dao ñộng của một phần tử của môi trường có sóng truyền qua. Tần số sóng bằng với tần số dao ñộng của phần tử môi trường. Với mỗi môi trường tốc ñộ có giá trị nhất ñịnh không phụ thuộc [r]
Trang 1CHƯƠNG II: SÓNG CƠ HỌC
*****
BÀI 1: ĐẠI CƯƠNG SÓNG CƠ HỌC
a Định nghĩa sóng cơ: Sóng cơ là dao ñộng lan truyền trong một môi trường vật chất
b Sóng ngang: là sóng trong ñó các phần tử của môi trường dao ñộng theo phương vuông góc với phương
truyền sóng Sóng ngang ( sóng cơ) truyền trong chất rắn và bề mặt chất lỏng
c Sóng dọc: là sóng cơ trong ñó các phần tử của môi trường dao ñộng theo phương trùng với phương truyền
sóng Sóng dọc truyền ñược cả trong môi trường rắn, lỏng, khí
d Đặc trưng của sóng hình sin:
+ Biên ñộ sóng ( U0 ) : biên ñộ của sóng bằng với biên ñộ dao ñộng của một phần tử môi trường có sóng
truyền qua
+ Chu kỳ sóng (T s( ) ): Là thời gian ñể sóng lan truyền ñược một bước sóng Chu kỳ sóng bằng với chu kỳ
dao ñộng của một phần tử của môi trường có sóng truyền qua
+ Tần số của sóng (f Hz( ) ) : Là số bước sóng mà sóng lan truyền ñược trong 1s Tần số sóng bằng với tần
số dao ñộng của phần tử môi trường
+ Tốc ñộ truyền sóng (v m s( / ) ): Tốc ñộ truyền sóng v là tốc ñộ lan truyền dao ñộng trong môi trường Với
mỗi môi trường tốc ñộ có giá trị nhất ñịnh không phụ thuộc vào tần số của nguồn sóng
+ Bước sóng ( λ ( )m ):
+ λ là quãng ñường mà sóng truyền trong một chu kỳ
+ Hoặc là khoảng cách gần nhất của hai ñiểm cùng pha
trên phương truyền sóng v T v(m cm; )
f
*** Chú ý: Sóng cơ không truyền vật chất mà chỉ truyền dao ñộng, năng lượng, pha dao ñộng
Xét tại nguồn O: u O =U0cos( ωt+ϕ )(cm)
Viết phương trình dao ñộng tại M cách O một ñoạn là
d, trong môi trường có bước sóng có tốc ñộ truyền sóng
M
d
Nhận xét: Chiều truyền sóng là chiều từ ñiểm nhanh pha tới ñiểm trễ pha
M
d
ϕ λ
Trang 2+ ∆ =ϕ (2k+1) π (hai ñiểm ngược pha) 2πd (2k 1)
ϕ λ
Câu 1: Nhận xét nào là ñúng về sóng cơ học
A: Sóng cơ học truyền trong môi trường chất lỏng thì chỉ truyền trên mặt thoáng
B: Sóng cơ học không truyền trong môi trường chân không và cả môi trường vật chất
C: Sóng cơ học truyền ñược trong tất cả các môi trường
D: Sóng cơ học chỉ truyền ñược trong môi trường vật chất
Câu 2: Để phân loại sóng ngang và sóng dọc người ta căn cứ vào
Câu 3: Bước sóng λ của sóng cơ học là:
A: Là quãng ñường sóng truyền ñi trong thời gian 1 chu kỳ sóng
B: Là khoảng cách giữa hai ñiểm dao ñộng ñồng pha trên phương truyền sóng
C: Là quãng ñường sóng truyền ñược trong 1s
D: Là khoảng cách ngắn nhất giữa hai ñiểm vuông pha trên phương truyền sóng
Câu 4: Nhận xét nào sau ñây là ñúng ñối với quá trình truyền sóng?
A: Vận tốc truyền sóng không phụ thuộc vào môi trường truyền sóng
B: Năng lượng sóng càng giảm khi sóng truyền ñi càng xa nguồn
C: Pha dao ñông không ñổi trong quá trình truyền sóng
D: Vận tốc truyền sóng không phụ thuộc vào tần số của sóng
Câu 5: Trong hiện tượng sóng trên mặt nước do một nguồn sóng gây ra, nếu gọi bước sóng là λ, thì khoảng cách giữa n vòng tròn sóng ( gợn nhô) liên tiếp nhau sẽ là:
Câu 6: Phát biểu nào sau ñây về ñại lượng ñặc trưng của sóng cơ học là không ñúng?
A: Chu kỳ của sóng chính bằng chu kỳ dao ñộng của các phần tử dao ñộng
B: Tần số của sóng chính bằng tần số dao ñộng của các phần tử dao ñộng
C: Tốc ñộ của sóng chính bằng tốc ñộ dao ñộng của các phần tử dao ñộng
D: Bước sóng là quãng ñường sóng truyền ñi ñược trong một chu kỳ
Câu 7: Một sóng cơ truyền trên một ñường thẳng và chỉ truyền theo một chiều thì những ñiểm cách nhau một số nguyên lần bước sóng trên phương truyền sẽ dao ñộng;
A: Cùng pha với nhau B: Ngược pha với nhau C: Vuông pha với nhau D: Lệch pha nhau bất kì
Câu 8: Khi biên ñộ sóng tại một ñiểm tăng lên gấp ñôi, tần số sóng không ñổi thì
A: Năng lượng sóng tại ñiểm ñó không thay ñổi B: Năng lượng sóng tại ñiểm ñó tăng lên 2 lần C: Năng lượng sóng tại ñiểm ñó tăng lên 4 lần D: Năng lượng sóng tại ñiểm ñó tăng lên 8 lần
Câu 9: Gọi d là khoảng cách giữa hai ñiểm trên phương truyền sóng, vlà vận tốc truyền sóng, f là tần số của sóng Nếu =(2 +1) ; =0;1;2
2
v
Câu 10: Đầu A của một dây cao su căng ngang ñược làm cho dao ñộng theo phương vuông góc với dây, chu
kỳ T=2( )s Sau ∆ =t 4( )s , sóng truyền ñược 16m dọc theo dây Bước sóng trên dây nhận giá trị nào?
Câu 11: Một mũi nhọn S ñược gắn vào ñầu A của một lá thép nằm ngang và chạm vào mặt nước Khi lá thép nằm ngang và chạm vào mặt nước Lá thép dao ñộng với tần số f =100(Hz), S tạo ra trên mặt nước những vòng tròn ñồng tâm, biết rằng khoảng cách giữa 11 gợn lồi liên tiếp là 10cm Vận tốc truyền sóng trên mặt nước nhận giá trị nào trong các giá trị sau ñây?
Trang 3A: v=100(cm s/ ) B: v=50(cm s/ ) C: v=10(m s/ ) D: v=10(cm s/ )
Câu 12: Tại một ñiểm O trên mặt thoáng của chất lỏng yên lặng, ta tạo ra một dao ñộng ñiều hòa vuông góc với mặt thoáng có chu kì T=0, 5( )s Từ O có các vòng tròn lan truyền ra xa xung quanh, khoảng cách hai vòng liên tiếp là 0,5( )m Vận tốc truyền sóng nhận giá trị nào trong các giá trị sau:
Câu 13: Tại ñiểm O trên mặt nước yên tĩnh, có một nguồn sóng dao ñộng ñiều hòa theo phương thẳng ñứng với chu kì T=0, 5( )s Từ O có những gợn sóng tròng làn rộng ta xung quanh Khoảng cách giữa hai gợn sóng kế tiếp là 2 ( )m Chọn giá trị ñúng vận tốc truyền sóng trên mặt nước
Câu 14: Phương trình dao ñộng của một nguồn phát sóng có dạng u=U c0 os 100( πt) Trong khoảng thời gian ∆ =t 0, 2( )s , sóng truyền ñược quãng ñường:
Câu 15: Sóng cơ có tần số f =50(Hz)truyền trong môi trường với tốc ñộ v=160(cm s/ ) Ở cùng một thời ñiểm, hai ñiểm gần nhau nhất trên một phương truyền sóng có dao ñộng cùng pha với nhau, cách nhau:
Trang 4Câu 22: Lúc t=0( )s ñầu O của dây cao su căng thẳng nằm ngang bắt ñầu dao ñộng ñi lên từ vị trí cân bằng theo chiều dương với biên ñộ U0 =1, 5(cm), chu kì T=2( )s Hai ñiểm gần nhau nhất trên dây dao ñộng cùng pha cách nhau 6 (cm) Viết phương trình dao ñộng tại M cách O 1,5 (cm)
=
2
3t2cos02,0
=
2
3t2cos02,0
=
2t2cos02,0
f = Hz Tại một thời ñiểm nào ñó một phần mặt cắt của nước có
hình dạng như hình vẽ Trong ñó khoảng cách từ vị trí cân bằng của A
ñến vị trí cân bằng của D là 60(cm) và ñiểm C ñang ñi xuống qua vị trí
cân bằng Chiều truyền sóng và tốc ñộ truyền sóng là:
Câu 29: Hình bên biểu diễn sóng ngang truyền trên một sợi dây, theo
chiều từ trái sang phải Tại thời ñiểm như biểu diễn trên hình, ñiểm P có
li ñộ bằng 0, còn ñiểm Q có li ñộ cực ñại Vào thời ñiểm ñó hướng
chuyển ñộng của P và Q lần lượt sẽ là:
Q
P
Trang 5A: Đi xuống; ñứng yên B: Đứng yên; ñi xuống C: Đứng yên; ñi lên D: Đi lên; ñứng yên
Câu 30: Một sóng truyền theo phương AB Tại một thời ñiểm nào ñó,
hình dạng sóng có dạng như hình vẽ Biết rằng ñiểm M ñang ñi lên vị trí
N
Câu 31: Một sóng cơ truyền từ nguồn sóng O, hỏi hai ñiểm M và N cùng phía với nguồn O và cách nhau một ñoạn là
4
λ
thì sẽ có pha dao ñộng như thế nào với nhau:
8 thì sẽ có pha dao ñộng như thế nào với nhau:
sẽ có pha dao ñộng như thế nào với nhau:
A Sóng truyền từ M ñến N với vận tốc 2 (m s/ ) B: Sóng truyền từ N ñến M với vận tốc 2 (m s/ )
C: Sóng tuyền từ N ñến M với vận tốc 1 (m s/ ) D: Sóng tuyền từ M ñến N với vận tốc 1 (m s/ )
Câu 35: Sóng truyền với tốc ñộ 5m/s giữa hai ñiểm O và M nằm trên cùng một phương truyền sóng Biết phương trình sóng tại O là 5 cos 5 ( )
Trang 6BÀI 2: GIAO THOA SÓNG CƠ
+ Hiện tượng hai sóng kết hợp, khi gặp nhau tại những ñiểm xác ñịnh, luôn luôn hoặc tăng cường nhau tạo thành cực ñại hoặc làm yếu nhau ( tạo thành cực tiểu) gọi là sự giao thoa sóng
+ Giao thoa sóng bản chất là tổng hợp dao ñộng ñiều hòa
+ Nguồn kết hợp là hai nguồn có cùng tần số và ñộ lệch pha không ñổi theo thời gian
2 PHƯƠNG TRÌNH GIAO THOA SÓNG
d
ω λ
d
ω λ
+ Hai nguồn cùng pha: A M =2U O
+ Hai nguồn ngược pha: A M =0
+ Hai nguồn vuông pha: A M =U0 2
+ Hai nguồn lệch pha
Trang 7A HAI NGUỒN CÙNG PHA - CÙNG BIÊN ĐỘ ( áp dụng cho cả hai nguồn cùng pha - khác biên ñộ)
Xét biên ñộ A M: (A Mlà biên ñộ sóng tại M) : ( 2 1)
***KL:Khi thực hiện giao thoa sóng với hai nguồn cùng pha, tại những ñiểm có hiệu khoảng cách tới hai nguồn bằng
nguyên lần bước sóng sẽ dao ñộng với biên ñộ cực ñại
***KL:Khi thực hiện giao thoa sóng với hai nguồn cùng pha, tại những ñiểm có hiệu khoảng cách tới hai nguồn bằng lẻ
lần nửa bước sóng sẽ dao ñộng với biên ñộ cực tiểu
Trong ñó: Nếu k≥0;là cực tiểu thứ k+1; k<0là cực tiểu thứ k
+ Trên ñường nối hai nguồn, khoảng cách của hai cực ñại
hoặc hai cực tiểu liên tiếp là
Ct2 Ct3 Ct4
B: Cùng biên ñộ, có ñộ lệch pha không ñổi theo thời gian
C: Có cùng tần số, cùng phương dao ñộng, ñộ lệch pha không ñổi theo thời gian
D: Có ñộ lệch pha không ñổi theo thời gian
Câu 2:Tại hai ñiểm A và B trên mặt nước nằm ngang có hai nguồn sóng cơ kết hợp, dao ñộng theo phương thẳng ñứng
Có sự giao thoa của hai sóng này trên mặt nước Tại trung ñiểm của ñoạn AB, phần tử nước dao ñộng với biên ñộ cực ñại Hai nguồn sóng ñó dao ñộng
A: Lệch pha nhau góc π/3 B: Cùng pha nhau C: Ngược pha nhau D: Lệch pha nhau góc π/2
Câu 3:Tại hai ñiểm A và B trên mặt nước nằm ngang có hai nguồn sóng cơ kết hợp, dao ñộng theo phương thẳng ñứng
Có sự giao thoa của hai sóng này trên mặt nước Tại trung ñiểm của ñoạn AB, phần tử nước không dao ñộng Hai nguồn sóng ñó dao ñộng
A: Lệch pha nhau góc π/3 B: Cùng pha nhau C: Ngược pha nhau D: Lệch pha nhau góc π/2
Câu 4:Trong giao thoa của hai sóng trên mặt nước từ hai nguồn kết hợp, cùng pha nhau, những ñiểm dao ñộng với biên ñộ cực tiểu có hiệu khoảng cách tới hai nguồn (k∈Z)là:
Câu 5:Trong giao thoa của hai sóng trên mặt nước từ hai nguồn kết hợp, ngược pha nhau, những ñiểm dao ñộng với biên
ñộ cực tiểu có hiệu khoảng cách tới hai nguồn (k∈Z)là:
Trang 8Câu 6: Tại hai ñiểm S S1; 2cách nhau 5 (cm) trên mặt nước ñặt hai nguồn kết hợp phát sóng ngang cùng tần số
A: M dao ñộng biên ñộ cực ñại, N dao ñộng biên ñộ cực tiểu
B: M, N dao ñộng biên ñộ cực ñại
C: M dao ñộng biên ñộ cực tiểu, N dao ñộng biên ñộ cực ñại
D: M, N dao ñộng biên ñộ cực tiểu
Câu 7:Trong một thí nghiệm giao thoa trên mặt nước, hai nguồn kết hợp S1 và S2 dao ñộng cùng pha với tần số
f Hz Tại ñiểm M cách A và B lần lượt là d1=20(cm d); 2 =40(cm)sóng có biên ñộ dao ñộng cực ñại, giữa
M và ñường trung trực của AB còn có một dãy cực ñại Vận tốc truyền sóng trên mặt nước là:
Câu 9:Trong thí nghiệm giao thoa sóng nước, hai nguồn kết hợp A và B dao ñộng cùng pha với tần số f =20(Hz) Người ta thấy ñiểm M dao ñộng cực ñại và giữa M với ñường trung trực của AB có một ñường không dao ñộng Hiệu khoảng cách từ M ñến A,B là 2 cm Vận tốc truyền sóng trên mặt nước bằng
Câu 12: Trên ñường nối hai nguồn giao thoa kết hợp trên mặt nước, giữa hai ñỉnh của hai vân cực ñại giao thoa xa nhất
có 3 vân cực ñại giao thoa nữa và khoảng cách giữa hai ñỉnh này là 5 cm Biết tần số dao ñộng của nguồn là 9Hz Tốc ñộ truyền sóng trên mặt nước là:
Câu 13: Tại hai ñiểm A, B trong một môi trường truyền sóng có hai nguồn sóng kết hợp dao ñộng cùng phương với
Trang 9Câu 16: Tại 2 ñiểm O1, O2, trên mặt chât lỏng có hai nguồn cùng dao ñộng theo phương thẳng ñứng với phương trình:
1 2 2 cos 10
u =u = πt cm Tốc ñộ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 30cm/s Hiệu khoảng cách từ 2 nguồn ñến ñiểm
M trên mặt chất lỏng là 2 (cm) Biên ñộ sóng tổng hợp tại M là:
Câu 17: Hai ñiểm O1, O2 trên mặt chất lỏng dao ñộng ñiều hòa ngược pha với chu kì 1( )
3
T= s Biên ñộ 1cm Tốc ñộ truyền sóng trên mặt nước là v=27(cm s/ ) M là một ñiểm trên mặt chất lỏng cách O1, O2 lần lượt 9 (cm), 10,5
(cm) Cho rằng biên ñộ sóng không ñổi trong quá trình truyền sóng Biên ñộ sóng tổng hợp tại M là:
C: Dao ñộng cùng pha với S1S2 D: Dao ñộng ngược pha với S1S2
Câu 21: Tại hai ñiểm A và B trên mặt nước có 2 nguồn sóng kết hợp cùng pha, biên ñộ lần lượt là 4 (cm) và 2 (cm), bước sóng là 10 (cm) Điểm M trên mặt nước cách A , MA=25(cm)và cách B, MB=30(cm) sẽ dao ñộng với biên ñộ là
Câu 22: Trên mặt chất lỏng có hai nguồn kết hợp dao ñộng với phương trình: u1 =u2 = 2 os 20c ( πt)(cm) Sóng truyền với tốc ñộ 20cm/s và cho rằng biên ñộ sóng không ñổi trong quá trình truyền sóng M là một ñiểm cách hai nguồn lần lượt là d1 =10(cm);d2 =12, 5(cm) Phương trình sóng tổng hợp tại M là:
Trang 10BÀI 3: GIAO THOA SÓNG CƠ (PHẦN 2)
1 BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH SỐ CỰC ĐẠI - CỰC TIỂU TRÊN S S1 2
* Nếu hai nguồn cùng pha:
2 BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH SỐ CỰC ĐẠI - CỰC TIỂU TRÊN MN
( Giả sử tại M có hiệu khoảng cách tới hai nguồn là ∆d M ; Tại N có hiệu khoảng cách tới hai nguồn là
Trang 11Câu 2:Thực hiên giao thoa sóng trên mặt chất lỏng với hai nguồn S1, S2 cách nhau 130 (cm) Phương trình dao ñộng tại
S1, S2 ñều là u1=u2 =U c O os 40( πt).Vận tốc truyền sóng là 8m/s Biên ñộ sóng không ñổi, số ñiểm cực ñại trên ñoạn
S1, S2 là bao nhiêu?
Câu 3:Tại 2 ñiểm A,B cách nhau 40 (cm) trên mặt chất lỏng có 2 nguồn sóng kết hợp dao ñộng cùng pha với bước sóng
là 2(cm) M là ñiểm thuộc ñường trung trực AB Tìm số ñiểm ñứng yên trên MB
Câu 4:Hai nguồn kết hợp A,B trên mặt nước giống hệt nhau Khoảng cách giữa hai ngọn sóng liên tiếp do mỗi nguồn tạo
ra là 2(cm) Khoảng cách giưa hai nguồn sóng là 9,2(cm) Số vân giao thoa cực ñại quan sát ñược giữa hai nguồn A,B là:
Câu 7:Tiến thành thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt thoáng của một chất lỏng nhờ hai nguồn kết hợp cùng pha, cùng biên
ñộ S1, S2 Tần số dao ñộng của mỗi nguồn là f =30(Hz) Cho biết S1S2 = 10(cm) Một ñiểm M nằm trên mặt thoáng cách S2 một ñoạn 8(cm) và cách S1 một ñoạn 4(cm) Giữa M và ñường trung trực S1S2 có một gợn lồi dạng hypepol Biên ñộ dao ñộng của M là cực ñại Số ñiểm dao ñộng cực tiểu trên S1S2 là:
Câu 8:Trên mặt nước phẳng lặng có hai nguồn ñiểm dao ñộng S1, S2 Khi ñó trên mặt nước, tại vùng giao S1, S2 người ta qua sát thấy 5 gơn lồi và những gợn này chia ñoạn S1S2 thành 6 ñoạn mà hai ñoạn ở hai ñầu chỉ dài bằng một nửa các ñoạn còn lại cho S S1 2 =5(cm) Bước sóng λ là:
Trang 12A: 11 B: 8 C: 7 D: 9
Câu 10: Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước với hai nguồn kết hợp S1, S2 cách nhau 28mm phát sóng ngang với phương trình u1 =2 cos 100( πt)(mm), u2 =2 cos 100( πt+π )(mm),t tính bằng giây (s) Tốc ñộ truyền sóng trong nước là v=30(cm s/ ) Số vân lồi giao thoa (các dãy cực ñại giao thoa) quan sát ñược là:
Tốc ñộ truyền sóng trên mặt nước là v=40(cm s/ )
Số các gợn lồi trên ñoạn S1, S2:
Câu 12: Hai nguồn sóng kết hợp giống hệt nhau ñược ñặt cách nhau một khoảng cách x trên ñường kính của một vòng tròn bán kính R ( x << R) và ñối xứng qua tâm của vòng tròn Biết rằng mỗi nguồn ñều phát sóng có bước sóng λ và x = 5,2λ Tính số ñiểm dao ñộng cực ñại trên vòng tròn:
Câu 13: Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn AB cách nhau 9,4 (cm) dao ñộng cùng pha Điểm
M trên mặt nước thuộc ñoạn AB cách trung ñiểm của AB một khoảng gần nhất là 0,5 (cm) và luôn không dao ñộng Số ñiểm dao ñộng cực ñại trên AB là
f = Hz Tốc ñộ truyền sóng trên mặt nước là v=20(cm s/ ) Hai ñiểm M, N trên mặt nước có MA =15(cm),
MB = 20(cm), NA = 32(cm), NB = 24,5(cm) Số ñường dao ñộng cực ñại giữa M và N là:
Câu 17: Thực hiện giao thoa sóng cơ với hai nguồn cùng pha, bước sóng λ=4 cm( ) Trên mặt nước có hai ñiểm M và
N và khoảng cách của chúng ñến nguồn như sau: M d( 1M =10cm d; 2M =20(cm) );
ñộ cực ñại ( không kể O1;O2) là
Câu 19: Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn AB cách nhau 14,5 (cm)dao ñộng ngược pha Điểm
M trên AB gần trung ñiểm I của AB nhất, cách I là 0,5(cm) luôn dao ñộng cực ñại Số ñiểm dao ñộng cực ñại trên ñường elíp thuộc mặt nước nhận A, B làm tiêu ñiểm là