Chinh phục điểm 7 8 9 sóng cơ, Chuyên đề đặc biệt Thi THPT quốc gia môn vật lí

gồm những bài sóng cơ rất hay và khó có lời giải chi tiết chu đáo giúp giáo viên và học sử dụng để ôn thi và luyện thi THPT quốc gia các năm. có những bài học sinh rất dễ hiểu mặc dù rất khó nhớ. Kiến thức vật lý là như vậy cần nhớ công thức, phát triển tư duy hình ảnh

CHỦ ĐỀ CHINH PHỤC ĐIỂM 7 – 8 – 9 SÓNG CƠ

Câu 1:(Chuyên KHTN) Tại điểm O đặt hai nguồn âm điểm giống hết nhau phát ra âm đẳng hướng có công suất

không đổi Điểm A cách O một đoạn d (m) có mức cường độ âm là LA 40dB Trên tia vuông góc với OA tại A lấyđiểm B cách A một khoảng 6 m Điểm M thuộc đoạn AB sao cho AM 4,5 m và góc MOB có giá trị lớn nhất Đểmức cường độ âm tại M là 50 dB thì cân đặt thêm tại O bao nhiêu nguồn âm nữa?

d





Dễ thấy rằng để MOB là lớn nhất thì d  AMAB 3 3  m

Từ đây ta tính được khoảng cách từ nguồn âm O đến điểm M:

Sử dụng bất đẳng thức Bunyakosvky  d2  AM2  AB2 d2  dAB dAM 

Câu 2:(Chuyên KHTN) Trên mặt chất lỏng có hai nguồn S1 và S2 có phương trình lần lượt là u1 u2 4cos 40 t  

mm, tốc độ truyền sóng là 120 cm/s Gọi I là trung điểm của S1S2 Hai điểm A, B nằm trên S1S2 lần lượt cách I mộtkhoảng 0,5 cm và 2 cm Tại thời điểm t gia tốc của điểm A là 12 cm/s2 thì gia tốc dao động tại điểm B có giá trị?

A 4 3cm/s2 B 12 3cm/s2 C  4 3cm/s2 D 12cm/s2

Bước sóng của sóng   Tv 6  cm

Ý tưởng: ta có thể xem hiện tượng giao thoa sóng trên đoạn thẳng nối

hai nguồn tương tự như hiện tượng sóng dừng trên dây Hai nguồn

này cùng pha nên khi xảy ra giao thoa thì I sẽ là một cực đại giao

thoa, đóng vai trò là một bụng

Từ hình vẽ ta thấy A và B nằm trên hai “bó sóng” khác nhau nên gia

tốc phải ngược dấu

Câu 3:(Chuyên KHTN) Tại vị trí O trên mặt đất, người ta đặt một nguồn phát âm với công suất không đổi Một thiết

bị xác định mức cường độ âm chuyển động thẳng từ M đến N Mức cường độ âm của âm phát ra từ O do máy thuđược trong quá trình chuyển động tăng từ 45 dB đến 50 dB rồi lại giảm về 40 dB Các phương OM và ON hợp vớinhau một góc vào khoảng

Trong quá trình di chuyển của thiết bị xác đị mức cường độ âm, thiết bị này đo

được giá trị lớn nhất tại H là 50 dB  OH  MN

Ta có

1 4

Câu 4:(Chuyên KHTN ) Một sợi dây đàn hồi đang có sóng dừng Trên dây, khoảng cách gần nhất giữa hai điểm dao

động với cùng biên độ 2 mm và giữa hai điểm dao động có cùng biên độ 3 mm đều bằng 10 cm Khoảng cách giữa

hai nút sóng liên tiếp trên dây gần giá trị nào nhất sau đây ?

Biên độ dao động của một phần từ dây cách nút một gần nhất một

khoảng d được xác định bởi biểu thức

Câu 5:(Chuyên KHTN) Trên mặt nước có hai nguồn kết hợp đặt ở A và B cách nhau 68 mm, dao động điều hòa

cùng tần số, cùng pha theo phương vuông góc với mặt nước Trên đoạn AB, hai phần tử nước dao động với biên độcực đại có vị trí cân bằng cách nhau một đoạn ngắn nhất là 5 mm Điểm C là trung điểm của AB Trên đường tròn tâm

C bán kính 20 mm nằm trên mặt nước có bao nhiêu điểm dao động với biên độ cực đại ?

Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên đoạn AB dao

Câu 6:(Chuyên KHTN) Cho sóng cơ ổn định, truyền trên một sợi dây rất dài từ một đầu Tốc độ truyền sóng trên dây

là 2,4 m/s, tần số sóng là 20 Hz, biên độ sóng là 4 mm Hai điểm M và N trên dây cách nhau 37 cm, sóng truyền từ Mđến N Tại thời điểm t, sóng tại M có li độ 2mm và đang đi về vị trí cân bằng Vận tốc sóng tại N ở thời điểm

t 1,1125s là

A 16π cm/s B  8 3 cm/s C 80 3mm/s D   8 cm/s

12f

Câu 7:(Chuyên KHTN) Một nguồn điểm S đặt trong không khí tại O phát sóng âm với công suất không đổi, truyền

đều theo mọi hướng Bỏ qua sự hấp thụ âm của môi trường Hai điểm A và B nằm trên hai phương truyền sóng từ O

và vuông góc với nhau Biết mức cường độ âm tại A bằng 30 dB Đặt thêm 63 nguồn âm giống S tại O và cho mộtmáy thu di chuyển trên đường thẳng đi qua A và B Mức cường độ âm mà máy thu được lớn nhất là 50 dB Mứccường độ âm tại B khi chỉ có một nguồn âm có giá trị là

Câu 8:(Chuyên KHTN) Một sợi dây đàn hồi hai đầu cố định được kích thích dao động với tần số không đổi Khi lực

căng của sợi dây là 3,6 N thì trên dây có sóng dừng Cần phải thay đổi lực căng của sợi dây một lượng nhỏ nhất bằngbao nhiêu để xuất hiện sóng dừng lần tiếp theo? Biết tốc độ truyền sóng trên dây tỉ lệ với căn bậc hai giá trị lực căngcủa sợi dây và lực căng lớn nhất của sợi dây để trên dây xuất hiện sóng dừng là 57,6 N

Câu 9: (Chuyên ĐHSP) Trong hiện tượng giao thoa sóng hai nguồn kết hợp A, B cách nhau 20 cm dao động điều

hoà cùng pha cùng tần số f = 40Hz Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 1,2 m/s Xét trên đường tròn tâm A bán kính

AB , điểm nằm trên đường tròn dao động với biên độ cực đại gần nhất, cách đường trung trực của AB khoảng bằngbao nhiêu ?

A 27,75 mm B 26,1 mm C 19,76 mm D 32,4 mm

3f

Điểm nằm trên đường tròn dao động với biên độ cực đại và gần trung trực của AB

nhất có phải nằm trên các hypebol cực đại ứng với k 1 hoặc k1 Tuy nhiên

trong trường hợp này ta thấy rằng điểm này phải nằm trên hypebol k 1

Câu 10: (Chuyên ĐHSP) Tại mặt chất lỏng có hai nguồn phát sóng kết hợp A, B cách nhau 16 cm, dao động điều

hòa theo phương vuông góc với mặt chất lỏng với phương trình uA 2cos 40 t  cm và uB 2cos 40 t   cm.Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 40 cm/s Gọi M là một điểm thuộc mặt chất lỏng, nằm trên đường thẳng Axvuông góc với AB, cách A một đoạn ngắn nhất mà phần tử chất lỏng tại M dao động với biên độ cực đại Khoảng cách

AM bằng

A 1,42 cm B 2,14 cm C 2,07 cm D 1,03 cm

Câu 11: (Chuyên ĐHSP) Một nguồn phát sóng dao động điều hòa tạo ra sóng tròn đồng tâm O truyền trên mặt nước

với bước sóng λ Hai điểm M và N thuộc mặt nước, nằm trên hai phương truyền sóng mà các phần tử nước đang daođộng Biết OM = 8λ, ON = 12λ và OM vuông góc với ON.Trên đoạn MN, số điểm mà phần tử nước dao động ngượcpha với dao động của nguồn O là

Có 5 điểm ngược pha với nguồn trên đoạn NH

Số điểm dao động ngược pha với nguồn trên đoạn MH

số bằng a 122 1,05946  hay 1

0,944

a  Khoảng cách AC có giá trị là

A 2,12 cm B 2,34 cm C 2,24 cm D 2,05 cm

Tần số của dây đàn phát ra phụ thuộc vào khối lượng

và chiều dài của dây Cụ thể tần số tỉ lệ nghịch với

chiều dài của dây đàn

Câu 13: (Chuyên ĐHSP) Một sợi dây đàn hồi căng ngang, đang có sóng dừng ổn định Trên dây, A là một điểm nút,

B là một điểm bụng gần A nhất với AB 18  cm, M là một điểm trên dây cách B một khoảng 12 cm Biết rằng trongmột chu kì sóng, khoảng thời gian mà độ lớn vận tốc dao động của phần tử B nhỏ hơn vận tốc cực đại của phần tử M

là 0,1 s Tốc độ truyền sóng trên dây là

Câu 14: (Chuyên ĐHSP) Một nguồn âm có công suất không đổi đặt tại O trong môi trường đẳng hướng, không hấp

thụ âm Hai điểm M và N trong môi trường tạo với O thành tam giác vuông tại O Biết OM 3  cm, ON 4  cm Mộtmáy thu bắt đầu chuyển động nhanh dần đều không vận tốc đầu từ M hướng về N với gia tốc có độ lớn bằng 0,1 m/s2.Mức cường độ âm mà máy thu được ở M là 30 dB Hỏi sau 6 s kể từ khi bắt đầu chuyển động từ M, mức cường độ âm

mà máy thu được là bao nhiêu?

Câu 15: (Chuyên ĐHSP) Trên mặt nước cho hai nguồn sóng kết hợp S1, S2 có phương trình u1u2 acost

cm, bước sóng 9 cm Coi biên độ sóng không đổi trong quá trình truyền Trên mặt nước, xét elip nhận S1 và S2 là haitiêu điểm, có hai điểm M và N sao cho: tại M hiệu đường đi của hai sóng từ hai nguồn S1 và S2 đến M là

Câu 16: (THPT Lý Thái Tổ – Bắc Ninh) Một sóng cơ lan truyền trên mặt thoáng của chất lỏng nằm ngang với tần số

10 Hz, tốc độ truyền sóng 1,2 m/s Hai điểm M và N thuộc mặt thoáng, trên cùng một phương truyền sóng cách nhau

26 cm (M nằm gần nguồn hơn N) Tại thời điểm t, điểm N hạ xuống thấp nhất Khoảng thời gian ngắn nhất sau đóđiểm M hạ xuống thấp nhất là

A 1

s

1s

1s

11s120

12f

Câu 17: (THPT Lý Thái Tổ – Bắc Ninh) Tại hai điểm A, B trên mặt nước cách nhau 16 cm có hai nguồn phát sóng

giống nhau Điểm M nằm trên mặt nước và trên đường trung trực của AB cách trung điểm I của AB một khoảng nhỏnhất bằng 4 5cm luôn dao động cùng pha với I Điểm N nằm trên mặt nước và nằm trên đường thẳng vuông góc với

AB tại A, cách A một khoảng nhỏ nhất bằng bao nhiêu để N dao động với biên độ cực tiểu

A 9,22 cm B 8,75 cm C 2,14 cm D 8,57 cm

Để M dao động cùng pha và gần I nhất thì AB

d2

Mặc khác

2 2AB

Để N là một điểm cực tiểu và gần A nhất thì N phải nằm trên hypebol cực tiểu k4

Câu 18: (THPT Hoàng Lệ Kha – Thanh Hóa) Tại mặt thoáng của một chất lỏng có hai nguồn kết hợp A và B cách

nhau 8 cm Cho A, B dao động điều hòa, cùng pha, theo phương vuông góc với mặt chất lỏng Bước sóng của sóngtrên mặt chất lỏng là 1 cm Gọi M, N là hai điểm thuộc mặt chất lỏng sao cho MN 4  cm và AMNB là hình thangcân Để trên MN có đúng 5 điểm dao động với biên độ cực đại thì diện tích lớn nhất của AMNB là

Câu 19: (Chuyên Yên Lạc – Vĩnh Phúc) Một âm thoa được đặt sát trước miệng của một ống nhựa dài Đầu kia của

ống nhựa được bịt kín bằng một pittong có thể dịch chuyển được trong ống nhựa Khi gõ âm thoa dao động đồng thờidịch chuyển pittong thì ta nghe thấy âm phát ra rõ nhất khi pittong ở cách miệng ống một đoạn 1,7 m Nếu tốc độ âmthanh trong không khí là 340 m/s thì tần số dao động của âm thoa có thể là

Hiện tượng sóng dừng của cột không khí, ta nghe rõ nhất khi tại miệng ống là một bụng

Điều kiện để cho sóng dừng ứng với một đầu “cố định” và một đầu “tự do” là

Bước sóng của sóng   Tv 1  cm

Số điểm dao động với biên độ cực đại trên đoạn thẳng nối hai nguồn

Quãng đường mà P đi được trong khoảng thời gian 2 s

Câu 21: (Quãng xương – Thanh Hóa) Trên mặt nước có hai nguồn kết hợp A, B cách nhau 8 cm, dao động cùng pha

với bước sóng là 1,5 cm Một đường thẳng xxsong song với AB cách AB một khoảng 6 cm M là điểm dao động vớibiên độ cực đại trên xxvà gần A nhất Hỏi M cách trung điểm của AB một đoạn bằng bao nhiêu?

Để M là cực đại và gần A nhất thì M phải nằm trên hypebol ứng

với k sao cho MH là nhỏ nhất

Câu 22: (Quãng xương – Thanh Hóa) Trên sợi dây có ba điểm M, N và P khi sóng chưa lan truyền thì N là trung

điểm của MP Khi sóng truyền từ M đến P với biên độ không đổi thì vào thời điểm t1 M và P là hai điểm gần nhaunhất mà các phần tử tại đó có li độ tương ứng là – 6 mm và + 6 mm vào thời điểm kế tiếp gần nhất t2   t1 0,75s thì

li độ của các phần tử tại M và P đều là + 2,5 mm Tốc độ dao động của phần tử N vào thời điểm t1 có giá trị gần đúng

nhất là

A 4,1 cm/s B 2,8 cm/s C 1,4 cm/s D 8 cm/s

Từ hình vẽ ta có:

6 sin

Câu 23: (THPT Ba Đình – Hà Nội) Một sóng ngang lan truyền trong một môi trường đàn hồi với tần số 50 Hz, tốc

độ truyền sóng là 2 m/s, biên độ sóng không đổi theo phương truyền sóng là 4 cm Biết A và B là hai điểm trên cùngmột phương truyền sóng Khi chưa có sóng truyền khoảng cách từ nguồn phát sóng đến hai điểm A và B lần lượt là 20

cm và 42 cm Khi có sóng truyền qua, khoảng cách lớn nhất giữa hai điểm này là

A 32 cm B 28,4 cm C 23,4 cm D 30 cm

4f

   cmPhương trình dao động tại hai điểm M và N là

Bình luận: Ta sẽ gặp lại dạng toán này, nhưng sóng truyền là sóng dọc.

Khi đó khoảng cách lớn nhất giữa hai điểm M, N là

max max

d  u    x 30cm

Câu 24: (Chuyên ĐH Vinh) Hai nguồn sóng kết hợp trên mặt nước S1 và S2 dao động với phương trình u1  a sin t 

và u2  a cos t  Biết O là trung điểm của S1S2 và S S1 2   9 Điểm M trên trung trực của S S1 2 gần O nhất dao độngcùng pha với S1 cách S1 một khoảng bao nhiêu?

A 45

8



B 438



C 418



D 398

 Đáp án C

Câu 25: (Chuyên ĐH Vinh) Một người định đầu tư một phòng hát Karaoke hình hột chữ nhật có diện tích sàn

khoảng 18 m2, cao 3 m Dàn âm thanh 4 loa có công suất như nhau đặt tại các góc dưới A, B và các góc A, B ngaytrên A, B Màn hình gắn trên tường ABA B  Bỏ qua kích thước của người và loa, coi rằng loa phát âm đẳng hướng

và tường hấp thụ âm tốt Phòng có thiết kế để công suất đến tại người ngồi hát tại M là trung điểm của CD đối diệncạnh AB là lớn nhất Tai người chịu được cường độ âm tối đa bằng 10 W/m2 Công suất lớn nhất của mỗi loa mà taingười còn chịu được xấp xỉ:

Câu 26: (Chuyên Võ Nguyên Giáp – Quãng Bình) Trên mặt nước phẳng lặng, hai điểm A và B cách nhau 21 cm,

điểm M cách A và B lần lượt là 17 cm và 10 cm Điểm N đối xứng với M qua đường thẳng AB Đặt tại A và B hainguồn sóng dao động theo phương thẳng đứng, cùng biên độ, cùng tần số, cùng pha Khi đó sóng trên mặt nước cóbước sóng bằng 2 cm Số điểm đứng yên trên đường thẳng MN là

Hai nguồn là kết hợp và cùng pha nên trung điểm O của AB là một cực

đại Cách cực đại này một đoạn

Giải hệ ta thu được AI 15  cm

Từ O đến I có 5 cực tiểu trong đó cực tiểu thứ năm đi qua I

 Số điểm đứng yên trên đường thẳng MN là 9

Câu 27: (Chuyên Võ Nguyên Giáp – Quãng Bình) Trên một sợi dây đàn hồi căng ngang có ba điểm A, B, C sao cho

AB 1 cm, BC 7  cm Khi có sóng dừng trên sợi dây với bước sóng   12cm thì A là một nút sóng, B và C cùngdao động điều hòa theo phương thẳng đứng Khi điểm B ở trên vị trí cân bằng một đoạn 1 cm thì điểm C ở

A trên vị trí cân bằng 3cm B dưới vị trí cân bằng 2cm

C dưới vị trí cân bằng 3cm D trên vị trí cân bằng 2cm

Từ hình vẽ ta thấy rằng B và C ở hai bó sóng liền kề nhau nên sẽ dao động ngược pha Hơn nữa B dao động với biên

độ A

2 và C dao động với biên độ

A 3 2

Sử dụng phương pháp đường tròn ta sẽ tính được C dang ở dưới vị tró cân bằng một đoạn 3cm

Câu 28: (Chuyên Võ Nguyên Giáp – Quãng Bình) Trên một sợi dây có sóng dừng với tần số góc   20rad/s A làmột nút sóng, B là điểm bụng gần A nhất, điểm C giữa A và B Khi sợi dây thẳng thì khoảng cách AB 9  cm và

AB 3AC  Khi sợi dây biến dạng nhiều nhất thì khoảng cách giữa A và C là 5 cm Tốc độ dao động của điểm B khi

li độ của nó có độ lớn bằng biên độ của điểm C là:

Câu 29: (Chuyên Võ Nguyên Giáp – Quãng Bình) Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn S1, S2

cách nhau 20 cm dao động theo phương thẳng đứng với các phương trình tương ứng u1u2 a cost Bước sóngtrên mặt nước do hai nguồn này tạo ra là   4cm Trên mặt nước, đường tròn đường kính S1S2 cắt một vân giao thoacực đại bậc nhất tại hai điểm M, N Trên vân giao thoa cực đại bậc nhất này, số điểm dao động cùng pha với cácnguồn S1, S2 trên đoạn MN là

A 4 B 6 C 5 D 3

M nằm trên cực đại thứ nhất nên d1 d2 

Mặc khác M nằm trên đường tròn đường kính d nên ta luôn có

Để các điểm nằm trên MN cùng pha với nguồn thì d1d2 2k 1 

Ta xét nửa khoảng ở trên đường d thì

1 2

20 d   d  28  2 k 3  

Vậy trên cả đoạn MN sẽ có tất cả 3 điểm dao động cùng pha với nguồn

Câu 30: (Chuyên Nguyễn Tất Thành) Trên bề mặt chất lỏng cho 2 nguồn A, B dao động vuông góc với bề mặt chất

lỏng có phương trình dao động uA3cos 10 t  cm và uA 3cos 10 t

2 BM

Giải phương trình trên ta thu được 2 giá trị của k

 có 4 cực đại trên đường tròn

Câu 32: Trên một dây đàn hồi với hai đầu cố định A, B đang có sóng dừng ổn đinh với bước sóng 20 cm và tần số 5

Hz Bề rộng của một bụng sóng là 8 cm Gọi M và N là hai điểm trên dây sao cho khi dây duỗi thẳng thì AM 6  cm

và AN 34  cm Độ lớn tốc độ tương đối giữa hai điểm M và N xấp xỉ bằng

Câu 33: (KHTN – 2017) Một nguồn điểm S trong không khí tại O phát ra sóng âm với công suất không đổi và đẳng

hướng Bỏ qua sự hấp thụ âm của môi trường Hai điểm A và B nằm trên hai phương truyền sóng từ O và vuông góc với nhau Biết mức cường độ âm tại A là 30 dB Đặt thêm 63 nguồn âm giống S tại O và cho một máy thu di chuyển trên đường thẳng đi qua A và B Mức cường độ âm lớn nhất mà máy thu thu được là 50 dB Mức cường độ âm tại B khi chỉ có một nguồn âm có giá trị là

+ Máy thu được âm cực đại tại H là hình chiếu của O lên AB

Câu 34:(KHTN – 2017) Cho hai nguồn sóng kết hợp đồng pha S và 1 S tạo ra hệ giao thoa sóng trên mặt nước Xét 2

đường tròn tâm S bán kính 1 S S 1 2 M và 1 M lần lượt là các cực đại giao thoa nằm trên đường tròn, xa 2 S và gần 2 S 2

nhất Biết M S1 2 M S2 212cm và S S1 210cm Trên mặt nước có bao nhiêu đường cực tiểu?

Câu 28: (Anh Sơn – 2017) Một sóng cơ lan truyền trên sợi dây từ C đến B với chu kì T = 2 s, biên độ không đổi Ở

thời điểm t0, ly độ các phần tử tại B và C tương ứng là – 20 mm và + 20 mm; các phần tử tại trung điểm D của BCđang ở vị trí cân bằng Ở thời điểm t1, li độ các phần tử tại B và C cùng là +8 mm Tại thời điểm t2 = t1 + 0,4 s li độcủa phần tử D có li độ gần nhất với giá trị nào sau đây?

A 21,54 mm B 6,62 mm C 6,88 mm D 6,55 mm.

Dựa vào hình vẽ ta có: