CHủ đề 1 đại cương sóng cơ

Dạy học chương I, vật lý 12 theo hướng phát triển năng lực học sinh. . Cơ sở lý thuyết 1. Sóng cơ học: Sóng cơ học là những dao động cơ lan truyền trong một môi trường . Sóng ngang: có phương dao động của các phần tử vuông góc với phương truyền sóng. Sóng dọc : có phương dao động của các phần tử trùng với phương truyền sóng.

CHỦ ĐỀ: ĐẠI CƯƠNG SÓNG CƠ HỌC I Cơ sở lý thuyết Sóng học: Sóng học dao động lan truyền môi trường - Sóng ngang: có phương dao động phần tử vng góc với phương truyền sóng - Sóng dọc : có phương dao động phần tử trùng với phương truyền sóng Các đại lượng đặt trưng chuyển động sóng: a Chu kỳ, tần số sóng: Là chu kỳ, tần số dao động nguồn dao động b Biên độ sóng: Biên độ sóng điểm khơng gina biên độ dao động phần tử mơi trường điểm c Bước sóng: - Bước sóng khoảng cách hai điểm phương truyền sóng gần dao động pha → Gọi  khoảng cách n sóng:  = ( n − 1) λ - Bước sóng quãng đường sóng truyền chu kì dao động sóng → quan sát n sóng nhơ lên thời gian t(s) chu kì sóng là: T = Cơng thức : λ = v.T = 3- Phương trình sóng: Giả sử dao động nguồn có phương trình: u0=Acos ωt dao động điểm M có phương trình - 1- t n −1 v f  O v M x uM=Acos(ωt- 2πx t x )= A Cos[2π( − ) ] λ T λ Độ lệch pha hai sóng hai điểm M,N phương truyền sóng: 2.π ⋅ d với d=MN  Độ lệch pha: ∆ϕ = M O N λ Điểm gần nguồn sóng sớm pha  Đặc biệt: + Sóng M, N pha : ∆ϕ = k 2π → d = k λ (k=1,2,3…) λ  1 + Sóng M, N ngược pha nhau: ∆ϕ = ( 2k + 1)π → d = ( 2k + 1) =  k + λ (k=0,1,2,3…) + Sóng M,N vng pha : ∆ϕ = π 1λ  + kπ → d =  k +  2   2 (k=0,1,2,3…) Một số nhận xét:  Phân biệt tốc độ dao động (của phần tử môi trường) tốc độ truyền sóng: + Tốc độ lan truyền sóng (vận tốc truyền sóng) : v = s (s quãng đường mà sóng truyền t thời gian t) + Tốc độ dao ®éng: u ' = −ω A sin ( ω.t + ϕ )  Quá trình truyền sóng q trình: + truyền pha dao động q trình truyền sóng có pha dao động truyền đi, phần tử vật chất khơng bị truyền (q trình truyền sóng trình truyền biến dạng) + truyền lượng  Trong q trình truyền sóng, biên độ sóng giảm → lượng sóng giảm  Sóng có tính tuần hồn theo thời gian với chu kì T có tính tuần hồn khơng gian với chu kì λ (cứ sau đoạn có độ dài bước sóng, sóng lại có hình dạng lặp lại cũ) II Bài tập điển hình 2.1 Dạng 1: Bước sóng vận tốc truyền sóng Ví dụ 1: Nguồn phát sóng S mặt nước tạo dao động với tần số f =100 Hz Biết khoảng cách gợn lồi liên tiếp 3cm Vận tốc truyền sóng mặt nước bao nhiêu? A 25 cm/s B 50 cm/s C 100 cm/s D 150 cm/s HD: Bước sóng λ = = 0,5(cm) Vận tốc truyền sóng: v = λ f = 50 cm/s => Đáp án B Ví dụ 2: Xét sóng mặt nước, điểm A mặt nước dao động với biên độ 3cm, biết lúc t = 2s A có li độ x = 1,5cm chuyển động theo chiều dương với f = 20Hz Biết B chuyển động pha với A gần A cách A 0,2 m Tính vận tốc truyền sóng A v = m/s B v = 4m/s C v = 5m/s D 6m/s HD: Khoảng cách AB = λ = 0,2 m Vận tốc truyền sóng: v = λ f = m/s => Đáp án B 2.2 Dạng 2: Độ lệch pha hai điểm phương truyền sóng - 2- Ví dụ 1: Một nguồn âm có tần số f = 500Hz Hai điểm gần phương truyền sóng cách 25cm ln dao động lệch pha π/4 Vận tốc truyền sóng là: A 500m/s B 1km/s C.250m/s D 750m/s 2π d 2π HD: Độ lệch pha hai điểm ∆ϕ = d => λ = = 200 cm/s = m/s ∆ϕ λ Vậy vận tốc truyền sóng: v = λ f = (km/s) => đáp án B Ví dụ 2: Một sóng âm có tần số 510 Hz lan truyền khơng khí với vận tốc 340 m/s Độ lệch pha sóng hai điểm phương truyền cách 50 cm là: A 3π / B π / C π / D 2π / HD: Bước sóng : λ = v = = 0,67 m f Độ lệch pha hai điểm: ∆ϕ = 2π 3π d= => đáp án A λ Ví dụ 3: Nguồn sóng O dao động với tần số 10Hz , dao động truyền với vận tốc 0,4m/s phương Oy phương có điểm P Q theo thứ tự PQ = 15cm Cho biên độ a = 1cm biên độ khơng thay đổi sóng truyền Nếu thời điểm P có li độ 1cm li độ Q là: A B cm C 1cm D - 1cm HD: Bước sóng : λ = v = cm f Độ lệch pha P Q là: ∆ϕ = 2π d = 7,5 π => P Q dao động ngược pha λ => Vậy P có li độ 1cm li độ Q – 1cm => Đáp án D 2.3 Dạng 3: Phương trình truyền sóng Ví dụ 1: Tìm vận tốc truyền sóng biểu thị phương trình: u = 2cos(100πt - 5πd) (cm), (d tính m) A 20m/s B 30m/s C 40m/s D kết khác 2π HD: Chu kì T = = 0,02 s ω 2π d λ 5π d = => v = = 20 m/s => Đáp án A λ T He so t • Ta tính vận tốc truyền sóng cơng thức tính nhanh: v = He so x =20m/s t x Ví dụ 2: Cho sóng ngang có phương trình sóng u = 5cos π ( 0.1 − )mm Trong x tính cm, t tính giây Vị trí phần tử sóng M cách gốc toạ độ 3m thời điểm t = s A uM = mm B uM = mm C uM = cm D uM = 2.5 mm HD: Thay x = 300cm, t = 2s vào phương trình ta tính: u = 5cos π ( ( => đáp án A - 3- 300 − ) = mm 0,1 Ví dụ 3: Một dao động lan truyền môi trường liên tục từ điểm M đến điểm N cách M đoạn 0,9(m) với vận tốc 1,2(m/s) Biết phương trình sóng N có dạng u N = 0,02cos2πt(m) Viết biểu thức sóng M: 3π    (m) A uM = 0,02cos2πt(m) B u M = 0,02 cos 2πt +   π 3π   C u M = 0,02 cos2πt −  (m) D u M = 0,02 cos2πt +  (m)  2   HD: Bước sóng λ = 1,2m M dao động sớm pha N => Biểu thức sóng M có dạng: 2π d  2π 0,9  3π     uM = 0, 02 cos  2π t + = 0, 02 cos  2π t + ÷= 0, 02 cos  2π t + ÷ ÷ λ  1,      => Đáp án B Bài tập luyện thêm Dạng 1: Bước sóng vận tốc truyền sóng Câu 1: Chọn câu trả lời sai A Sóng học dao động lan truyền theo thời gian khơng gian B Sóng học dao động học lan truyền theo thời gian mơi trường vật chất C Phương trình sóng hàm biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kì T D Phương trình sóng hàm biến thiên tuần hồn khơng gian với chu kì T Câu 2: Sóng dọc sóng: A có phương DĐ nằm ngang B có phương DĐ thẳng đứng C có phương DĐ vng góc với phương truyền sóng D có phương DĐ trùng với phương truyền sóng Câu 3: Đối với sóng học, vận tốc truyền sóng A phụ thuộc vào chu kỳ, bước sóng chất mơi trường truyền sóng B phụ thuộc vào tần số sóng C phụ thuộc vào bước sóng chất mơi trường truyền sóng D chất mơi trường truyền sóng Câu Bước sóng khoảng cách hai điểm A phương truyền sóng mà dao động hai điểm ngược pha B gần phương truyền sóng mà dao động hai điểm pha C gần mà dao động hai điểm pha D phương truyền sóng mà dao động hai điểm pha Câu 5: Phát biểu sau nói sóng cơ? A Sóng truyền chất lỏng ln sóng ngang B Bước sóng kh/cách hai điểm phương truyền sóng mà dao động hai điểm pha C Sóng truyền chất rắn ln sóng dọc - 4- D Bước sóng khoảng cách hai điểm gần phương truyền sóng mà dao động hai điểm pha Câu Khi nói truyền sóng mơi trường, phát biểu sau đúng? A Những phần tử mơi trường hướng truyền sóng cách số ngun lần bước sóng dao động pha B Những phần tử môi trường cách số ngun lần bước sóng dao động pha C Hai phần tử môi trường cáh phần tư bước sóng dao động lệch pha 90 D Hai phần tử mơi trường cáh nủa bước sóng dao động ngược pha t x Câu 7: Cho sóng ngang có phương trình sóng u = 8sin2π( 0.1 − )(mm) , x tính cm, t tính giây Chu kì sóng A T = 0,1 s B T = 50 s C T = s D T = s Câu 8: Một sóng truyền mặt nước có bước sóng λ = m Khoảng cách hai điểm gần phương truyền dao động pha A.0,5 m B.1 m C.2 m D.1,5 m Câu 9(CĐ_2009): Một sóng có chu kì s truyền với tốc độ m/s Khoảng cách hai điểm gần phương truyền mà phần tử mơi trường dao động ngược pha A 0,5m B 1,0m C 2,0 m D 2,5 m Câu 10: Một nguồn phát sóng dao động theo phương trình u = acos20πt(cm) với t tính giây Trong khoảng thời gian s, sóng truyền quãng đường lần bước sóng ? A 20 B 40 C 10 D 30 Câu 11: Một người quan sát sóng mặt hồ thấy khoảng cách hai sóng liên tiếp 2m có sóng qua trước mặt trọng 8s Vận tốc truyền sóng mặt nước là: A 3,2m/s B 1,25m/s C 2,5m/s D 3m/s Câu 12: Người quan sát phao mặt biển , thấy nhơ lên cao 10 lần khoảng thời gian 27 s Tính tần số sóng biển A 2,7 Hz B 1/3 Hz C 270 Hz D 10/27 Hz Câu 13: Một người quan sát mặt nước biển thấy phao nhô lên lần 20(s) khoảng cách hai đỉnh sóng liên tiếp 2(m) Vận tốc truyền sóng biển là: A 40(cm/s) B 50(cm/s) C 60(cm/s) D 80(cm/s) Câu 14: Đặt mũi nhọn S (gắn vào đầu thép nằm ngang) chạm mặt nước Khi thép dao động với tần số f = 120Hz, tạo mặt nước sóng có biên độ 6mm, biết khoảng cách gợn lồi liên tiếp 4cm Vận tốc truyền sóng mặt nước là: A v = 120cm/s B v = 40cm/s C v = 100cm/s D v = 60cm/s Câu 15: Tại một điểm mặt chất lỏng có một nguồn dao động với tần số 120 Hz, tạo sóng ổn định mặt chất lỏng Xét gợn lồi liên tiếp một phương truyền sóng, ở về một phía so với nguồn, gợn thứ nhất cách gợn thứ năm 0,5 m Tốc độ truyền sóng là A 12 m/s B 15 m/s C 30 m/s D 25 m/s - 5- Câu 16: Người ta gây chấn động đầu O dây cao su căng thẳng làm tạo nên dao động theo phương vuông góc với vị trí bình thường dây, với chu kỳ 1,8s Sau 4s chuyển động truyền 20m dọc theo dây Bước sóng sóng tạo thành truyền dây: A 9m B 6m C 4m D 3m Dạng 2: Độ lệch pha hai điểm phương truyền sóng π Câu 1: Một nguồn sóng dao động điều hồ theo phương trình x = A cos(3πt + ) (cm) Khoảng cách hai điểm gần phương truyền sóng có độ lệch pha π / 0,8m Tốc độ truyền sóng ? A 7,2 m/s B 1,6m/s C 4,8 m/s D 3,2m/s Câu 2: Một nguồn âm có tần số f = 500Hz Hai điểm gần phương truyền sóng cách 25cm ln dao động lệch pha π/4 Vận tốc truyền sóng là: A 500m/s B 1km/s C.250m/s D 750m/s Câu 3: Một sóng âm có tần số 510 Hz lan truyền khơng khí với vận tốc 340 m/s Độ lệch pha sóng hai điểm phương truyền cách 50 cm là: A 3π / B π / C π / D 2π / Câu 4(CĐ _2008): Sóng có tần số 80Hz lan truyền mơi trường với vận tốc m/s Dao động phần tử vật chất hai điểm phương truyền sóng cách nguồn sóng đoạn 31 cm 33,5 cm, lệch pha góc: A π/2 rad B π rad C 2π rad D π/3 rad Câu 5.(ĐH_2009): Một sóng âm truyền thép với vận tốc 5000m/s Nếu độ lệch sóng âm hai điểm gần cách 1m phương truyền sóng π / tần số sóng bằng: A 1000 Hz B 1250 Hz C 5000 Hz D 2500 Hz Câu 6(ĐH_2009): Một nguồn phát sóng dao động theo phương trình u = 4cos(4πt - π/4) Biết dao động hai điểm gần phương truyền sóng cách 0,5 m có độ lệch pha π/3 Tốc độ truyền sóng : A 1,0 m/s B 2,0 m/s C 1,5 m/s D 6,0 m/s Câu 7: Nguồn sóng O dao động với tần số 10Hz , dao động truyền với vận tốc 0,4m/s phương Oy phương có điểm P Q theo thứ tự PQ = 15cm Cho biên độ a = 1cm biên độ không thay đổi sóng truyền Nếu thời điểm P có li độ 1cm li độ Q là: A B cm C 1cm D - 1cm Câu 8: Sóng truyền dọc theo sợi dây căng ngang dài Biết phương trình sóng O có dạng uo = 3cosπt(cm), vận tốc truyền sóng v = 20cm/s Nếu M N hai điểm gần dao động vuông pha với M pha với O khoảng cách từ O đến M từ O đến N là: A.80cm 75cm B 37,5cm 12,5cm C 80cm 70cm D 85,5cmvà 80cm Câu 9: Sóng truyền dọc theo sợi dây căng ngang dài Biết phương trình sóng O có dạng uo = 3sin4πt(cm), vận tốc truyền sóng v = 50cm/s Nếu M N hai điểm gần dao động pha với ngược pha với O khoảng cách từ O đến M từ O đến N là: A 25cm 75cm B 37,5cm 12,5cm - 6- C 50,5cm 25,5cm D 25cm 50cm Câu 10(CĐ_2012): Một sóng ngang truyền sợi dây dài với tốc độ truyền sóng 4m/s tần số sóng có giá trị từ 33 Hz đến 43 Hz Biết hai phần tử hai điểm dây cách 25 cm dao động ngược pha Tần số sóng dây A 42 Hz B 35 Hz C 40 Hz D 37 Hz Câu 11(ĐH _2001): Tại điểm S mặt nước yên tĩnh có nguồn dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với tần số f Khi mặt nước hình thành hệ sóng trịn đồng tâm S Tại hai điểm M, N nằm cách 5cm đường thẳng qua S dao động ngược pha với Biết tốc độ truyền sóng mặt nước 80cm/s tần số nguồn dao động thay đổi khoảng từ 48Hz đến 64Hz Tần số dao động nguồn A 64Hz B 48Hz C 54Hz D 56Hz Câu 12(ĐH _2003): Tại điểm S mặt nước yên tĩnh có nguồn dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với tần số 50Hz Khi mặt nước hình thành hệ sóng trịn đồng tâm S Tại hai điểm M, N nằm cách 9cm đường thẳng qua S dao động pha với Biết rằng, tốc độ truyền sóng thay đổi khoảng từ 70cm/s đến 80cm/s Tốc độ truyền sóng mặt nước A 75cm/s B 80cm/s C 70cm/s D 72cm/s Câu 13(ĐH_2011): Một sóng hình sin truyền theo phương Ox từ nguồn O với tần số 20 Hz, có tốc độ truyền sóng nằm khoảng từ 0,7 m/s đến m/s Gọi A B hai điểm nằm Ox, phía so với O cách 10 cm Hai phần tử môi trường A B dao động ngược pha với Tốc độ truyền sóng A 90 cm/s B 100 cm/s C 80 cm/s D 85 cm/s Câu 14: Một sóng ngang tần số100Hz truyền sợi dây nằm ngang với vận tốc 60m/s M N hai điểm dây cách 0,75m sóng truyền theo chiều từ M tới N Chọn trục biểu diễn li độ cho điểm có chiều dương hướng lên Tại thời điểm M có li độ âm chuyển động xuống Tại thời điểm N có li độ chiều chuyển động tương ứng là: A Âm, xuống B Âm, lên C Dương, xuống D Dương, lên Câu 15: Một dây đàn hồi dài có đầu A dao động theo phương vng góc với sợi dây Tốc độ truyền sóng dây 4m/s Xét điểm M dây cách A đoạn 40cm, người ta thấy M luôn dao động lệch pha so với A góc ∆ϕ = (k + 0,5)π với k số ngun Tính tần số, biết tần số f có giá trị khoảng từ Hz đến 13 Hz A 8,5Hz B 10Hz C 12Hz D 12,5Hz Dạng 3: Phương trình truyền sóng Câu 1: Tìm vận tốc truyền sóng biểu thị phương trình: u = 2cos(100πt - 5πd) (cm), (d tính m) A 20m/s B 30m/s C 40m/s D kết khác Câu 2: Mét sóng truyền dọc theo trục Ox có phơng trình u=30cos( 4.10 t 50x) cm: toạ độ x đo mét (m), thời gian đo giây (s), vËn tèc truyÒn sãng b»ng: A 100m/s B 125 m/s C 50 m/s D 80 m/s Câu 3: Một sóng ngang truyền sợi dây dài với phương trình sóng π   u = U cos  20 πt − x ÷ 10   Trong x tính cm, t tính giây Tốc độ truyền sóng bao nhiêu? - 7- A 2m/s B 4m/s C 1m/s D 3m/s Câu 4(CĐ _2008): Sóng truyền môi trường dọc theo trục Ox với phương trình u = cos(20t − 4x) (cm) (x tính mét, t tính giây) Vận tốc truyền sóng mơi trường A m/s B 50 cm/s C 40 cm/s D m/s Câu 5(CĐ - 2009): Một sóng truyền theo trục Ox với phương trình u = acos(4πt – 0,02πx) (u x tính cm, t tính giây) Tốc độ truyền sóng A 100 cm/s B 150 cm/s C 200 cm/s D 50 cm/s Câu 6(CĐ 2010): Một sóng truyền mơi trường dọc theo trục Ox với phương trình u=5cos(6πt-πx) (cm) (x tính mét, t tính giây) Tốc độ truyền sóng A 1/6 m/s B m/s C m/s D 1/3 m/s t x Câu 7: Cho sóng ngang có phương trình sóng u = 5cos π ( 0.1 − )mm Trong x tính cm, t tính giây Vị trí phần tử sóng M cách gốc toạ độ 3m thời điểm t = s A uM = mm B uM = mm C uM = cm D uM = 2.5 mm Câu 8(ĐH _2008): Một sóng lan truyền đường thẳng từ điểm O đến điểm M cách O đoạn d Biết tần số f, bước sóng λ biên độ a sóng khơng đổi q trình sóng truyền Nếu phương trình dao động phần tử vật chất điểm M có dạng uM(t) = acos2πft phương trình dao động phần tử vật chất O A u0(t) = a cos2π(ft – d/λ) B u0(t) = a cos2π(ft + d/λ) C u0(t) = a cosπ(ft – d/λ) D u0(t) = a cosπ(ft + d/λ) Câu 9: Đầu O sợi dây đàn hồi nằm ngang dao động điều hồ theo phương vng góc với sợi dây với biên độ 3cm với tần số 2Hz Tốc độ truyền sóng dây 1m/s Chọn gốc thời gian lúc đầu O qua vị trí cân theo chiều dương Ly độ điểm M dây cách O đoạn 2,5m thời điểm 2s là: A uM = 1,5cm B uM = -3cm C uM = 3cm D uM = Câu 10: Một sóng học lan truyền từ O theo phương Oy với vận tốc v = 40(cm/s) Năng lượng π 2    sóng bảo tồn truyền Dao động điểm O có dạng: x = sin t (cm) Biết li độ dao động điểm M phương truyền sóng thời điểm t 3(cm) Li độ điểm M sau thời điểm 6(s) A – 2cm B cm C 2cm D – 3cm Câu 11(ĐH_2012): Hai điểm M, N nằm hướng truyền sóng cách phần ba bước sóng Biên độ sóng khơng đổi trình truyền Tại thời điểm, li độ dao động phần tử M cm li độ dao động phần tử N -3 cm Biên độ sóng A cm B cm C cm D cm Câu 12: Trên sợi dây có sóng dừng, điểm bụng M cách nút gần N đoạn 10cm, khoảng thời gian hai lần liên tiếp trung điểm P đoạn MN có li độ với điểm M 0,1 giây Tốc độ truyền sóng dây A 400cm/s B 200cm/s C 100cm/s D 300cm/s Câu 13: Sóng có tần số 20Hz truyền chất lỏng với tốc độ 200cm/s, gây dao động theo phương thẳng đứng phần tử chất lỏng Hai điểm M N thuộc mặt chất lỏng phương truyền sóng cách 22,5cm Biết điểm M nằm gần nguồn sóng Tại thời điểm t - 8- điểm N hạ xuống thấp Hỏi sau thời gian ngắn điểm M hạ xuống thấp nhất? A 3/20s B 3/80s C 7/160s D 1/160s Câu 14: Sóng truyền theo phương ngang sợi dây dài với tần số 10Hz Điểm M dây thời điểm vị trí cao thời điểm điểm N cách M 5cm qua vị trí có li độ nửa biên độ lên Coi biên độ sóng khơng đổi truyền Biết khoảng cách MN nhỏ bước sóng sóng dây Chọn đáp án cho tốc độ truyền sóng chiều truyền sóng A 60cm/s, truyền từ M đến N B 3m/s, truyền từ N đến M C 60cm/s, từ N đến M D 30cm/s, từ M đến N Câu 15(ĐH_2013): Một sóng hình sin truyền sợi dây theo chiều dương trục Ox Hình vẽ mơ tả hình dạng sợi dây thời điểm t (đường nét đứt) t2 = t1 + 0,3 (s) (đường liền nét) Tại thời điểm t2, vận tốc điểm N là: A 65,4 cm/s B -65,4 cm/s C -39,3 cm/s D 39,3 cm/s Câu 16(ĐH_2013): Một nguồn phát sóng dao động điều hịa tạo sóng trịn đồng tâm O truyền mặt nước với bước sóng λ Hai điểm M N thuộc mặt nước, nằm hai phương truyền sóng mà phần tử nước dao động Biết OM = 8λ, ON = 12λ OM vng góc với ON Trên đoạn MN, số điểm mà phần tử nước dao động ngược pha với dao động nguồn O A B C D Kiến thức mở rộng 4.1 Sóng địa chấn Sóng địa chấn (Seismic wave) dạng sóng học chứa lượng phát sinh từ nguồn chấn động đất động đất, núi lửa, nổ, đập, rung, truyền qua lớp Trái Đất Khi dao động nhỏ không gây biến dạng môi trường sóng đàn hồi (elastic wave) Những nguồn tự nhiên hay nhân tạo khơng kiểm sốt tạo sóng biên độ nhỏ thường gọi vi địa chấn (microtremor) hay rung chấn môi trường (ambient vibration) Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào mật độ độ đàn hồi mơi trường, có xu hướng tăng theo độ sâu Tốc độ sóng dọc P thay đổi từ 0,33 km/s khơng khí, 0,3 - 1,5 km/s lớp mặt đất, 1,45 km/s nước, 1,5 – km/s vỏ Trái Đất đến 13 km/s manti Các nguồn chấn động tạo loại sóng khác với tốc độ truyền khác Sóng lan truyền mặt thống thạch - thủy quyển, xuống sâu Khi gặp ranh giới địa chấn xảy khúc xạ phản xạ sóng địa chấn, điều sử dụng Địa vật lý để nghiên cứu cấu trúc phần bên Trái đất Vật lý Địa cầu sử dụng quan sát Trạm quan sát địa chấn địa chấn kế (seismometer) gia tốc kế (accelerometer), đo đạc cường độ khác thời gian truyền loại sóng để xác định vị trí cường độ nguồn chấn tâm (hypocenter), để nghiên cứu cấu trúc lòng Trái Đất Địa vật lý thăm dò sử dụng nguồn phát sóng nhỏ thu nhận sóng đầu thu sóng địa chấn (geophone) hay đầu thu sóng địa chấn nước (hydrophone) ghi máy ghi địa - 9- chấn (seismograph) máy ghi chuyên dụng khác, để điều tra cấu trúc nông bên mặt đất mặt nước, phục vụ dạng khảo sát địa chất tìm kiếm khống sản 4.2 Động đất Động đất hay địa chấn rung chuyển mặt đất kết giải phóng lượng bất ngờ lớp vỏ Trái Đất Nó xảy hành tinh có cấu tạo với lớp vỏ rắn trái đất Theo nghĩa rộng động đất dùng để rung chuyển mặt đất Chúng gây nguyên nhân: • Nội sinh: Do vận động kiến tạo mảng kiến tạo vỏ Trái đất, dẫn đến hoạt động đứt gãy và/hoặc phun trào núi lửa đới hút chìm • Ngoại sinh: Thiên thạch va chạm vào Trái Đất, vụ trượt lở đất đá với khối lượng lớn • Nhân sinh: Hoạt động người gồm gây rung động không chủ ý, hay kích động có chủ ý khảo sát khai thác hay xây dựng, đặc biệt vụ thử hạt nhân lòng đất Trong quan niệm thơng thường động đất hiểu rung chuyển đủ mạnh diện tích đủ lớn, mức nhiều người cảm nhận được, có để lại dấu vết phá hủy hay nứt đất vùng Về mặt vật lý, rung chuyển phải có biên độ đủ lớn, vượt giới hạn đàn hồi môi trường đất đá gây nứt vỡ Nó ứng với động đất có nguồn gốc tự nhiên, mở rộng đến vụ thử hạt nhân Chú ý địa chấn kế trạm quan sát địa chấn thiết kế để ghi nhận động đất dạng vậy, lọc bỏ chấn động dân sinh gây Nguyên nhân tự nhiên nội sinh liên quan đến vận động lớp khối Trái Đất Tuy chậm, lớp vỏ lịng Trái Đất ln chuyển động Khi ứng suất cao sức chịu đựng thể chất Trái Đất đứt gãy xảy ra, giải phóng lượng xảy động đất Hầu hết kiện động đất tự nhiên xảy đường ranh giới mảng kiến tạo phần thạch Trái Đất Các nhà khoa học dùng kiện vị trí trận động đất để tìm ranh giới Nó dẫn đến phân loại: • Những trận động đất xảy ranh giới gọi động đất xuyên đĩa • Những trận động đất xảy đĩa (hiếm hơn) gọi động đất đĩa Những chấn tâm động đất toàn cầu, 1963–1998 (Nguồn: https://vi.wikipedia.org/wiki) Động đất xảy ngày Trái Đất, hầu hết không đáng ý không gây thiệt hại Động đất lớn gây thiệt hại trầm trọng tài sản nhân mạng nhiều cách - 10- Tác động trực tiếp trận động đất rung cuộn mặt đất (Ground roll), thường gây nhiều thiệt hại Các rung động có biên độ lớn, vượt giới hạn đàn hồi môi trường đất đá hay cơng trình gây nứt vỡ Tác động thứ cấp động đất kích động lở đất, lở tuyết, sóng thần, nước triều giả, vỡ đê Sau hỏa hoạn hệ thống cung cấp lượng (điện, ga) bị hư hại Trong hầu hết trường hợp, động đất tự nhiên chuỗi vụ động đất có cường độ khác nhau, kéo dài thời gian định, cỡ vài ngày đến vài tháng Trong chuỗi trận động đất mạnh gọi động đất (mainshock), cịn lần yếu gọi dư chấn Dư chấn trước động đất gọi tiền chấn (Foreshock), cịn sau động đất gọi "Aftershock" tiếng Việt dùng từ "dư chấn" Dư chấn động đất Kyushu - Nhật Bản (Nguồn: http://www.kinhtedothi.vn/quoc-te/tin-tuc/2016/04/81033ab0/nhat-ban-hon-1-000-duchan-dong-dat-tai-kyushu/ Năng lượng động đất trải dài diện tích lớn, trận động đất lớn trải hết tồn cầu Các nhà khoa học thường định điểm mà sóng địa chấn bắt đầu Điểm gọi chấn tiêu (hypocentre) Hình chiếu điểm lên mặt đất gọi chấn tâm (epicentre) Các trận động đất xảy đáy biển gây lở đất hay biến dạng đáy biển, làm phát sinh sóng thần Các nhà địa chấn phân chia bốn loại sóng địa chấn, xếp thành nhóm: loại gọi sóng khối (Body waves) loại gọi sóng bề mặt (Surface waves) Sóng khối phát xuất từ chấn tiêu lan truyền khắp lớp Trái Đất Tại chấn tâm sóng khối lan đến bề mặt tạo sóng mặt Bốn sóng có vận tốc lan truyền khác nhau, trạm quan sát địa chấn ghi nhận theo thứ tự đến sau: • Sóng P: Sóng sơ cấp (Primary wave) hay sóng dọc (Longitudinal wave) • Sóng S: Sóng thứ cấp (Secondary wave) hay sóng ngang (Shear wave) • Sóng Love: Một dạng sóng mặt ngang phân cực ngang • Sóng Rayleigh: gọi rung cuộn mặt đất (Ground roll) - 11Sóng khối: P, S, sóng mặt: Love, Rayleigh (Nguồn: Internet) Tùy theo tình trạng ghi nhận sóng trạm, nhà địa chấn tính cường độ, khoảng cách độ sâu chấn tiêu với mức xác thơ Kết hợp số liệu nhiều trạm quan sát địa chấn xác định cường độ tọa độ vụ động đất xác Các thang cường độ: Độ Richter 1–2 thang Richter: Không nhận biết 2–4 thang Richter: Có thể nhận biết khơng gây thiệt hại 4–5 thang Richter: Mặt đất rung chuyển, nghe tiếng nổ, thiệt hại không đáng kể 5–6 thang Richter: Nhà cửa rung chuyển, số công trình có tượng bị nứt 6–7 thang Richter, 7–8 thang Richter: Mạnh, phá hủy hầu hết cơng trình xây dựng thơng thường, có vết nứt lớn tượng sụt lún mặt đất 8–9 thang Richter: Rất mạnh, phá hủy gần hết thành phố hay thị, có vết nứt lớn, vài tịa nhà bị lún >9 thang Richter: Rất xảy >10 thang Richter: Cực xảy Luyện đề ĐỀ KIỂM TRA SỐ 01 Câu Khi có sóng dừng dây AB hai đầu cố định với tần số 42Hz thấy dây có nút Muốn dây AB có nút tần số phải A 58,8Hz B 30Hz C 63Hz D 28Hz Câu Một sóng lan truyền môi trường với tốc độ 120cm/s, tần số sóng thay đổi từ 10Hz đến 15Hz Hai điểm cách 12,5cm dao động vuông pha Bước sóng sóng A 10,5 cm B 12 cm C 10 cm D cm Câu Một nguồn dao động điều hoà với chu kỳ 0,04s Vận tốc truyền sóng 200cm/s Hai điểm nằm phương truyền sóng cách cm, có độ lệch pha: A 1,5π B 1π C 3,5π D 2,5π Câu 4: Chọn câu trả lời Cường độ âm điểm môi trường truyền âm 10 -5W/m2 Biết cường độ âm chuẩn I0 = 10-12 W/m2 Mức cường độ âm điểm bằng: A 60dB B 80dB C 70dB D 50dB Câu 5: Hai nguồn kết hợp S1 S2 có phương trình dao động u = 2cos40πt (cm,s), cách S1S2 = 13cm Sóng lan truyền từ nguồn với vận tốc v = 72cm/s, đoạn S 1S2 có điểm có biên độ dao động cực đại? A B 12 C 10 D Câu Một dây đàn hồi AB dài 60 cm có đầu B cố định , đầu A mắc vào nhánh âm thoa dao động với tần số f=50 Hz Khi âm thoa rung, dây có sóng dừng với bụng sóng Vận tốc truyền sóng dây : A v=15 m/s B v= 28 m/s C v=20 m/s D v= 25 m/s Câu Trong tượng truyền sóng với tốc độ truyền sóng 80cm/s, tần số dao động có giá trị từ 11Hz đến 12,5Hz Hai điểm phương truyền sóng cách 25cm ln dao động vng pha Bước sóng A cm B 6,67 cm C 7,69 cm D 7,25 cm - 12- Câu Phương trình sóng ngang truyền sợi dây u = 4cos(100π t − πx ) , u, x 10 đo cm, t đo giây Tốc độ truyền sóng dây bằng: A 10cm/s B 1cm/s C m/s D 10 m/s Câu Một sợi dây OM đàn hồi dài 90 cm có hai đầu cố định Khi kích thích dây hình thành sóng dừng với bụng sóng (với O M hai nút), biên độ bụng cm Tại N gần O có biên độ dao động 1,5 cm Khoảng cách ON nhận giá trị sau đây? A.10cm B 7,5cm C 5cm D 5,2cm Câu 10 Tiếng la hét 100 dB có cường độ lớn gấp tiếng nói thầm 20 dB lần? A lần B 80 lần C 106 lần D 108 lần Câu 11 Một sợi dây l = 1m cố định đầu AB dao động với tần số 50Hz, vận tốc truyền sóng v=5m/s Có nút bụng sóng hình ảnh sóng dừng trên: A 5bụng; 6nút B 10bụng; 11nút C 15bụng;16nút D 20bụng; 21nút Câu 12 Một sợi dây l=1m cố định đầu A đầu B để hở, dao động với bước sóng để có 10 nút hình ảnh sóng dừng sợi dây? A 21,05cm B 22,22cm C 19,05cm D kết khác Câu 13 Một dây dài 60cm phát âm có tần số 100Hz, quan sát dây đàn thấy có nút (gồm nút đầu dây) Vận tốc truyền sóng dây A 15m/s B 30m/s C 20m/s D 40m/s Câu 14 Trong thí nghiệm giao thoa mặt nước, hai nguồn kết hợp S S2 dao động với tần số f= 15Hz, pha Vận tốc truyền sóng mặt nước 30m/s Điểm sau dao động có biên độ cực đại (d1 d2 khoảng cách từ điểm xét đến S1 S2): A M(d1 = 25m d2 =20m) B N(d1 = 24m d2 =21m) C O(d1 = 25m d2 =21m) D P(d1=26m d2=27m) Câu 15 Trên sợi dây đàn hồi căng ngang có sóng dừng, M bụng sóng cịn N nút sóng Biết khoảng MN có bụng sóng, MN=63cm, tần số sóng f=20Hz Bước sóng vận tốc truyền sóng dây A λ=36cm; v=7,2m/s B λ=3,6cm; v=72cm/s C λ=36cm; v=72cm/s D λ=3,6cm; v=7,2m/s Câu 16 Một dây đàn có chiều dài l=1m, biết vận tốc truyền sóng dây v= 345m/s.Tần số âm mà dây đàn phát A 172,5Hz B 345Hz C 690Hz D Kết khác Câu 17 Chọn câu đúng: Dây đàn có chiều dài 80cm phát âm có tần số 12 Hz Trên dây xảy sóng dừng người ta quan sát dây có tất nút Vận tốc truyền sóng dây : A 9,6 m/s B 10 m/s C 9,4 m/s D 9,1 m/s Câu 18 Chọn câu đúng: Một dây căng nằm ngang AB dài 2m, đầu B cố định, đầu A gắn vào âm thoa dao động với chu kỳ 0,02 s Nếu muốn dây AB rung thành bó tần số dao động phải bao nhiêu? A 12,5 Hz B 25 Hz C 30 Hz D 28 Hz Câu 19 Chọn câu đúng; Trong thời gian 12 s người ta quan sát thấy có sóng qua trước mặt Vận tốc truyền sóng m/s Bước sóng có giá trị : A 4,8 m B 4m C m D m Câu 20 Nguồn phát sóng có phương trình u = cos 20 πt cm Vận tốc truyền sóng m/s Tìm phương trình sóng điểm M cách nguồn 20 cm A u = cos (20 πt - π ) cm B u = cos (20 πt - π/2 ) cm C u = cos (20 πt - π/3 ) cm D u = cos (20 πt - π/6 ) cm - 13- Câu 21 Một nguồn sóng dao động điều hịa với phương trình : u = Acos(5πt + π /3) Độ lệch pha hai điểm gần phương truyền sóng cách 1m π/4 Vận tốc truyền sóng có gíá trị A.20m/s B.10m/s C.5m/s D.3,2m/s Câu 22 Một dây đàn hồi AB = 60cm có đầu B cố định, đầu A gắn với nhánh âm thoa dao động với tần số 500Hz Khi âm thoa rung, dây có sóng dừng tạo dây múi Vận tốc truyền sóng dây A.150m/s B.100m/s C 300m/s D.200m/s Câu 23 Trên mặt chất lỏng có hai nguồn sóng kết hợp, dao động pha theo phương thẳng đứng hai điểm A B cách 7,8cm Biết bước sóng 1,2cm Số điểm có biên độ dao động cực đại nằm đoạn AB A 12 B 13 C 11 D 14 Câu 24 Tại hai điểm A B mặt nước cách 8cm , có nguồn dao động kết hợp có dạng u = acos40πt; t tính giây , a>0 tính cm Tại điểm M mặt nước với AM = 25cm , BM = 20,5cm , sóng có biên độ cực đại Giữa M đường trung trực AB có hai dãy cực đại khác Vận tốc truyền sóng mặt nước : A.v = 1m/s B.v = 0,3m/s C.0,5m/s D.1,2m Câu 25 Nguồn phát sóng S mặt nước tạo dao động với tần số f = 100Hz gây sóng trịn lan rộng mặt nước Biết khoảng cách gợn lồi liên tiếp 3cm Vận tốc truyền sóng mặt nước bao nhiêu? A 25cm/s B 50cm/s C 100cm/s D 150cm/s - 14- ... D 28Hz Câu Một sóng lan truyền môi trường với tốc độ 12 0cm/s, tần số sóng thay đổi từ 10 Hz đến 15 Hz Hai điểm cách 12 ,5cm ln dao động vng pha Bước sóng sóng A 10 ,5 cm B 12 cm C 10 cm D cm Câu... dây l = 1m cố định đầu AB dao động với tần số 50Hz, vận tốc truyền sóng v=5m/s Có nút bụng sóng hình ảnh sóng dừng trên: A 5bụng; 6nút B 10 bụng; 11 nút C 15 bụng ;16 nút D 20bụng; 21nút Câu 12 Một... biên độ cực đại (d1 d2 khoảng cách từ điểm xét đến S1 S2): A M(d1 = 25m d2 =20m) B N(d1 = 24m d2 =21m) C O(d1 = 25m d2 =21m) D P(d1=26m d2=27m) Câu 15 Trên sợi dây đàn hồi căng ngang có sóng dừng,