữa hai điểm dao động cực đại liên tiếp bằng khoảng cách giữa hai cực tiểu liên tiếp là 2 λ , giữa cực đại và cực tiểu kề nhau là 4 λ . Sóng từ nguồn 1: u 1M = Acos 1 2 d t - π ω ÷ λ . Sóng từ nguồn 2: u 2M = Acos 2 2 d t π ω − ÷ λ Nếu phương trình dao động nguồn 1 là u 1 = A 1 cosωt, nguồn 2 u 2 = A 2 cosωt thì a = 2 2 1 2 1 2 A A 2A A cos+ + ∆ϕ a max = A 1 + A 2 a min = Câu 1: Chọn câu sai: A. Quá trình truyền sóng là quá trình các phần tử vật chất truyền từ điểm này sang điểm lân cận trong môi trường vật chất theo thời gian. B. Quá trình truyền sóng là quá trình truyền dao động. C. Trong quá trình truyền sóng, các phần tử của môi trường chỉ dao động tại vị trí xác định của chúng. D. Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng. Câu 2: Sóng dọc là sóng: A. Có phương dao động là phương thẳng đứng. B. Có phương dao động trung với phương truyền sóng. C. Có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng. D. Có phương dao động là phương ngang. Câu 3: Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào: A. Năng lượng sóng. B. Bản chất môi trường và tần số dao động. C. Bản chất và nhiệt độ của môi trường D. Bản chất môi trường và bước sóng. Câu 4: Khi xảy ra sóng dừng trên một sợi dây đàn hồi hai đầu cố định thì: A. Bước sóng bằng một số lẻ lần chiều dài của dây. B. Sóng phản xạ triệt tiêu sóng tới. C. Khoảng cách giữa hai điểm không dao động liên tiếp bằng một nửa bước sóng. D. Trên dây có những điểm dao động với biên độ cực đại xen kẽ với những điểm dao động với biên độ cực tiểu. Câu 5: Điều kiện để hiện tượng giao thỏa sóng xảy ra là: A. Hai nguồn sóng phát hai sóng có cùng biên độ và có độ lệch pha không đổi theo thời gian. B. Hai sóng cùng tần số, ngược pha và ngược hướng. C. Hai sóng có cùng bước sóng, cùng pha, cùng tốc độ truyền. D. Hai sóng xuất phát từ hai tâm dao động và có cùng bước sóng. Câu 6: Giao thoa sóng là hiện tượng: A. Giao nhau của hai sóng tại một điểm trong môi trường. B. Cộng hưởng của hai sóng kết hợp truyền trong môi trường. C. Các sóng triệt tiêu khi gặp nhau. D. Gặp nhau của hai sóng kết hợp trong không gian. Câu 7: Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, khi nói về vị trí các điểm cực tiểu, kết luận nào sai: A. Độ lệch pha của hai sóng gửi tới là k∆ϕ = π + π với k ∈ ¢ . B. Hai sóng gửi tới ngược pha nhau. C. Hiệu đường đi của hai sóng gửi tới điểm đó bằng số lẻ nửa bước sóng. D. Tập hợp những điểm cực tiểu tạo thành những gợn hình hypebol trên mặt nước. Câu 8: Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, những điểm mà hiệu đường đi bằng một số lẻ nửa bước sóng thì: A. Đứng yên. B. Biên độ sóng tại đó cực đại. C. Biên độ sóng tại đó bằng biên độ thành phần. D. Biên độ sóng không đổi. Câu 9: Bước sóng là: A. Đại lượng đặc trưng cho khả năng truyền sóng. B. Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng dao động ngược pha. C. Đại lượng đặc trưng cho phương truyền sóng. D. Quãng đường sóng đi được trong một chu kỳ. Câu 10: Sóng cơ học không truyền được trong: A. Chất lỏng. B. Chân không. C. Chất khí. D. Chất rắn Câu 11: Đối với âm cơ bản và họa âm bậc hai của cùng một sợi dây đàn phát ra thì: A. Họa âm bậc hai có cường độ lớn gấp hai lần cường độ âm cơ bản. B. Tần số họa âm bậc hai lớn gấp đôi tần số âm cơ bản. C. Chu kỳ dao động của dây đàn có âm cơ bản bằng một nửa chu kỳ dao động của dây đàn có họa âm bậc hai. D. Vận tốc truyền âm cơ bản gấp đôi vận tốc truyền họa âm bậc hai. Câu 12: Một sợi dây đàn hồi AB có chiều dài 1,2 m, đầu A cố định, đầu B tự do, được rung với tần số f. Trên dây có sóng dừng với tốc độ lan truyền là 24 m/s. Quan sát ta thấy có 9 nút. Tần số dao động f bằng bao nhiêu? A. 95 Hz. B. 90 Hz. C. 85 Hz. D. 80 Hz. Câu 13: Một sóng cơ phát ra từ một nguồn O lan truyền trên mặt nước với tốc độ 2 m/s. Người ta thấy hai điểm M, N gần nhau nhất trên mặt nước nằm trên cùng đường thẳng qua O và ở cùng một phía so với O cách nhau 40 cm luôn dao động ngược pha. Tần số của sóng là: A. 0,4 Hz. B. 1,5 Hz. C. 2 Hz . D. 2,5 Hz. Câu 14: Hai sóng có phương trình u 1 = Acos 2 x t π ω − ÷ λ , u 2 = Acos 2 x t π ω + ÷ λ truyền ngược chiều nhau trên một sợi dây dài căng ngang. Phương trình của sóng dừng trên dây là: A. u = 2Asin 2 xπ ÷ λ cosωt. B. u = Asin 4 xπ ÷ λ sinωt. C. u = Acos 2 xπ ÷ λ cosωt. D. u = 2Acos 2 xπ ÷ λ cosωt. Câu 15: Vận tốc truyền của một sóng cơ trong nước và trong không khí lần lượt là 1320 m/s và 330 m/s. Hỏi khi truyền từ không khí vào nước thì bước sóng của sóng cơ trên thay đổi như thế nào? A. Giảm 4 lần. B. Giảm 2 lần. C. Tăng 2 lần. D. Tăng 4 lần. Câu 16: Một nguồn phát sóng cơ học dao động theo phương trình u = 4cos(4πt - 4 π ) (cm). Biết dao động tại hai điểm gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng cách nhau 0,5 m có độ lệch pha là 3 π . Tốc độ truyền sóng là: A. 1,0 m/s. B. 1,5 m/s. C. 2,0 m/s. D. 6,0 m/s. Câu 17: Trên mặt nước nằm ngang, tại hai điểm S 1 , S 2 cách nhau 8,2 cm, người ta đặt hai nguồn sóng cơ kết hợp, dao động điều hòa theo phương thẳng đứng có tần số 15 Hz và luôn dao động đồng pha. Biết vận tốc truyền sóng trên mặt nước là 30 cm/s. Coi biên độ sóng không đổi khi truyền đi. Số điểm dao động với biên độ cực đại trên đoạn S 1 S 2 là: A. 9 B. 11 C. 8 D.5 Câu 18: Trong thí nghiệm giáo thỏa sóng trên mặt nước, hai nguồn kết hợp A, B dao động với tần số f = 100 Hz. Tại một điểm M cách các nguồn A, B những khoảng d 1 = 11 cm, d 2 = 13,4 cm, sóng có biên độ cực đại. Trong khoảng M và đường trung trực của AB có hai vân cực đại. Tốc độ truyền sóng là: A. 100 cm/s. B. 80 cm/s. C. 60 cm/s. D. 40 cm/s. Câu 19: Cho một sóng ngang truyền từ trái sang phải trên một sợi dây. Li độ u tại một thời điểm t nào đó được vẽ như hình sau. Tốc độ chuyển động của các điểm P, Q sau thời điểm t đó một khoảng thời gian rất nhỏ lần lượt là: A. Giảm đi, giảm đi. B. Giảm đi, tăng lên. C. Tăng lên, giảm đi. D. Tăng lên, tăng lên. Câu 20: Hai điểm M và N cùng nằm trên phương truyền sóng cách nhau λ/3, sóng có biên độ A, chu kỳ T. Sóng truyền từ N đến M. Giả sử tại thời điểm t 1 có u M = +3cm và u N = -3cm. Biên độ sóng là: A. 2 cm. B. 2 cm. C. 2 3 cm. D. 4 cm. Câu 21: Trên mặt nước có hai nguồn kết hợp S 1 , S 2 cách nhau 6 cm dao động có phương trình u = a cos(20πt) (mm). Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 0,4 m/s và biên độ sóng không đổi trong quá trình truyền. Điểm gần nhất ngược pha với các nguồn nằm trên đường trung trực của S 1 S 2 cách S 1 S 2 một đoạn: A. 18 cm. B. 6 cm. C. 2 cm. D. 3 3 cm. Câu 22: M và N là hai điểm trên một mặt nước phẳng lặng cách nhau một khoảng 12 cm. Tại một điểm O trên đường thẳng MN và nằm ngoài đoạn MN, người ta đặt một nguồn dao động với phương trình u = 2,5 cos20πt (cm), tạo ra một sóng trên mặt nước với tốc độ truyền sóng v = 1,6 m/s. Khoảng cách xa nhất giữa hai phần tử môi trường tại M và N khi có sóng truyền qua là: A. 13 cm. B. 17 cm. C. 15,5 cm. D. 19 cm. Câu 23 : Khoảng cách giữa 2 ngọn sóng biển liên tiếp là 2m. Một chiếc phao trên mặt biển nhô kên cao 5 lần trong 8s. Vận tốc truyền sóng của sóng biển là: A. 1m. B. 2m. C. 3m. D. 4m. Câu 24: Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn sóng kết hợp đồng pha cách nhau một đoạn S 1 S 2 = 25 cm, tạo ra sóng lan truyền trên mặt nước với bước sóng 0,8 cm. Xét hai điểm M, N nằm trên mặt nước và S 1 M = S 1 N = 15 cm; S 2 M = S 2 N = 20 cm. Trên đoạn MN có bao nhiêu điểm dao động với biên độ cực đại? A. 5. B. 4. C. 3 D. 2 Câu 25: Mũi nhọn S chạm vào mặt nước dao động điều hòa với tần số 20Hz. Thấy rằng 2 điểm A và B trên mặt nước cùng nằm trên phương truyền sóng cách nhau 10cm luôn dao động ngược pha. Tính vận tốc truyền sóng biết vận tốc vào cỡ 0,7m/s đến 1m/s. A. 0,75 m/s. B. 0,8 m/s. C. 0,9 m/s. D. 0,95 m/s. Câu 26: Một ống khí có một đầu bịt kín, một đầu hở tạo ra âm cơ bản có tần số 112Hz. Biết tốc độ truyền âm trong không khí là 336 m/s. Bước sóng dài nhất của các họa âm (bậc khác 1) mà ống này tạo ra bằng: A. 0,33 m. B. 3m. C. 1m. D. 1,5 m. Câu 27: Khoảng cách giữa hai ngọn sóng liên tiếp là 5 (m). Một thuyền máy đi ngược chiều sóng thì tần số va chạm của sóng vào thuyền là 4 Hz. Nếu đi xuôi chiều thì tần số va chạm là 2 Hz. Biết tốc độ của sóng lớn hơn tốc độ của thuyền. Tốc độ truyền sóng bằng: A. 5 m/s. B. 13 m/s. C. 14 m/s. D. 15 m/s. Câu 28: Một sợi dây AB đàn hồi căng ngang dài l = 120 cm, hai đầu cố định, đang có sóng dừng ổn định. Bề rộng của một bụng sóng là 4a. Khoảng cách gần nhất giữa hai điểm dao động cùng pha có cùng biên độ bằng a là 20 cm. Số bụng sóng trên dây là: A. 4. B. 6. C. 8. D. 10. Câu 29: Trong một thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, có hai nguồn kết hợp A và B dao động cùng pha với tần số f = 20Hz, cách nhau 8cm. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước v = 30cm/s. Gọi C và D là hai điểm trên mặt nước sao cho ABCD là hình vuông. Số điểm dao động với biên độ cực đại trên đoạn CD là: A. 5. B. 7. C. 9. D. 11. Đáp án phần sóng cơ Câu 1: A. Câu 2: B. Câu 3: C. Câu 4: C. Câu 5: C. Câu 6: D. Câu 12: C. ta có l = m 4 λ và số nút = m 1 2 + → 9 = m 1 2 + → m = 17 → 4l 4 1 2 m 17 . , λ = = = 24 85 . f = v λ = 85 Hz. Câu 13: D. Khoảng cách gần nhất giữa hai điểm dao động ngược pha là 2 λ → 40 = 2 λ → λ = 80 cm. f = v λ = 2 0 8, = 2,5 Hz. Câu 14: D. u = u 1 + u 2 . A 2 x 2 x cos t cos t π π ω − + ω + ÷ ÷ ÷ λ λ . Sử dụng công thức biến đổi lượng giác cosa + cosb = 2cos a b 2 + ÷ cos a b 2 − ÷ → u = 2Acos 2 xπ ÷ λ cosωt. Câu 15:D. Trong quá trình truyền sóng thì f không đổi. ta có v = λf → kk kk n n v v λ = λ → kk n 330 1320 λ = λ → n kk 4λ = λ → tăng 4 lần. Câu 16: D. Thời gian sóng truyền từ nguồn đến A t A = A d v , đến B t B = B d v . Câu 25: B. Câu 26: C. Câu 27: D. Câu 28: A. Câu 29: A. Câu 19: A. Câu 20: C. Câu 21: D. Câu 22: A. Câu 23: A. Câu 24: B. Câu 7: A. Câu 8: D. Câu 9: A. Câu 10: B. Câu 11: B. Câu 12: C. Câu 13: D. Câu 14: D. Câu 15:D. Câu 16: D. Câu 17: A. Câu 18: B. Phương trình sóng tại A: u A = 4cos A d 4 t v 4 π π − − ÷ (cm), tại B u B = 4cos B d 4 t v 4 π π − − ÷ (cm). Độ lệch pha ∆φ = φ A – φ B = ( ) B A 4 d d v π − = 3 π → v 4 3 0 5. . ,= = 6 m/s. Câu 17: A. bước sóng λ = v f = 30 15 = 2 cm. Số điểm dao động cực đại trên đoạn S 1 S 2 bằng số giá trị k thỏa mãn 1 2 1 2 S S S S k− ≤ ≤ λ λ → -4,1 ≤ k ≤ 4,1 → k = -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4 → 9 điểm. Câu 18: B. Giữa M và trung trực AB có 2 vân cực đại → M nằm ở vân cực đại thứ 3 → d 2 – d 1 = 3λ → 13,4 – 11 = 3λ → λ = 0,8 cm. v = λ.f = 0,8.100 = 80 cm/s. Câu 19: A. Sau một khoảng thời gian ∆t rất nhỏ thì sóng có dạng như đường đứt nét. Điểm P và Q đều dời ra xa vị trí cân bằng → tốc độ của cả P và Q đều giảm. Câu 20: C. Độ lệch pha ∆φ = 2 d π λ = 2 3 π . → φ = 6 π A = OM = 3 cos 6 π = 2 3 cm. Câu 21: D. λ = v f = 0 4 10 , = 4 cm. d 1 = d 2 = d. Tại M: sóng từ nguồn S 1 u 1 = acos(20πt - 2 dπ λ ) sóng từ nguồn S 2 u 2 = acos(20πt - 2 dπ λ ). Sóng tại M: u = u 1 + u 2 = 2acos(20πt - 2 d π λ ). Câu 22: A. λ = v f = 1 6 10 , = 16 cm. sóng tại M: 2,5 2 cos 2 OM 20 t π π − ÷ λ tại N u N = 2,5 2 cos 2 ON 20 t π π − ÷ λ . Độ lệch pha giữa M với nguồn ∆φ = φ nguồn – φ M = 2 dπ λ = (2k+1)π → d = ( ) 2k 1 2 + λ . d = MS 1 > S 1 O → k > 0,25 → d min Độ lệch pha ∆φ = φ M – φ N = ( ) 2 ON OMπ − λ = 2 MN π λ = 3 2 π . Câu 23: A. Khoảng thời gian giữa 5 lần nhô cao là 4 chu kỳ → 4T = 8s → T = 2s. Khoảng cách giữa 2 gợn sóng liên tiếp là bước sóng → λ = 2m. v = λf = T λ = 1 m/s. Câu 24: B. Những điểm nằm trên MO thỏa S 2 M – S 1 M ≤ d 2 – d 1 ≤ S 2 O – S 1 O → 5 ≤ d 2 – d 1 ≤ 7 (cm). Các điểm trên MO là cực đại thì d 2 – d 1 = kλ → 5 ≤ 0,8k ≤ 7 → k = 7, 8 → trên MO có 2 cực đại → trên MN có 4 cực đại. → 2 điểm M, N dao động vuông pha nhau → khoảng cách lớn nhất giữa chúng (theo trục Oy) bằng a 2 = 5 cm. khoảng cách lớn nhất giữa M và N bằng M’N’ = 2 2 MN M N' '+ → S 1 O = 9cm S 2 O = 16 cm. S 1 M 2 = S 1 O 2 + MO 2 S 2 M 2 = S 2 O 2 + MO 2 S 1 O + S 2 O = S 1 S 2