Một số bài toán về sóng cơ doc

Chuyên đề BD HSG 12: Sóng cơ học và phương án thí nghiệm 2010 - 2011 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG LÝ MỘT SỐ BÀI TOÁN VỀ SÓNG CƠ I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT: A. ĐẠI CƯƠNG VỀ SÓNG CƠ: 1. Phương trình sóng tại điểm O là u O = Acos(ωt + ϕ) * Phương trình sóng tại điểm M cách O một đoạn x trên phương truyền sóng. ** Nếu Sóng truyền theo chiều dương của trục Ox thì u M = A M cos(ωt + ϕ - x v ω ) = A M cos(ωt + ϕ - 2 x π λ ) ** Nếu Sóng truyền theo chiều âm của trục Ox thì u M = A M cos(ωt + ϕ + x v ω ) = A M cos(ωt + ϕ + 2 x π λ ) 2. Độ lệch pha giữa hai điểm cách nguồn một khoảng x 1 , x 2 là 1 2 1 2 2 x x x x v ϕ ω π λ − − ∆ = = ** Nếu 2 điểm đó nằm trên một phương truyền sóng và cách nhau một khoảng x thì: 2 x x v ϕ ω π λ ∆ = = Lưu ý: Đơn vị của x, x 1 , x 2 , λ và v phải tương ứng với nhau ( cùng hệ đơn vị ) 3. 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. B. SÓNG DỪNG 1. Một số chú ý: * Đầu cố định hoặc đầu dao động nhỏ là nút sóng. Đầu tự do là bụng sóng * Hai điểm đối xứng với nhau qua nút sóng luôn dao động ngược pha. * Hai điểm đối xứng với nhau qua bụng sóng luôn dao động cùng pha. * Các điểm trên dây đều dao động với biên độ không đổi ⇒ năng lượng không truyền đi * Khoảng thời gian giữa hai lần sợi dây căng ngang (các phần tử đi qua VTCB) là nửa chu kỳ. 2. Điều kiện để có sóng dừng trên sợi dây dài l: * Hai đầu là nút sóng: * ( ) 2 l k k N λ = ∈ Với : + Số bụng sóng = số bó sóng = k và Số nút sóng = k + 1 * Một đầu là nút sóng còn một đầu là bụng sóng: (2 1) ( ) 4 l k k N λ = + ∈ Với : + Số bó sóng nguyên = k và Số bụng sóng = số nút sóng = k + 1 3. Phương trình sóng dừng trên sợi dây CB (với đầu C cố định hoặc dao động nhỏ là nút sóng) * Đầu B cố định (nút sóng): ** Phương trình sóng tới và sóng phản xạ tại B: os2 B u Ac ft π = và ' os2 os(2 ) B u Ac ft Ac ft π π π = − = − ** Phương trình sóng tới và sóng phản xạ tại M cách B một khoảng d lần lượt là os(2 2 ) M d u Ac ft π π λ = + và ' os(2 2 ) M d u Ac ft π π π λ = − − Trang 1/17 Chuyên đề BD HSG 12: Sóng cơ học và phương án thí nghiệm 2010 - 2011 ** Phương trình sóng dừng tại M: ' M M M u u u= + = 2 os(2 ) os(2 ) 2 2 d Ac c ft π π π π λ + − ⇒ 2 sin(2 ) os(2 ) 2 M d u A c ft π π π λ = + **Biên độ dao động của phần tử tại M: 2 os(2 ) 2 sin(2 ) 2 M d d A A c A π π π λ λ = + = * Đầu B tự do (bụng sóng): **Phương trình sóng tới và sóng phản xạ tại B: ' os2 B B u u Ac ft π = = **Phương trình sóng tới và sóng phản xạ tại M cách B một khoảng d là: os(2 2 ) M d u Ac ft π π λ = + và ' os(2 2 ) M d u Ac ft π π λ = − **Phương trình sóng dừng tại M: ' M M M u u u= + ⇒ 2 os(2 ) os(2 ) M d u Ac c ft π π λ = **Biên độ dao động của phần tử tại M: 2 cos(2 ) M d A A π λ = Lưu ý: * Với x là khoảng cách từ M đến đầu nút sóng thì biên độ: 2 sin(2 ) M x A A π λ = * Với x là khoảng cách từ M đến đầu bụng sóng thì biên độ: 2 cos(2 ) M d A A π λ = C. GIAO THOA SÓNG Giao thoa của hai sóng phát ra từ hai nguồn sóng kết hợp S 1 , S 2 cách nhau một khoảng l: Xét điểm M cách hai nguồn lần lượt d 1 , d 2 * Phương trình sóng tại 2 nguồn 1 1 Acos(2 )u ft π ϕ = + và 2 2 Acos(2 )u ft π ϕ = + * Phương trình sóng tại M do hai sóng từ hai nguồn truyền tới: 1 1 1 Acos(2 2 ) M d u ft π π ϕ λ = − + và 2 2 2 Acos(2 2 ) M d u ft π π ϕ λ = − + * Phương trình sóng tổng hợp tại M: u M = u 1M + u 2M 1 2 1 2 1 2 2 os os 2 2 2 M d d d d u Ac c ft ϕ ϕϕ π π π λ λ − + +∆     = + − +         ** Biên độ dao động tại M: 1 2 2 os 2 M d d A A c ϕ π λ − ∆   = +  ÷   với 1 2 ϕ ϕ ϕ ∆ = − Chú ý: **Số cực đại: (k Z) 2 2 l l k ϕ ϕ λ π λ π ∆ ∆ − + < < + + ∈ ** Số cực tiểu: 1 1 (k Z) 2 2 2 2 l l k ϕ ϕ λ π λ π ∆ ∆ − − + < < + − + ∈ 1. Khi Hai nguồn dao động cùng pha ( 1 2 0 ϕ ϕ ϕ ∆ = − = ) * Điểm dao động cực đại có hiệu đường đi : d 1 – d 2 = kλ (k∈Z) * Số đường hoặc số điểm (không tính hai nguồn): l l k λ λ − < < ** Điểm dao động cực tiểu (không dao động): d 1 – d 2 = (2k+1) 2 λ (k∈Z) ** Số đường hoặc số điểm (không tính hai nguồn): 1 1 2 2 l l k λ λ − − < < − Trang 2/17 Chuyên đề BD HSG 12: Sóng cơ học và phương án thí nghiệm 2010 - 2011 2. Khi Hai nguồn dao động ngược pha :( 1 2 ϕ ϕ ϕ π ∆ = − = ) * Điểm dao động cực đại: d 1 – d 2 = (2k+1) 2 λ (k∈Z) *Số đường hoặc số điểm (không tính hai nguồn): 1 1 2 2 l l k λ λ − − < < − ** Điểm dao động cực tiểu (không dao động): d 1 – d 2 = kλ (k∈Z) ** Số đường hoặc số điểm (không tính hai nguồn): l l k λ λ − < < Chú ý: Với bài toán tìm số đường dao động cực đại và không dao động giữa hai điểm M, N cách hai nguồn lần lượt là d 1M , d 2M , d 1N , d 2N . Đặt ∆d M = d 1M - d 2M ; ∆d N = d 1N - d 2N và giả sử ∆d M < ∆d N . + Hai nguồn dao động cùng pha: ** Số cực đại: ∆d M < kλ < ∆d N ** Số cực tiểu: ∆d M < (k+0,5)λ < ∆d N + Hai nguồn dao động ngược pha: ** Cực đại:∆d M < (k+0,5)λ < ∆d N ** Số cực tiểu: ∆d M < kλ < ∆d N II. CÁC DẠNG TOÁN: BÀI 1 (Tỉnh Thái Nguyên, Năm học 2010 - 2011): Hai mũi nhọn S 1 , S 2 ban đầu cách nhau 8cm gắn ở đầu một cần rung có tần số f = 100Hz, được đặt chạm nhẹ vào mặt nước. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là v = 0,8 m/s. a/ Gõ nhẹ cần rung cho hai điểm S 1 , S 2 dao động theo phương thẳng đứng với phương trình dạng u = A.cos2πft. Viết phương trình dao động của điểm M 1 cách đều S 1 , S 2 một khoảng d = 8cm. b/ Tìm trên đường trung trực của S 1 , S 2 điểm M 2 gần M 1 nhất và dao động cùng pha với M 1 . c/ Cố định tần số rung, thay đổi khoảng cách S 1 S 2 . Để lại quan sát được hiện tượng giao thoa ổn định trên mặt nước, phải tăng khoảng cách S 1 S 2 một đoạn ít nhất bằng bao nhiêu ? Với khoảng cách ấy thì giữa S 1 , S 2 có bao nhiêu điểm có biên độ cực đại. Coi rằng khi có giao thoa ổn định thì hai điểm S 1 S 2 là hai điểm có biên độ cực tiểu. HƯỚNG DẪN GIẢI a. + λ = f v = 0,8cm và d 1 = d 2 = d = 8cm + Ta có phương trình dao động sóng tổng hợp tại M 1 u M1 = 2A cos       λ +π −π λ −π )dd( t200cos )dd( 2112 với d 1 + d 2 = 16cm = 20λ và d 2 – d 1 = 0, ta được: u M1 = 2Acos(200πt - 20π) b. Hai điểm M 2 và M 2’ gần M 1 ta có: S 1 M 2 = d + λ = 8 + 0,8 = 8,8 cm S 1 M 2’ = d – λ = 8 – 0,8 = 7,2 cm Do đó: IM 2 = )cm(84,748,8ISMS 222 1 2 21 =−=− IM 1 = S 1 I )cm(93,6343 == Suy ra M 1 M 2 = 7,84 – 6,93 = 0,91 (cm) Tương tự: IM 2 ’ = '2 2 2 2 1 2 1 S M S I 7,2 4 5,99(cm)− = − = Trang 3/17 M 1 M 2' M 2 S 1 I Chuyên đề BD HSG 12: Sóng cơ học và phương án thí nghiệm 2010 - 2011  M 1 M 2 ’ = 6,93 – 5,99 = 0,94 (cm) c. Khi hệ sóng đã ổn định thì hai điểm S 1 , S 2 là hai tiêu điểm của các hypecbol và ở rất gần chúng xem gần đúng là đứng yên, còn trung điểm I của S 1 S 2 luôn nằm trên vân giao thoa cực đại. Do đó ta có: S 1 I = S 2 I = k 4 )1k2( 42 λ += λ + λ => S 1 S 2 = 2S 1 I = (2k + 1) 2 λ Ban đầu ta đã có: S 1 S 2 = 8cm = 10λ = 20 2 λ => chỉ cần tăng S 1 S 2 một khoảng 2 λ = 0,4cm. Khi đó trên S 1 S 2 có 21 điểm có biên độ cực đại. BÀI 2 (Tỉnh Thanh Hóa, Năm học 2009 - 2010): Một sóng cơ ngang truyền trên một sợi dây rất dài có phương trình ( ) xtu ππ 02,04cos6 −= ; trong đó u và x có đơn vị là cm, t có đơn vị là giây. Hãy xác định vận tốc dao động của một điểm trên dây có toạ độ x = 25 cm tại thời điểm t = 4 s. HƯỚNG DẪN GIẢI Vận tốc dao động của một điểm trên dây được xác định là: ( ) )/(02,04sin24' scmxtuv πππ −−== Thay x = 25 cm và t = 4 s vào ta được : ( ) ( ) scmv /245,016sin24 ππππ =−−= BÀI 3 (Tp HCM, Năm học 2010 - 2011): Ba điểm O, A, B cùng nằm trên một nữa đường thẳng xuất phát từ O. Tại O dặt một nguồn điểm phát sóng âm dẳng hướng ra không gian. Không gian xung quanh là một môi trường không hấp thụ âm. Mức cường độ âm tại A là 60 dB, tại B là 40 dB. Cho biết cường độ âm tại một điểm trong không gian tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách từ điểm đó đến O. Tìm mức cường độ âm tại trung điểm M của đoạn AB. BÀI 4 (Tỉnh Thanh Hóa, Năm học 2010 - 2011): Trong thí nghiệm giao thoa sóng mặt nước, hai nguồn kết hợp S 1 , S 2 cách nhau 8cm dao động cùng pha với tần số f = 20Hz. Tại điểm M trên mặt nước cách S 1, S 2 lần lượt những khoảng d 1 = 25cm, d 2 = 20,5cm dao động với biên độ cực đại, giữa M và đường trung trực của AB có hai dãy cực đại khác. a. Tính tốc độ truyền sóng trên mặt nước. b. N là một điểm thuộc đường trung trực của đoạn thẳng S 1 S 2 dao động ngược pha với hai nguồn. Tìm khoảng cách nhỏ nhất từ N đến đoạn thẳng nối S 1 S 2. c. Điểm C cách S 1 khoảng L thỏa mãn CS 1 vuông góc với S 1 S 2 . Tính giá trị cực đại của L để điểm C dao động với biên độ cực đại. HƯỚNG DẪN GIẢI a. Tính tốc độ truyền sóng: • Tại M sóng có biên độ cực nên: d 1 – d 2 = kλ k dd 21 − =⇒ λ - Giữa M và trung trực của AB có hai dãy cực đại khác 3=⇒ k • Từ đó cm5,1=⇒ λ , vận tốc truyền sóng: v = λf = 30 cm/s b. Tìm vị trí điểm N • Giả sử tauu ω cos 21 == , phương trình sóng tại N:       λ π −ω= d2 tcosA2u N Độ lệch pha giữa phương trình sóng tại N và tại nguồn: λ π ϕ d2 =∆ Để dao động tại N ngược pha với dao động tại nguồn thì ( ) 2 12)12( 2 λ π λ π ϕ +=⇒+==∆ kdk d Trang 4/17 Chuyên đề BD HSG 12: Sóng cơ học và phương án thí nghiệm 2010 - 2011 • Do d ≥ a/2 ( ) 2 12 λ +⇒ k ≥ a/2 ⇒ k ≥ 2,16. Để d min thì k=3. ⇒d min = cmx a x 4,3 2 min 2 2 min ≈⇒       + c. Xác định L max • Để tại C có cực đại giao thoa thì: 2 2 L a L k .+ − = λ ; k =1, 2, 3 và a = S 1 S 2 Khi L càng lớn đường CS 1 cắt các cực đại giao thoa có bậc càng nhỏ (k càng bé), vậy ứng với giá trị lớn nhất của L để tại C có cực đại là k =1 • Thay các giá trị đã cho vào biểu thức trên ta nhận được: cmLLL 6,205,164 maxmax max 2 ≈⇒=−+ BÀI 5 (Năm học 2009 - 2010): Cần rung có mũi nhọn A chạm vào mặt nước với tần số rung f = 100Hz, thì trên mặt nước có sóng lan truyền với khoảng cách giữa 2 ngọn sóng liên tiếp là 0,5 cm.Chiếu sáng mặt nước bằng đèn nhấp nháy phát ra 25 chớp sáng trong 1s. Trình bày hiện tương quan sát được? HƯỚNG DẪN GIẢI - Thời gian giữa hai lần chớp sáng là t 0 = 1/25 = 0,04s - Chu kỳ của sóng T = 1 / f = 1 / 100 = 0,01s - Từ đó suy ra t 0 = 4T. - Ta thấy trong khoảng 2 lần chớp sáng t 0 sóng đã truyền đi một quãng đường s = 4λ = 2 cm ⇒các ngọn sóng đổi chỗ cho nhau. Như vậy khi có chớp sáng ta có cảm giác hình như sóng không lan truyền trên mặt nước ( các ngọn sóng hình như đứng yên ) BÀI 6 (Tỉnh Thái Nguyên, Năm học 2009 - 2010): Trên mặt nước có hai nguồn sóng nước A và B cách nhau 16cm đang dao động vuông góc với mặt nước có cùng phương trình x = asin50πt (cm). Biết C là một điểm trên mặt nước, thuộc đường cực tiểu, giữa C và đường trung trực của đoạn AB có một đường cực đại. Khoảng cách AC = 17,2cm; BC = 13,6cm. a/ Tính bước sóng và vận tốc truyền sóng trên mặt nước? b/ Trên cạnh AC có mấy điểm dao động với biên độ cực đại (không kể hai điểm A và C) ? HƯỚNG DẪN GIẢI Trang 5/17 Chuyên đề BD HSG 12: Sóng cơ học và phương án thí nghiệm 2010 - 2011 a. Tần số góc ω = 50π => f = 25 Hz Tại C: d 1 - d 2 = (2k+1). 2 λ (hình bên) Theo đề: k = 1 ⇒ λ = 2,4cm. ⇒ v = λ.f = 60cm/s. b. Số điểm dao động với biên độ cực đại trên đoạn AB d 1 – d 2 = kλ. d 1 + d 2 = AB => d 1 = 1,2k + 8 mà 0 < d 1 < 16 => - 6,7 < k < 6,7 Vậy có 13 điểm dao động với biên độ cực đại trên đoạn AB => Số đường cực đại đi qua AC là: 8. Trang 6/17 A B C k=0 k=1 d 1 d 2 Chuyên đề BD HSG 12: Sóng cơ học và phương án thí nghiệm 2010 - 2011 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG LÝ PHƯƠNG ÁN THÍ NGHIỆM I. ĐỀ BÀI: BÀI 1 :Một buổi tối, bạn đứng gần một dòng sông, bờ sông bên kia có một cột đèn pha. Bạn chỉ có một gương phẳng nhỏ và một thước dây. Làm thế nào để xác định khoảng cách S từ bạn đến chân cột đèn và chiều cao H của cột đèn pha ấy? Giả thiết rằng hai bên bờ sông đều bằng phẳng và có cùng độ cao như nhau. BÀI 2 : Làm thế nào xác định hệ số ma sát của một thanh trên một mặt phẳng nghiêng mà chỉ dùng một lực kế(hình vẽ)?Biết độ nghiêng của mặt phẳng là không đổi và không đủ lớn để cho thanh bị trượt. BÀI 3 Có một ampe kế có thể đo được dòng điện tối đa là I 1 và một vôn kế có thể đo được hiệu điện thế tối đa là U 1 . Làm thế nào để ampe kế trở thành một vôn kế đo được hiệu điện thế tối đa là U 2 và vôn kế trở thành ampe kế có thể đo được dòng tối đa là I 2 với các dụng cụ sau đây: Nguồn điện, biến trở, dây nối, một cuôn dây nicrôm có điện trở suất ρ biết trước, thước đo có độ chia tới mm và một cái bút chì? BÀI 4 : Cho một bình cầu chứa một chất lỏng trong suốt chưa biết, nguồn sáng laser đặt trên bàn quang học, giấy kẻ ô tới mm, giá thí nghiệm. Hãy nêu phương án thí nghiệm để xác định chiết suất của chất lỏng trong bình, vị trí của tiêu điểm của bình chất lỏng đối với thành bình và bán kính cong của bình. BÀI 5: Dụng cụ: Một cái cốc (không trong suốt), 1 đồng xu, 1 cái thước, giá và nước. Hãy đề xuất cách thực hiện thí nghiêm để đo chiết suất của nước. BÀI 6 : Cho một nguồn điện, một tụ điện cần đo điện dung, một điện trở có độ lớn đã biết rất lớn và một micrôampe kế, dây nối, đồng hồ bấm giây và giấy kẻ ô tới mm. Hãy đề xuất phương án thí nghiệm để đo điện dung của tụ điện. BÀI 7: Nước được đổ lưng chừng trong một cái bình kim loại mỏng, miệng rất nhỏ. Trong bình có một vật hình trụ, đặt thẳng đứng, chìm hoàn toàn và nằm ở đáy bình. Một sợi chỉ được buộc vào tâm mặt trên của vật và đầu tự do của sợi chỉ được luồn qua miệng bình ra ngoài. Cho các dụng cụ: một lực kế, một tờ giấy kẻ ô tới mm và một cái thước, hãy nêu cách làm thí nghiệm để xác định khối lượng riêng ρ của vật trong bình, chiều cao l của vật, chiều cao mực nước h trong bình khi vật còn chìm trong đó, chiều cao mực nước h 0 trong bình khi đã đưa vật ra khỏi nước. Khối lượng riêng ρ 0 của nước đã biết. BÀI 8 : Dụng cụ: Cho hai chiếc bình trong suốt được làm bằng cùng một vật liệu (thủy tinh), một xô đựng nước, và một cái bình đong. Hãy nêu phương án thí nghiệm để xác định tỷ số khối lượng giữa hai chiếc bình (khi để rỗng) BÀI 9 : Xác định đường kính trong của cái kim tiêm. Dụng cụ: Một xilanh tiêm của y tế có kim tiêm, 1 cốc nước, 1 cái thức dài 1m và 1 cái đồng hồ có kim giây. BÀI 10: Cho một khối gỗ hình hộp có cạnh BC dài hơn đáng kể so với cạnh AB đặt trên một tấm ván nằm ngang (hình vẽ), một cái bút chì và một cái thước. Hãy tìm cách làm thí nghiệm và trình bày cách làm để xác định gần đúng hệ số ma sát giữa khối gỗ và tấm ván. Giải thích cách làm. Trang 7/17 C D B A Chuyên đề BD HSG 12: Sóng cơ học và phương án thí nghiệm 2010 - 2011 BÀI 11: Cho một nguồn điện không đổi (có điện trở trong), 2 vôn kế. Xác định suất điện động của nguồn điện bằng một số tối thiểu mạch điện chỉ dùng các vôn kế. BÀI 12: Cho các dụng cụ sau: Một cuộn chỉ và một đồng hồ. Hãy trình bày một phương án để xác định thể tích lớp học của em BÀI 13: Một người sử dụng điện một chiều muốn biết nguồn điện nằm ở phía nào của đường dây ( gồm hai dây dẫn rất dài và có điện trở đáng kể ). Chỉ dùng một vôn kế nhạy và một điện trở hãy trình bày cách làm BÀI 14: Cho các dụng cụ : một ăcquy chưa biết suất điện động và điện trở trong của nó, một ampe kế, một điện trở R 0 đã biết giá trị, một điện trở R x chưa biết giá trị, các dây dẫn. Bỏ qua điện trở của ampe kế và của dây dẫn. Trình bày một phương án xác định giá trị của điện trở R x . BÀI 15 : Cho dụng cụ gồm: - Một hình trụ rỗng có khối lượng và bán kính trong chưa biết. - Mặt phẳng nghiêng có góc nghiêng thay đổi được, nối tiếp với một mặt phẳng ngang. - Đồng hồ - Thước chia độ - Ống thăng bằng - Thước kẹp Yêu cầu: a. Xác định hệ số ma sát lăn của hình trụ. b. Xác định bán kính trong của hình trụ bằng cách cho nó lăn trên hai mặt phẳng. II. HƯỚNG DẪN TIẾN HÀNH: BÀI 1 Trang 8/17 Chuyên đề BD HSG 12: Sóng cơ học và phương án thí nghiệm 2010 - 2011 BÀI 2 : Để thanh chuyển động lên đều: F L = µ Pcos α + Psin α (1). Để thanh chuyển động xuống đều: F X = µ Pcos α - Psin α (2). (1) và (2) è sin α = P FF XL 2 − ; cos α = P FF XL 2 + èsin 2 α + cos 2 α = 1. è( P FF XL 2 − ) 2 + ( P FF XL 2 + ) 2 = 1è µ = ( ) 2 2 4 XL XL FFP FF −− + Đo F L , F X , P bằng lực kế và sử dụng công thức trên để suy ra µ BÀI 3 * Lắp sơ đồ mạch điện như hình 1 để đọc số chỉ U và I của các dụng cụ và từ đó có thể tính được điện trở của vôn kế: Trang 9/17 +Đặt gương ở vị trí C 1 , chọn vị trí đứng cho mắt M nhìn vào gương thấy ảnh B / của đèn. Đánh dấu vị trí đứng N. +Ta có: / 1 1 C AB C NM H h S∆ ∆ ⇒ × = ×: l (1) +Di chuyển gương đến điểm C 2 trên đường C 1 N, thì mắt ở M / lại có thể nhìn thấy ảnh B / của đèn. Đánh dấu vị trí đứng N / . +Ta có: / / / / 2 2 ( )C AB C N M H h S∆ ∆ ⇒ × = × +: l l (2) +Từ (1) và (2) ta có: / / L h H L S  × =   −  ×  =  −  l l l l l (3) +Dùng thước dây đo các khoảng cách: h, L, l , / l ta xác định được H và S theo (3). B / M / B A H S L / l N / M h h C 2 N l C 1 Chuyên đề BD HSG 12: Sóng cơ học và phương án thí nghiệm 2010 - 2011 . I U R V = * Sau đó, lắp mạch theo sơ đồ hình 2 sẽ tính được điện trở của ampe kế qua số chỉ của các dụng cụ: . ' ' I U R A = * Ampe kế đo được dòng tối đa là I 1 nên hiệu điện thế tối đa mà nó chịu được là: U 1max = I 1 R A . Để nó có thể đo được hiệu điện thế tối đa là U 2 thì phải mở rộng thang đo n 1 lần: . 1 2 max1 2 1 A RI U U U n == Như vậy điện trở phụ cần mắc nối tiếp với nó là: .)1( 1 Ap RnR −= * Tương tự đối với vôn kế: Dòng điện tối đa mà nó đo được: V R U I 1 max1 = . Và cần mở rộng thang đo lên n 2 lần: . 1 2 max1 2 2 U RI I I n V == Nên điện trở shunt cần mắc song song với nó là: . 1 2 − = n R R V S Theo các số liệu nhận được, cần làm các điện trở R p và R S từ dây nicrôm theo quan hệ S l R ρ = . * Đo S bằng cách cuốn nhiều vòng sát nhau lên cái bút chì và đo chiều dài đoạn cuốn và suy ra đường kính dây. Từ đó suy ra chiều dài của các điện trở tương ứng. BÀI 4 Đặt màn ảnh có dán giấy kẻ ô dựng đứng phía sau bình chất lỏng. Đặt bình chất lỏng và giữ cố định trên giá thí nghiệm. Đặt áp sát bàn quang học vào giá và nâng độ cao của nguồn laser sao cho tia sáng ló ra khỏi bình, đập lên màn sẽ di chuyển theo một đường thẳng khi nguồn laser dịch chuyển theo bàn quang nằm ngang (để bảo đảm cho đường truyền của tia sáng nằm trong mặt phẳng chứa một đường kính nằm ngang của bình. * Để tìm tiêu diện của bình, ta lùi xa hoặc đưa màn vào gần bình để tìm một vị trí mà vệt sáng khúc xạ không thay đổi khi dịch chuyển nguồn laser một khoảng nhỏ theo phương vuông góc với quang trục của bình (di chuyển theo phương ngang). Dùng tờ giấy kẻ ô thứ hai để đo khoảng cách L từ bình đến màn. * Dịch chuyển nguồn laser theo bàn quang cho đến khi tia sáng tiếp xúc với bình và truyền thẳng đến màn. Khi đó, độ dịch chuyển của nguồn laser (đối với tiêu điểm) đúng bằng bán kính R của bình. * Tìm chiết suất của chất lỏng dựa theo hình bên: Ta chỉ xét các tia gần trục nên góc tới và góc khúc xạ đều bé nên: . βα n≈ Từ đó tính được góc lệch của tia gần trục: )1()1(2)(22 1 ββαδδ −≈−== n Mặt khác, trong sự gần đúng gần trục ta có: Trang 10/17 A V Hình 1 Hình 2 V A [...]... và dó đó, số chỉ của lực kế biến thiên từ không đến giá trị F1, trong quá trình này, lò xo của lực kế sẽ giãn ra, do đó giá trị của x trên thước biến thiên từ một giá trị nào đó đến giá trị x1 Giá trị x1 ta có thể xác định được khi mà số chỉ lực kế bắt đầu đạt trị số ổn định Trên đồ thị thể hiện rõ: Khi kéo lên được một đoạn x1, vật bắt đầu rời khỏi đáy bình và được nâng lên đến chiều dài x2 Số chỉ F1... lần để tính l cho mỗi một thời gian τ, sau đó cần tính sai số tương đối vấi số tuyệt đối của đường kính d: ∆d 1  ∆V ∆l ∆τ ∆h  ; ∆d = ε d d εd = =  + + + d 2 V l τ 2h    * Kết quả đo cần được nghi vào bảng sau: V=5.10-6m3; g=9,8m/s2; h=0,76m τ (s) l (m) l (m) d (mm) 6 0,79 6 0,70 0,66 0,80 0,80 0,83 0,75 0,64 7 0,65 0,55 0,60 0,575 0,79 Trang 14/17 Chuyên đề BD HSG 12: Sóng cơ học và phương án... tgα, ta tính được C RC Như vậy − ln Trang 12/17 Chuyên đề BD HSG 12: Sóng cơ học và phương án thí nghiệm BÀI 7: 2010 - 2011 F F 2 * Dùng thước đo chiều cao H của bình * Đặt thước thẳng đứng phía trên miệng bình * Ngoắc đầu trên của sợi chỉ vào lực kế và kéo lực kế để vật được nâng F1 chậm ra khỏi nước Khi đó vừa quan sát sự thay đổi của số chỉ lực kế F theo độ 0 x1 x2 x3 x4 x dài x của phần chỉ được kéo... 12: Sóng cơ học và phương án thí nghiệm h Rϕ = h = Lδ ⇒ δ = L Thay giá trị của δ vào (1), ta nhận được: h = 2(n − 1) β (2) L Ngoài ra, nhì lên hình vẽ ta thấy:ψ = α + ϕ = 2β ⇒ nβ + 2010 - 2011 h = 2β R ⇒ β= h ( 2 − n) R Thay giá trị này vào (2), ta có: (2 − n) R = 2(n − 1) L R Cuối cùng, ta nhận được: n = 1 + 2L + R Như vậy chiết suất của chất lỏng được xác định theo các số đo R và L trên đây BÀI... Trong quá trình này, nếu mặt nước nằm yên thì ta phải kéo lên một đoạn bằng l, nhưng do mặt nước hạ xuống một đoạn bằng (h – h0) nên: x3 – x2= l – (h – h0) Từ đó, sau khi thay giá trị của h0, ta suy ra: h = l + (x2 – x1) ρ 0 F2 * Từ các hệ thức (1) và (2) suy ra khối lượng riêng của vật: ρ = F2 − F1 BÀI 8 * Dùng bình đong rót nước từ từ vào một trong hai bình sao cho khi thả bình này vào xô nước thì... rót thêm nước cho đến khi nước đầy bình Trang 13/17 Chuyên đề BD HSG 12: Sóng cơ học và phương án thí nghiệm * Làm thí nghiệm tương tự với bình thứ hai, ta nhận được: 2010 - 2011 P2 = V2 1 1 − d 0 d1 m1 P1 V1 = = m2 P2 V2 Trong đó V1 và V2 được xác định bằng bình đong qua hai lần thí nghiệm Do đó, tỷ số khối lượng giữa các bình: BÀI 9 v Mô hình lý thuyết: Khi đẩy pistôn của xilanh chuyển động đều để... h1 ( R + r ) − 2h2 r   sin  arctg   h1h2   Như vậy, để xác định n, ta cần dùng thước để đo R, r, h1 và h2 h1 BÀI 6: Trang 11/17 Chuyên đề BD HSG 12: Sóng cơ học và phương án thí nghiệm 2010 - 2011 Phương pháp thứ nhất: 1 Mắc mạch điện như hình 1 2 Đóng mạch để nạp điện cho tụ đến một hiệu điện thế nào đó 3 Ngắt công tắc và đọc độ lớn của dòng điện phóng qua micrôampe kế cứ sau những khoảng thời... Mắc điện trở R vào hai điểm bất kỳ trên đường dây, mắc vôn kế vào 2 điểm A và B đọc số chỉ vôn kế ( U1) Mắc vôn kế vào 2 điểm C và D đọc số chỉ vôn kế ( U2) + Trường hợp 1:Nếu U1 > U2 thì nguồn ở bên trái A và B + Trường hợp 2: Nếu U2 < U1 thì nguồn ở bên phải A và B A C V B R D Trang 15/17 Chuyên đề BD HSG 12: Sóng cơ học và phương án thí nghiệm - 2010 - 2011 Giải thích: Áp dụng ĐL Ôm cho toàn mạch:... 2010 - 2011 BÀI 10: Đặt khối gỗ dựng đứng như hình vẽ Dùng bút chì kẻ KL chia đôi mặt bên khối gỗ Đặt mũi bút chì trên đường KL và đẩy nhẹ nhàng khối gỗ bằng một lực theo phương ngang, song song với cạnh nhỏ nhất AB của nó (hình vẽ) Ban đầu, điểm đặt của bút chì ở gần K Khi đó nếu đẩy nhẹ khối gỗ thì nó sẽ trượt chậm trên mặt tấm ván Dịch chuyển dần điểm đặt của bút chì dọc theo đường KL về phía L và... P a A BÀI 12: + Tạo một con lắc đơn bằng cách: Lấy sợi chỉ làm dây treo còn cuộn chỉ làm vật nặng + Dùng đồng hồ đo chu kì dao động của con lắc đơn đó ở góc lệch nhỏ l + Tính chiều dài của dây treo con lắc bằng công thức: T = 2π và lấy nó làm thước đo g + Dùng cuộn chỉ đo độ dài các cạnh của căn buồng, rồi tính độ dài từ thước dây đã tạo ra ở trên + Tính thể tích lớp bằng công thức v = a.b.h BÀI 13 . đề BD HSG 12: Sóng cơ học và phương án thí nghiệm 2010 - 2011 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG LÝ MỘT SỐ BÀI TOÁN VỀ SÓNG CƠ I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT: A. ĐẠI CƯƠNG VỀ SÓNG CƠ: 1. Phương trình sóng tại điểm. để có sóng dừng trên sợi dây dài l: * Hai đầu là nút sóng: * ( ) 2 l k k N λ = ∈ Với : + Số bụng sóng = số bó sóng = k và Số nút sóng = k + 1 * Một đầu là nút sóng còn một đầu là bụng sóng: . Với : + Số bó sóng nguyên = k và Số bụng sóng = số nút sóng = k + 1 3. Phương trình sóng dừng trên sợi dây CB (với đầu C cố định hoặc dao động nhỏ là nút sóng) * Đầu B cố định (nút sóng) : **