Đang tải... (xem toàn văn)
Nhằm giúp cho học sinh ôn tập, luyện tập và vận dụng các kiến thức vào việc giải các bài tập được tốt hơn mời các bạn tham khảo chuyên đề Vật lý 12 chủ đề 13 Sóng dừng và nhiễu xạ sóng.
CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TN THPT – CAO ĐẲNG – ĐẠI HỌC CHỦ ĐỀ 13 SÓNG DỪNG – NHIỄU XẠ SÓNG A TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN I SĨNG DỪNG Phản xạ có đổi dấu : Phản xạ sóng đầu dây (hay vật cản cố định l phản xạ có đổi dấu Phản xạ không đổi dấu : Phản xạ sóng đầu dây (hay vật cản di động l phản xạ đổi dấu Sự tổng hợp sóng tới sóng phản xạ - Sóng dừng Xét trường hợp tổng hợp sóng tới sóng phản xạ sợi dây có chiều dài l Giả sử sóng tới đầu A là: u A = a cos t u A t u M’ A O B M xx t + ∆t x + a Phản xạ có đổi dấu Phương trình sóng tới sóng phản xạ B: uB = Acos2 ft u 'B =− Acos2 ft= Acos2 −ft Phương trình sóng tới sóng phản xạ M cách B khoảng d là: d d u 'M = Acos(2 ft− 2 − uM = Acos2 ft+ Phương trình sóng dừng M: uM = uM + u 'M d uM = Acos 2 + cos 2 ft− = 2 2 d Asin 2 cos 2+ft t d Acos 2+ cos2− 2 T = 2 1+ 4 d d Biên độ dao động phần tử M: AM = A cos 2 + = A sin 2 2 Điều kiện M nút sóng : AM = d cos 2 + = ⇒ 2 d 2+ = + k ⇒ d= k với k = 0, 1, 2, … Điều kiện M bụng sóng : AM = A d cos 2 + =± 1⇒ 2 d 2+ = k ⇒ d= k − với k = 0, 1, 2, … b Phản xạ không đổi dấu Phương trình sóng tới sóng phản xạ B: u B = u 'B = Acos2 ft Phương trình sóng tới sóng phản xạ M cách B khoảng d là: d d u 'M = Acos(2 ft− 2 uM = Acos2 ft+ Phương trình sóng dừng M: uM = uM + u 'M d uM = Acos2 os2 c ft os2 = Ac os t 1 c − T d `Ìi`ÊÜÌ ÊvÝÊ* Ê `ÌÀÊ ÊvÀiiÊvÀÊViÀV>ÊÕÃi° Trang 80 /ÊÀiÛiÊÌ ÃÊÌVi]ÊÛÃÌ\Ê ÜÜÜ°Vi°VÉÕV° Ì CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TN THPT – CAO ĐẲNG – ĐẠI HỌC Biên độ dao động phần tử M: AM = A cos2 d Điều kiên M nút sóng: AM = cos2 d =0 ⇒ d 2 = + k Điều kiện M bụng sóng: AM = A cos2 d =± ⇒ d 2= ⇒ d= k k 2 ⇒ d= +k với k = 0, 1, 2, … với k = 0, 1, 2, … Lưu ý: * Với x khoảng cách từ M đến đầu nút sóng biên độ: AM = A sin2 x * Với x khoảng cách từ M đến đầu bụng sóng biên độ: AM = A cos2 d Sóng dừng a Định nghĩa : Sóng dừng sóng có nút bụng sóng cố định khơng gian b Ngun nhân : Sóng dừng kết sư dao thoa sóng tới sóng phản xạ, sóng tới sóng phản xạ truyền theo phương Khi sóng tới sóng phản xạ sóng kết hợp giao thoa tạo sóng dừng c Tính chất Khoảng cách hai nút sóng hai bụng sóng bất kì: d BB = d NN = k Khoảng cách nút sóng với bụng sóng bất kì: d BN = k+1, , với k số nguyên với k số nguyên d Điều kiện có sóng dừng sợi dây dài l Hai đầu nút sóng: l=k k∈ N * x A Số bụng sóng = số bó sóng = k Số nút sóng = k + Một đầu nút sóng cịn đầu bụng sóng: l = k+ N k∈ N B N B Bụng N B N B P N Nút Số bó sóng nguyên = k Số bụng sóng = số nút sóng = k + Một số ý + Đầu cố định đầu dao động nhỏ nút sóng + Đầu tự bụng sóng + Hai điểm đối xứng với qua nút sóng ln dao động ngược pha + Hai điểm đối xứng với qua bụng sóng ln dao động pha + Các điểm dây dao động với biên độ không đổi ⇒ lượng không truyền + Khoảng thời gian hai lần sợi dây căng ngang (các phần tử qua VTCB l nửa chu kỳ II CÁC DẠNG TOÁN VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI + Phương trình sóng dừng: u M = u tM + u pxM Vật cản cố định 2sin2π d sinωt - l : v ật cản cố định uM = 2acos2 vật cản + Điều kiện xảy sóng dừng: d u px = −u px V ật cản tự u px = u px u cosωt - l M =- : vật cản tự AB = l, MB = d, B `Ìi`ÊÜÌ ÊvÝÊ* Ê `ÌÀÊ ÊvÀiiÊvÀÊViÀV>ÊÕÃi° Trang 81 /ÊÀiÛiÊÌ ÃÊÌVi]ÊÛÃÌ\Ê ÜÜÜ°Vi°VÉÕV° Ì CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TN THPT – CAO ĐẲNG – ĐẠI HỌC - Hai đầu cố định: l = k , k bó, k bụng, (k + nút - Một đầu tự do: l = k+ , k bó, (k + nút, (k + b ụng 2 - Vật cản cố định điểm nút, vật cản tự điểm bụng Khoảng cách nút, bụng k 2 + Từ điều kiện xảy sóng dừng, tìm tần số hoạ âm f n = nf Hai đầu cố định: fcb = v/2l, hoạ âm fn = nv/2l n ∈ N => f sau – ftr = fcb Một đầu tự do: fcb = v/4l, hoạ âm fn = (2n + 1v/4 l n ∈ N => f sau – ftr = 2fcb Hai đầu tự do: fcb = v/2l, hoạ âm fn = nv/2l n ∈ N Cách xác định đầu tự hay cố định : , khoảng cách từ điểm bụng đến điểm nút k + Tính ∆ f = fsau – ftr , Lập tỉ số fn Kết số : 0,5 ; 1,5 ; 2,5 ; 3,5 … dây có đầu tự do, đầu cố định ∆f Kết số: 1; 2; 3; … dây có đầu cố định (hoặc đầu tự B CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 1: Sóng dừng tạo từ: A giao thoa hai sóng tới sóng phản xạ, kết phương truyền sóng có nút bụng sóng B giao thoa sóng tới sóng phản xạ đổi dấu C giao thoa sóng tới sóng phản xạ khơng đổi dấu D giao thoa hai sóng tới pha Câu 2: Điều sau sai nói sóng dừng? A Hình ảnh sóng dừng bụng sóng nút sóng cố định khơng gian B Khoảng cách hai bụng sóng bước sóng / C Khoảng cách nút sóng bụng sóng bước sóng / D Có thể quan sát tượng sóng dừng sợi dây dẻo, có tính đàn hồi Câu 3: Chọn kết luận sai nói phản xạ sóng: A Sóng phản xạ ln ln có tốc độ truyền sóng với sóng tới ngược hướng B Sóng phản xạ ln ln có pha với sóng tới C Sóng phản xạ có tần số với sóng tới D Sự phản xạ đầu cố định làm đổi dấu phương trình sóng Câu 4: Khi có sóng dừng sợi dây đàn hồi khoảng cách hai bụng sóng liên tiếp A phần tư bước sóng B bước sóng C nửa bước sóng D hai bước sóng Câu 5: Khi có sóng dừng sợi dây đàn hồi, khoảng cách từ bụng đến nút gần A số nguyên lần bước sóng B nửa bước sóng C bước sóng D phần tư bước sóng Câu 6: Điều kiện sóng dừng dây đầu dây cố định đầu lại tự chiều dài dây : A l = k B l = k C l = k+1 D l = k+1 2 Câu 7: Sóng truyền sợi dây dài hai đầu cố định có bước sóng Muốn có sóng dừng dây chiều dài l ngắn dây phải thoả mãn điều kiện nào? A l = / B l = C l = / D l = 2 Câu 8: Điều kiện có sóng dừng sợi dây có hai đầu cố định A l = (2n + λ/2 B l = nλ/2 C l = nλ/2 + λ/4 D l = 2n + λ Câu 9: Một dây đàn hồi có chiều dài l, hai đầu cố định Sóng dừng dây có bước sóng dài là: `Ìi`ÊÜÌ ÊvÝÊ* Ê `ÌÀÊ A l/2 B l C 2l D 4l ÊvÀiiÊvÀÊViÀV>ÊÕÃi° Trang 82 /ÊÀiÛiÊÌ ÃÊÌVi]ÊÛÃÌ\Ê ÜÜÜ°Vi°VÉÕV° Ì CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TN THPT – CAO ĐẲNG – ĐẠI HỌC Câu 10: Một dây đàn hồi có chiều dài l, đầu cố định, đầu tự Sóng dừng dây có bước sóng dài A l/2 B l C 2l D 4l Câu 11: Quan sát sợi dây thấy có sóng dừng với biên độ bụng sóng a Tại điểm sợi dây cách bụng sóng phần tư bước sóng có biên độ dao động A a/2 B C a/4 D a Câu 12: Trên sợi dây có chiều dài l , hai đầu cố định, có sóng dừng Trên dây có bụng sóng Biết tốc độ truyền sóng dây v khơng đổi Tần số sóng A v 2l B v 4l C 2v l D v l Câu 13: Một sợi dây AB mảnh, không giãn dài 21 cm treo lơ lửng Đầu A dao động, đầu B tự Tốc độ truyền sóng dây m/s Trên dây có sóng dừng với 10 bụng sóng khơng kể đầu B Xem đầu A l nút Tần số dao động dây là: A 10 Hz B 50Hz C 100 Hz D 95 Hz Câu 14: Tốc độ truyền sóng 60 cm/s Muốn sóng dừng dây nói có múi tần số rung là: A Hz B Hz C 1,5 Hz D.1 Hz Câu 15: Một sợi dây AB căng ngang với đầu A, B cố định Khi đầu A truyền dao động với tần số 50Hz sóng dừng dây có 10 bụng sóng Để sóng dừng dây có bụng sóng vận tốc truyền sóng khơng thay đổi đầu A phải truyền dao động với tần số: A 100Hz B 25Hz C 75Hz D 50 Hz Câu 16: Khi có sóng dừng sợi dây đàn hồi AB hai đầu cố định thấy dây có nút Biết tần số sóng 42 Hz Với dây AB tốc độ truyền sóng trên, muốn dây có nút tần số sóng phải là: A 28 Hz B 30 Hz C 63 Hz D 58 Hz Câu 17: 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 nguyên 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 Câu 18: Sợi dây OB = 21cm với đầu B tự Gây O dao động ngang có tần số f Tốc độ truyền sóng 2,8m/s Sóng dừng dây có bụng sóng tần số dao động là: A 40Hz B 50Hz C 60Hz D 20Hz Câu 19: Một sợi dây căng hai điểm cố định cách 75cm Người ta tạo sóng dừng dây Hai tần số gần tạo sóng dừng dây 150 Hz 200 Hz Tần số nhỏ tạo sóng dừng dây A 50Hz B 125Hz C 75Hz D 100Hz Câu 20: Một dây cao su đầu cố định, đầu gắn âm thoa dao động với tần số f Dây dài 2m vận tốc sóng truyền dây 20m/s Muốn dây rung thành bó sóng f có giá trị A 100Hz B 20Hz C 25Hz D 5Hz Câu 21: Vận tốc truyền sóng sợi dây 40m/s Hai đầu dây cố định Khi tần số sóng dây 200Hz, dây hình thành sóng dừng với 10 bụng sóng Hãy tần số cho tạo sóng dừng dây: A 90Hz B 70Hz C 60Hz D 110Hz Câu 22: Trên dây dài 9cm, đầu cố định đầu tự do, có nút sóng Biết tốc độ truyền sóng dây 20m/s Chu kì sóng là: A 2.10-3s B 10-3 s C 0,05 s D 0,025 s Câu 23: Sợi dây OB = 10cm, đầu B cố định Đầu O nối với rung có tần số 20Hz Ta thấy sóng dừng dây có bụng biên độ dao động 1cm Tính biên độ dao động điểm M cách O cm A 1cm B 2/2cm C D 3/2cm Câu 24: Sóng dừng dây dài 1m với vật cản cố định, có múi Bước sóng là: A m B 0,5 m C 25 cm D 2,5 m Câu 25: Một sợi dây dài 2m, hai đầu cố định rung với bụng sóng dây bước sóng dao động A 0,5m B.1m C 2m D 4m Câu 26: Một sợi dây đàn hồi dài có đầu O dao động điều hồ với phương trình u = 10cos2 ft mm V ận tốc truyền sóng dây 4m/s Xét điểm N dây cách O khoảng 28cm, điểm dao động lệch pha với O ∆ = (2k + /2 k thu ộc Z Biết tần số f có giá trị từ 23Hz đến 26Hz B ước sóng sóng A 16cm B 20cm C 32cm D 8cm `Ìi`ÊÜÌ ÊvÝÊ* Ê `ÌÀÊ ÊvÀiiÊvÀÊViÀV>ÊÕÃi° Trang 83 /ÊÀiÛiÊÌ ÃÊÌVi]ÊÛÃÌ\Ê ÜÜÜ°Vi°VÉÕV° Ì CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TN THPT – CAO ĐẲNG – ĐẠI HỌC Câu 27: 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 28: Một dây đàn dài 40cm, căng hai đầu cố định, dây dao động với tần số 600Hz ta quan sát dây có sóng dừng với hai bụng sóng Bước sóng dây A 13,3cm B 20cm C 40cm D 80cm Câu 29: Hai người đứng cách 4m làm cho sợi dây nằm họ dao động Hỏi bước sóng lớn sóng dừng mà hai người tạo nên là: A.16m B 8m C 4m D 2m Câu 30: Một dây đàn dài 40cm, căng hai đầu cố định, dây dao động với tần số 600Hz ta quan sát dây có sóng dừng với hai bụng sóng Bước sóng dây là: A 13,3cm B 20cm C 40cm D 80cm Câu 31: Người ta gây chấn động đầu O dây cao su căng thẳng làm tạo nên dao động theo phương vng góc với vị trí bình thường dây, với chu kỳ 1,8 s Sau s chuyển động truyền 20m dọc theo dây Bước sóng sóng tạo thành truyền dây: A 9m B 6m C 4m D 3m Câu 32: Một sợi dây l = 1m cố định đầu A đầu B để hở, dao động với bước sóng để có 15 bụng sóng hình ảnh sóng dừng sợi dây? A 26,67cm B 13,8 cm C 12,90 cm D kết khác Câu 33: Một sợi dây dài 1,2m, hai đầu cố định Khi tạo sóng dừng dây, ta đếm có tất nút dây k ể đầu B ước sóng dao động A 24cm B 30cm C 48cm D 60cm Câu 34: Phương trình sóng dừng sợi dây đàn hồi có dạng u = 3cos25 xsin50 t cm , x tính mét (m, t tính b ằng giây (s Tốc độ truyền sóng tr ên dây là: A 200cm/s B 2cm/s C 4cm/s D 4m/s Câu 35: Một dây mảnh đàn hồi OA dài 1,2 m Đầu O dao động, đầu A giữ chặt Trên dây có sóng dừng có bụng sóng (coi O nút sóng Tần số dao động l 10Hz Tốc độ truyền sóng dây là: A 4,8 m/s B 2,8 m/s C 8,4 m/s D 6,2 m/s Câu 36: Một sợi dây đàn hồi dài l = 120cm có hai đầu A, B cố định Một sóng truyền với tần số f = 50Hz, dây đếm nút sóng khơng kể hai nút A, B Vận tốc truyền sóng dây là: A 30 m/s B 12,5 m/s C 20 m/s D 40 m/s Câu 37: Một dây AB dài 90 cm có đầu B thả tự Tạo đầu A dao động điều hồ ngang có tần số f = 100 Hz ta có sóng dừng, dây có múi Vận tốc truyền sóng dây có giá trị bao nhiêu? A 60 m/s B 50 m/s C 35 m/s D 40 m/s Câu 38: Một sợi dây đàn dài 1m, rung với tần số 200 Hz, quan sát sóng dừng dây ta thấy có nút Tốc độ truyền sóng dây A 66,2m/s B 79,5m/s C 66,7m/s D 80m/s Câu 39: Một dây AB dài 90cm có đầu B thả tự Tạo đầu A dao động điều hoà ngang có tần số f = 100Hz ta có sóng dừng, dây có múi Tốc độ truyền sóng dây có giá trị bao nhiêu? A 60 m/s B 50 m/s C 35 m/s D 40 m/s Câu 40: Một sợi dây đàn hồi có độ dài AB = 80cm, đầu B giữ cố định, đầu A gắn với cần rung dao động điều hòa với tần số 50Hz theo phương vng góc với AB Trên dây có sóng dừng với bụng sóng, coi A B nút sóng Tốc độ truyền sóng dây A 10m/s B 5m/s C 20m/s D 40m/s Câu 41: Trong thí nghiệm sóng dừng, sợi dây đàn hồi dài 1,2m với hai đầu cố định, người ta quan sát thấy hai đầu dây cố định cịn có hai điểm khác dây khơng dao động Biết khoảng thời gian hai lần liên tiếp với sợi dây duỗi thẳng 0,05 s Tốc độ truyền sóng dây A m/s B 4m/s C 12 m/s D 16 m/s Câu 42: Sợi dây AB = 10cm, đầu A cố định Đầu B nối với nguồn dao động, vận tốc truyền sóng 1m/s Ta thấy sóng dừng dây có bó biên độ dao động 1cm Vận tốc dao động cực đại bụng là: A.0,01m/s B 1,26m/s C 12,6m/s D 125,6m/s Câu 43: Trên sợi dây dài 2m có sóng dừng với tần số 100 Hz người ta thấy đầu dây cố định cịn có điểm khác ln đứng n Vận tốc truyền sóng dây là: `Ìi`ÊÜÌ ÊvÝÊ* Ê `ÌÀÊ A 40 m /s B 100 m /s C 60 m /s D 80 m /s ÊvÀiiÊvÀÊViÀV>ÊÕÃi° Trang 84 /ÊÀiÛiÊÌ ÃÊÌVi]ÊÛÃÌ\Ê ÜÜÜ°Vi°VÉÕV° Ì CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TN THPT – CAO ĐẲNG – ĐẠI HỌC Câu 44: Một dây AB dài 90 cm có đầu B thả tự Tạo đầu A dao động điều hịa ngang có tần số 100Hz ta có sóng dừng, dây có bó nguyên Vận tốc truyền sóng dây có giá trị ? A 20 m/s B 40 m/s C 30 m/s D Giá trị khác Câu 45: 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 Người ta đếm từ A đến B có nút Vận tốc truyền sóng dây là: A 45 m/s B 50 m/s C 55 m/s D 62 m/s Câu 46: 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 là: A 9,6 m/s B 10 m/s C 9,4 m/s D 9,1 m/s Câu 47: Một sợi dây AB có chiều dài m căng ngang, đầu A cố định, đầu B gắn với nhánh âm thoa dao động điều hoà với tần số 20 Hz Trên dây AB có sóng dừng ổn định với bụng sóng, B coi nút sóng Tốc độ truyền sóng dây A 50 m/s B cm/s C 10 m/s D 2,5 cm/s Câu 48: Một dây AB dài 1,80 m căng thẳng nằm ngang, đầu B cố định, đầu A gắn vào rung tần số 100 Hz Khi rung hoạt động, người ta thấy dây có sóng dừng gồm bó sóng, với A xem nút Tính bước sóng vận tốc truyền sóng dây AB A λ = 0,30m; v = 30m/s B λ = 0,30m; v = 60m/s C λ = 0,60m; v = 60m/s D λ = 1,20m; v = 120m/s Câu 49: Một sợi dây có đầu bị kẹp chặt, đầu buộc vào nhánh âm thoa có tần số 600Hz Âm thoa dao động tạo sóng có bụng Có tốc độ sóng dây 400 m/s Chiều dài dây là: A 4/3 m B m C 1,5 m D giá trị khác Câu 50: Một sợi dây dài l = 90 cm kích thích ngoại lực có tần số f = 200Hz, vận tốc truyền sóng dây v = 40m/s Cho hai đầu dây cố định Số bụng sóng dừng dây là: A N = B N = C N = D N = 10 Câu 51: Dây AB = 40cm căng ngang, đầu cố định, có sóng dừng M bụng thứ kể từ B, biết BM = 14cm Tổng số bụng dây AB là: A 14 B 10 C 12 D Câu 52: Một sợi dây AB dài 100cm căng ngang, đầu B cố định, đầu A gắn với nhánh âm thoa dao động điều hòa với tần số 40Hz Trên dây AB có sóng dừng ổn định, A coi nút sóng Tốc độ truyền sóng dây 20m/s Kể A B, dây có A nút bụng B nút bụng C nút bụng D nút bụng Câu 53: Một sợi dây AB dài 100 cm căng ngang, đầu B cố định, đầu A gắn với nhánh âm thoa dao động điều hòa với tần số 40 Hz Trên dây AB có sóng dừng ổn định, A coi nút sóng Tốc độ truyền sóng dây 20 m/s Kể A B, dây có A nút bụng B nút bụng C nút bụng D nút bụng Câu 54: Một sợi dây AB dài 21 cm, tốc độ truyền sóng dây m/s, đầu A dao động với tần số 100 Hz Trên dây có sóng dừng hay khơng? Số bụng sóng là: A Có, có 10 bụng sóng B Có, có 11 bụng sóng C Có, có 12 bụng sóng D Có, có 25 bụng sóng Câu 55: Một sợi dây đàn hồi dài 130 cm, có đầu A cố định, đầu B tự dao động với tần số 100Hz, tốc độ truyền sóng dây 40 m/s Trên dây có nút bụng sóng: A có nút bụng sóng B có nút bụng sóng C.có nút bụng sóng D có nút bụng sóng Câu 56: Sóng dừng xảy dây AB = 22cm với đầu B tự , bước sóng 8cm Trên dây có A bụng, nút B bụng, nút C bụng, nút D bụng, 6nút Câu 57: Dây AB dài 15 cm đầu B cố định Đầu A nguồn dao động hình sin với tần số 10 Hz nút Vận tốc truyền sóng dây v = 50 cm/s Hỏi dây có sóng dừng khơng ? có tính số bụng nút nhì thấy A Có sóng dừng, số bụng 6, số nút B khơng có sóng dừng C Có sóng dừng, Số bụng 7, số nút D Có sóng dừng, số bụng 6, số nút Câu 58: Một dây AB dài 100cm có đầu B cố định Tại đầu A thực dao động điều hồ có tần số f = 40Hz Vận tốc truyền sóng dây v = 20m/s Số điểm nút, số điểm bụng dây bao nhiêu? A nút, bụng B nút, bụng C nút, bụng D nút, bụng Câu 59: Một dây AB dài 20cm, Điểm B cố định Đầu A gắn vào âm thoa rung với tần số f = 20Hz Vận tốc truyền `Ìi`ÊÜÌ ÊvÝÊ* Ê `ÌÀÊ ÊvÀiiÊvÀÊViÀV>ÊÕÃi° sóng 1m/s Định số bụng số nút quan sát có tượng sóng dừng Trang 85 /ÊÀiÛiÊÌ ÃÊÌVi]ÊÛÃÌ\Ê ÜÜÜ°Vi°VÉÕV° Ì CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TN THPT – CAO ĐẲNG – ĐẠI HỌC A bụng, nút B bụng, nút C bụng, nút D nút, bụng Câu 60: Một sợi dây mảnh AB dài 1,2m không giãn, đầu B cố định, đầu A dao động với f = 100Hz xem nút, tốc độ truyền sóng dây 40m/s, biên độ dao động 1,5cm Số bụng bề rộng bụng sóng dây là: A bụng, 6cm B bụng, 3cm C bụng, 1,5cm D bụng, 6cm Câu 61: Một sợi dây thép AB dài 41cm treo lơ lửng đầu A cố định, đầu B tự Kích thích dao động cho dây nhờ nam châm điện với tần số dịng điện 20Hz, tốc độ truyền sóng dây 160cm/s Khi xảy tượng sóng dừng dây xuất số nút sóng bụng sóng là: A 21 nút, 21 bụng B 21 nút, 20 bụng C 11 nút, 11 bụng D 11 nút, 10 bụng CHỦ ĐỀ 14 SÓNG ÂM HIỆU ỨNG ĐỐP– PLE A TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN I SÓNG ÂM Định nghĩa : + Sóng âm sóng truyền mơi trường rắn, lỏng khí + Nguồn âm vật dao động phát âm 2.Phân loại Âm nghe gây c ảm giác âm cho tai người l sóng có tần số khoảng từ 16 Hz đến 20.000 Hz; f < 16 Hz sóng hạ âm; f > 20.000 Hz sóng siêu âm đặc trưng vật lý âm + Âm có đầy đủ đặc trưng sóng học + Vận tốc truyền âm : phụ thuộc vào tính đàn hồi, mật độ nhiệt độ môi trường: vrắn > vlỏng > vkhí Chú ý : Khi sóng âm truyền từ mơi trường sang mơi trường khác vận tốc bước sóng thay đổi; tần số chu kì sóng khơng đổi + Cường độ âm: Là lượng truyền qua đơn vị diện tích đặt vng góc với phương truyền âm, đơn vị thời gian I= W P = St S Với : W (J, P W l lượng, công suất phát âm nguồn S m di ện tích mặt vng góc với phương truyền âm v ới sóng cầu S = 4πR2 Ngưỡng nghe : cường độ âm nhỏ mà tai người cịn nghe rõ Ngưỡng nghe phụ thuộc vào tần số âm Âm có tần số từ 1.000 Hz – 5.000 Hz, ngưỡng nghe khoảng 10 −2 W / m Ngưỡng đau : cường độ âm cực đại mà tai người cịn nghe có cảm giác đau nhức Đối với tần số âm ngưỡng đau ứng với cường độ âm 10 W / m2 Miền nghe : miền nằm ngưỡng nghe ngưỡng đau I S =1 = I S1 Chú ý : Nếu lượng bảo toàn : W = I1S1= I S ⇒ + Mức cường độ âm: Với I = 10−12 LlgB = I Hoặc L10.lg dB = I0 4 r22 = 4 r12 r2 r1 I I0 W f = 1000Hz: cường độ âm chuẩn (Cường độ âm chuẩn thay đổi theo tần số m2 L I I 10 ⇒ =I I 10 Chú ý : Từ công thức : L = 10.lg ∆L= L−2 L=1 10.lg I0 I1 + Đồ thị dao động âm: Một nhạc cụ phát âm có tần số f (gọi âm họa âm thứ th ì đồng thời phát họa âm có tần số 2f, 3f, 4f, (gọi họa âm thứ hai, thứ ba, thứ tư, ) Biên độ họa âm khác Tổng hợp đồ thị dao động tất họa âm nhạc âm ta có đồ thị dao động nhạc âm Đồ thị khơng cịn đường sin điều hịa mà đường phước tạp có chu kì Các đặc trưng sinh lí âm + Độ cao : gắn liền với tần số Âm có f lớn cao, f nhỏ trầm Khơng phụ thuộc vào lượng âm + Độ to : gắn liền với mức cường độ âm Phụ thuộc vào tần số âm `Ìi`ÊÜÌ ÊvÝÊ* Ê `ÌÀÊ ÊvÀiiÊvÀÊViÀV>ÊÕÃi° Hai âm có tần số, có mức cường độ âm khác độ to khác Trang 86 /ÊÀiÛiÊÌ ÃÊÌVi]ÊÛÃÌ\Ê ÜÜÜ°Vi°VÉÕV° Ì CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TN THPT – CAO ĐẲNG – ĐẠI HỌC Hai âm có mức cường độ âm, có tần số khác độ to khác + Âm sắc : gắn liền với đồ thị dao động âm Âm sắc tính chất âm giúp ta phân biệt âm phát nguồn khác chúng có khơng độ cao, độ to Âm sắc đặc trưng sinh lí liên quan mật thiết tới đồ thị dao động âm phụ thuộc vào tần số âm biên độ âm * Tần số đàn phát (hai đầu dây cố định hai đầu nút sóng: f =k v 2l k ∈ N* k = ⇒ âm phát âm có tần số f1 = v 2l k = 2, 3, … có hoạ âm bậc (tần số 2f1, b ậc tần số 3f … * Tần số ống sáo phát đầu bịt kín, đầu để hở đầu nút sóng, đầu bụng Ứng với sóng: v f = k+1 ( k N∈ 4l Ứng với k = ⇒ âm phát âm có tần số f1 = v 4l k = 1, 2, … có hoạ âm bậc (tần số 3f1, b ậc tần số 5f … B CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 1: Âm sắc là: A Màu sắc âm B Một tính chất âm giúp ta nhận biết nguồn âm C Một đặc trưng vật lý âm D Một đặc trưng sinh lý âm Câu 2: Trong nhạc cụ, hộp đàn, than kèn, sáo có tác dụng: A Vừa khuếch đại âm, vừa tạo âm sắc riêng âm động nhạc cụ phát B Làm tăng độ cao độ to âm C Giữ cho âm phát có tần số ổn định D Lọc bớt tạp âm tiếng ồn Câu 3: Hai âm có âm sắc khác do: A Tần số khác B Độ cao độ to khác C Số lượng họa âm chúng khác D Đồ thị dao động âm Câu 4: Phát biểu sau không đúng: A Dao động âm có tần số miền từ 16 Hz đến 20 kHz B Về chất vật lý sóng âm, sóng siêu âm, sóng hạ âm sóng C Sóng âm sóng dọc D Sóng siêu âm sóng âm mà tai người khơng nghe thấy Câu 5: Phát biểu sau không đúng? A Nhạc âm nhiều nhạc cụ phát B Tạp âm âm có tần số khơng xác định C Độ cao âm đặc tính âm D Âm sắc đặc tính âm Câu 6: Các đặc tính sinh lí âm bao gồm: A Độ cao, âm sắc, lượng B Độ cao, âm sắc, cường độ C Độ cao, âm sắc, biên độ D Độ cao, âm sắc, độ to Câu 7: Độ to âm đặc tính sinh lí âm phụ thuộc vào: A Tốc độ âm B Bước sóng lượng âm C Tần số mức cường độ âm D Tốc độ bước sóng Câu 8: Âm sắc đặc tính sinh lí âm A phụ thuộc vào biên độ B phụ thuộc vào tần số C phụ thuộc vào cường độ âm D phụ thuộc vào tần số biên độ Câu 9: Âm sắc đặc tính sinh lí âm giúp ta phân biệt hai âm loại loại liệt kê sau đây: A Có biên độ phát trước, sau nhạc cụ `Ìi`ÊÜÌ ÊvÝÊ* Ê `ÌÀÊ B Có biên độ phát hai nhạc cụ khác ÊvÀiiÊvÀÊViÀV>ÊÕÃi° Trang 87 /ÊÀiÛiÊÌ ÃÊÌVi]ÊÛÃÌ\Ê ÜÜÜ°Vi°VÉÕV° Ì CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TN THPT – CAO ĐẲNG – ĐẠI HỌC C Có tần số phát trước, sau nhạc cụ D Có tần số phát hai nhạc cụ khác Câu 10: Phát biểu sau khơng A Sóng siêu âm sóng âm mà tai người không nghe thấy B Về chất vật lí sóng âm, sóng siêu âm sóng hạ âm sóng C Sóng âm sóng học dọc D Dao động âm có tần số miền từ 16 Hz đến 20 KHz Câu 11: Chọn đáp án sai nói sóng âm: A sóng âm sóng dọc truyền mơi trường lỏng, khí B tốc độ truyền sóng âm phụ thuộc vào khối lượng riêng mơi trường độ đàn hồi môi trường C truyền đi, sóng âm mang theo lượng D sóng âm có tần số nằm khoảng từ 16Hz đến 20.000Hz Câu 12: Trong nhạc cụ, hộp đàn có tác dụng: A tránh tạp âm tiếng ồn làm cho tiếng đàn trẻo B giữ cho âm phát có tần số ổn định C làm tăng độ cao độ to âm D vừa khuếch đại âm, vừa tạo âm sắc riêng âm đàn phát Câu 13: Đơn vị thường dùng để đo mức cường độ âm là: A B B dB C J/s D W/m2 Câu 14: Tìm câu sai Khi nói cảm giác nghe to, nhỏ âm người ta cần xét đại lượng sau đây? I A Mức cường độ âm L (dB = 10.l g B Biên độ lớn nhỏ I0 C Tần số cao thấp D Cường độ âm Câu 15: Mức cường độ âm âm có cường độ âm I xác định công thức với I cường độ âm chuẩn I I I A L dB = lg B L10 C L B = lg I D L10 B = ln B = lg I I0 I0 I0 Câu 16: Sóng âm truyền từ khơng khí vào nước tần số sóng âm có thay đổi khơng? Một âm truyền từ khơng khí vào nước, so sánh bước sóng khơng khí 1 nước 2 , biết vận tốc âm khơng khí v1 nước v2 = 1400 m/s Chọn câu đúng: A Tần số âm không đổi, 2 = 1 B Tần số âm không đổi, 2 = 4,1 1 C Tần số âm thay đổi, 2 = 4,1 1 D không đủ yếu tố để xác định Câu 17: Một còi tầm gồm 16 lỗ, quay 1200 vịng phút Chu kì âm là: A 3.10-2 cm B 320 s C 3,125.10-3 s D 160 cm Câu 18: Một sóng âm truyền thép với tốc độ 5000 m/s Nếu độ lệch pha sóng âm hai điểm gần cách 1m phương truyền sóng tần số sóng A 1000 Hz B 2500 Hz C 5000 Hz D 1250 Hz Câu 19: Một sóng âm có tần số xác định truyền khơng khí nước với vận tốc 330 m/s 1452 m/s Khi sóng âm truyền từ nước khơng khí bước sóng sẽ: A giảm 4,4 lần B giảm lần C tăng lần D tăng 4,4 lần Câu 20: Một sóng âm truyền nước có bước sóng 1,75m với vận tốc 1400 m/s Khi sóng truyền khơng khí có bước sóng 42,5.10-2 m/s Vận tốc sóng âm khơng khí bao nhiêu? A 1400 m/s B 340 m/s C 720 m/s D 420 m/s Câu 21: Một nguồn âm xem nguồn điểm, phát âm môi trường đẳng hướng không hấp thụ âm Ngưỡng nghe âm I0 = 10-12 W/m2 Tại điểm A ta đo mức cường độ âm L = 70 dB Cường độ âm I A có giá trị là: A 70 W/m2 B 10-7 W/m2 C 107 W/m2 D 10-5 W/m2 Câu 22: Một sóng âm dạng hình cầu phát từ nguồn có công suất W Giả sử lượng phát bảo toàn Cường độ âm điểm cách nguồn 1m là: A 0,8 W/m2 B 0,08 W/m2 C 0,24 W/m2 D W/m2 Câu 23: Một nguồn âm cơng suất 0,6 W phát sóng âm có dạng hình cầu Tính cường độ âm điểm A `Ìi`ÊÜÌ ÊvÝÊ* Ê `ÌÀÊ cách nguồn OA = 3m là: ÊvÀiiÊvÀÊViÀV>ÊÕÃi° Trang 88 /ÊÀiÛiÊÌ ÃÊÌVi]ÊÛÃÌ\Ê ÜÜÜ°Vi°VÉÕV° Ì CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TN THPT – CAO ĐẲNG – ĐẠI HỌC A 5,31 J/m2 B 10,6 W/m2 C 5,31 W/m2 D 5,3.10-3 W/m2 Câu 24: Một nguồn điểm O phát sóng âm theo phương (sóng cầu Điểm A cách O 1m có c ường độ âm 3,0 W/m2 Hỏi điểm B, nằm phương OA cách A 0,4m có cường độ âm bao nhiêu? A 1,5W/m2 B 2,1 W/m2 C 4,2 W/m2 D W/m2 Câu 25: Ba điểm O, A, B nằm nửa đường thẳng xuất phát từ O Tại O đặt nguồn điểm phát sóng âm đẳng hướng không gian, môi trường không hấp thụ âm Mức cường độ âm A 60 dB, B 20 dB Mức cường độ âm trung điểm M đoạn AB A 40 dB B 34 dB C 26 dB D 17 dB Câu 26: Tại vị trí mơi trường truyền âm, cường độ âm tăng gấp 10 lần giá trị cường độ âm ban đầu mức cường độ âm A giảm 10 B B tăng thêm 10 B C tăng thêm 10 dB D giảm 10 dB Câu 27: Cường độ âm điểm môi trường truyền âm 10-5 W/m2 Biết I0 = 10-12 W/m2 Mức cường độ âm điểm bằng: A 50 dB B 60 dB C 70dB D 80 dB Câu 28: Khi cường độ âm tăng gấp 100 lần mức cường độ âm tăng: A 20 dB B 100 dB C 50 dB D 10 dB Câu 29: Một nguồn âm nguồn điểm phát âm đẳng hướng môi trường khơng có hấp thụ phản xạ âm Tại điểm cách nguồn âm 10m, mức cường độ âm 50 dB Tại điểm cách nguồn âm 100m mức cường độ âm A dB B 30dB C 20dB D 40dB Câu 30: Một nguồn âm O, phát sóng âm theo phương Hai điểm A, B nằm đường thẳng qua nguồn O bên so với nguồn Khoảng cách từ B đến nguồn lớn từ A đến nguồn lần Nếu mức cường độ âm A 60dB B bằng: A 48dB B 15dB C 20dB D 160dB II HIỆU ỨNG ĐỐP - PLE Định nghĩa Là hiệu ứng thay đổi tần số âm (tức thay đổi độ cao nguồn âm hhay máy thu chuyển động Công thức Đốp – Ple fs : tần số nguồn phát vs : vận tốc nguồn phát f : tần số nguồn phát b Tần số âm tiến xa người quan sát: f = v = v f ; s s v + vs vs : vận tốc nguồn phát f : tần số nguồn phát c Tần số âm người quan sát tiến lại gần: f = v + = v+ fs ; s v vn : vận tốc người f : tần số nguồn phaùt d Tần số âm người quan sát tiến xa: f = v − = v− f ; s s v vn : vaän tốc người a Tần số âm tiến lại gần người quan sát: f = v = v f ; v − vs s v : vận tốc âm nguồn đứng yên Tổng quát: v ± vM f '= f; v vs s fs : tần số nguồn phát vs : vận tốc nguồn phát ; v : vận tốc máy thu M Với v M Với vS { { :+ :− Máy thu lại gần Máy thu xa :− Nguồn thu lại gần :+ Nguoàn thu xa l=k e Cộng hưởng âm: f = v = nv ch 2l `Ìi`ÊÜÌ ÊvÝÊ* Ê `ÌÀÊ ÊvÀiiÊvÀÊViÀV>ÊÕÃi° Trang 89 /ÊÀiÛiÊÌ ÃÊÌVi]ÊÛÃÌ\Ê ÜÜÜ°Vi°VÉÕV° Ì CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TN THPT – CAO ĐẲNG – ĐẠI HỌC B CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 1: Một nguồn âm A chuyển động đều, tiến thẳng đến máy thu âm B đứng n khơng khí âm mà máy thu B thu có tần số A lớn tần số âm nguồn A B Không phụ thuộc vào vận tốc chuyển động nguồn âm A C tần số âm nguồn A D nhỏ tần số âm nguồn A Câu 2: Đối với sóng âm, hiệu ứng Đơp-ple tượng A Giao thoa hai sóng âm tần số có độ lệch pha khơng đổi theo thời gian B Sóng dừng xảy ống hình trụ sóng tới gặp sóng phản xạ C Tần số sóng mà máy thu khác tần số nguồn phát sóng có chuyển động tương đối nguồn sóng máy thu D Cộng hưởng xảy hộp cộng hưởng nhạc cụ Câu 3: Một xe cứu hoả chạy đường kéo cịi có tần số dao động xác định (đối với xe Phát biểu n sau A Nhân viên cứu hoả ngồi xe nghe thấy tiếng còi lúc cao lúc thấp B Người ngồi xe ngược lại thấy tiếng còi cao sau qua xe cứu hoả thấy tiếng còi thấp C Người ngồi xe chiều thấy tiếng còi thấp xe cứu hỏa đến gần đằng sau sau tiếng cịi cao lên xe cứu hỏa vượt qua D Người đứng đường thấy tiếng cịi có độ cao khơng đổi xe cứu hỏa qua nhanh Câu 4: Trên đường ray thẳng nối hai thiết bị phát âm P thiết bị thu âm T, người ta cho thiết bị P chuyển động với vận tốc 20 m/s lại gần thiết bị T đứng yên Biết âm thiết bị P phát c tần số 1136 Hz, vận tốc âm khơng khí 340 m/s Tần số âm mà thiết bị T thu là: A 1225 Hz B 1207 Hz C 1073 Hz D 1215 Hz Câu 5: Một dơi bay với tốc độ km/h phát sóng siêu âm có tần số 50.000 Hz Sóng siêu âm gặp vật cản đứng yên phía trước truyền ngược lại Tốc độ truyền âm khơng khí 340 m/s Tần số sóng siêu âm phản xạ lại mà dơi nhận là: A 4.820 Hz B 50.000 Hz C 50.740 Hz D 52.140 Hz Câu 6: Một máy đo tần số âm chuyển động với vận tốc u đến gần nguồn âm phát tần số f đất, máy đo tần số f1 = 630 Hz Khi máy đo chạy xa nguồn với vận tốc trên, tần số đo f2 = 500 Hz Trị số u f0 tính xác t ới m/s Hz tương ứng là: A 30 m/s 892 Hz B 108 m/s 900 Hz C 20 m/s 595 Hz D 20 m/s 600 Hz Câu 7: Người ta xác định tốc độ nguồn âm thiết bị đo tần số âm Khi nguồn âm chuyển động thẳng lại gần thiết bị đứng yên thiết bị đo tần số âm 724 Hz, nguồn âm chuyển động thẳng với tốc độ xa thiết bị thiết bị đo tần số âm 606 Hz Biết nguồn âm thiết bị nằm đường thẳng, tần số nguồn âm phát không đổi tốc độ truyền âm môi trường 338 m/s Tốc độ nguồn âm là: A v ≈ 3,5 m/s B v ≈ 25 m/s C v ≈ 40 m/s D v ≈ 30 m/s Câu 8: Người ta xác định tốc độ nguồn âm thiết bị đo tần số âm Khi nguồn chuyển động thẳng lại gần thiết bị đứng yên thiết bị đo tần số âm 724 Hz, nguồn âm chuyển động thẳng với tốc độ xa thiết bị thiết bị đo tần số âm 606 Hz Biết nguồn âm thiết bị nằm đường thẳng, tần số nguồn âm phát không đổi tốc độ truyền âm môi trường 338 m/s Tốc độ nguồn âm là: A v ≈ 32, 26 m/s B v ≈ 48,57 m/s C v ≈ 62,14 m/s D v ≈ 20,36 m/s Câu 8: Một người ngồi ôtô khách chạy với tốc độ 72 km/h nghe tiếng cịi ơtơ khác chạy song song Tần số âm nghe hai ôtô chuyển động lại gần cao gấp 1,2 lần hai ôtô chuyển động xa Tốc độ âm 340 m/s Tốc độ nguồn âm là: A 76,5 km/h B 60,3 km/h C 54,7 km/h D 48,6 km/h Câu 9: Một người đứng ngã tư đường nghe tiếng còi xe cấp cứu chạy đến với tần số 560 Hz Sau xe chạy qua bắt đầu chuyển động xa người người nghe tiếng cịi có tần số 480 Hz Biết tốc độ âm 343 m/s Coi chuyển động xe Tốc độ chuyển động xe người là: `Ìi`ÊÜÌ ÊvÝÊ* Ê `ÌÀÊ A 49 m/s B 57,2 m/s C 26,4 m/s D 36,9 m ÊvÀiiÊvÀÊViÀV>ÊÕÃi° Trang 90 /ÊÀiÛiÊÌ ÃÊÌVi]ÊÛÃÌ\Ê ÜÜÜ°Vi°VÉÕV° Ì ... Sóng dừng kết sư dao thoa sóng tới sóng phản xạ, sóng tới sóng phản xạ truyền theo phương Khi sóng tới sóng phản xạ sóng kết hợp giao thoa tạo sóng dừng c Tính chất Khoảng cách hai nút sóng. .. VÀ BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 1: Sóng dừng tạo từ: A giao thoa hai sóng tới sóng phản xạ, kết phương truyền sóng có nút bụng sóng B giao thoa sóng tới sóng phản xạ đổi dấu C giao thoa sóng tới sóng. .. nút sóng bụng sóng bước sóng / D Có thể quan sát tượng sóng dừng sợi dây dẻo, có tính đàn hồi Câu 3: Chọn kết luận sai nói phản xạ sóng: A Sóng phản xạ ln ln có tốc độ truyền sóng với sóng