Biết dao động tại hai điểm gần nhau nhất trờn cựng một phương truyền súng cỏch nhau 0,5 m cú độ lệch pha là π/3.. Hai điểm gần nhau nhất trờn cựng phương truyền súng dao động lệch pha nh
Trang 1Chương 2: Súng Cơ Và Súng Âm
Loại 1:Cỏc Đại Lượng Đặc Trưng Của Súng Cơ_ Phương Trỡnh Súng
I Súng cơ
1.Định nghĩa
+ Súng cơ là dao động cơ lan truyền trong mụi trường vật chất.
2.Phõn loại
+ Súng ngang là súng trong đú cỏc phần tử của mụi trường dao động theo phương vuụng gúc với phương truyền súng
Trừ trường hợp súng mặt nước, súng ngang chỉ truyền được trong chất rắn
+ Súng dọc là súng trong đú cỏc phần tử của mụi trường dao động theo phương trựng với phương truyền súng Súng dọc truyền được cả trong chất khớ, chất lỏng và chất rắn
Súng cơ khụng truyền được trong chõn khụng
3 Các đại lợng đặc trng của sóng:
a) Chu kỳ của sóng là chu kỳ dao động của các phần từ môi trờng khi có sóng truyền qua Kí hiệu T đơn vị giây
(s)
b) Tần số của sóng là tần số dao động của các phần từ môi trờng khi có sóng truyền qua; là đại lợn nghịch đảo của
chu kỳ Kí hiệu f đơn vị héc (Hz)
c) Tốc độ của sóng là tốc độ truyền pha của dao động Kí hiệu v, đơn vị m/s.
d) Biên độ của sóng tại một điểm là biên độ dao động của phần tử môi trờng tại điểm đó khi có sóng truyền qua.
Kí hiệu A, đơn vị m hoặc cm
e) Bớc sóng:
+ Là khoảng cách gần nhất giữa hai điểm dao động cùng pha trên phơng truyền sóng
+ Là quóng đờng sóng truyền đi trong thời gian một chu kỳ
f
v T
.
=
f)Năng lượng súng: súng truyền dao động cho cỏc phần tử của mụi trường, nghĩa là truyền cho chỳng năng lượng.
Quỏ trỡnh truyền súng là quỏ trỡnh truyền năng lượng: 1 2 2
2
W = mω A (J)
4.Chỳ ý:
+ Khoảng cỏch giữa hai điểm gần nhau nhất trờn phương truyền súng mà dao động
ngược pha là
2
λ
II Phương trỡnh súng
1 Phương trỡnh súng
* pha ban đầu ϕ =0:
- Phương trỡnh súng tại nguồn phỏt súng O: u O =Acosωt
Súng truyền đến vị trớ M cỏch nguồn phỏt súng O một đoạn x trờn phương truyền súng cú phương trỡnh dao động:
2
M
π
λ
2) Độ lệch pha giữa hai điểm trên phơng truyền sóng:
- Độ lệch pha giữa hai điểm trờn phương truyền súng : ϕ 2 (π x2 x1) 2πx
−
+ ∆ =ϕ k2π : 2 điểm dao động cựng pha.
+ ∆ =ϕ 2(k+1)π: 2 điểm dao động ngược pha
III Tự Luận:
Bài 1 Trờn mặt một chất lỏng cú một súng cơ, người ta quan sỏt được khoảng cỏch giữa 15 đỉnh súng liờn tiếp là 3,5 m và thời gian súng truyền được khoảng cỏch đú là 7 s Xỏc định bước súng, chu kỡ và tần số của súng đú
Bài 2 Tại một điểm trờn mặt chất lỏng cú một nguồn dao động với tần số 120 Hz, tạo ra súng ổn định trờn mặt chất lỏng Xột 5 gợn lồi liờn tiếp trờn một phương truyền súng, ở về một phớa so với nguồn, gợn thứ nhất cỏch gợn thứ năm 0,5 m Tớnh tốc độ truyền súng trờn mặt chất lỏng
O
x M
x
Trang 2Bài 3 Một súng cơ học được truyền từ O theo phương y với vận tốc v = 40cm/s Năng lượng súng cơ bảo toàn khi truyền đi Dao động tại điểm O cú dạng : x = 4cos
2
π t (cm) Xỏc định chu kỡ T và bước súng λ? Viết phương trỡnh dao động tại điểm M cỏch O một đoạn bằng 4m Nhận xột về dao động tại M so với dao động tại O
Bài 4 Một súng ngang truyền trờn sợi dõy rất dài cú phương trỡnh súng là: u = 6cos(4πt – 0,02πx) Trong đú u và x được tớnh bằng cm và t tớnh bằng giõy Hóy xỏc định : Biờn độ, tần số, bước súng và vận tốc truyền súng
Bài 5 Một súng cú tần số 500Hz và tốc độ lan truyền 350m/s Hỏi hai điểm gần nhất trờn phương truyền súng phải cỏch nhau một khoảng bao nhiờu để giữa chỳng cú độ lệch pha
4
π
? Bài 6 Một sợi dõy đàn hồi, mảnh, rất dài, cú đầu O dao động với tần số f thay đổi được trong khoảng từ 40Hz đến 53Hz, theo phương vuụng gúc với sợi dõy Súng tạo thành lan truyền trờn dõy với vận tốc v = 5m/s
a) Cho f = 40Hz Tớnh chu kỳ và bước súng của súng trờn dõy
b) Tớnh tần số f để điểm M cỏch O một khoảng bằng 20cm luụn luụn dao động cựng pha với O
Bài 7.Một súng õm truyền trong thộp với tốc độ 5000 m/s Biết độ lệch pha của súng õm đú ở hai điểm gần nhau nhất cỏch nhau 2 m trờn cựng một phương truyền súng là π/2 Tớnh bước súng và tần số của súng õm đú
Bài 8.Một nguồn phỏt súng cơ dao động theo phương trỡnh 4cos 4 ( )
4
u= πt−π cm
Biết dao động tại hai điểm gần nhau nhất trờn cựng một phương truyền súng cỏch nhau 0,5 m cú độ lệch pha là π/3 Xỏc định chu kỡ, tần số và tốc độ truyền của súng đú
Bài 9.Một mũi nhọn S được gắn vào đầu một lỏ thộp nằm ngang và chạm nhẹ vào mặt nước Khi lỏ thộp dao động với tần số f
= 120 Hz, tạo ra trờn mặt nước một súng cú biờn độ 0,6 cm Biết khoảng cỏch giữa 9 gợn lồi liờn tiếp là 4 cm
a Tớnh tốc độ truyền súng trờn mặt nước
b Viết phương trỡnh dao động của phần tử tại điểm M trờn mặt nước cỏch S một khoảng 12 cm Chọn gốc thời gian lỳc mũi nhọn chạm vào mặt thoỏng và đi xuống, chiều dương hướng lờn
IV Trắc Nghiệm:
1.Bớc sóng là gì?
A Là quãng đờng mà mỗi phần tử của môi trờng đi đợc trong 1 giây
B Là khoảng cách giữa hai phần tử của sóng dao động ngợc pha
C Là khoảng cách giữa hai phần tử sóng gần nhau nhất dao động cùng pha
D Là khoảng cách giữa hai vị trí xa nhau nhất của mỗi phần tử sóng
2 Một sóng cơ học có tần số f lan truyền trong môi trờng vật chất đàn hồi với tốc độ v, khi đó bớc sóng đợc tính theo công thức: A λ = v.f; B λ = v/f; C λ = 2v.f; D λ = 2v/f
3 Phát biểu nào sau đây không đúng với sóng cơ học?
A Sóng cơ học có thể lan truyền đợc trong môi trờng chất rắn
B Sóng cơ học có thể lan truyền đợc trong môi trờng chất lỏng
C Sóng cơ học có thể lan truyền đợc trong môi trờng chất khí
D Sóng cơ học có thể lan truyền đợc trong môi trờng chân không
4 Sóng ngang là sóng:
A lan truyền theo phơng nằm ngang
B trong đó các phần tử sóng dao động theo phơng nằm ngang
C trong đó các phần tử sóng dao động theo phơng vuông góc với phơng truyền sóng
D trong đó các phần tử sóng dao động theo cùng một phơng với phơng truyền sóng
5 Sóng cơ học lan truyền trong môi trờng đàn hồi với tốc độ v không đổi, khi tăng tần số sóng lên 2 lần thì bớc sóng: A tăng 4 lần B tăng 2 lần C không đổi D giảm 2 lần
6 Một súng õm cú tần số 200Hz lan truyền trong mụi trường nước với vận tốc 1500m/s Bước súng của súng này
7 Tại điểm M cách tâm sóng một khoảng x có phơng trình dao động u M 4cos(200πt 2πx)cm
λ
là: A f = 200Hz B f = 100Hz C f = 100s D f = 0,01s
8 Cho một sóng ngang có phơng trình sóng là 8cos 2 ( )
0,1 50
u= π − mm, trong đó x tính bằng cm, t tính bằng giây Chu kỳ của sóng là: A T = 0,1s B T = 50s C T = 8s D T = 1s
9 Cho một sóng ngang có phơng trình sóng là 8cos 2 ( )
0,1 50
u= π − mm, trong đó x tính bằng cm, t tính bằng giây Bớc sóng là: A λ = 0,1m B λ = 50cm C λ = 8mm D λ = 1m
Trang 310 Cho một sóng ngang có phơng trình sóng là 4cos 2 ( )
5
x
− , trong đó x tính bằng cm, t tính bằng giây. Tốc độ truyền sóng là:A v = 5m/s B v = - 5m/s C v = 5cm/s D v = - 5cm/s
11 Một sóng truyền trên sợi dây đàn hồi rất dài với tần số 500Hz, ngời ta thấy khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất dao động cùng pha là 80cm Tốc độ truyền sóng trên dây là
A v = 400cm/s B v = 16m/s C v = 6,25m/s D v = 400m/s
12 Một súng cơ cú tần số 50 Hz truyền theo phương Ox cú tốc độ 30 m/s Khoảng cỏch giữa hai điểm gần nhau nhất trờn phương Ox mà dao động của cỏc phần tử mụi trường tại đú lệch pha nhau
3
π
bằng
13 Một nguồn phỏt súng dao động theo phương trỡnh u = acos20πt (cm) với t tớnh bằng giõy Trong khoảng thời gian 2s, súng này truyền đi được quóng đường bằng bao nhiờu lần bước súng ?
14 Nguồn phỏt súng được biểu diễn: u = 3cos20πt(cm) Vận tốc truyền súng là 4m/s Phương trỡnh dao động của một phần tử vật chất trong mụi trường truyền súng cỏch nguồn 20cm là
A u = 3cos(20πt -
2
π )(cm) B u = 3cos(20πt +
2
π )(cm) C u = 3cos(20πt - π)(cm) D u = 3cos(20πt)(cm).
15 Một ngời quan sát một chiếc phao trên mặt biển thấy nó nhô lên cao 10 lần trong 18s, khoảng cách giữa hai ngọn sóng kề nhau là 2m Tốc độ truyền sóng trên mặt biển là:
A v = 1m/s B v = 2m/s C v = 4m/s D v = 8m/s
16 Một ngời quan sát một chiếc phao trên mặt hồ thấy nó nhô lên cao 10 lần trong 36s, khoảng cách giữa 3 đỉnh sóng lân cận là 24m Tốc độ truyền sóng trên mặt hồ là:
A v = 2,0m/s B v = 2,2m/s C v = 3,0m/s D v = 6,7m/s
17 Khoaỷng caựch giửừa hai ủieồm treõn phửụng truyeàn soựng gaàn nhau nhaỏt vaứ dao ủoọng cuứng pha vụựi nhau goùi laứ
A bửụực soựng B chu kỡ C vaọn toỏc truyeàn soựng D ủoọ leọch pha
18.Nguồn súng cú phương trỡnh u = 2cos(2πt +
4
π )(cm) Biết súng lan truyền với bước súng 0,4m Coi biờn độ súng khụng đổi Phương trỡnh dao động của súng tại điểm nằm trờn phương truyền súng, cỏch nguồn súng 10cm là
A u = 2cos(2πt +
2
π ) (cm) B u = 2cos(2πt -
4
π ) (cm) C u = 2cos(2πt -
4
3π ) (cm) D u = 2cos(2πt +
4
3π ) 19.Một súng cơ truyền trong mụi trường với tốc độ 120m/s Ở cựng một thời điểm, hai điểm gần nhau nhất trờn một phương truyền súng dao động ngược pha cỏch nhau 1,2m Tần số của súng là
20.Trong một mụi trường súng cú tần số 50Hz lan truyền với vận tốc 160m/s Hai điểm gần nhau nhất trờn cựng phương truyền súng dao động lệch pha nhau
4
π cỏch nhau:
21.Người ta gõy một chấn động ở đầu O một dõy cao su căng thẳng làm tạo nờn một dao động theo phương vuụng gúc với vị trớ bỡnh thường của dõy, với biờn độ 3cm và chu kỳ 1,8s sau 3 giõy chuyển động truyền được 15m dọc theodõy.Tỡmbướcsúngcủasúngtạothànhtruyềntrờndõy
22.Ngời ta dùng búa gõ mạnh vào đờng ray xe lửa cách nơi đó 1090 m, một ngời áp tai vào đờng ray nghe thấy
tiếng gõ truyền qua đờng ray và sau 3 s mới nghe thấy tiếng gõ tuyền vào không khí.Xác định vận tốc truyền âm trong thép bíêt trong không khí v = 340m/s
23 Tại điểm S trờn mặt nước yờn tĩnh cú nguồn dao động điều hũa theo phương thẳng đứng với tần số 50Hz Khi
đú trờn mặt nước hỡnh thành hệ súng trũn đồng tõm Tại hai điểm M, N cỏch nhau 9cm trờn đường đi qua S luụn dao động cựng pha với nhau Biết rằng vận tốc truyền súng nằm trong khoảng từ 70cm/s đến 80cm/s Vận tốc truyền súng trờn mặt nước là: A 75cm/s B 80cm/s C 70cm/s D 72cm/s
24 Một súng cơ học lan truyền trờn một phương truyền súng với vận tốc v = 50cm/s Phương trỡnh súng của một
điểm O trờn phương truyền súng đú là : u0 = acos(
T
π 2 t) cm Ở thời điểm t = 1/6 chu kỡ một điểm M cỏch O khoảng λ/3 cú độ dịch chuyển uM = 2 cm Biờn độ súng a là
A 2 cm B 4 cm C 4/ 3 cm D 2 3 cm
Trang 425 Hai điểm M, N cựng nằm trờn một phương truyền súng cỏch nhau λ/3 Tại thời điểm t, khi li độ dao động tại
M là uM = +3 cm thỡ li độ dao động tại N là uN = 0 cm Biờn độ súng bằng
A A = 6cm B A = 3 cm C A = 2 3cm D A = 3D 3cm
Loại 2: GIAO THOA SểNG
1.Hai súng kết hợp là hai súng cựng tần số f và độ lệch pha ∆ϕ khụng đổi theo thời gian
2.Giao thoa là hiện tượng hai súng gặp nhau tạo nờn cỏc gợn súng ổn định.
Cỏc gợn súng cú hỡnh cỏc đường hypebol gọi là cỏc võn giao thoa
- Điều kiện giao thoa của hai súng: hai súng phải là hai súng kết hợp( hai súng
cú cựng phương, cựng tần số và cú độ lệch pha khụng đổi theo thời gian)
+ Khi hiện tợng giao thoa xảy ra trên mặt chất lỏng thì trên mặt chất lỏng
xuất hiện những vân giao thoa, hệ vân bao gồm các vân cực đại và cực tiểu
xen kẽ với nhau Vân giao thoa là những điểm dao động với biên độ
cực đại (hay cực tiểu) có cùng giá trị k
+ Giao thoa là hiện tợng đặc trng của quá trình truyền sóng
II Cực đại và cực tiểu giao thoa
1 Biểu thức dao động tại một điểm M trong vựng giao thoa
- Xột điểm M trờn mặt nước cỏch S1, S2 những khoảng d1, d2
+ d = d2 – d1: hiệu đường đi của hai súng
- Dao động từ S1 gởi đến M:
1
d t
T
π
λ
- Dao động từ S2 gởi đến M:
2
d t
T
π
λ
- Dao động tổng hợp tại M: u = u1 + u2
π
2
2
T
Vậy:Dao động tại M vẫn là một dao động điều hoà với chu kỡ T
- Biờn độ của dao động tại M:
cosπ
λ
−
M
2 Vị trớ cỏc cực đại và cực tiểu giao thoa
a Những điểm dao động với biờn độ cực đại (cực đại giao thoa).
d2 – d1 = kλ Với k = 0, ±1, ±2…
b Những điểm đứng yờn, hay là cú dao động triệt tiờu (cực tiểu giao thoa).
1 2
d − =d k+ ữλ
Với (k = 0, ±1, ±2…)
c Với mỗi giỏ trị của k, quỹ tớch của cỏc điểm M được xỏc định bởi: d2 – d1 = hằng số
Đú là một hệ hypebol mà hai tiờu điểm là S1 và S2
3.Chỳ ý: Cỏch lấy giỏ trị k trong giao thoa súng được mụ tả như hỡnh vẽ bờn:
M
2
2
k = 0
-1
-2
1
Hỡnh ảnh giao thoa súng
2
M
S
2
2
Trang 5- Khoảng cỏch giữa hai gợn lồi (2 cực đại) liờn tiếp hoặc hai gợn lừm (2 cực tiểu) liờn tiếp trờn đoạn S1 S2 bằng
2
λ
- Tỡm số điểm dao động cực đại, số điểm dao động cực tiểu giữa hai nguồn:
+ 2 nguồn cựng pha: * Số Cực đại: s s1 2 s s1 2
k
− < < và k∈Z
* Số Cực tiểu: 1 2 1 1 2 1
k
− − < < − và k∈ Z
+ 2 nguồn ngược pha: * Số Cực đại: 1 2 1 1 2 1
k
− − < < − và k∈ Z
* Số Cực tiểu: s s1 2 s s1 2
k
− < < và k∈Z
I Tự Luận
1 Trong hiện tượng giao thoa súng trờn mặt nước với hai nguồn cựng tần số 50 Hz Biết khoảng cỏch giữa hai điểm dao động cực đại gần nhau nhất trờn đường nối hai nguồn là 5 cm Tớnh bước súng, chu kỡ và tốc độ truyền súng trờn mặt nước
2.Trong thớ nghiệm giao thoa súng nước, biết khoảng cỏch giữa 2 nguồn kết hợp là 14cm, cho cần rung dao động với tần số 50hz Người ta thấy ngoài 2 điểm S1 và S2 ở 2 đầu cũn cú 6 điểm khỏc nữa cũng đứng yờn Tớnh tốc độ truyền súng trờn mặt nước
3.Trong hiện tượng giao thoa súng trờn mặt nước, hai nguồn kết hợp A và B dao động cựng pha phỏt ra súng cơ bước súng 6cm Tại điểm M nằm trờn AB với MA = 27 cm, MB = 19 cm, biờn độ súng do mỗi nguồn gửi đến tới
đú đều bằng 2cm Biờn độ do động tổng hợp của phần tử nước tại M bằng bao nhiờu
4 Hai nguồn kết hợp A và B dao động cựng pha,cỏch nhau một đoạn 7 cm dao động với tần số 40 Hz, tốc độ truyền súng là 0,6 m/s Tỡm số điểm dao động cực đại giữa A và B
5 Ở bề mặt một chất lỏng cú hai nguồn phỏt súng kết hợp S1 và S2 cỏch nhau 20 cm Hai nguồn này dao động theo phương thẳng đứng cú phương trỡnh súng là u1 = 5cos40πt (mm) và u2 = 5cos(40πt + π) (mm) Tốc độ truyền súng trờn mặt chất lỏng
là 80 cm/s Tỡm số điểm dao động với biờn độ cực đại trờn đoạn thẳng S1S2
6 Tại hai điểm A, B trờn mặt nước cú hai nguồn dao động cựng pha với cựng tần số ƒ = 12 Hz Tại điểm M cỏch cỏc nguồn A, B những đoạn d1 = 18 cm, d2 = 25,5 cm súng cú biờn độ cực đại Giữa M và đường trung trực của AB
cú hai đường võn dao động với biờn độ cực đại Tớnh tốc độ truyền súng?
II.Trắc Nghiệm.
1.Điều kiện có giao thoa sóng là gì?
A Có hai sóng chuyển động ngợc chiều giao nhau B Có hai sóng cùng tần số và có độ lệch pha không đổi
C Có hai sóng cùng bớc sóng giao nhau D Có hai sóng cùng biên độ, cùng tốc độ giao nhau
2 Thế nào là 2 sóng kết hợp?
A Hai sóng chuyển động cùng chiều và cùng tốc độ
B Hai sóng luôn đi kèm với nhau
C Hai sóng có cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian
D Hai sóng có cùng bớc sóng và có độ lệch pha biến thiên tuần hoàn
3 Phát biểu nào sau đây là đúng?
A Hiện tợng giao thoa sóng xảy ra khi có hai sóng chuyển động ngợc chiều nhau
2
- 2 - 1 0 1 2
(Cỏc gợn cực đại)
(Cỏc gợn cực tiểu)
-2 -1 0 1…
Trang 6B Hiện tợng giao thoa sóng xảy ra khi có hai dao động cùng chiều, cùng pha gặp nhau.
C Hiện tợng giao thoa sóng xảy ra khi có hai sóng xuất phát từ hai nguồn dao động cùng pha, cùng biên độ
D Hiện tợng giao thoa sóng xảy ra khi có hai sóng xuất phát từ hai tâm dao động cùng tần số, cùng pha
4.Phát biểu nào sau đây là không đúng?
A Khi xảy ra hiện tợng giao thoa sóng trên mặt chất lỏng, tồn tại các điểm dao động với biên độ cực đại
B Khi xảy ra hiện tợng giao thoa sóng trên mặt chất lỏng, tồn tại các điểm không dao động
C Khi xảy ra hiện tợng giao thoa sóng trên mặt chất lỏng, các điểm không dao động tạo thành các vân cực tiểu
D Khi xảy ra hiện tợng giao thoa sóng trên mặt chất lỏng, các điểm dao động mạnh tạo thành các đờng thẳng cực
đại
5 Trong hiện tợng giao thoa sóng trên mặt nớc, khoảng cách giữa hai cực đại liên tiếp nằm trên đờng nối hai tâm sóng bằng bao nhiêu?
A bằng hai lần bớc sóng B bằng một bớc sóng
C bằng một nửa bớc sóng D bằng một phần t bớc sóng
6 Trong thí nghiệm tạo vân giao thoa sóng trên mặt nớc, ngời ta dùng nguồn dao động có tần số f và đo đợc khoảng cách giữa hai vân cực tiểu liên tiếp nằm trên đờng nối hai tâm dao động là 2mm Bớc sóng của sóng trên mặt nớc là bao nhiêu? A λ = 1mm B λ = 2mm C λ = 4mm D λ = 8mm
7 Trong thí nghiệm tạo vân giao thoa sóng trên mặt nớc, ngời ta dùng nguồn dao động có tần số 100Hz và đo đợc khoảng cách giữa hai vân cực tiểu liên tiếp nằm trên đờng nối hai tâm dao động là 4mm Tốc độ sóng trên mặt nớc
là bao nhiêu? A v = 0,2m/s B v = 0,4m/s C v = 0,6m/s D v = 0,8m/s
8 Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nớc, hai nguồn kết hợp A, B dao động với tần số 20Hz, tại một điểm M cách A và B lần lợt là 16cm và 20cm, sóng có biên độ cực đại, giữa M và đờng trung trực của AB có 3 dãy cực đại khác Tốc độ truyền sóng trên mặt nớc là bao nhiêu?
A v = 20cm/s B v = 26,7cm/s C v = 40cm/s D v = 53,4cm/s
9.Trong một thớ nghiệm về giao thoa súng trờn mặt nước, hai nguồn kết hợp A, B dao động với tần số ƒ = 20 Hz và cựng pha Tại một điểm M trờn mặt nước cỏch A, B những khoảng d1 = 16 cm, d2 = 20 cm súng cú biờn độ cực tiểu Giữa M và đường trung trực của AB cú hai dóy cực đại Tớnh vận tốc truyền súng trờn mặt nước?
10 Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nớc, hai nguồn kết hợp A, B dao động với tần số f = 13Hz Tại một
điểm M cách các nguồn A, B những khoảng d1 = 19cm, d2 = 21cm, sóng có biên độ cực đại Giữa M và đờng trung trực không có dãy cực đại khác Tốc độ truyền sóng trên mặt nớc là bao nhiêu?
A v = 26m/s B v = 26cm/s C v = 52m/s D v = 52cm/s
11 Âm thoa điện mang một nhánh chĩa hai dao động với tần số 100Hz, chạm mặt nớc tại hai điểm S1, S2 Khoảng cách S1S2 = 9,6cm Tốc độ truyền sóng nớc là 1,2m/s.Có bao nhiêu gợn sóng trong khoảng giữa S1 và S2?
A 8 gợn sóng B 14 gợn sóng C 15 gợn sóng D 17 gợn sóng
12 Hai nguồn súng kết hợp S1 và S2 cựng biờn độ,cựng pha, cỏch nhau 60cm, cú tần số 5hz Tốc độ truyền súng là 40cm/s Số cực đại giao thoa trờn S1 và S2: A.13 B.17 C.14 D.15
13 Trong một thớ nghiệm về giao thoa súng trờn mặt nước, hai nguồn kết hợp A, B dao động cựng pha với tần số
30 Hz Tại một điểm M cỏch cỏc nguồn A, B lần lượt những khoảng d1 = 21 cm, d2 = 25 cm, súng cú biờn độ cực đại giữa M và đường trung trực của AB cú ba dóy khụng dao động Vận tốc truyền súng trờn mặt nước là:
14 Treõn maởt chaỏt loỷng coự hai nguoàn keỏt hụùp, dao ủoọng cuứng pha theo phửụng thaỳng ủửựng taùi hai ủieồm A vaứ B caựch nhau 7,8cm Bieỏt bửụực soựng laứ 1,2cm Soỏ ủieồm coự bieõn ủoọ dao ủoọng cửùc ủaùi naốm treõn ủoaùn AB laứ
15 Dựng một õm thoa cú tần số rung 100 Hz, người ta tạo ra tại hai điểm A, B trờn mặt nước hai nguồn súng cựng biờn độ, cựng pha Khoảng cỏch AB = 2 cm, tốc độ truyền pha của dao động là 20 cm/s Số điểm dao động với biờn độ cực tiểu trờn đoạn AB là
16 Hai thanh nhoỷ gaộn treõn cuứng moọt nhaựnh aõm thoa chaùm vaứo maởt nửụực taùi hai ủieồm A vaứ B caựch nhau 4cm AÂm thoa rung vụựi taàn soỏ 400Hz, vaọn toỏc truyeàn soựng treõn maởt nửụực laứ 1,6m/s Giửừa hai ủieồm A vaứ B coự bao nhieõn gợn súng dao động với biện độ cực đại?
17 Hai điểm S1 , S2 trên mặt chất lỏng , cách nhau 18cm , dao động cùng pha với tần số 20Hz Vân tốc truyền sóng
là 1,2m/s Giữa S1 và S2 có số gợn sóng hình hypebol mà tại đó biên độ dao động cực đại là
18 Trong một thí nghiệm về giao thoa sóng trên mặt nớc, hai nguồn sóng kết hợp S1 và S2 dao động với tần số 15Hz Tốc độ truyền sóng trên mặt nớc là 30cm/s Với điểm M có những khoảng d1, d2 nào dới đây sẽ dao động với biên độ cực đại?
A d1 = 25cm và d2 = 20cm B d1 = 25cm và d2 = 21cm
C d1 = 25cm và d2 = 22cm D d1 = 20cm và d2 = 25cm
Trang 7P
2
λ
4
λ
19 Dùng một âm thoa có tần số rung f = 100Hz để tạo ra tại 2 điểm O1 và O2 trên mặt nớc hai nguồn sóng cùng biên độ, cùng pha Một hệ gợn lồi xuất hiện gồm một gợn thẳng và 14 gợn hypebol mỗi bên Khoảng cách giữa hai gợn ngoài cùng đo dọc theo O1O2 là 2,8cm Tốc độ truyền sóng trên mặt nớc là bao nhiêu?
A v = 0,1m/s B v = 0,2m/s C v = 0,4m/s D v = 0,8m/s
20 Một sóng cơ học lan truyền trên sợi dây đàn hồi, trong khoảng thời gian 6s sóng truyền đ ợc 6m Tốc độ truyền sóng trên dây là bao nhiêu? A v = 1m B v = 6m C v = 100cm/s D v = 200cm/s 21.Trong thớ nghiệm giao thoa súng, biết tốc độ truyền súng là 0,5m/s, cần rung cú tần số 40hz Khoảng cỏch giữa
2 cực đại giao thoa ở cạnh nhau là:
22.Trong thớ nghiệm giao thoa súng, biết khoảng cỏch giữa 2 nguồn S1S2 là 11cm, người ta thấy ngoài 2 điểm S1,S2
gần như đứng yờn thỡ giữa chỳng cũn 10 điểm khỏc đứng yờn khụng dao động, cho biết cần rung cú tần số 26hz Vận tốc truyền súng:
23 Taùi hai ủieồm A vaứ B caựch nhau 10cm treõn maởt chaỏt loỷng coự hai nguoàn phaựt dao ủoọng theo phửụng thaỳng ủửựng vụựi caực phửụng trỡnh laứ uA = 0,5cos(50πt) cm ; uB = 0,5cos(50πt + π) cm, vaọn toỏc tuyeàn soựng treõn maởt chaỏt loỷng laứ 0,5m/s Xaực ủũnh soỏ ủieồm coự bieõn ủoọ dao ủoọng cửùc ủaùi treõn ủoaùn thaỳng AB
24.Trờn mặt một chất lỏng cú hai nguồn kết hợp S1 và S2 dao động với tần số f = 25 Hz Giữa S1 , S2 cú 10 hypebol
là quỹ tớch của cỏc điểm đứng yờn Khoảng cỏch giữa đỉnh của hai hypebol ngoài cựng là 18 cm Tốc độ truyền súng trờn mặt nước là:A v = 0,25 m/s B v = 0,8 m/s C v = 0,75 m/s D v = 1 m/s
25 Trờn bề mặt chất lỏng cú hai nguồn kết hợp AB cỏch nhau 40cm dao động cựng pha Biết súng do mỗi nguồn phỏt ra cú
tần số f=10(Hz), vận tốc truyền súng 2(m/s) Gọi M là một điểm nằm trờn đường vuụng gúc với AB tại đú A dao đụng với
biờn độ cực đại Đoạn AM cú giỏ trị lớn nhất là : A 20cm B 30cm C 40cm D.50cm
26 Trờn bề mặt chất lỏng cú hai nguồn kết hợp AB cỏch nhau 100cm dao động cựng pha Biết súng do mỗi nguồn phỏt ra cú
tần số f=10(Hz), vận tốc truyền súng 3(m/s) Gọi M là một điểm nằm trờn đường vuụng gúc với AB tại đú A dao đụng với
biờn độ cực đại Đoạn AM cú giỏ trị nhỏ nhất là : A 5,28cm B 10,56cm C 12cm D 30cm
27.Ở mặt thoỏng của một chất lỏng cú hai nguồn súng kết hợp A và B cỏch nhau 12 cm dao động theo phương thẳng đứng với phương trỡnh u A = u B = 4cos100 t π (u tớnh bằng mm, t tớnh bằng s) Tốc độ truyền súng trờn mặt chất
lỏng là 80 cm/s, coi biờn độ súng khụng đổi khi súng truyền đi Xột điểm M ở mặt chất lỏng, nằm trờn đường trung trực của AB mà phần tử chất lỏng tại đú dao động cựng pha với nguồn A Khoảng cỏch MA nhỏ nhất là
I Cỏc khỏi niệm về súng dừng
1.Định nghĩa- Súng dừng là súng cú cỏc nỳt và cỏc bụng súng cố định trong khụng gian.
2.Tớnh chất -Khoảng cỏch giữa hai nỳt súng hay hai bụng súng liờn tiếp nhau trờn
phương truyền súng bằng
2
λ -Khoảng cỏch giữa một nỳt và bụng súng liờn tiếp nhau trờn phương truyền
súng bằng
4
λ
3.Điều kiện cú súng dừng
-Súng dừng cú hai đầu cố định (nỳt súng) hay hai đầu tự do
(bụng súng)
2
l k= λ
k: số nguyờn(số bụng nguyờn) -Súng dừng cú một đầu cố định (nỳt súng) và một đầu tự do (bụng súng)
(2 1)
4
l = k+ λ
k: số nguyờn(số bụng nguyờn) Chỳ ý: k = số nỳt - 1
II Tự Luận
Bài 1 Một dõy cú 1 đầu bị kẹp chặt, đầu kia gắn vào nhỏnh õm thoa dao động với tần số 60hz Âm thoa tạo ra súng dừng trờn dõy cú 4 bụng, Biết tốc độ truyền súng trờn dõy là 400cm/s Tớnh bước súng và chiều dài dõy?
Trang 8Bài 2 Trờn một sợi dõy đàn hồi cú chiều dài 240cm với hai đầu cố định cú một súng dừng với tần số f = 50Hz, người ta đếm được cú 6 bụng súng Tớnh vận tốc truyền súng trờn dõy Nếu vận tốc truyền súng v = 40m/s và trờn dõy cú súng dừng với 12 bụng súng Tớnh chu kỳ súng
Bài 3.Một sợi dõy đàn AB dài 60cm, một dao động phỏt ra õm cú dạng u=5cos(200πt)mm được gắn vào đầu A, quan sỏt trờn dõy thấy ngoài 2 đầu dõy cũn cú 3 điểm khỏc cũng đứng yờn
a.Tớnh bước súng, tốc độ truyền súng trờn dõy và tớnh vận tốc cực đại của điểm bụng
b Tớnh biờn độ dao động tại điểm M cỏch A 55cm
Bài 4 Một sợi dõy AB dài 100 cm căng ngang, đầu B cố định, đầu A gắn với một nhỏnh của õm thoa dao động điều hũa với tần số 40 Hz Trờn dõy AB cú một súng dừng ổn định, A được coi là nỳt súng Tốc độ truyền súng trờn dõy là 20 m/s Tỡm số nỳt súng và bụng súng trờn dõy, kể cả A và B
Bài 5 Một sợi dõy AB với đầu B tự do, gõy ra tại A một dao động cú tần số 50hz, vận tốc truyền súng trờn dõy là 2m/s Cho chiều dài dõy lần lượt cú 2 giỏ trị 20cm và 11cm thỡ cú súng dừng xảy ra khụng? Nếu cú tớnh số nỳt và
số bụng?
III.Trắc Nghiệm.
1 Khi cú súng dừng trờn một đoạn dõy đàn hồi với hai điểm A, B trờn dõy là cỏc nỳt súng thỡ chiều dài AB sẽ
A bằng một phần tư bước súng
B bằng một bước súng
C bằng một số nguyờn lẻ của phần tư bước súng
D bằng số nguyờn lần nữa bước súng
2 Khi cú súng dừng trờn một sợi dõy đàn hồi, khoảng cỏch giữa hai nỳt súng liờn tiếp bằng
A một phần tư bước súng B hai lần bước súng
C một nữa bước súng D một bước súng
3 Khi cú súng dừng trờn một sợi dõy đàn hồi thỡ khoảng cỏch giữa nỳt súng và bụng súng liờn tiếp bằng
A hai lần bước súng B một nửa bước súng
C một phần tư bước súng D một bước súng
4 Một dõy đàn cú chiều dài L, hai đầu cố định Súng dừng trờn dõy cú bước súng dài nhất là
5 Trờn một sợi dõy đàn hồi dài 2,0m, hai đầu cố định cú súng dừng với 2 bụng súng Bước súng trờn dõy là
A 2,0m B 0,5m C 1,0m D 4,0m
6 Khi có sóng dừng trên sợi dây đàn hồi thì:
A tất cả các điểm của dây đều dừng dao động
B nguồn phát sóng dừng dao động
C trên dây có những điểm dao động với biên độ cực đại xen kẽ với những điểm đứng yên
D trên dây chỉ còn sóng phản xạ, còn sóng tới thì dừng lại
7 Sóng dừng xảy ra trên dây đàn hồi cố dịnh khi:
A Chiều dài của dây bằng một phần t bớc sóng
B Chiều dài bớc sóng gấp đôi chiều dài của dây
C Chiều dài của dây bằng bớc sóng
D Chiều dài bớc sóng bằng một số lẻ chiều dài của dây
8 Trờn một sợi dõy đàn hồi dài 1,6 m , hai đầu cố định, đang cú súng dừng Biết tần số của súng là 20 Hz, tốc độ truyền súng trờn dõy là 4 m/s Số bụng súng trờn dõy là
9 Một dây đàn dài 40cm, căng ở hai đầu cố định, khi dây dao động với tần số 600Hz ta quan sát trên dây có sóng dừng với hai bụng sóng Tốc độ sóng trên dây là
A v = 79,8m/s B v = 120m/s C v = 240m/s D v = 480m/s
10 Dây AB căng nằm ngang dài 2m, hai đầu A và B cố định, tạo một sóng dừng trên dây với tần số 50Hz, trên đoạn
AB thấy có 5 nút sóng Tốc độ truyền sóng trên dây là
A v = 100m/s B v = 50m/s C v = 25cm/s D v = 12,5cm/s
11 Một ống sáo dài 80cm, hở hai đầu, tạo ra một sóng đứng trong ống sáo với âm là cực đại ở hai đầu ống, trong khoảng giữa ống sáo có hai nút sóng Bớc sóng của âm là
A λ = 20cm B λ = 40cm C λ = 80cm D λ = 160cm
12 Một sợi dây đàn hồi dài 60cm, đợc rung với tần số 50Hz, trên dây tạo thành một sóng dừng ổn định với 4 bụng sóng, hai đầu là hai nút sóng Tốc độ sóng trên dây là
A v = 60cm/s B v = 75cm/s C v = 12m/s D v = 15m/s
13 Moọt sụùi daõy ủaứn hoài coự ủoọ daứi AB = 80cm, ủaàu B giửừ coỏ ủũnh, ủaàu A gaộn vụựi caàn rung dao ủoọng ủieàu hoaứ vụựi taàn soỏ 50Hz theo phửụng vuoõng goực vụựi AB Treõn daõy coự moọt soựng dửứng vụựi 4 buùng soựng, coi A vaứ B laứ nuựt soựng Vaọn toỏc truyeàn soựng treõn daõy laứ
Trang 9A 10m/s B 5m/s C 20m/s D 40m/s.
14.Một sợi dõy cố định, một đầu cho dao động với tần số 100hz, dõy dài 2m Vận tốc truyền súng trờn dõy là 20m/s Trờn dõy cú súng dừng, số nỳt và số bụng là:
A.21 nỳt,20 bụng B.21 nỳt, 21 bụng C.20 nỳt, 20 bụng D.19 nỳt, 20 bụng
15.Quan sỏt súng dừng trờn dõy AB dài 2,4m cú 5 nỳt(khụng kể 2 nỳt A và B) Tần số súng là 25hz Vận tốc truyền súng trờn dõy là:
16 Một sợi dõy mảnh A,B dài 21cm treo lơ lửng Đầu A dao động với tần số f Tốc độ truyền súng trờn dõy là 4m/s Trờn dõy cú súng dừng với 11 nỳt súng Tần số f là:
17.Bước súng lớn nhất của súng dừng trờn dõy cú chiều dài 4m bị kẹp chặt ở hai đầu là:
A.4m B.8m C.2m D khụng xỏc định vỡ phụ thuộc vào tốc độ truyền súng
18.Một sợi dây đàn hồi AB đợc căng theo phơng ngang, đầu A cố định, đầu B đợc rung nhờ một dụng cụ để tạo thành sóng dừng trên dây Tần số rung là 100Hz và khoảng cách giữa hai nút sóng liên tiếp là 1m Tốc độ truyền sóng trên dây là:
19.Một sợi dây đàn hồi dài 120cm, đợc rung với tần số 50Hz, trên dây tạo thành một sóng dừng ổn định với 4 bụng sóng, hai đầu là hai nút sóng Tốc độ sóng trên dây là
A v = 30cm/s B v = 30m/s C v = 12m/s D v = 15m/s
20.Một ống trụ có chiều dài 1m ở một đầu ống có một píttông để có thể điều chỉnh chiều dài cột khí trong ống
Đặt một âm thoa dao động với tần số 660Hz ở gần đầu hở của ống Tốc độ âm trong không khí là 330m/s Để có cộng hởng âm trong ống ta phải điều chỉnh ống đến độ dài
A l = 0,75m B l = 0,50m C l = 25,0cm D l = 12,5cm
21 Trong một ống thẳng dài 2 m cú hai đầu hở cú hiện tượng súng dừng xảy ra với một õm cú tần số f Biết trong ống cú hai
nỳt súng và tốc độ truyền õm là 330 m/s bước súng, tần số của súng:
22 Một sợi dõy 2 đầu cố định cú chiều dài l = 1,2 m cú súng dừng với 2 tần số liờn tiếp là 40 Hz và 60 Hz Xỏc định tốc độ truyền súng trờn dõy?
23.Một sợi dõy đàn hồi AB cú chiều dài 90cm hai đầu dõy cố định Khi được kớch thớch dao động, trờn dõy hỡnh thành súng dừng với 6 bú súng và biờn độ tại bụng là 2cm Tại M gần nguồn phỏt súng tới A nhất cú biờn độ dao động là 1cm Khoảng cỏch MA bằng
A 2,5cm B 5cm C 10cm D 20cm
Loại 4: Súng Âm Một số phộp toỏn logarit cơ số 10: log10 =lg
Lg(10x) = x
a =lgx ⇒x=10a
lg(a
b) = lga-lgb
1 Khỏi niệm và đặc điểm
a) Khỏi niệm
Súng õm là sự lan truyền cỏc dao động õm trong cỏc mụi trường rắn, lỏng, khớ
b) Đặc điểm
* Tai con người chỉ cú thể cảm nhận được (nghe được) cỏc õm cú tần số từ 16 Hz đến 20000 Hz
* Cỏc súng õm cú tần số nhỏ hơn 16 Hz được gọi là hạ õm.
* Cỏc súng õm cú tần số lớn hơn 20000 Hz được gọi là siờu õm.
* Âm truyền được trong cỏc mụi trường rắn, lỏng, khớ, hầu như khụng truyền được qua cỏc chất xốp, bụng, len… những chõt đú gọi là chất cỏch õm
* Tốc độ truyền õm giảm trong cỏc mụi trường theo thứ tự: rắn, lỏng, khớ Tốc độ truyền õm phụ thuộc vào tớnh
chất mụi trường, nhiệt độ của mụi trường và khối lượng riờng của mụi trường Khi nhiệt độ tăng thỡ tốc độ truyền
õm cũng tăng
Trang 102 Các đặc trưng sinh lý của âm
Âm có 3 đặc trưng sinh lý là độ cao, độ to và âm sắc Các đặc trưng của âm nói chung phụ thuộc vào cảm thụ
âm của tai con người
a) Độ cao
* Đặc trưng cho tính trầm hay bổng của âm, phụ thuộc vào tần số âm.
* Âm có tần số lớn gọi là âm bổng và âm có tần số nhỏ gọi là âm trầm
b) Độ to
Là đại lượng đặc trưng cho tính to hay nhỏ của âm, phụ thuộc vào tần số âm và mức cường độ âm.
* Cường độ âm: Là năng lượng mà sóng âm truyền trong một đơn vị thời gian qua một đơn vị diện tích đặt vuông
góc với phương truyền âm
Công thức tính I = , trong đó P là công suất của nguồn âm, S là diện tích miền truyền âm S
Khi âm truyền trong không gian thì S = 4πR2 → 2
4 R
P I
π
=
Cường độ âm tại hai điểm A, B được cho bởi
=
=
2
2
4
4
B B
A A
R
P I
R
P I
π
π
→
2
=
A
B B
A
R
R I
I
Đơn vị: P (W), S (m2), I (W/m2)
* Mức cường độ âm: Là đại lượng được thiết lập để so sánh độ to của một âm với độ to của âm chuẩn và được cho
bởi công thức:
0
lg I
L I
= , (đơn vị B) trong đó, I là cường độ âm tại điểm cần tính, I0 là cường độ âm chuẩn (âm ứng với tần số ƒ = 1000 Hz) có giá trị là I0 = 10–12 W/m2
Trong thực tế thì người ta thường sử dụng đơn vị nhỏ hơn Ben để tính mức cường độ âm, đó là dexiBen (dB) 1B = 10dB →
0
10lg I
L
I
= (đơn vị dB)
Chú ý: Tại hai điểm A, B có mức cường độ âm lần lượt là L A , L B thì ta có
* LB – LA =
0
lgI B
I -lg 0
A
I
I = lg
B A
I
I =
2
lg A B
R R
÷
= 2lg
A B
R R
÷
*
L L
−
c) Âm sắc
Là đại lượng đặc trưng cho sắc thái riêng của âm, giúp ta có thể phân biệt được hai âm có cùng độ cao
Âm sắc phụ thuộc vào dạng đồ thị dao động của âm (hay tần số và biên độ âm)
3 Nhạc âm và tạp âm
* Nhạc âm là những âm có tần số xác định và đồ thị dao động là đường cong hình sin
* Tạp âm là những âm có tần số không xác định và đồ thị dao động là những đường cong phức tạp
4 Họa âm
Một âm khi phát ra được tổng hợp từ một âm cơ bản và các âm khác gọi là họa âm
Âm cơ bản có tần số ƒ1 còn các họa âm có tần số bằng bội số tương ứng với âm cơ bản
Họa âm bậc hai có tần số ƒ2 = 2ƒ1
Họa âm bậc ba có tần số ƒ3 = 3ƒ1…
Họa âm bậc n có tần số ƒn = n.ƒ1
→ Các họa âm lập thành một cấp số cộng với công sai d = ƒ1
5 Ngưỡng nghe, ngưỡng đau, miền nghe được
* Ngưỡng nghe: là giá trị nhỏ nhất của mức cường độ âm mà tai con người có thể nghe được
* Ngưỡng đau: là giá trị lớn nhất của mức cường độ âm mà tai con người có thể chịu đựng được
* Miền nghe được: là giá trị của mức cường độ âm trong khoảng giữa ngưỡng nghe và ngưỡng đau.
Chú ý: Khi cường độ âm lên tới 10 W/m 2 ứng với mức cường độ âm 130 dB thì sóng âm với mọi tần số gây cho tai
ta cảm giác nhức nhối Ngưỡng đau ứng với mức cường độ âm là 130 dB và hầu như không phụ thuộc vào tần số.
