Chuyên đề luyện thi TN - Buổi 3(Song co)

VD: khi nộm một hũn đỏ xuống mặt hồ phẳng lặng, những gợn súng nước lan truyền từ điểm rơi tạo thành cỏc vũng trũn đồng tõm Súng ngang là súng cú phương truyền súng vuụng gúc với phương

Sở GD&ĐT Thanh hóa ôn thi TN năm học 2008 2009 – 2009

Trờng THPT Cầm Bá Thớc

Chuyên đề 2 Sóng cơ học

Buổi thứ ba Sóng cơ học Giao thoa và sóng dừng

A Lý Thuyết

Sóng cơ học Súng cơ học: phõn biệt súng dọc, súng ngang, chu kỡ, tần số, tốc độ truyền súng, biờn

độ súng, năng lượng súng.

Súng cơ là những dao động cơ học lan truyền theo thời gian trong một mụi trường vật chất

VD: khi nộm một hũn đỏ xuống mặt hồ phẳng lặng, những gợn súng nước lan truyền từ điểm rơi tạo thành cỏc vũng trũn đồng tõm

Súng ngang là súng cú phương truyền súng vuụng gúc với phương dao động của cỏc phần tử vật chất khi súng truyền qua

VD: quan sỏt một bụi luc bỡnh khi súng nước truyền qua ta thấy lục bỡnh dao động quanh

vị trớ cõn bằng theo phương thẳng đứng, cũn cỏc gợn súng lan truyền theo phương ngang, vậy súng nước là súng ngang

Súng dọc là súng cú phương truyền súng trựng với phương dao động của cỏc phần tử vật chất khi súng truyền qua

VD: khi dựng dựi đỏnh lờn mặt trống, lớp da bị kớch thớch dao động buộc lớp khụng khớ tiếp xỳc với nú dao động cưởng bức cựng phương với nú, do giữa cỏc phõn tử khớ cú lực liờn kết nờn cỏc lớp khụng khớ kế tiếp cũng bị dao động cưởng bức và súng õm được truyền tới tai nghe, vậy súng õm là súng dọc

Chu kỡ của súng là chu kỡ dao động chung của cỏc phần tử vật chất khi súng truyền qua

Kớ hiệu: T Số chu kỡ trong 1 đvtg là tần số f

Bước súng là khoảng cỏch giữa 2 điểm gần nhau nhất dao động cựng pha với nhau

Kớ hiệu 

Biờn độ súng tại một điểm súng truyền qua bằng biờn độ dao động của phần tử vật chất tại điểm đú

Kớ hiệu A

Tốc độ súng là tốc độ truyền pha dao động: v f

T





 

Từ biểu thức tốc độ súng suy ra: =vTvT, ta cú định nghĩa khỏc về bước súng:

“Bước súng là quảng đường súng truyền đi trong 1 chu kỡ”

A

Phương truyền súng

Nếu nguồn phát sóng dao động với PT uAcos t thì tại điểm M trên phương truyền

sóng, cách nguồn một khoảng x sẽ dao động với PT u M Acos t x Acos 2 t x



trong đó v là tốc độ truyền sóng hay tốc độ truyền pha (không phải là vận tốc dao động điều hòa của nguồn!), x v là thời gian để sóng truyền từ nguồn tới M,  vTlà bước sóng

Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng Khi sóng truyền qua, năng lượng của nguồn sóng được phân phối cho các phần tử vật chất trên phương truyền, làm cho các phần tử này dao động với biên độ tương ứng với mức năng lượng mà nó nhận được; vì càng xa nguồn số phần tử vật chất cần cung cấp năng lượng dao động càng “đông” nên năng lượng mỗi phần tử nhận được càng ít do đó biên độ càng giảm (trừ trường hợp lí tưởng, sóng truyền theo một phương, trên một đường thẳng, biên độ hầu như vẫn giữ nguyên)

Hiện tượng giao thoa

 Hiện tượng…

Ta thấy biên độ dao động của M trên phương truyền sóng a 2 cosA 



 phụ thuộc vào hiệu đường đi :

+ Tại những điểm mà hiệu đường đi bằng một số

nguyên lần bước sóng  d2  d1 k thì biên độ

sóng tại M cực đại: a=2A

+ Tại những điểm mà hiệu đường đi bằng một số nửa

nguyên lần bước sóng 2 1

1 2

d d k

     

  thì biên

độ dao động cực tiểu: a=0 (những điểm đó đứng

yên)

Tại các điểm khác biên độ dao động có giá trị trung

gian

Điều kiện xảy ra giao thoa: các sóng gặp nhau phải là sóng kết hợp (cùng tần số, cùng pha hoặc độ lệch pha không đổi)

Sóng dừng

Sóng dừng là một trường hợp riêng của giao thoa khi 2 sóng kết hợp gặp nhau là sóng tới

và sóng phản xạ.Khi sóng dừng xảy ra trên một sợi dây dẽo, ta quan sát thấy hình ảnh những “bó” sóng; trong đó có những điểm dao động với biên độ cực đại (gọi là bụng), và những điểm đứng yên gọi là nút Có thể dùng thước đo bước sóng, từ đó tính được tốc độ

truyền sóng bằng công thức: v=vT/TT Khoảng cách giữa hai nút hoặc bụng liên tiếp bằng

nửa bước sóng

Điều kiện để có sóng dừng trên dây dài l:

- Hai đầu dây cố định :

2

l k  trongđó λ là bước sóng, kZ+

- Một đầu dây cố định : 2 1

4

l k  với kN

A

B

l

M

d 1

d 2

B.BÀI TẬP

Dạng 1: Dựa vào PT sóng, tìm các đại lượng đặc trưng của sóng cơ

VD1: Một sóng ngang có phương trình

sóng là 8cos 2 ( )

0,1 5

t x

u   cm, trong đó x

tính bằng cm, t tính bằng giây Xác định

biên độ, chu kì, tần số, bước sóng, tốc độ

truyền sóng và vận tốc dao động cực đại

của 1 phần tử vật chất trên phương truyền

sóng

 phương trình sóng có dạng:

cos 2 t x

u A

T





Suy ra chu kì T=vT0,1s; f=vT10Hz; =vT5cmcm Tốc độ truyền sóng v=vTf=vT5cm0cm/Ts Vận tốc dao động cực đại v max =vTA=vT…

Vận dụng: Một sóng ngang truyền trên sợi dây rất dài có phương trình sóng là : u =

6cos(4t – 0,02x) Trong đó u và x được tính bằng cm và t tính bằng giây Hãy xác định : Biên độ, tần số, bước sóng và tốc độ truyền sóng

Dạng 2: Viết phương trình sóng

VD1: Đầu A của dây cao su căng được

làm cho dao động theo phương vuông góc

với dây với biên độ 2cm, chu kỳ 1,6s Sau

3s thì sóng truyền được 12m dọc theo dây

a Tính bước sóng

b Viết phương trình dao động tại một

điểm cách đầu A 1,6m

VD2: Trong thí nghiệm giao thoa sóng

người ta tạo ra trên mặt nước 2 nguồn

sóng A, B dao động với phương trình uA

= uB = 5cos10t (cm) Tốc độ sóng là

20cm/s Coi biên độ sóng không đổi Viết

phương trình dao động tại điểm M cách A,

B lần lượt 7,2cm và 8,2cm

1a tốc độ sóng: v=vT4m/Ts; bước sóng

=vTvT=vT6,4m

1b.

1,6

1,6 6, 4

T



2.PT có dạng: u acos 2 T t d12 d2





2

10 T  0, 2 ;s vT 4cm; 1cm



Biên độ 2 cos 2.5.cos 5 2

4



PT dao động tại M:

15, 4

5 2 cos 2

0, 2 8

t

u   cm

Vận dụng:

Bài 1.Một quả cầu nhỏ gắn vào âm thoa dao động với tần số f = 120 Hz Cho quả cầu

chạm nhẹ vào mặt nước người ta thấy có một hệ sóng tròn lan toả ra xa mà tâm điểm chạm O của quả cầu với mặt nước Cho biên độ sóng là A = 0,5cm và không đổi

a) Tính tốc độ truyền sóng trên mặt nước Biết rằng khoảng cách giữa 10 gợn lồi liên tiếp

là 4,5cm

b) Viết phương trình dao động của điểm M trên mặt nước cách O một đoạn x = 12cm

Bài 2 Một sóng cơ học được truyền từ O với tốc độ v = 60cm/s Năng lượng sóng cơ bảo

toàn khi truyền đi Dao động tại điểm O có dạng : x = 4cos2t (cm) Xác định chu kì T

và bước sóng  ? Viết phương trình dao động tại điểm M cách O một đoạn OM

= 2,85m

Bài 3 Một sóng cơ học được truyền từ O theo phương Ox với tốc độ v = 40cm/s Năng

lượng sóng cơ bảo toàn khi truyền đi Dao động tại điểm O có dạng : x = 4cos

2



t (cm) Xác định chu kì T và bước sóng ? Viết phương trình dao động tại điểm M cách O một đoạn bằng 4m

Bài 4 Trên mặt thoáng của chất lỏng có hai nguồn kết hợp A, B có phương trình dao

động là: u A  u B  2cos10 t(cm)  Vận tốc truyền sóng là 3m/s Viết phương trình sóng tại

M cách A, B một khoảng lần lượt d1 = 15cm; d2 = 20cm

§Ò KiÓm tra Câu 1: Sóng dọc là sóng có phương dao động:

A Nằm ngang C Trùng với phương truyền sóng

B Vuông góc với phương truyền sóng D Thẳng đứng

Câu 2: Sóng ngang là sóng có phương dao động:

A Nằm ngang C Trùng với phương truyền sóng

B Vuông góc với phương truyền sóng D Thẳng đứng

Câu 3: Chọn câu đúng trong các câu sau:

A Chu kì của các phần tử có sóng truyền qua gọi là chu kì dao động của sóng

B Đại lượng nghịch đảo của chu kì gọi là tần số góc của sóng

C Vận tốc truyền năng lượng trong dao động gọi là vận tốc sóng

D Biên độ dao động của sóng luôn là hằng số

Câu 4: Bước sóng là:

A Quãng đường truyền sóng trong 1s

B Khoảng cách giữa hai điểm của sóng có li độ bằng không ở cùng một thời điểm

C Khoảng cách giữa hai bụng sóng

D Khoảng cách giữa hai điểm gần nhất trên một phương truyền sóng có cùng pha dao động

Câu 5: Chọn câu sai trong các câu sau:

A Môi trường truyền âm có thể là rắn, lỏng hoặc khí

B Những vật liệu như bông, xốp, nhung truyền âm tốt

C Vận tốc truyền âm thay đổi theo nhiệt độ

D Đơn vị cường độ âm là W/m2

Câu 6: Hiện tượng giao thoa là hiện tượng:

A Giao thoa của hai sóng tại một một điểm trong môi trường

B Tổng hợp của hai dao động điều hoà

C Tạo thành các vân hình parabon trên mặt nước

D Hai sóng khi gặp nhau tại một điểm có thể tăng cường hoặc triệt tiêu nhau

Câu 7: Vận tốc truyền sóng trong một môi trường:

A Tăng theo cường độ sóng

B Phụ thuộc vào bản chất môi trường và tần số sóng

C Phụ thuộc vào bản chất môi trường và biên độ sóng

D Phụ thuộc vào bản chất môi trường

Câu 8: Sóng dừng được hình thành bởi:

A Sự giao thoa của một sóng tới và sóng phản xạ của nó cùng truyền theo một phương

B Sự giao thoa của hai sóng kết hợp

C Sự tổng hợp trong không gian của hai hay nhiều sóng kết hợp

D Sự tổng hợp của sóng tới và sóng phản xạ truyền khác phương

Câu 9: Điều kiện xảy ra sóng dừng trên sợi dây đàn hồi hai đầu cố định là:

A Chiều dài bằng ¼ bước sóng

B Bước sóng gấp đôi chiều dài dây

C Chiều dài dây bằng bội số nguyên lần nửa bước sóng

D Bước sóng bằng số lẻ lần chiều dài dây

Câu 10: Điều kiện xảy ra sóng dừng trên sợi dây đàn hồi một đầu cố định, một đầu tự do

là:

A l = kλ/2 B λ = kl12 C l = (2k + 1)λ D λ =

1 2

4



k l

Với l là chiều dài sợi dây

C

â u 1 1 : Hai sóng như thế nào có thể giao thoa với nhau? Hãy chọn đáp án đúng trong các

câu sau:

A Hai sóng cùng biên độ, cùng tần số, hiệu số pha không đổi theo thời gian

B Hai sóng cùng tần số, hiệu lộ trình không đổi theo thời gian

C Hai sóng cùng chu kì và biên độ

D Hai sóng cùng bước sóng, biên độ

Câu 12: Chọn câu sai:

A Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng

B Sóng dọc là sóng có phương trùng với phương truyền sóng

C Sóng âm là sóng dọc

D Nguyên nhân tạo thành sóng dừng là do sự giao thoa của sóng tới và sóng phản xạ

Câu 13: Vận tốc sóng là :

A Vận tốc dao động của các phần tử vật chất

B Vận tốc dao động của nguồn sóng

C Vận tốc truyền pha dao động và vận tốc dao động của các phần tử vật chất

D Vận tốc truyền pha dao động

Câu 14: Tại nguồn O, phương trình dao động của sóng là u = a Cos ωt Phương trình dao

động của điểm M cách O một đoạn d có dạng:

A u = a Cos (ωt -



d

2

) C u = a Cos (ωt - 2v d )

B u = a Cos ω (t -



d

2

) D u = a Cosω (t -



d

2

)

Câu 15: Trong quá trình giao thoa sóng, dao động tổng hợp tại M chính là sự tổng hợp

của các sóng thành phần Gọi ∆φ là độ lệch pha của hai sóng thành phần Biên độ dao độngφ là độ lệch pha của hai sóng thành phần Biên độ dao động tại M đạt cực đại khi ∆φ là độ lệch pha của hai sóng thành phần Biên độ dao độngφ bằng giá trị nào trong các giá trị sau: A ∆φ là độ lệch pha của hai sóng thành phần Biên độ dao độngφ = 2n.π

C ∆φ là độ lệch pha của hai sóng thành phần Biên độ dao độngφ = (2n + 1)

2



B ∆φ là độ lệch pha của hai sóng thành phần Biên độ dao độngφ = (2n + 1) π D ∆φ là độ lệch pha của hai sóng thành phần Biên độ dao độngφ = (2n + 1) 2

Câu 16: Chọn câu sai:

A Giao thoa trên mặt nước cho ta sóng dừng vì có các bụng ở đường cực đại, các nút ở đường cực tiểu

B Trong giao thoa sóng, khoảng cách giữa hai cực đại liên tiếp bằng ½ bước sóng

C Sóng do tổng hợp từ hai nguồn kết hợp trên mặt nước chỉ có thể là giao thoa mà không phải là sóng dừng

D Trong giao thoa sóng, những điểm nằm trên đường trung trực của hai nguồn dao động với biên độ cực đại

Với n = 1, 2, 3,…