Phương pháp giải dạng bài tập đại cương về sóng cơ môn Vật Lý 12 năm 2021-2022

Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên một phương truyền mà tại đó các phần tử môi trường dao động ngược pha nhau là: A.. Vào lúc nào đó li độ một điểm là 3cm và li độ đang tăng th[r]

PHƯƠNG PHÁP GIẢI DẠNG BÀI TẬP ĐẠI CƯƠNG VỀ SÓNG CƠ MÔN VẬT LÝ 12 NĂM

2021-2022

I TÓM TẮT LÝ THUYẾT

1 Khái niệm về sóng cơ, sóng ngang, sóng dọc

a Sóng cơ: là dao động cơ lan truyền trong môi trường vật chất  không truyền được trong chân không

- Khi sóng cơ lan truyền, các phân tử vật chất chỉ dao động tại chỗ, pha dao động và năng lượng sóng

chuyển dời theo sóng Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng

- Trong môi trường đồng tính và đẳng hướng, các phần tử gần nguồn sóng sẽ nhận được sóng sớm hơn (tức

là dao động nhanh pha hơn) các phần tử ở xa nguồn

b Sóng dọc: là sóng cơ có phương dao động trùng với phương truyền sóng Sóng dọc truyền được trong

chất khí, lỏng, rắn Ví dụ: Sóng âm khi truyền trong không khí hay trong chất lỏng

c Sóng ngang: là sóng cơ có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng Sóng ngang truyền

được trong chất rắn và trên mặt chất lỏng Ví dụ: Sóng trên mặt nước

2 Các đặc trưng của sóng cơ

a Chu kì (tần số sóng): là đại lượng không thay đổi khi sóng truyền từ môi trường này sang môi trường

khác

b Tốc độ truyền sóng: là tốc độ lan truyền dao động trong môi trường; phụ thuộc bản chất môi trường (

R L K

V V V ) và nhiệt độ (nhiệt độ môi trường tăng thì tốc độ lan truyền càng nhanh)

c Bước sóng: v.T v

f

   Với v(m/s); T(s); f(Hz)  λ(m)  Quãng đường truyền sóng: S = v.t

- ĐN1: Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên cùng phương truyền sóng dao động

cùng pha nhau

- ĐN2: Bước sóng là quãng đường sóng lan truyền trong một chu kì

Chú ý:

+ Khoảng cách giữa hai ngọn sóng liên tiếp là λ; Khoảng cách giữa n ngọn sóng (n – 1)λ

3 Phương trình sóng

a Phương trình sóng

 Tập hợp các điểm cách đều nguồn sóng đều dao động cùng pha!

b Độ lệch pha của 2 dao động tại 2 điểm cách nguồn:

1 2

  

 Nếu hai điểm đó nằm trên một phương truyền sóng và cách nhau một khoảng d thì:

2

  



+ Cùng pha:  2k   d k k1, 2, 3 

+ Ngược pha:  2k 1    d k0, 5  k0,1, 2 

Bài toán 1: Cho khoảng cách, độ lệch pha của 2 điểm, v1 v v2 hoặc f1 f f2 Tính v hoặc f:

Dùng máy tính, bấm MODE 7 ; nhập hàm f(x) = v hoặc f theo ẩn x = k; cho chạy nghiệm (từ START 0

đến END 10; chọn STEP 1 (vì k nguyên), nhận nghiệm f(x) trong khoảng của v hoặc f

Bài toán 2: Đề bài nhắc đến chiều truyền sóng, biết li độ điểm này tìm li độ điểm kia:

Dùng đường tròn để giải với lưu ý: chiều dao động của các phần tử vẫn là chiều dương lượng giác

(ngược chiều kim đồng hồ) và chiều truyền sóng là chiều kim đồng hồ, góc quét = độ lệch pha:

d t 2

     

, quy về cách thức giải bài toán dao động điều hòa và chuyển động tròn đều

Chú ý: Trong hiện tượng truyền sóng trên sợi dây, dây được kích thích dao động bởi nam châm điện với

tần số dòng điện là f thì tần số dao động của dây là 2f

Hình ảnh minh họa cho cách giải bài toán 2 – chủ đề 1 CÁC VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH

Ví dụ 1: Một quan sát viên khí tượng quan sát mặt biển Nếu trên mặt mặt biển người quan sát thấy được

10 ngọn sóng trước mắt và cách nhau 90m Hãy xác định bước sóng của sóng trên mặt biển?

Giải

Ta có: 10 ngọn sóng  có 9λ

9λ = 90 m  λ = 10m

 Chọn đáp án B

Ví dụ 2: Quan sát sóng cơ trên mặt nước, ta thấy cứ 2 ngọn sóng liên tiếp cách nhau 40cm Nguồn sóng

dao động với tần số f = 20 Hz Xác định vận tốc truyền sóng trên môi trường

Giải

Ta có: v = λ.f Trong đó: λ = 0,4 m và f = 20 Hz

 v = 0,4.20 = 8 m/s

 Chọn đáp án D

Ví dụ 3: Một nguồn sóng cơ có phương trình U0 4 cos 20 t   cm Sóng truyền theo phương ON với vận tốc 20 cm/s Hãy xác định phương trình sóng tại điểm N cách nguồn O 5cm?

A UN 4 cos 20 t   5 cm B UN 4 cos 20 t   cm

C UN 4 cos 20 t  2, 5cm D UN 4 cos 20 t  5, 5cm

Giải

Phương trình sóng tại N có dạng: uN 4 cos 20 t  2 d 

Với v 20 2

    cm; d = 5 cm 2 d 5

2



    rad/s

 Phương trình sóng có dạng: UN 4 cos 20 t   5 cm

 Chọn đáp án A

Ví dụ 4: Một nguồn sóng cơ có phương trình U0 4 cos 20 t  cm Sóng truyền theo phương ONM với

vận tốc 20 cm/s Hãy xác định độ lệch pha giữa hai điểm MN, biết MN = 1cm

Giải

Ta có:   2 d

 ; Trong đó: d = 1cm;

2cm

2 1

2



    rad

 Chọn đáp án B

Ví dụ 5: Tại hai điểm AB trên phương truyền sóng cách nhau 4cm có phương trình lần lượt như sau:

M

u 2 cos 4 t  / 6 cm; uN 2 cos 4 t   / 3cm Hãy xác định sóng truyền như thế nào?

A Truyền từ N đến M với vận tốc 96m/s B Truyền từ N đến M với vận tốc 0,96m/s

C Truyền từ M đến N với vận tốc 96m/s D Truyền từ M đến N với vận tốc 0,96m/s

Giải

Vì N nhanh pha hơn M nên sóng truyền từ N đến M

2 d





 Chọn đáp án B

Ví dụ 6: Một sóng cơ truyền với phương trình u 5 cos 20 t .x

2



 cm (trong đó x tính bằng m, t tính bằng giây) Xác định vận tốc truyền sóng trong môi trường

Giải

Ta có: 2 x .x 4 m v f 4.10 40 m / s

2



 Chọn đáp án D

Ví dụ 7: Một sóng cơ truyền với phương trình u 5 cos 20 t .x

2



 cm (trong đó x tính bằng m, t tính bằng giây) Tại t1 thì u = 4cm Hỏi tại tt12s thì độ dời của sóng là bao nhiêu?

Giải

Tại t1 thì u 5 cos 20 t .x 4 cm

2



 tại t t1 2s thì 2  

 Chọn đáp án C

Ví dụ 8: Một mũi nhọn S chạm nhẹ vào mặt nước dao động điều hòa với tần số 20 Hz thì thấy hai điểm A

và B trên mặt nước cùng nằm trên một phương truyền sóng cách nhau một khoảng d = 10cm luôn luôn dao động ngược pha với nhau Tốc độ truyền sóng có giá trị (0,8 m / s v 1m / s) là:

A v = 0,8 m/s B v = 1 m/s C v = 0,9 m/s D 0,7 m/s

Giải

  (1) (theo đề thì 0,8 m / s v 1m / s)

2f d

2k 1

 giải ra ta được 1, 5 k 2  chọn k = 2 Thay k vào (1) ta có: v = 80 cm/s

 Chọn đáp án A

Ví dụ 9: Một nguồn sóng O dao động với phương trình x A cos t

2



 cm Tại điểm M cách O một

khoảng

2



điểm T

2 dao động với li độ 2 3cm Hãy xác định biên độ sóng

Giải

Ta có: uM A cos t 2 d

2



2



     

Ở thời điểm t T uM A cos 2 3 A 4 cm



 

 

 Chọn đáp án B

II BÀI TẬP

A KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT

Bài 1: Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm:

A trên cùng một phương truyền sóng mà dao động tại hai điểm đó ngược pha

B gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng mà dao động tại hai điểm đó cùng pha

C gần nhau nhất mà dao động tại hai điểm đó cùng pha

D trên cùng một phương truyền sóng mà dao động tại hai điểm đó cùng pha

Bài 2: Khi nói về sóng âm, phát biểu nào sau đây là sai?

A Ở cùng một nhiệt độ, tốc độ truyền sóng âm trong không khí nhỏ hơn tốc độ truyền sóng âm trong nước

B Sóng âm truyền được trong các môi trường rắn, lỏng và khí

C Sóng âm trong không khí là sóng dọc

D Sóng âm trong không khí là sóng ngang

Bài 3: Chọn phát biểu sai khi nói về bước sóng:

A Bước sóng là quãng đường sóng truyền đi trong 1 chu kì

B Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng dao động cùng pha

C Trên phương truyền sóng, các điểm cách nhau một số nguyên lần bước sóng thì dao động cùng pha

D Bước sóng là quãng đường sóng truyền đi trong 1 giây

Bài 4: Sóng cơ học lan truyền trong môi trường đàn hồi với tốc độ v không đổi, khi tăng tần số sóng lên 2

lần thì bước sóng:

A tăng 4 lần B tăng 2 lần C không đổi D giảm 2 lần

Bài 5: Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào:

A tính chất của môi trường B kích thước của môi trường

Bài 6: Tốc độ truyền sóng là tốc độ:

A chuyển động của các phần tử vật chất B dao động của nguồn sóng

C truyền pha dao động D dao động của các phần tử vật chất

Bài 7: Khi sóng âm truyền từ môi trường không khí vào môi trường nước thì:

A chu kì của nó tăng B tần số của nó không thay đổi

C bước sóng của nó giảm D bước sóng của nó không thay đổi

Bài 8: Chọn phát biểu sai về quá trình lan truyền của sóng cơ học:

A Là quá trình truyền năng lượng

B Là quá trình truyền dao động trong môi trường vật chất theo thời gian

C Là quá trình truyền pha dao động

D Là quá trình lan truyền các phần tử vật chất trong không gian và theo thời gian

Bài 9: Kết luận nào sau đây là sai khi nói về tính chất của sự truyền sóng trong môi trường?

A Sóng truyền đi với vận tốc hữu hạn

B Quá trình truyền sóng cũng là quá trình truyền năng lượng

C Sóng truyền đi không mang theo vật chất của môi trường

D Sóng càng mạnh truyền đi càng nhanh

Bài 10: Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm:

A trên cùng một phương truyền sóng mà dao động tại hai điểm đó ngược pha

B gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng mà dao động tại hai điểm đó cùng pha

C gần nhau nhất mà dao động tại hai điểm đó cùng pha

D trên cùng một phương truyền sóng mà dao động tại hai điểm đó cùng pha

Bài 11: Chọn phát biểu sai:

A Vận tốc của sóng là vận tốc dao động của các phần tử dao động

B Bước sóng là quãng đường sóng truyền được trong một chu kỳ dao động

C Tần số của sóng là tần số dao động của các phần tử dao động

D Chu kỳ của sóng là chu kỳ dao động của các phần tử dao động

Bài 12: Chọn câu sai khi nói về sự lan truyền sóng cơ

A Năng lượng được lan truyền theo sóng

B Trạng thái dao động được lan truyền theo sóng

C Pha dao động được lan truyền theo sóng

D Phần tử vật chất lan truyền với tốc độ bằng tốc độ truyền sóng

Bài 13: Biên độ sóng là?

A Quãng đường mà mỗi phần tử môi trường truyền đi trong 1 giây

B Khoảng cách giữa hai phần tử của sóng dao động ngược pha

C Một nửa khoảng cách giữa hai vị trí xa nhau nhất của mỗi phần tử môi trường khi sóng truyền qua

D Khoảng cách giữa hai phần tử của môi trường trên phương truyền sóng mà dao động cùng pha

Bài 14: Đối với sóng cơ học, sóng ngang sẽ

A Chỉ truyền được trong chất rắn và bể mặt chất lỏng

B Truyền được trong chất rắn và chất lỏng

C Truyền được trong chất rắn, chất khí và chất lỏng

D Không truyền được trong chất rắn

B TĂNG TỐC: THÔNG HIỂU

Bài 1: Khi sóng ngang truyền qua một môi trường vật chất đàn hồi, các phần tử vật chất của môi trường sẽ

:

A dao động theo phương vuông góc phương truyền sóng với tần số bằng tần số dao động của nguồn sóng

B dao động theo phương truyền sóng với vận tốc bằng vận tốc dao động của nguồn sóng

C chuyển động theo phương vuông góc phương truyền sóng với vận tốc bằng vận tốc sóng

D chuyển động theo phương truyền sóng với vận tốc bằng vận tốc sóng

Bài 2: Hình dạng sóng truyền theo chiều dương trục Ox ở một thời điểm có dạng như hình vẽ Sau thời

điểm đó chiều chuyển động của các điểm A, B, C, D và E là:

A Điểm B, C và E đi xuống còn A và D đi lên

B Điểm A, B và E đi xuống còn điểm C và D đi lên

C Điểm A và D đi xuống còn điểm B, C và E đi lên

D Điểm C và D đi xuống và A, B và E đi lên

Bài 3: Phát biểu nào sau đây về sóng cơ là không đúng?

A Vận tốc truyền sóng phụ thuộc vào vận tốc dao động của phần tử sóng

B Để phân loại sóng người ta căn cứ vào phương truyền sóng và phương dao động

C Trong quá trình truyền sóng các phần tử vật chất không truyền đi mà chỉ dao động tại vị trí nhất định

D Môi trường có tính đàn hồi càng cao thì sóng càng dễ lan truyền

Bài 4: Cho mũi nhọn P chạm nước và dao động theo phương thẳng đứng để tạo sóng ngang trên mặt nước

Kết luận đúng:

A Khi có sóng truyền tới các phần tử nước dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng

B Khi có sóng truyền tới miếng xốp trên mặt nước, miếng xốp bị đẩy đi xa theo chiều truyền

C Khi có sóng truyền tới miếng xốp trên mặt nước, miếng xốp dao động xung quanh vị trí cân bằng theo

phương vuông góc với phương thẳng đứng

D Khi có sóng truyền tới, các phần tử nước không dao động mà đứng yên tại chỗ

Bài 5: Khi nói về sóng cơ, phát biểu nào sau đây sai?

A Tại mỗi điểm của môi trường có sóng truyền qua, biên độ của sóng là biên độ dao động của phần tử môi

trường

B Sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng gọi

là sóng ngang

C Sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng gọi là

sóng dọc

D Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng mà dao động

tại hai điểm đó ngược pha nhau

Bài 6: Phát biểu nào sau đây sai về các tính chất sóng? Khi có sự truyền sóng trên một sợi dây đàn hồi rất

dài thì:

A Các điểm trên dây mà vị trí cân bằng của chúng cách nhau bằng bội số lẻ của bước sóng thì dao động

ngược pha

B Đường biểu diễn li độ của tất cả các điểm trên dây tại một thời điểm t0nào đó là một đường sin có chu

kì bằng bước sóng

C Đường biểu diễn sự phụ thuộc li độ của một điểm trên dây theo thời gian là một đường sin có chu kì

bằng chu kì dao động của nguồn phát sóng

D Đường biểu diễn li độ của tất cả các điểm trên dây tại một thời điểm t0nào đó là một đường sin cho biết hình dạng sợi dây tại thời điểm t0

Bài 7: Trong hiện tượng truyền sóng với bước sóng λ = 8cm Hai điểm cách nhau một khoảng d = 4cm

trên một phương truyền sóng dao động lệch pha:

Bài 8: Sóng thứ nhất có bước sóng bằng 3,4 lần bước sóng của sóng thứ hai, còn chu kì của sóng thứ hai

nhỏ bằng một nửa chu kì của sóng thứ nhất Khi đó vận tốc truyền của sóng thứ nhất so với sóng thứ hai

lớn hay nhỏ thua bao nhiêu lần:

A Lớn hơn 3,4 lần B Nhỏ hơn 1,7 lần C Lớn hơn 1,7 lần D Nhỏ hơn 3,4 lần

Bài 9: Tần số dao động của sóng âm là 600 Hz, sóng truyền đi với vận tốc 360 m/s Khoảng cách giữa hai

điểm gần nhất dao động ngược pha trên cùng 1 phương truyền sóng là:

A s = 20 cm B s = 30 cm C s = 40 cm D s = 10 cm

Bài 10: Một sóng âm có tần số xác định truyền trong không khí và trong nước với vận tốc lần lượt là 330

m/s và 1452 m/s Khi sóng âm đó truyền từ nước ra không khí thì bước sóng của nó sẽ:

A giảm 4,4 lần B giảm 4 lần C tăng 4,4 lần D tăng 4 lần

Bài 11: Một sóng có tần số 120 Hz truyền trong một môi trường với vận tốc 60 m/s thì bước sóng của nó

là:

Bài 12: Một sóng cơ có chu kì 2s truyền với tốc độ 1m/s Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên

một phương truyền mà tại đó các phần tử môi trường dao động ngược pha nhau là:

C BỨT PHÁ: VẬN DỤNG

Bài 1: Cho một sóng ngang có phương trình sóng là u8sin 2t / 0,1 x/ 50 mm, trong đó x tính bằng

cm, t tính bằng giây Bước sóng là:

Bài 2: Phương trình sóng tại một điểm trên phương truyền sóng cho bởi: u6 cos 2 t   xcm Vào lúc

nào đó li độ một điểm là 3cm và li độ đang tăng thì sau đó 1/8s và cũng tại điểm nói trên li độ sóng là:

ĐÁP ÁN PHẦN LUYỆN TẬP

Website HOC247 cung cấp một môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thông minh, nội dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, giỏi về kiến thức chuyên môn lẫn kỹ năng sư phạm đến từ các trường Đại học và các trường chuyên danh tiếng

I.Luyện Thi Online

- Luyên thi ĐH, THPT QG: Đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ các Trường ĐH và THPT danh tiếng xây dựng các khóa luyện thi THPTQG các môn: Toán, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và Sinh Học

- Luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán: Ôn thi HSG lớp 9 và luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán các trường PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An và các trường Chuyên khác cùng TS.Trần Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo và Thầy Nguyễn Đức Tấn

II.Khoá Học Nâng Cao và HSG

- Toán Nâng Cao THCS: Cung cấp chương trình Toán Nâng Cao, Toán Chuyên dành cho các em HS THCS lớp 6, 7, 8, 9 yêu thích môn Toán phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập ở trường và đạt điểm tốt ở các kỳ thi HSG

- Bồi dưỡng HSG Toán: Bồi dưỡng 5 phân môn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và Tổ Hợp dành cho học sinh các khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS Lê Bá Khánh Trình, TS Trần Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩn cùng đôi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia

III.Kênh học tập miễn phí

- HOC247 NET: Website hoc miễn phí các bài học theo chương trình SGK từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các môn học với nội dung bài giảng chi tiết, sửa bài tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo phong phú và cộng đồng hỏi đáp sôi động nhất

- HOC247 TV: Kênh Youtube cung cấp các Video bài giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa bài tập, sửa đề thi miễn phí từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các môn Toán- Lý - Hoá, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học và Tiếng Anh

Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai

Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi – Tiết kiệm 90%

Học Toán Online cùng Chuyên Gia

HOC247 NET cộng đồng học tập miễn phí HOC247 TV kênh Video bài giảng miễn phí