Đang tải... (xem toàn văn)
Phản xạ sóng - Sóng dừng - Bản in
Sóng c hc Ch II. Phn x sóng. Sóng dng Thy inh Trng Ngha, giáo viên Vt lí, trng THPT chuyên Lê Khit - Qung Ngãi Trang 1 CH II. PHN X SÓNG. SÓNG DNG A. TÓM TT KIN THC C BN 1. S phn x sóng - Sóng ang truyn trong mt môi trng mà gp vt cn thì b phn x. - Sóng phn x có cùng tn s và bc sóng vi sóng ti. - Nu u phn x c nh thì sóng phn x ngc pha vi sóng ti. 2. Sóng dng - Khi sóng ti và sóng phn x ca nó cùng truyn theo mt phng, chúng giao thoa vi nhau, trong ó có nhng im ng yên (không dao ng) gi là các nút và nhng im dao ng vi biên cc i gi là các bng. ó là hin tng sóng dng. - Sóng dng là sóng có các nút và các bng c nh trong không gian. o Nhng nút và bng xen k, cách u nhau. o Khong cách gia hai nút k tip bng khong cách gia hai bng k tip và bng 2λ. o Khong cách gia mt bng và mt nút gn nhau nht là 4λ 3. iu kin có sóng dng • i vi si dây có hai u c nh hay mt u c nh và mt u dao ng vi biên nh thì chiu dài ca dây phi bng mt s nguyên ln na bc sóng : 2λnl = vi n = 1, 2, 3, … • i vi mt si dây có mt u t do thì chiu dài ca dây phi bng mt s l ln mt phn t bc sóng : 4λml = vi m = 1, 3, 5, … u x B t M M’ t + t 42λλ+ 22λ Hình dng sóng dng nhng thi im khác nhau Sóng dng trên si dây àn hi có hai u c nh 2λ 2λ 2λ 4λ Sóng dng trên si dây àn hi có mt u t do Dây àn hi Cn rung Máy rung Sóng c hc Ch II. Phn x sóng. Sóng dng Thy inh Trng Ngha, giáo viên Vt lí, trng THPT chuyên Lê Khit - Qung Ngãi Trang 2 4. ng dng Có th ng dng hin tng sóng dng o tc truyn sóng trên dây. Ví d : Trong mt thí nghim, ngi ta dùng máy rung vi tn s f = 50 Hz truyn dao ng cho mt u ca si dây àn h!i có chiu dài 60 cm, u kia ca dây c gi c nh. Ngi ta quan sát thy sóng dng trên dây và m c 3 bng sóng. Tính bc sóng trên dây và tc truyn sóng trên dây. Bài gii : u dây g"n vi cn rung c coi nh mt im c nh. u còn li ca dây c#ng c nh nên khi có sóng dng trên dây thì chiu dài l ca dây phi bng mt s nguyên ln bc sóng : 2λnl = n là s nguyên và c#ng chính là s bng sóng. Theo , s bng sóng là : n = 3. Suy ra bc sóng truyn trên dây là : 40360.22===nlλ cm Tc truyn sóng trên dây là : 200050.40 === fvλ cm/s B. MT S BÀI TP Bài 1. Trên mt si dây dài 40 cm có sóng dng, ngi ta quan sát thy có 4 bng sóng và hai u dây là 2 nút sóng. Tn s ca sóng truyn trên dây là 400 Hz. Tính tc truyn sóng trên dây. Bài gii : Sóng dng trên dây vi hai u dây là hai nút sóng nên chiu dài l ca dây bng mt s nguyên ln bc sóng : 2λnl = vi n là s nguyên và c#ng chính là s bng sóng Theo , s bng sóng là : n = 4. Suy ra bc sóng ca sóng truyn trên dây là : 20440.22===nlλ cm Tc truyn sóng trên dây là : 8000400.20 === fvλ cm/s Bài 2. Mt si dây àn h!i có mt u b k$p cht, u kia buc vào mt nhánh ca mt âm thoa có tn s 600 Hz. Âm thoa dao ng to ra mt sóng dng trên dây vi 4 bng sóng. Tc truyn sóng trên dây là 300 m/s. Coi u dây g"n vi mt nhánh ca âm thoa là mt im c nh. a) Tính bc sóng ca sóng truyn trên dây. b) Tính chiu dài ca si dây. Bài gii : a) Bc sóng ca sóng truyn trên dây là : 5,0600300===fvλm = 50 cm b) Sóng dng trên dây vi hai u dây là hai nút sóng nên chiu dài l ca dây bng mt s nguyên ln bc sóng : 125,0.42===λnl m = 100 cm Sóng dng vi 3 bng sóng trên si dây àn hi có hai u c nh 2λ Dây àn hi Cn rung Máy rung 2λ Sóng c hc Ch II. Phn x sóng. Sóng dng Thy inh Trng Ngha, giáo viên Vt lí, trng THPT chuyên Lê Khit - Qung Ngãi Trang 3 Bài 3. Hai sóng dng sin có cùng bc sóng và cùng biên truyn ngc chiu nhau trên mt si dây vi tc 10 cm/s to ra mt sóng dng. Bit khong thi gian gia hai thi im gn nht mà dây du%i th&ng là 0,5 s. Tính bc sóng ca hai sóng này. Bài gii : Khi có sóng dng các im ca dây v'n dao ng vi tn s ca sóng (tr các im nút là các im ng yên). Vy khong thi gian gia hai thi im gn nhau nht mà tt c các im ca dây u ( v trí cân bng (dây du%i th&ng) bng mt na chu kì ca sóng. Do ó, chu kì ca sóng là : T = 2.0,5 = 1 s Vy bc sóng ca sóng truyn trên dây là : = vT = 10.1 = 10 cm Bài 4. Mt si dây àn h!i AB c c)ng th&ng nm ngang và có u B c nh (hình v). Mt sóng ngang có tn s f, bc sóng c truyn dc trên dây theo chiu t A n B, gp im c nh B thì cho sóng phn x. Sóng ti ti B có phng trình là : )2cos(1ftAuBπ= , A là biên , t là thi gian. Quan sát trên dây thy có nhng im luôn ng yên và nhng im luôn dao ng vi biên cc i, ó chính là hin tng sóng dng. Chn trc to Ox trùng vi si dây, chiu dng là chiu t A n B, gc to O trùng vi B. a) Vit phng trình dao ng t*ng hp ca mt im có to x trên dây (gi là phng trình sóng dng trên dây). b) Xác nh v trí ca các im ng yên (các nút sóng) và các im dao ng vi biên cc i (các bng sóng). Bài gii : a) Sóng ti truyn t A n B, mà phng trình sóng ti ti B là )2cos(1ftAuBπ= nên phng trình sóng ti ti im M có to x là : +=λππxftAu22cos1 u B ca si dây là c nh nên sóng phn x ti B ngc pha vi sóng ti ti B. Phng trình sóng phn x ti B là : )2cos()2cos(12πππ−=−=−= ftAftAuuBB Sóng phn x truyn c quãng ng bng x thì n im M. Phng trình sóng phn x ti im M có to x là : −−=λπππxftAu22cos2 Nh vy, khi sóng ti và sóng phn x liên tc truyn trên dây thì ( m%i thi im, phn t ti M !ng thi nhn c hai dao ng cùng phng u1 và u2. Do ó, dao ng ca phn t ti M s là t*ng hp hai dao ng do sóng ti và sóng phn x truyn n. Vy phng trình dao ng t*ng hp (phng trình sóng dng) ti im M có to x là : −−++=+=λπππλππxftAxftAuuu22cos22cos21 −−++=λπππλππxftxftA22cos22cos Áp dng công thc lng giác : B O A M x (+) B Chiu truyn ca sóng ti Si dây àn hi u dây c nh A Vt cn Sóng c hc Ch II. Phn x sóng. Sóng dng Thy inh Trng Ngha, giáo viên Vt lí, trng THPT chuyên Lê Khit - Qung Ngãi Trang 4 2cos2cos2coscosbababa+−=+ ta c : −+=22cos22cos2πππλπftxAu (1) b) T phng trình (1), ta thy phn t ti M dao ng iu hoà theo thi gian vi tn s f và biên dao ng : +=+=22cos222cos2πλππλπxAxAa (2) Biên dao ng a ca phn t ti M ph thuc vào to x (khong cách n u c nh B ca si dây). Phn t ti M dao ng vi biên cc i amax = 2A, ngha là ti M là bng sóng khi : 122cos =+πλπx hay 221λ+= kx , k = 0, 1, 2, … (3) Nh vy, nhng im cách u c nh B mt on bng mt s bán nguyên ln ca na bc sóng thì dao ng vi biên cc i amax = 2A, ó chính là v trí ca các bng sóng. T ó ta c#ng suy ra c, hai bng sóng gn nhau nht thì cách nhau na bc sóng. Phn t ti M dao ng vi biên cc tiu amin = 0, ngha là ti M là nút sóng khi : 022cos =+πλπx hay 2λkx = , k = 0, 1, 2, … (4) Nh vy, nhng im cách u c nh B mt on bng mt s nguyên ln ca na bc sóng thì dao ng vi biên cc tiu amin = 0, ó chính là v trí các nút sóng. T ó ta c#ng suy ra c, hai nút sóng gn nhau nht thì cách nhau na bc sóng. C. CÂU HI VÀ BÀI TP TRC NGHIM Câu 1: Khi có sóng dng trên mt si dây àn h!i thì khong cách gia hai nút sóng liên tip bng A. mt bc sóng. B. mt na bc sóng. C. mt phn t bc sóng. D. hai ln bc sóng. Câu 2: Khi có sóng dng trên mt si dây àn h!i thì khong cách gia hai bng sóng liên tip bng A. mt bc sóng. B. mt na bc sóng. C. mt phn t bc sóng. D. hai ln bc sóng. Câu 3: có sóng dng trên mt si dây àn h!i vi hai u dây u là nút sóng thì A. chiu dài dây bng mt phn t bc sóng. B. chiu dài dây bng mt s nguyên na bc sóng. C. bc sóng luôn úng bng chiu dài dây. D. bc sóng bng mt s nguyên l chiu dài dây. Câu 4: có sóng dng trên mt si dây àn h!i vi mt u dây là nút sóng và mt u dây là bng sóng thì chiu dài dây phi bng A. mt s nguyên ln bc sóng. B. mt s nguyên ln na bc sóng. C. mt s nguyên l ln na bc sóng. Sóng c hc Ch II. Phn x sóng. Sóng dng Thy inh Trng Ngha, giáo viên Vt lí, trng THPT chuyên Lê Khit - Qung Ngãi Trang 5 D. mt s nguyên l ln mt phn t bc sóng. Câu 5: Khi có sóng dng trên mt si dây àn h!i thì khong cách gia mt bng sóng và mt nút sóng gn nhau nht bng A. mt bc sóng. B. mt na bc sóng. C. mt phn t bc sóng. D. hai ln bc sóng. Câu 6: Khi có sóng dng trên mt si dây àn h!i thì A. trên dây ch+ còn sóng phn x, còn sóng ti b dng li. B. ngu!n phát sóng ngng dao ng, các im trên dây t dao ng. C. trên dây có nhng im dao ng vi biên cc i xen k vi nhng im không dao ng (ng yên). D. tt c các im trên dây u ngng dao ng vì sóng ti và sóng phn x ngc pha nhau nên chúng trit tiêu nhau. Câu 7: Khi có sóng dng trên mt si dây àn h!i vi hai u dây u c nh. im trên dây cách u dây mt on bng mt phn t bc sóng A. là mt nút sóng. B. là mt bng sóng. C. có th là nút sóng và c#ng có th là bng sóng. D. không là nút sóng và c#ng không là bng sóng. Câu 8: Khi có sóng dng trên mt dây àn h!i AB vi u A là nút, u B là bng thì A. im trên dây cách u A on bng na bc sóng là bng. B. im trên dây cách u A on bng mt phn t bc sóng là nút. C. im trên dây cách u B on bng ba phn t bc sóng là bng. D. im trên dây cách u B on bng mt phn t bc sóng là nút. Câu 9: Trên mt si dây àn h!i dài 2 m ang có sóng dng vi tn s 100 Hz, ngi ta thy ngoài hai u dây c nh còn có 3 im khác luôn ng yên. Tc truyn sóng trên dây là A. 40 m/s. B. 60 m/s. C. 80 m/s. D. 100 m/s. Câu 10: Mt si dây àn h!i dài L, hai u c nh. Sóng dng trên dây có bc sóng dài nht là A. 4L. B. 2L. C. L. D. 2L. Câu 11: Mt si dây àn dài 60 cm phát ra mt âm có tn s 100 Hz. Quan sát trên dây àn, ngi ta thy ngoài hai u dây c nh còn có hai nút sóng khác và c thy có ba bó sóng. Tc truyn sóng trên dây là A. 20 m/s. B. 40 m/s. C. 20 cm/s. D. 40 cm/s. Câu 12: Mt si dây àn (hai u dây c nh) phát ra mt âm có tn s f. Quan sát trên dây àn thy có c thy 3 bó sóng. Nu dây àn phát ra âm có tn s 3f thì s quan sát thy có c thy A. 1 bó sóng. B. 3 bó sóng. C. 6 bó sóng. D. 9 bó sóng. Câu 13: Mt si dây àn h!i dài L, mt u c nh, mt u t do. Sóng dng trên dây có bc sóng dài nht là A. 2L. B. L. C. 2L. D. 4L. Câu 14: Mt si dây thép dài 60 cm có hai u c nh c kích thích cho dao ng bng mt nam châm in nuôi bng mng in xoay chiu có tn s 50 Hz. Trên dây có sóng dng vi 5 bó sóng. Tc truyn sóng trên dây là A. 6 m/s. B. 12 m/s. C. 15 m/s. D. 24 m/s. Câu 15: Mt si dây àn dài 60 cm (hai u dây c nh) phát ra mt âm có tn s 200 Hz. Sóng truyn sóng trên dây là 40 m/s. Trên dây có sóng dng vi s bó sóng là Sóng c hc Ch II. Phn x sóng. Sóng dng Thy inh Trng Ngha, giáo viên Vt lí, trng THPT chuyên Lê Khit - Qung Ngãi Trang 6 A. 4. B. 6. C. 8. D. 9. Câu 16: Mt si dây àn h!i AB dài 1,80 m c c)ng th&ng nm ngang, u B c nh, u A g"n vào mt bn rung. Khi bn rung rung vi tn s 100 Hz, ngi ta thy trên dây có sóng dng g!m 6 bó sóng, vi A xem nh mt nút sóng. Bc sóng và tc truyn sóng trên dây AB có giá tr ln lt là A. = 0,30 m và v = 30 m/s. B. = 0,60 m và v = 60 m/s. C. = 0,30 m và v = 60 m/s. D. = 0,60 m và v = 30 m/s. Câu 17: Sóng dng xy ra trên mt si dây àn h!i dài 20 cm vi hai u c nh và bc sóng bng 8 cm thì trên dây có A. 5 bng sóng và 5 nút sóng. B. 6 bng sóng và 6 nút sóng. C. 5 bng sóng và 6 nút sóng. D. 6 bng sóng và 5 nút sóng. Câu 18: Sóng dng xy ra trên mt si dây àn h!i dài 11 cm vi mt u c nh, mt u t do và bc sóng bng 4 cm thì trên dây có A. 5 bng sóng và 5 nút sóng. B. 6 bng sóng và 6 nút sóng. C. 5 bng sóng và 6 nút sóng. D. 6 bng sóng và 5 nút sóng. Câu 19: Mt si dây àn h!i AB dài 50 cm có u A c rung nh mt dng c to ra sóng ngang truyn trên dây vi tc 25 cm/s, còn u B c gi c nh. trên dây AB có sóng dng vi u A coi là mt nút sóng thì tn s rung f ca dng c phi có giá tr là A. )(5,0 Hzkf =, k = 1, 2, 3, … B. )(25,0 Hzkf =, k = 1, 2, 3, … C. ))(5,0(5,0 Hzkf +=, k = 0, 1, 2, 3, … D. ))(5,0(25,0 Hzkf +=, k = 0, 1, 2, 3, … Câu 20: Mt si dây àn h!i AB dài 50 cm có u A c rung nh mt dng c to ra sóng ngang truyn trên dây vi vn tc 75 m/s, còn u B c t do. trên dây AB có sóng dng vi u A coi là mt nút sóng thì tn s rung f ca dng c phi có giá tr là A. )(75,0 Hzkf =, k = 1, 2, 3, … B. )(5,1 Hzkf =, k = 1, 2, 3, … C. ))(5,0(75,0 Hzkf +=, k = 0, 1, 2, 3, … D. ))(5,0(5,1 Hzkf +=, k = 0, 1, 2, 3, … Câu 21: Mt si dây àn h!i AB có u B c nh và u A c rung vi tn s 20 Hz thì trên dây có sóng dng mà ngoài hai nút sóng ( hai u dây còn có 3 nút sóng khác. trên on dây AB có sóng dng vi u A coi là mt nút sóng và trên dây có 2 bng sóng thì u A phi c rung vi tn s A. 5 Hz. B. 10 Hz. C. 20 Hz. D. 40 Hz. Câu 22: Quan sát sóng dng trên mt si dây àn h!i AB dài 1,8 m có u A c nh và u B t do, ngi ta thy có 5 nút sóng. Sóng truyn trên dây vi tc 40 m/s. Tn s dao ng ca dây là A. 25 Hz. B. 50 Hz. C. 75 Hz. D. 100 Hz. . - Sóng phn x có cùng tn s và bc sóng vi sóng ti. - Nu u phn x c nh thì sóng phn x ngc pha vi sóng ti. 2. Sóng dng - Khi sóng. bc sóng bng 4 cm thì trên dây có A. 5 bng sóng và 5 nút sóng. B. 6 bng sóng và 6 nút sóng. C. 5 bng sóng và 6 nút sóng. D. 6 bng sóng và 5 nút sóng.