CHỦ đề SÓNG cơ vật lý 12 có đáp án

CHỦ ĐỀ SÓNG CƠ VẬT LÝ 12 CÓ ĐÁP ÁN Chủ đề: Đại cương sóng Bài tốn xác định li độ, vận tốc, trạng thái phần tử biết vị trí, trạng thái phần tử lại Dạng tập khoảng cách hai phần tử phương truyền sóng Bài tập Đại cương sóng đề thi Đại học có giải chi tiết Dạng 1: Xác định đại lượng đặc trưng sóng Dạng 2: Cách viết phương trình sóng Dạng tập đồ thị sóng cực hay có lời giải Chủ đề: Giao thoa sóng Bài tập Giao thoa sóng đề thi Đại học có giải chi tiết Dạng 1: Viết phương trình giao thoa sóng, Tìm biên độ sóng điểm Dạng 2: Cách xác định số điểm dao động với biên độ cực đại, cực tiểu Dạng 3: Điểm M có tính chất đặc biệt Giao thoa sóng Xác định biên độ, li độ, vận tốc, gia tốc miền giao thoa sóng Tìm số điểm dao động cực đại, cực tiểu hai nguồn, hai điểm giao thoa sóng Bài tốn điểm cực đại, cực tiểu gần nhất, xa với nguồn giao thoa sóng Xác định vị trí, số điểm dao động pha, ngược pha với nguồn giao thoa sóng Xác định vị trí điểm cực đại pha, ngược pha với nguồn giao thoa sóng Bài tập giao thoa sóng nâng cao, hay khó, có lời giải 60 tập trắc nghiệm Giao thoa sóng chọn lọc có đáp án chi tiết (phần 1) 60 tập trắc nghiệm Giao thoa sóng chọn lọc có đáp án chi tiết (phần 2) 60 tập trắc nghiệm Giao thoa sóng chọn lọc có đáp án chi tiết (phần 3) Chủ đề: Đại cương sóng Bài tốn xác định li độ, vận tốc, trạng thái phần tử biết vị trí, trạng thái phần tử lại A Phương pháp giải Xét tốn u cầu tính li độ N biết li độ M, điểm MN cách đoạn d M nằm trước N so với nguồn - Bước 1: Xác định độ lệch pha điểm M, N: ΔφMN = 2πdMN/λ - Bước 2: Xác định pha dao động M - Bước 3: Từ M đường tròn lượng giác, quay theo chiều kim đồng hồ góc ΔφMN để tìm pha N (ΔφN) (vì dao động M sớm pha dao động N) - Bước 4: Xác định li độ dao động N: uN = A.cosφN Lưu ý: Khi đề cho vận tốc, gia tốc,…ta chuyển li độ làm tương tự sử dụng trực tiếp vòng tròn lượng giác biểu diễn vận tốc, gia tốc B Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Một sóng học lan truyền mặt thống chất lỏng nằm ngang với tần số 10 Hz, tốc độ truyền sóng 1,2 m/s Hai điểm M N thuộc mặt thống, phương truyền sóng, cách 26 cm (M nằm gần nguồn sóng hơn) Tại thời điểm t, điểm N hạ xuống thấp Khoảng thời gian ngắn sau điểm M hạ xuống thấp là: A 11/120 (s) B 1/60 (s) C 1/120 (s) D 1/12 (s) Hướng dẫn giải: Chọn D Bước sóng λ = v/f = 0,12m = 12cm Độ lệch pha điểm M, N: ΔφMN = 2πdMN/λ = 2&pi.26/12 = 4π + π/3 rad Vì M nằm gần nguồn sóng nên M dao động sớm pha N góc π/3 Tại thời điểm t, ta có N hạ xuống thấp nhất, M lên, sau khoảng thời gian ∆t M hạ xuống thấp nhất: Ví dụ 2: Một sóng truyền theo phương AB Tại thời điểm đó, hình dạng sóng biểu diễn hình vẽ Biết điểm M lên vị trí cân Khi điểm N chuyển động nào? A Đang lên B Đang nằm yên C Không đủ điều kiện để xác định Hướng dẫn giải: Chọn A D Đang xuống Vì M lên nên ta hiểu rằng: sóng truyền theo hướng từ B sang A, điểm N di lên (Để dễ hiểu ta tưởng tượng sợi dây thép có dạng hình vẽ, sau ta kéo sang trái điểm N phải trượt lên) Ví dụ 3: Một sóng lan truyền sợi dây dài với biên độ khơng đổi với chu kì T Ba điểm A, B C nằm sợi dây cho B trung điểm AC Tại thời điểm t1, li độ ba phần tử A, B, C 5,4 mm; mm; 5,4 mm Nếu thời điểm t2 li độ A C +7,2mm, li độ phần tử B thời điểm t2 + T/12 có độ lớn là: A 10,3 mm B 4,5 mm C mm D 7,8 mm Hướng dẫn giải: Chọn D Không tính tổng quát ta biểu diễn hai thời điểm hình vẽ Vì độ lệch pha dao động A, B, C không đổi thời điểm nên từ hình vẽ ta có: Tại thời điểm t1: sin Δφ/2 = 5,4/a Tại thời điểm t2: cos Δφ/2 = 7,2/a Tại thời điểm t3 = t2 + T/12, tức sau thời điểm t2, vectơ OB quét thêm góc: Suy li độ phần tử B: uB = acos(π/6) = 9cos(π/6) = 7,8cm Ví dụ 4: Cho sóng ổn định, truyền sợi dây dài từ đầu Tốc độ truyền sóng dây 2,4 m/s, tần số sóng 20 Hz, biên độ sóng mm Hai điểm M N dây cách 37 cm, sóng truyền từ M đến N Tại thời điểm t, sóng M có li độ -2 mm vị trí cân Vận tốc sóng N thời điểm t – 1,1125s là: A 16π cm/s B -8√3 cm/s C 80√3 mm/s D -8π cm/s Hướng dẫn giải: Chọn B Bước sóng sóng λ = v/f = 12cm Độ lệch pha dao động hai điểm M N là: Δφ MN = 2πdMN/λ = 37π/6 = 6π + π/6 Sóng truyền từ M đến N nên M dao động sớm pha N góc π/6 Sử dụng vòng tròn lượng giác ta vẽ vectơ quay biểu diễn dao động M N: Thời điểm t – 1,1125s ứng với góc lùi: α = 2πft = 44π + π/2 Từ hình vẽ ta xác định thời điểm t – 1,1125s, phần tử N có li độ u N = -2mm xuống theo chiều âm (vN < 0) Vận tốc M là: C Bài tập vận dụng Câu 1: Một dao động lan truyền môi trường liên tục từ điểm M đến điểm N cách M đoạn 7λ/3 cm Sóng truyền với biên độ A khơng đổi Biết phương trình sóng M có dạng uM = 3cos2πt (uM tính cm, t tính giây) Vào thời điểm t1 tốc độ dao động phần tử M 6 cm/s tốc độ dao động phần tử N là: A 3π (cm/s) B 0,5π (cm/s) C 4π(cm/s) Hiển thị lời giải Chọn A Độ lệch pha dao động hai điểm M N là: D 6π(cm/s) Suy vận tốc dao động M sớm pha N góc 2π/3 rad Ta có: uM = 3cos2πt (cm) → vM = 6πcos(2πt + π/2) (cm/s) Sử dụng vòng tròn lượng giác ta vẽ vectơ quay biểu diễn vận tốc M N: Ta thấy thời điểm t1 N có vận tốc: vN = -3π cm/s Câu 2: Một sóng ngang truyền sợi dây dài Hai điểm PQ = 9λ/4 sóng truyền từ P đến Q Những kết luận sau đúng? A Khi Q có li độ cực đại P có vận tốc cực đại B Li độ P, Q trái dấu C Khi P có li độ cực đại Q có vận tốc cực tiểu D Khi P cực đại Q cực tiểu (chọn mốc vị trí cân bằng) Hiển thị lời giải Chọn D Độ lệch pha dao động hai điểm P Q là: Sóng truyền từ P đến Q nên P dao động sớm pha Q góc π/2 Khi Q có li độ cực đại P qua vị trí cân theo chiều âm (v < 0), suy A B sai Vì sóng truyền từ P đến Q nên P có li độ cực đại Q có vận tốc cực đại => C sai Khi P cực đại (P vị trí biên) Q cực tiểu (Q vị trí cân bằng) => D Câu 3: Trên sợi dây có ba điểm M, N P sóng chưa lan truyền N trung điểm MP Khi sóng truyền từ P đến M với biên độ khơng đổi vào thời điểm t1 M P hai điểm gần mà phần tử có li độ tương ứng –6 mm +6 mm vào thời điểm gần t = t1 + 0,75s li độ phần tử M P +8 mm Tốc độ dao động phần tử N vào thời điểm t có giá trị gần A 4,5 cm/s B 2,1 cm/s Hiển thị lời giải C 1,4 cm/s D cm/s Chọn B Sử dụng vòng tròn lượng giác biểu diễn li độ dao động M, N P hai thời điểm t1 t2 (lưu ý sóng truyền từ P đến M nên vectơ OP quay trước vectơ OM) Vì độ lệch pha dao động M, N, P không đổi thời điểm nên từ hình vẽ ta có: Tại thời điểm t1: sin Δφ/2 = 6/a Tại thời điểm t2: cos Δφ/2 = 8/a Thời điểm gần t = t1 + 0,75s, tức sau thời điểm t 1, vectơ ON quét thêm góc ∆φN = π/2 (do N từ cân biên dương) Mặt khác: ΔφN = ω.0,75 = π/2 → ω = 2π/3 rad/s Vào thời điểm t1, phần tử N qua vị trí cân nên có tốc độ cực đại: vN = vmax = ω.A = 20π/3 mm/s = 2,09 cm/s Câu 4: Sóng ngang có tần số 20 Hz truyền mặt nước với tốc độ m/s Trên phương truyền sóng đến điểm M đến N cách 21,25cm Tại thời → LN = LM – 1,204 = 4,796 B Câu 36 Trên đường thẳng cố định môi trường đẳng hướng, không hấp thụ âm phản xạ âm, máy thu cách nguồn âm khoảng d thu âm có mức cường độ âm L Khi dịch chuyển máy thu xa nguồn âm thêm m mức cường độ âm thu L - 20 (dB) Khoảng cách d A m B m C m D 10 m Hiển thị lời giải Chọn A Câu 37 Trong môi trường đẳng hướng khơng hấp thụ âm, có điểm thẳng hàng theo thứ tự A, B, C với AB = 100 m, AC = 250 m Khi đặt A nguồn điểm phát âm cơng suất P mức cường độ âm B 100 dB Bỏ nguồn âm A, đặt B nguồn điểm phát âm cơng suất 2P mức cường độ âm A C A 103 dB 99,5 dB B 100 dB 96,5 dB C 103 dB 96,5 dB D 100 dB 99,5 dB Hiển thị lời giải Câu 38 Trong âm nhạc, khoảng cách hai nốt nhạc tính (nc) Mỗi chia thành 12 nc Hai nốt nhạc cách hai âm (cao, thấp) tương ứng với hai nốt nhạc có tần số thỏa mãn f c12 = 2ft12 Tập hợp tất âm gọi (âm giai) Xét với khoảng cách từ nốt Đồ đến nốt Rê, Mi, Fa, Sol, La, Si, Đô tương ứng nc, nc, nc, nc, nc, 11 nc, 12 nc Trong này, âm ứng với nốt La có tần số 440 Hz âm ứng với nốt Sol có tần số A 330 Hz B 392 Hz C 494 Hz D 415 Hz Hiển thị lời giải Chọn B Khoảng cách từ nốt Sol đến nôt La nc Câu 39 Để ước lượng độ sâu giếng cạn nước, người dùng đồng hồ bấm giây, ghé sát tai vào miệng giếng thả đá rơi tự từ miệng giếng; sau s người nghe thấy tiếng đá đập vào đáy giếng Giả sử tốc độ truyền âm khơng khí 330 m/s, lấy g = 9,9 m/s Độ sâu ước lượng giếng A 43 m B 45 m C 39 m D 41 m Hiển thị lời giải Chọn D Thời gian đá rơi đến đáy giếng: thời gian âm truyền từ đáy giếng lên: → h = 41 (m) Câu 40 Vận tốc truyền âm khơng khí 336m/s Khoảng cách hai điểm gần phương truyền sóng dao động vng pha 0,2m Tần số âm A 400Hz B 840Hz C 420Hz D 500Hz Hiển thị lời giải Chọn C Hai dao động vuông pha: 60 tập trắc nghiệm Giao thoa sóng chọn lọc có đáp án chi tiết (phần 3) Câu 41 Một sáo (một đầu kín, đầu hở ) phát âm nốt nhạc La tần số 440 Hz Ngoài âm bản, tần số nhỏ hoạ âm sáo phát A 1320Hz B 880 Hz C 1760 Hz D.440 Hz Hiển thị lời giải Chọn A Đối với ống sáo đầu hở đầu kín điều kiện có sóng dừng khi: → Vậy âm ứng với m = 1: Và tần số nhỏ họa âm ứng với m = 3: Câu 42 Một ống khí có đầu bịt kín, đàu hở tạo âm có tần số 112Hz Biết tốc độ truyền âm khơng khí 336m/s Bước sóng dài họa âm mà ống tạo bằng: A 1m B 0,8 m C 0,2 m D 2m Hiển thị lời giải Chọn A Ống sáo: Với k = âm bản, k = 3, 5, họa âm bậc 3, bậc 5, bậc → f = k.f0 (k = 3,5,7 ) Bước sóng họa âm max nên tần số họa âm nên k = (họa âm bậc 3) Câu 43 Trên sợi dây đàn dài 65cm sóng ngang truyền với tốc độ 572m/s Dây đàn phát hoạ âm (kể âm bản) vùng âm nghe ? A 45 B 22 C 30 D 37 Hiển thị lời giải Chọn A Câu 44 Một nhạc cụ phát âm có tần số âm f = 420(Hz) Một người nghe âm có tần số cao 18000 (Hz) Tần số âm cao mà người nghe dụng cụ phát là: A 17850(Hz) B 18000(Hz) C 17000(Hz) D.17640(Hz) Hiển thị lời giải Chọn D fn = n.fcb = 420n (n ∈ N) Mà fn ≤ 18000 ⇒ 420n ≤ 18000 ⇒ n ≤ 42 ⇒ fmax = 420 x 42 = 17640 (Hz) Câu 45 Hai nguồn âm nhỏ S1, S2 giống (được coi hai nguồn kết hợp) phát âm pha biên độ Một người đứng điểm N với S 1N = 3m S2N = 3,375m Tốc độ truyền âm khơng khí 330m/s Tìm bước sóng dài để người N khơng nghe âm từ hai nguồn S1, S2 phát A λ = 1m C λ = 0,4m B λ = 0,5m D λ = 0,75m Hiển thị lời giải Chọn D Để N khơng nghe âm N hai sóng âm ngược pha nhau, Tại N sóng âm có biên độ cực tiểu: → λ có giá trị dài N đường cực tiểu thứ k = 0; Đồng thời f = v/T > 16 Hz Khi k = λ = 0,75 m; f = 440Hz, âm nghe Câu 46 Gọi Io cường độ âm chuẩn Nếu mức cường độ âm 1(dB) cường độ âm A Io = 1,26 I C Io = 10 I Hiển thị lời giải Chọn B B I = 1,26 Io D I = 10 Io Câu 47 Chọn câu trả lời Cường độ âm điểm môi trường truyền âm 10-5W/m2 Biết cường độ âm chuẩn Io = 10-12 W/m2 Mức cường độ âm điểm bằng: A 60dB B 80dB C 70dB D 50dB Hiển thị lời giải Chọn C Câu 48 Một máy bay bay độ cao h1 = 100 mét, gây mặt đất phía tiếng ồn có mức cường độ âm L1 = 120 dB Muốn giảm tiếng ồn tới mức chịu L2 = 100 dB máy bay phải bay độ cao: A 316 m C 1000 m B 500 m D 700 m Hiển thị lời giải Chọn C Câu 49 Một nguồn âm nguồn điểm phát âm đẳng hướng khơng gian Giả sử khơng có hấp thụ phản xạ âm Tại điểm cách nguồn âm 10m mức cường độ âm 80dB Tại điểm cách nguồn âm 1m mức cường độ âm A 90dB B 110dB C 120dB D 100dB Hiển thị lời giải Chọn D Câu 50 Nguồn âm O có cơng suất khơng đổi Trên đường thẳng qua O có ba điểm A, B, C nằm phía O theo thứ tự xa có khoảng cách tới nguồn tăng dần Mức cường độ âm B mức cường độ âm A a (dB), mức cường độ âm B mức cường độ âm C 3a (dB) Biết OA = 2OB/3 Tỉ số OC/OA A 81/16 B 9/4 C 27/8 D 32/17 Hiển thị lời giải Chọn A Ta cần tính : - Mức cường độ âm B mức cường độ âm A a (dB) + So sánh A B: - Mức cường độ âm B mức cường độ âm C 3a (dB) + So sánh B C: + Theo giả thiết: + Từ (1): + Từ (1) (2) suy ra: Câu 51 Hai điểm A, B nằm đường thẳng qua nguồn âm hai phía so với nguồn âm Biết mức cường độ âm A trung điểm AB 50 dB 44 dB Mức cường độ âm B A 28 dB B 36 dB C 38 dB D 47 dB Hiển thị lời giải Chọn B Cường độ âm điểm cách nguồn âm khoảng R Với P công suất nguồn I0 cường độ âm chuẩn, L mức cường độ âm M trung điểm AB, nằm hai phía gốc O nên: Ta có RA = OA LA = (B) Ta có RB = OB LB = L Ta có RM = OM LM = 4,4 (B) Từ ta suy 2RM = RB - RA Câu 52 Hai điểm M N nằm phía nguồn âm, phương truyền âm có LM = 30 dB, LN = 10 dB Nếu nguồn âm dặt M mức cường độ âm N A 12 B C D 11 Hiển thị lời giải Chọn D Gọi P công suất nguồn âm RNM = RN – RM = 0,9RN Khi nguồn âm đặt M Câu 53 Trong phòng nghe nhạc, vị trí: Mức cường độ âm tạo từ nguồn âm 80dB, mức cường độ âm tạo từ phản xạ tường phía sau 74dB Coi tường không hấp thụ lượng âm phản xạ âm tuân theo định luật phản xạ ánh sáng Mức cường độ âm tồn phần điểm A 77 dB C 84,36 dB B 80,97 dB D 86,34 dB Hiển thị lời giải Chọn B Cường độ âm âm từ nguồn phát Cường độ âm phản xạ Tại điểm mức cường độ âm Câu 54 Tại điểm nghe đồng thời hai âm: âm truyền tới có mức cường độ âm 65dB, âm phản xạ có mức cường độ âm 60dB Mức cường độ âm tồn phần điểm là? A 5dB B 125dB C 66,19dB D 62,5dB Hiển thị lời giải Chọn C Gọi I1 I2 cường độ âm tới âm phản xạ điểm Cường độ âm tồn phần I = I1 + I2 Câu 55 Một nguồn âm phát sóng âm đẳng hướng theo phương Một người đứng cách nguồn âm 50m nhận âm có mức cường độ 70dB Cho cường độ âm chuẩn 10-12W/m2, π = 3,14 Môi trường không hấp thụ âm Công suất phát âm nguồn A 0,314W B 6,28mW C 3,14mW D 0,628W Hiển thị lời giải Chọn A Câu 56 Công suất âm cực đại máy nghe nhạc gia đình 10W Cho truyền khoảng cách 1m, lượng âm bị giảm % so với lần đầu hấp thụ môi trường truyền âm Biết I = 10-12 W/m2 Nếu mở to hết cỡ mức cường độ âm khoảng cách m A 102 dB B 107 dB C 98 dB D 89 dB Hiển thị lời giải Chọn B Do sau 1m lượng giảm 5% nên lại 95% ta có: W = 0,95W0 W2 = 0,95 W1 Sau n mét Năng lượng lại là: Wn = (0,95)n W Năng lượng lại sau 6m W = (0,95)6 10 = 7,35 Cường độ âm: Mức cường độ âm: Câu 57 Cho điểm A, B, C thẳng hàng, theo thứ tự xa dần nguồn âm Mức cường độ âm A, B, C 40dB; 35,9dB 30dB Khoảng cách AB 30m khoảng cách BC A 78m B 108m C 40m D 65m Hiển thị lời giải Chọn A Giả sử nguồn âm O có cơng suất RB – RA = ( 100,205 – 1)RA = BC = 30m → RA = 49,73 m RC – RB = (100,5 – 100,205)RA → BC = (100,5 – 100,205)49,73 = 77,53 m ≈ 78 m Câu 58 Trong hợp ca, coi ca sĩ hát với cường độ âm coi tần số Khi ca sĩ hát mức cường độ âm 68 dB Khi ban hợp ca hát đo mức cường độ âm 80 dB Số ca sĩ có ban hợp ca A 16 người B 12 người C 10 người D 18 người Hiển thị lời giải Chọn A Gọi số ca sĩ N; cường độ âm ca sĩ I Câu 59 Tại O có nguồn phát âm đẳng hướng với cơng suất ko đổi.1 người từ A đến C theo đường thẳng lắng nghe âm từ nguồn O nghe thấy cường độ âm tăng từ I đến 4I lại giảm xuống I.Khoảng cách AO bằng: A AC√/2 C AC/3 Hiển thị lời giải Chọn B B AC√/3 D AC/2 Do nguồn phát âm đẳng hướng Cường độ âm điểm cách nguồn âm R: Giả sử người từ A qua M tới C → IA = IC = I → OA = OC IM = 4I → OA = OM Trên đường thẳng qua AC IM đạt giá trị lớn nhất, nên M gần O → OM vng góc với AC trung điểm AC Câu 60 Một nguồn âm coi nguồn điểm phát sóng cầu môi trường không hấp thụ âm.Tại vị trí sóng âm biên độ 0,12mm có cường độ âm điểm Hỏi vị trí sóng có biên độ 0,36mm có cường độ âm điểm ? A 0,6Wm-2 B 2,7Wm-2 C 5,4Wm-2 D 16,2Wm-2 Hiển thị lời giải Chọn D Năng lượng sóng âm tỉ lệ với bình phương biên độ sóng âm W1 ∼ a12 với a1 = 0,12mm; W2 ∼ a22 với a2 = 0,36mm; Ta có: Năng lượng sóng âm tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách đến nguồn phát: P = I1S1 với S1 = 4πR12; R1 khoảng cách từ vị trí đến nguồn âm P = I2S2 với S2 = 4πR22; R1 khoảng cách từ vị trí đến nguồn âm ... A 11 /120 (s) B 1/60 (s) C 1 /120 (s) D 1 /12 (s) Hướng dẫn giải: Chọn D Bước sóng λ = v/f = 0,12m = 12cm Độ lệch pha điểm M, N: ΔφMN = 2πdMN/λ = 2&pi.26 /12 = 4π + π/3 rad Vì M nằm gần nguồn sóng. ..60 tập trắc nghiệm Giao thoa sóng chọn lọc có đáp án chi tiết (phần 3) Chủ đề: Đại cương sóng Bài tốn xác định li độ, vận tốc, trạng thái phần tử biết vị trí,... Cho sóng ổn định, truyền sợi dây dài từ đầu Tốc độ truyền sóng dây 2,4 m/s, tần số sóng 20 Hz, biên độ sóng mm Hai điểm M N dây cách 37 cm, sóng truyền từ M đến N Tại thời điểm t, sóng M có li