Bài tập vật lý lớp 12, luyện thi đại học môn vật lý

TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ HỒNG PHONG TP HCM BÀI TẬP VẬT LÝ LUYỆN THI ĐẠI HỌC CAO ĐẲNG ( Có đáp án chi tiết) Câu 1. Hai nguồn sóng nước kết hợp pha S1, S2 tạo hệ vân giao thoa mặt nước.Điểm M có vị trí MS1>MS2 cực đại giao thoa bậc 2. Điểm N có vị trí NS1 =7cm, NS2 = 14cm cực tiểu giao thoa. Giữa M N có điểm cực đại. Tìm λ NS2 −NS1 =(2K−1) =7⇒(2K−1)λ=14 M N có cực đại (tính M ) nên k =4 (vẽ hình thấy ngay) suy λ= 2cm Câu 2. Giao thoa sóng nước với hai nguồn giống hệt A, B cách 20cm có tần số 50Hz. Tốc độ truyền sóng mặt nước 1,5m/s. Trên mặt nước xét đường tròn tâm A, bán kính AB. Điểm đường tròn dao động với biên độ cực đại cách đường thẳng qua A, B đoạn gần A. 18,67mm B. 17,96mm C. 19,97mm D. 15,34mm I AB = 6,7 => Điểm cực đại AB gần B có k = λ h A B Gọi I điểm cực đại đường tròn gần AB Ta có: d1I – d2I x = 18 cm d1I = AB = 20cm => d2I = 2cm Áp dụng tam giác vuông x2 + h2 = (20 – x)2 + h2 = 400 Giải h = 19,97mm Câu 3. Giao thoa sóng nước với hai nguồn A, B giống hệt có tần số 40Hz cách 10cm. Tốc độ truyền sóng mặt nước 0,6m/s. Xét đường thẳng By nằm mặt nước vuông góc với AB. Điểm By dao động với biên độ cực đại gần B A. 10,6mm B. 11,2mm C. 12,4mm D. 14,5 Giải: AB = 6,7 => Điểm cực đại AB gần B có k = y λ d1 Ta có: d1I – d2I = cm (1) Áp dụng tam giác vuông d21 = d22 + 100 (2) Giải (1) (2) => d2 = 10,6mm Chúc em có kết tốt đợt thi tới. Câu 4. Trên mặt mặt nước hai điểm A, B có hai nguồn sóng kết hợp hai dao động pha, lan truyền với bước sóng λ, khoảng cách AB= 11λ. Hỏi đoạn AB có điểm cực đại dao động ngươc pha với hai nguồn (không kể A, B) A. 13. B . 23. C. 11. D. 21 Giải: Giả sử uA = uB = acosωt 2πd Xét điểm M AB ); λ A I d2 B AM = d1; BM = d2. ---- uAM = acos(ωt uM = 2acos( )cos(ωt- uM = 2acos( )cos(ωt - 11π) ); uBM = acos(ωt ) M điểm cực đại ngược pha với nguồn cos( ) = --- = 2kπ d2 – d1 = 2kλ d2 + d1 = 11λ ------> d2 = (5,5 + k)λ < d2 = (5,5 + k)λ < 11 λ--- ≤ k ≤ --Có 11 điểm cực đai ngược pha với hai nguồn Đáp án C Câu 5. Tại điểm mặt phẳng chất lỏng có nguồn dao động tạo sóng ổn định mặt chất lỏng. Coi môi trường tuyệt đối đàn hồi. M N điểm mặt chất lỏng, cách nguồn R1 R2. Biết biên độ dao động phần tử M gấp lần N. Tỉ số R1 R2 A. 1/4 B. 1/16 C. 1/2 D. 1/8 Năng lượng sóng tỉ lệ với bình phương biên độ, điểm mặt phẳng chất lỏng có nguồn dao động tạo sóng ổn định mặt chất lỏng lượng sóng truyền phân bố cho đường tròn (tâm nguồn sóng) N vòng tròn tâm Công suất từ nguồn truyền đến cho đơn vị dài E0 O bán kính R M 2πR E0 Suy EM = AM2 = 2πER M = RRMN = R R1 EN AN 2πRN R Vậy R2 = AM22 R1 AN = 42 =16 → = R2 16 Câu 6. Một dây đàn hồi AB dài 60 cm có đầu B cố định, đầu A mắc vào nhánh âm thoa dao động . Khi âm thoa rung, dây có sóng dừng với bụng sóng. Một điểm M gần cách đầu A cm sóng có biên đô cm nơi rung mạnh sóng có biên độ ? B.2 cm. A .2 cm. C. cm. D. cm. Hai dầu cố định có ba bụng nên AB=1,5λ λ= 40cm Biên độ dao động phần tử cách đầu phản xạ cố định là: a=2Acos(2πd +π) = 2Acos(2π5 +π) = 2Acos(π+π) λ 40 2 ⇔ = 2A. ⇒2A= 2cm Câu 7. Tại hai điểm A B gần mặt chất lỏng có hai nguồn phát sóng theo phương thẳng đứng với phương trình u1 = cos(8πt) cm u2 = 2cos (8πt + π) cm vận tốc truyền sóng mặt chất lỏng 30 cm/s. Điểm M mặt chất lỏng cách A B đoạn tương ứng d1 = 15 cm d2 = 10 cm dao động với biên độ ? A. 4cm . B. 2 cm C. cm D. cm ωd1 Giải : uM = u1M + u2M = A.cos(ωt − ωd ) + A.cos(ωt − +π) v v 2Acos(4πd2 −d1 −π) = 2.2 cos(4π10 −15 −π) =2 cm v 30 AM = Câu 8. Một người đứng hai loa A B. Khi loa A bật người nghe âm có mức cường độ 76dB. Khi loa B bật nghe âm có mức cường độ 80 dB. Nếu bật hai loa nghe âm có mức cường độ bao nhiêu? Giải: L1 = lg I1 L1 = lg -------> I1 = 10L1I0= 107,6I0 I0 I2 -------> I2 = 10L2I0= 108I0 I0 L = lg I + I2 = lg(107,6 + 108) = lg139810717,1 = 8,1455 B = 81,46dB I0 Câu 9. Lúc t = đầu O dây cao su căng thẳng nằm ngang có bước sóng 6cm. Tính thời điểm để điểm Mcách O mộtkhoảng 12 cm dao động ngược pha với trạng thái ban đầu O. Biết T = 1s:t = 2,5s dễ thấy O M pha sóng truyền tử O tới M hết 2T (vì khoảng cách hai bước sóng) để M dao động ngược pha với trạng thái ban đầu t = 2T + T/2 = 2,5s Câu 10. Trên sợi dây đàn hồi AB dài 25cm có sóng dừng, người ta thấy có điểm nút kể hai đầu A B. Hỏi có điểm dây dao động biên độ, pha với điểm M cách A 1cm? A. 10 điểm B. C. điểm D. điểm B Giải l = k ----> 25 = ----->λ = 10 cm Biểu thức sóng A uA = acosωt Xét điểm M AB: AM = d ( 1≤ d ≤25) Biểu thức sóng tổng hợi M πdπ cos(ωt + uM= 2asin ). λ Khi d = 1cm: biên độ aM = 2asin πd = 2asin= 2asin λ Các điểm dao độngs biên độ pha với M πd sin = sin λ -----> πd π = + 2kπ ----> d1 = + 10k11≤ d1 25----> ≤ k1 ≤2: có điểm A •• M = + 10k1≤ 2πd = + 2kπ------> d2 = + 10k2 1≤ d1 = + 10k2≤ 25----> ≤ k2 ≤2: có điểm λ Như điểm M ddiểm dao động biên độ, pha với điểm M. Chọn đáp án D Để tìm biểu thức sóng tổng hợp M ta làm sau Biểu thức sóng A uA = acosωt Biểu thức sóng truyền từ A tới B uB = acos(ωt - ) = acos(ωt - kπ).vì l = k Sóng phản xạ B uBpx = acos(ωt - kπ). Sóng từ A, B truyền tới M πd uAM = acos(ωt ) uBM = - acos[ωt – k ] = - acos(ωt – 2kπ + λ uM = uAM + uBM = acos(ωt - πd ) = - acos(ωt + 2πd ) λ πd π 2πd 2πd 2πd ) - acos(ωt + ) = -2asinωt sin = 2asin cos(ωt + ) λ λ λ λ πd uM= 2asin cos(ωt +). λ Câu 11. Một sợi dây đàn hồi căng ngang, có dóng dừng ổn định. Trên dây A nút, B điểm bụng gần A nhất, AB = 14 cm. Clà điểm dây khoảng AB có biên độ nửa biên độ B. Khoảng cách AC A. 14/3 cm B. cm Giải: λ = 4.AB = 46 cm Dùng liên hệ ĐĐĐH chuyển động tròn a C. 3,5 cm D. 1,75 cm a/2 B AC = 300 C A ×λ= 14/3 cm Câu 12. Hai nguồn sóng kết hợp, đặt A B cách 20 cm dao động theo phương trình u = acos(ωt) mặt nước, coi biên độ không đổi, bước sóng λ = cm. Gọi O trung điểm AB. Một điểm nằm đường trung trực AB, dao động pha với nguồn A B, cách A B đoạn nhỏ A.12cm B.10cm C.13.5cm D.15cm Giải: Biểu thức sóng A, B u = acosωt Xét điểm M trung trực AB: M AM = BM = d (cm) ≥ 10 cm Biểu thức sóng M d uM = 2acos(ωt- πd ). A λ O B Điểm M dao động pha với nguồn 2πd = 2kπ------> d = kλ = 3k ≥ 10 ------> k ≥ λ d = dmin = 4x3 = 12 cm. Chọn đáp án A Câu 13. Trong thí nghiệm giao thoa sóng mặt nước, hai nguồn AB cách 14,5 cm dao động ngược pha. Điểm M AB gần trung điểm O AB nhất, cách O đoạn 0,5 cm dao động cực đại. Số điểm dao động cực đại đường elíp thuộc mặt nước nhận A, B làm tiêu điểm : A 26 B28 C 18 D 14 d1 d2 O M O A A • • • • • Giả sử biểu thức sóng tai A, B uA = acosωt uB = acos(ωt – π) Xét điểm M AB AM = d1; BM = d2 Sóng tổng hợp truyền từ A, B đến M d 2π ) uM = acos(ωt - ) + acos (ωt - πλ Biên độ sóng M: aM = 2acos[ −π( d2 −d1) ] M dao động với biên độ cực đai: cos[ − ----->[ − ]= kπ ----> d1 – d2 = (k- ]= ± )λ Điểm M gần O ứng với d1 = 6,75 cm. d2 = 7,75 cm với k = ----->λ = cm Ta có hệ pt: λ d1 + d2 = 14,5 ------> d1 = 6,75 + k ≤ d1 = 6,75 + k ≤ 14,5 -------> - ≤ k ≤ 7. Trên AB có 14 điểm dao động với biên độ cực đại. Trên đường elíp nhận A, B làm tiêu điểm có 28 điểm doa động với biên độ cực đại. Đáp án B Câu 14. Trên mặt nước hai điểm A, B có hai nguồn sóng kết hợp pha, lan truyền với bước sóng λ. Biết AB = 11λ. Trên đoạn AB, số điểm dao động với biên độ cực đại ngược pha với nguồn A. 12 B. 23 C. 11 D. 21 Giải: AB = 11λ = 22.λ/2 ⇒có 22 “bó sóng”. Mỗi bó có cực đại. Hai bó liền kề dao động ngược pha ⇒có 11 cực đại ngược pha với nguồn A B λ/2 Câu 15. Trên mặt nước hai điểm AB có hai nguồn sóng kết hợp dao động pha, lan truyền với bước sóng λ. Biết AB = 11λ. Xác định số điểm dao động với biên độ cực đại ngược pha với hai nguồn đoạn AB( không tính hai điểm A, B) A. 12 B. 23 C.11 D. 21 π(d2 −d1) UM = 2acos cos ωt − π(d2 +d1) λ = 2acosπ(d2 − d1) cos ωt −π(11λ) λ λ λ λ = 2acosπ(d2 −d1) cos(ωt −11π) Đến e ý Để M cực đại cos =±1 Để M cực đại pha nguồn thìcos Để M cực đại ngược pha nguồn thìcos Yêu cầu toán suy =−1 =+1 suy có 11 giá trị −SS1 ≤(d2 −d1)= 2kλ≤SS1 ⇒−5,5≤k≤ , anh Phong ! Câu 16. Trên sợi dây mang sóng dừng đầu cố định A, B nút. Biên độ bụng 5cm. Những điểm có biên độ lớn 2.5cm đoạn AB tạo thành đoạn CD dài 16cm. Các điểm đoạn AC DB có biên độ nhỏ 2,5cm.Tính bước sóng C C D dao động với biên độ = ½ biên độ cực đại nên độ lên độ lệch pha 2π 2πd ⇒λ= 3d = 48cm ∆ϕ= = λ Câu 17. Trên bề mặt chất lỏng có nguồn phát sóng kết hợp O1 O2 dao động đồng pha, cách khoảng OO1 40cm. Biết sóng nguồn phát có f =10Hz , vận tốc truyền sóng v = 2m / s. Xét điểm M thuộc mặt nước nằm đường thẳng vuông góc với OO1 O1. Đoạn O1M có giá trị lớn để M có dao động với biên độ cực đại: A. 20cm B. 50cm C. 40cm D. 30cm Giải: Bước sóng λ = v/f = 20cm O1M = d1 (cm); O2M = d2 (cm) Tam giác O1O2M tam giác vuông O1 Giả sử biểu thức nguồn sóng: u = acosωt = acos20πt 2πd1 Sóng truyền từ O1; O2 đến M: M u1M = acos(20πt ) λ u2M = acos(20πt - 2πd2 ) d2 d uM = 2a cos cos[20πt -π(d1 +d2) ] O1 O2 M điểm có biên độ cực đại: cos d2- d1 = kλ, với k nguyên dương = ± ------> = kπ d2- d1 = 20k (1) d22 – d12 = O1O22 = 1600 -----> (d1 + d2 )(d2 – d1) =20k(d1 + d2 )=1600 ------> 80 d1 + d2 = = (2) k (2) – (1) Suy 40 d1 = −10k = k nguyên dương k d1 = d1max k = ------> d1max = 30 cm Chọn đáp án D Câu 18. Tại hai điểm A, B mặt chất lỏng có hai nguồn phát sóng dao động điều hòa theo phương trình u1=u2=acos(100πt)(mm). AB=13cm, điểm C mặt chất lỏng cách điểm B khoảng BC=13cm hợp với AB góc 1200, tốc độ truyền sóng mặt chất lỏng 1m/s. Trên cạnh AC có số điểm dao động với biên độ cực đại A. 11 B. 13 C. D. 10 GIẢI: v 100 Bước sóng λ= = = 2cm C f 50 Xét điểm C ta có d2 − d1 = CA − CB = 13 −13 = 4,76 λ λ Xét điểm A ta có d2 − d1 = − AB = −13 =−6,5 B A Vậy Câu 19. Trên mặt chât lỏng có hai nguồn sóng kêt hợp pha có biên độ 3a 2a dao động vuông góc với mặt thoáng chất lỏng.Nếu cho sóng truyền với biên độ không thay đổi điểm cách nguồn khoảng d1=8.75λvà d2=3.25λ có biên độ dao động a0=? A a0=a Ba≤a0≤5a Ca = 13a Da0=5a M Giải. Giả sử phương trình hai nguốn sóng S1 S2 u1 = 2acosωt. u2 = 3acosωt. Sóng truyền từ S1 S2 đến điểm M u1M = 2acos(ωt - 3acos(ωt - 2πd1 ) = 2acos(ωt -17,5π) u2M = ) = 3acos(ωt - 6,5π) Ta thấy u1M u2M ngược pha nhau. d1 S1 d2 S2 Do biên độ dao động M a0 = 3a - 2a = a. Chọn đáp án A Câu 20. Nguồn sóng O dao động với tần số 10Hz.Dao động truyền với vận tốc 0.4m/s dây dài, phương có hai điểm P Q theo thứ tự PQ=15cm. Cho biên độ a=10mm biên đọ không thay đổi sóng truyền . Nếu thời điểm P có li độ 0.5cm di chuyển theo chiều dương li độ Q A -1cm B. 8.66cm D. -8.66cm C.-0.5cm Giải: Bước sóng λ = v/f = 0,4/10 = 0,04 m = cm O Giả sử biểu thức sóng nguồn O u0 = 10cos20πt (mm) OP = d (cm) Biểu thức sóng P 2πd uP = 10cos(20πt = 10cos(20πt -0,5πd) λ Biểu thức sóng Q uQ = 10cos(20πt - • P • Q • ) ) = 10cos(20πt - 0,5πd -7,5π) Ta có: uQ = 10cos(20πt - 0,5πd -7,5π) = 10cos(20πt - 0,5πd )cos7,5π + 10sin(20πt - 0,5πd )sin 7,5π = -10 sin(20πt - 0,5πd ) Theo uP = 10cos(20πt -0,5πd) = mm----> cos(20πt -0,5πd) = 0,5 ------>sin(20πt -0,5πd) = ± =±0,866 vP = u’P = - 200πsin(20πt -0,5πd) >0 ------>sin (20πt -0,5πd) [...]... điểm C trên đoạn AB, cách A khoảng 18cm và cách B 12cm Vẽ vòng tròn đường kính 10cm, tâm tại C Số điểm dao đông cực đại trên đường tròn là A.7 B.6 C.8 D.4 GIẢI v 50 λ= = =10cm f 5 Để tính số cực đại trên đường tròn thì chỉ việc tính số cực đại trên đường kính MN sau đó nhân 2 lên vì mỗi cực đại trên MN sẽ cắt đường tròn tại 2 điểm ngoại trừ 2 điêm M và N chỉ cắt đường tròn tại một điểm Áp dụng công thức... )(cm),tốcđộtruyềnsóngtrênmặtnướclà1(m/s).ĐiểmMtrênmặtnướccáchhainguồnsóng S1,S2lầnlượt12(cm)và16(cm).SốđiểmdaođộngvớibiênđộcựcđạitrênđoạnS2Mlà A.4 B.5 C.6 D.7 GIẢI: v 100 Bước sóng λ= = = 4cm f 25 Hai nguồn ngược pha nhau nên điểm N cực đại khi λ Xét điểm M có d2 − d1 = 16 −12 =1 λ 4 d2 − d1 2 =k+ 1 A TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1 Sóng cơ và sự truyền sóng cơ * Sóng cơ: Sóng cơ là dao động cơ lan truyền trong môi trường vật chất + Sóng ngang là sóng trong đó các phần tử của môi... giữa hai cực đại hoặc hai cực tiểu liên tiếp (gọi là khoảng vân i) là: i = + Hiện tượng giao thoa là một hiện tượng đặc trưng của sóng, tức là mọi quá trình sóng đều có thể gây ra hiện tượng giao thoa Ngược lại, quá trình vật lí nào gây được hiện tượng giao thoa cũng tất yếu là một quá trình sóng + Một hiện tượng đặc trưng nữa của sóng là hiện tượng nhiễu xạ Đó là hiện tượng sóng khi gặp vật cản thì... tượng sóng khi gặp vật cản thì sóng đi lệch khỏi phương truyền thẳng và đi vòng ra phía sau vật cản 3 Sóng dừng * Sự phản xạ sóng: Khi sóng truyền đi nếu gặp vật cản thì nó có thể bị phản xạ Sóng phản xạ cùng tần số và cùng bước sóng với sóng tới + Nếu đầu phản xạ cố định thì sóng phản xạ ngược pha với sóng tới + Nếu vật cản tự do thì sóng phản xạ cùng pha với sóng tới * Sóng dừng + Sóng tới và sóng phản... một đầu là bụng (một đầu cố định, một đầu tự do) thì chiều dài của sợi dây phải bằng một số nguyên lẻ một phần tư bước sóng 4 Sóng âm * Đặc trưng vật lí của âm + Sóng âm là những sóng cơ học dọc truyền trong các môi trường khí, lỏng, rắn + Nguồn âm là các vật dao động phát ra âm + Tần số dao động của nguồn cũng là tần số của sóng âm + Âm nghe được (âm thanh) có tần số từ 16 Hz đến 20000 Hz + Âm có tần... Mặt khác 2, 1 13cm λ=kλ+ λ A ∆dM = d2M − d1M =17−13=4cm 5cm M 5cm C 7cm B N ∆dN = d2N −d1N =7−23=−16cm Vì điểm P nằm trong đoạn MN nên ta có ∆dN ≤ d2 −d1 ≤∆dM ⇔ Mà k nguyên ⇒ -1, 0 k= ⇒ 2 cực đại trên MN ⇒có 4 cực đại trên đường tròn có Chứng minh công thức d2 −d1 = kλ+ λ Xét 2 nguồn kết hợp x1=A1cos(ωt +ϕ1),x2=A2cos(ωt +ϕ2 ), Xét điểm M trong vùng giao thoa có khoảng cách tới các nguồn là d1, d2 Phương... điểm cách nhau một khoảng d trên phương truyền sóng:  = * Tính tuần hoàn của sóng Tại một điểm M xác định trong môi trường: uM là một hàm biến thi n điều hòa theo thời gian t với chu kỳ T: ut = Acos( t + M) Tại một thời điểm t xác định: uM là một hàm biến thi n điều hòa trong không gian theo biến x với chu kỳ: ux = Acos( x + t) 2 Giao thoa sóng + Điều kiện cần và đủ để hai sóng giao thoa được với... sẽ có phương trình là: uM = 2Acos cos(t - ) + Cực đại giao thoa nằm tại các điểm có hiệu đường đi của hai sóng tới đó bằng một số nguyên lần bước sóng: d2 – d1 = k; (k  Z) + Cực tiểu giao thoa nằm tại các điểm có hiệu đường đi của hai sóng tới đó bằng một số nguyên lẻ nữa bước sóng: d2 – d1 = (k + ); (k  Z) + Tại điểm cách đều hai nguồn sẽ có cực đại nếu sóng từ hai nguồn phát ra cùng pha, có cực... tần số âm Âm có tần số 1000 Hz đến 5000 Hz, ngưỡng nghe khoảng 10-12 W/m2 + Ngưỡng đau: là cường độ âm cực đại mà tai người còn có thể nghe được nhưng có cảm giác đau nhức Đối với mọi tần số âm ngưỡng đau ứng với cường độ âm 10 W/m2 + Miền nghe được: là miền nằm giữa ngưỡng nghe và ngưỡng đau + Đại lượng L = lg với I0 là chuẩn cường độ âm (âm rất nhỏ vừa đủ nghe, thường lấy chuẩn cường độ âm I0 = 10-12... 3f0, … gọi là các họa âm thứ 2, thứ 3, … Biên độ của các họa âm lớn, nhỏ không như nhau, tùy thuộc vào chính nhạc cụ đó Tập hợp các họa âm tạo thành phổ của nhạc âm Tổng hợp đồ thị dao động của tất cả các họa âm trong một nhạc âm ta được đồ thị dao động của nhạc âm đó + Về phương diện vật lí, âm được đặc trưng bằng tần số, cường độ (hoặc mức cường độ âm) và đồ thị dao động của âm * Đặc trưng sinh lí của . TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ HỒNG PHONG TP HCM BÀI TẬP VẬT LÝ LUYỆN THI ĐẠI HỌC CAO ĐẲNG ( Có đáp án chi tiết) . λ λ Đến đây e chú ý nhé Để M cực đại thì cos =± 1 Để M cực đại cùng pha nguồn thìcos =− 1 Để M cực đại ngược pha nguồn thìcos =+ 1 Yêu cầu bài toán suy ra suy ra có 11 giá trị của. cực đại trên đường tròn là A.7 B.6 C.8 D.4 GIẢI v 50 λ= = =10 cm f 5 Để tính số cực đại trên đường tròn thì chỉ việc tính số cực đại trên đường kính MN sau đó nhân 2 lên vì mỗi cực đại