Chuyên đề Vật lý 12: chủ đề 11 Sóng cơ học

CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TN THPT – CAO ĐẲNG – ĐẠI HỌC CHƯƠNG III SÓNG CƠ HỌC CHỦ ĐỀ 11 ĐẠI CƯƠNG VỀ SÓNG CƠ A TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN I SÓNG CƠ Định nghĩa: Sóng dao động truyền mơi trường đàn hồi Chú ý : + Sóng khơng truyền chân không + Một đặc điểm quan trọng sóng sóng truyền mơi trường phân tử mơi trường dao động quanh vị trí cân chúng mà khơng chuyển dời theo sóng Chỉ có pha dao động chúng truyền Các loại sóng + Sóng ngang : Phương dao động vng góc với phương truyền sóng Ví dụ: Sóng truyền mặt nước + Sóng dọc : Phương dao động trùng với phương truyền sóng Ví dụ: Sóng âm Chú ý : Sóng dọc truyền chất rắn, chất lỏng chất khí Các đại lượng đặc trưng cho sóng + Chu kì T, tần số f : chu kì, tần số chung phần tử vật chất có sóng truyền qua chu kì, tần số nguồn sáng + Tốc độ sóng : tốc độ truyền pha dao động (khác với tốc độ dao động phần tử vật chất + Bước sóng : khoảng cách hai điểm gần phương truyền sóng dao động pha v ho ặc quãng đường mà sóng truyền chu kì:  = vT = f Trong đó: λ m : Bư ớc sóng T s : Chu k ỳ sóng f (Hz : T ần số sóng v (m/s : T ốc độ truyền sóng (có đơn vị tương ứng với đơn vị λ + Biên độ sóng: asóng = Adao động đ= A + Năng lượng sóng W: W = Wd = m A2 Phương trình sóng x uM = a cos2  ft−  f Tại điểm O: uO = Acos ωt + ϕ v Tại điểm M cách O đoạn x phương truyền sóng N * Sóng truyền theo chiều dương trục Ox • • •M x x o uM = AMcos ωt + ϕ -  = A Mcos ωt + ϕ - 2 v  x * Sóng truyền theo chiều âm trục Ox uM = a cos2  ft+  f v x x uM = AMcos ωt + ϕ +  = A Mcos ωt + ϕ + 2 v  x −x x− x Độ lệch pha hai điểm cách nguồn khoảng x1, x2: ∆=  2= 2 v  x x Nếu điểm nằm phương truyền sóng cách khoảng x thì: ∆=  = 2 v  Lưu ý: Đơn vị x, x1, x2, λ v phải tương ứng với Trong tượng truyền sóng sợi dây, dây kích thích dao động nam châm điện với tần số dịng điện f tần số dao động dây 2f Tính tuần hồn sóng + Tại điểm M xác định môi trường: x = const : uM hàm biến thiên điều hòa theo thời gian t với chu kì T `ˆÌi`Ê܈̅ʘvˆÝÊ*Ê `ˆÌœÀÊ ‡ÊvÀiiÊvœÀʘœ˜‡Vœ““iÀVˆ>ÊÕÃi° Trang 69 /œÊÀi“œÛiÊ̅ˆÃʘœÌˆVi]ÊۈÈÌ\Ê ÜÜÜ°ˆVi˜ˆ°Vœ“É՘œVŽ°…Ì“ CHUN ĐỀ VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TN THPT – CAO ĐẲNG – ĐẠI HỌC + Tại thời điểm xác định: t = const : uM hàm biến thiên điều hịa khơng gian theo biến x với chu kì λ B CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 1: Để phân loại sóng ngang sóng dọc người ta vào: A Phương dao động B Phương truyền sóng C Mơi trường truyền sóng D Cả A B Câu 2: Phát biểu sau nói sóng A Sóng lan truyền dao động học theo thời gian môi trường vật chất B Sóng lan truyền vật chất theo thời gian C Sóng dao động học D Sóng lan truyền vật chất không gian Câu 3: Vận tốc truyền sóng mơi trường A phụ thuộc vào chất mơi trường tần số sóng B tăng theo cường độ sóng C phụ thuộc vào chất mơi trường biên độ sóng D phụ thuộc vào chất mơi trường Câu 4: Sóng ngang sóng: A Lan truyền theo phương nằm ngang B Có phần tử sóng dao động theo phương nằm ngang C Có phần tử sóng dao động theo phương vng góc với phương truyền sóng D Có phần tử sóng dao động theo phương với phương truyền sóng A A, B C y Câu 5: Một sóng học ngang truyền mơi trường vật chất Tại thời điểm t sóng có dạng hình vẽ Trong v vận tốc dao động phân tử vật chất O M O N A Sóng truyền theo hướng từ x’ đến x x x B Sóng truyền theo hướng từ x đến x’  ’ C Khoảng cách MN = 3λ v y D Sóng truyền theo hướng từ y sang y’ Câu 6: Điều sau nói bước sóng? ’ A Bước sóng khoảng cách hai điểm phương truyền sóng gần dao động pha B Bước sóng quãng đường mà sóng truyền chu kì dao động sóng C Bước sóng quãng đường mà pha dao động truyền sau chu kì dao động D Cả A, B C Câu 7: Phát biểu sau không đúng: A Trong q trình truyền sóng, pha dao động truyền cịn phần tử mơi trường dao động chỗ B Q trình truyền sóng q trình truyền lượng C Bước sóng khoảng cách điểm gần phương truyền sóng dao động pha D Sóng truyền môi trường khác giá trị bước sóng khơng thay đổi Câu 8: Chọn câu sai phát biểu sóng học A Sóng học lan truyền môi trường nhờ lực liên kết đàn hồi phần tử môi trường B Sóng sọc truyền mơi trường rắn, lỏng khí lực liên kế đàn hồi phần tử mơi trường xuất bị biến dạng lệch, nén dãn C Những điểm phương truyền sóng cách số ngun lần nửa bước sóng dao động pha D Những điểm phương truyền sóng cách số ngun lần nửa bước sóng dao động ngược pha Câu 9: Chọn câu sai: A Sóng âm sóng học có chất vật lí B Người ta phân biệt siêu âm hạ âm dựa vào khả cảm thụ sóng học tai người C Vận tốc truyền âm phụ thuộc tính đàn hồi mật độ mơi trường D Các chất xốp, bơng vải có tính đàn hồi tốt nên dùng làm vật liệu cách âm `ˆÌi`Ê܈̅ʘvˆÝÊ*Ê `ˆÌœÀÊ ‡ÊvÀiiÊvœÀʘœ˜‡Vœ““iÀVˆ>ÊÕÃi° Trang 70 /œÊÀi“œÛiÊ̅ˆÃʘœÌˆVi]ÊۈÈÌ\Ê ÜÜÜ°ˆVi˜ˆ°Vœ“É՘œVŽ°…Ì“ CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TN THPT – CAO ĐẲNG – ĐẠI HỌC Câu 10: Dao động lan truyền môi trường đàn hồi theo chuyển động sau đây: A Dao động tuần hồn B Dao động điều hịa C Chuyển động thẳng D Chuyển động thẳng biến đổi Câu 11: Để phân loại sóng ngang hay sóng dọc người ta vào: A phương truyền sóng B vận tốc truyền sóng C phương dao động D phương dao động phương truyền sóng Câu 12: Sóng học là: A lan truyền vật chất không gian B lan truyền lượng không gian lan truyền vật chất C dao động điều hồ lan truyền mơi trường vật chất D lan truyền dao động bề mặt mơi trường Câu 13: Vận tốc sóng phụ thuộc vào: A chất mơi trường truyền sóng B lượng sóng C tần số sóng D hình dạng sóng Câu 14: Chọn phát biểu bước sóng học: A bước sóng khoảng cách ngắn hai điểm phương truyền sóng có dao động pha B bước sóng quãng đường truyền sóng chu kì C A đúng, B sai D A B Câu 15: Sóng âm truyền khơng khí tốc độ 340m/s, tần số f = 680Hz Giữa hai điểm có hiệu số khoảng cách tới nguồn 25cm, độ lệch pha chúng là: A ∆=  B ∆=  rad C ∆= 3 rad D ∆= 2 rad Câu 16: Một sóng học phát từ nguồn O lan truyền mặt nước với vận tốc v = m/s Người ta thấy điểm gần mặt nước, nằm đường thẳng qua O, cách 20 cm luôn dao động đồng pha Tần số f sóng bằng: A 40Hz B 4Hz C 120Hz D 20Hz Câu 17: Một sóng lan truyền mặt nước với tốc độ m/s Người ta thấy hai điểm gần phương truyền sóng cách 40 cm ln dao động lệch pha 60 Tần số sóng là: A 1,5 Hz B 2,5 Hz C Hz D 25Hz Câu 18: Một sóng lan truyền với tốc độ 200m/s có bước sóng 4m Tần số chu kì sóng là: A f = 50Hz; T = 0,02s B f = 0,05Hz; T = 200s C f = 800Hz; T = 0,125s D f = 5Hz; T = 0,2s Câu 19: Hai viên bi nhỏ cách 16 cm dao động điều hoà với tần số 15 Hz theo phương thẳng đứng liên tiếp đập vào mặt nước xuống tới độ sâu cm hai điểm A B Vận tốc truyền sóng mặt nước v = 0,3 m/s Biên độ dao động điểm M nằm đường A cách điểm A khoảng cm là: A AM = cm B AM = 2,0 cm C AM = 4,0 cm D AM = 3,0 cm Câu 20: Phương trình dao động nguồn phát sóng có dạng u0 = A cos 20 t Trong khoảng thời gian 0,225s, sóng truyền quãng đường: A 0,225 lần bước sóng B 4,5 lần bước sóng C 2,25 lần bước sóng D 0,0225 lần bước sóng Câu 21: Trong thời gian 12s người quan sát thấy sóng qua trước mặt Tốc độ truyền sóng 2m/s Bước sóng có giá trị: A 4,8m B 4m C 6m D 0,48m Câu 22: Sóng có tần số 80 Hz lan truyền mơi trường với vận tốc m/s Dao động phần tử vật chất hai điểm phương truyền sóng cách nguồn sóng đoạn 31cm 33,5cm, lệch pha góc A  /2 rad B  rad C  rad D  /3 rad Câu 23: Trên bề mặt chất lỏng yên lặng, ta gây dao động O có chu kì 0,5 s Vận tốc truyền sóng mặt nước 0,4 m/s Khoảng cách từ đỉnh sóng thứ đến đỉnh thứ kể từ tâm O theo phương truyền sóng là: A m B m C 2,5 m D 0,5 m Câu 24: Một sóng có tần số 500Hz có tốc độ lan truyền 350 m/s Hai điểm gần sóng phải cách  khoảng để chúng có độ lệch pha rad A 0,117m B 0,476m C 0,233m D 4,285m rad `ˆÌi`Ê܈̅ʘvˆÝÊ*Ê `ˆÌœÀÊ ‡ÊvÀiiÊvœÀʘœ˜‡Vœ““iÀVˆ>ÊÕÃi° Trang 71 /œÊÀi“œÛiÊ̅ˆÃʘœÌˆVi]ÊۈÈÌ\Ê ÜÜÜ°ˆVi˜ˆ°Vœ“É՘œVŽ°…Ì“ CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TN THPT – CAO ĐẲNG – ĐẠI HỌC Câu 25: Gọi d khoảng cách hai điểm phương truyền sóng mà dao động pha Khoảng cách d nhận giá trị sau (với k ∈ N? A d = 0,8k cm B d = 1,2k cm C d = 0,5k cm D kết khác Câu 26: Ở đầu thép đàn hồi dao động với tần số 16 Hz có gắn cầu nhỏ chạm nhẹ vào mặt nước có hình thành sóng trịn tâm O Tại A B mặt nước, nằm cách xa 6cm đường thẳng qua O, dao động pha với Biết vận tốc truyền sóng: 0,4m / s ≤ v≤ 0,65m / s Vận tốc truyền sóng mặt nước nhận giá trị giá trị sau? A 44 cm/s B 52 cm/s C 48 cm/s D giá trị khác Câu 27: Một sóng có tần số 20 Hz, truyền theo phương Ox Hai điểm A B phương Ox cách 8,75 cm dao động ngược pha Biết tốc độ truyền sóng khoảng 0,4m / s ≤ v≤ 0,65m / s Tốc độ truyền sóng bằng: A 0,42 m/s B 45 cm/s C 50 cm/s D 54 cm/s Câu 28: Tại điểm mặt chất lỏng có nguồn dao động với tần số 120 Hz, tạo sóng ổn định mặt chất lỏng Xét gợn lồi liên tiếp phương truyền sóng, phía so với nguồn, gợn thứ cách gợn thứ năm 0,5 m Tốc độ truyền sóng A 30 m/s B 15 m/s C 12 m/s D 25 m/s Câu 29: Một sóng học truyền theo phương Ox Li độ phần tử M cách gốc O đoạn x tính cm, thời điểm t (tính s có dạng: u = 10cos10x - 400t cm V ận tốc truyền sóng bằng: A 40 m/s B 60 m/s C 80 m/s D 25m/s Câu 30: Một sóng truyền môi trường dọc theo trục Ox với phương trình u = 5cos6 πt - πx cm x tính mét, t tính giây Tốc độ truyền sóng 1 A m/s B m/s C m/s D m/s Câu 31: Một sóng học truyền dọc theo trục Ox theo phương trình u = acos2000t - 0,4x cm, x tính cm, t tính s Tốc độ truyền sóng là: A 100 m/s B 50m/s C 500 m/s D 20m/s Câu 32: Một nguồn sóng học dao động điều hịa theo phương trình x = cos5 t m kho ảng cách hai điểm gần phương truyền sóng mà độ lệch pha dao động A 20m/s B 10m/s  1m Tốc độ truyền sóng là: C 2,5m/s   Câu 33: Một nguồn phát sóng dao động theo phương trình u = cos  4 t− D 5m/s   cm Biết dao động hai điểm 4 gần phương truyền sóng cách 0,5 m có độ lệch pha  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 35: Nguồn phát sóng S mặt nước tạo dao động với tần số f = 100 Hz gây sóng có biên độ A = 0,4 cm Biết khoảng cách gợn lồi (bụng sóng li ên tiếp 3cm Vận tốc truyền sóng mặt nước bao nhiêu? A 25 cm/s B 100 cm/s C 50 cm/s D 150 cm/s Câu 36: Phương trình sóng có dạng x t x t A x = A cos t+  B u = A cos   t−  C u = A cos 2  −  D x = A cos   +     T  T  Câu 37: Một sóng học lan truyền phương truyền sóng với vận tốc m/s Phương trình sóng điểm O phương truyền sóng là: u0 = 3cos t cm Phương tr ình sóng điểm M sau O cách O đoạn 25 cm là: A uM = 3cost -  B uM = 3cost +  C uM = 3cost -  D uM = 3cost +  4 Dùng kiện sau để trả lời câu 38, 39 Người ta gây dao động đầu O sợi dây cao su căng thẳng theo phương vng góc với phương sợi dây, biên độ 2cm, chu kì 1,2s Sau 3s dao động truyền 15m dọc theo dây Câu 38: Bước sóng sóng tạo thành truyền dây là: `ˆÌi`Ê܈̅ʘvˆÝÊ*Ê `ˆÌœÀÊ ‡ÊvÀiiÊvœÀʘœ˜‡Vœ““iÀVˆ>ÊÕÃi° A 9m B 4,2m C 6m D 3,75m Trang 72 /œÊÀi“œÛiÊ̅ˆÃʘœÌˆVi]ÊۈÈÌ\Ê ÜÜÜ°ˆVi˜ˆ°Vœ“É՘œVŽ°…Ì“ CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TN THPT – CAO ĐẲNG – ĐẠI HỌC Câu 39: Nếu chọn gốc thời gian lúc O bắt đầu dao động theo chiều dương từ VTCB, phương trình sóng điểm M cách O khoảng 2,5m là: 5 5 5  A cos B cos t− cm t − cm 6 10 5 5 2 C cos D cos t+ cm t− cm 3 Dùng kiện sau để trả lời câu 40, 41 Tại O mặt chất lỏng, người ta gây dao động với tần số f = 2Hz, biên độ 2cm, tốc độ truyền sóng mặt nước 60cm/s Câu 40: Khoảng cách từ vòng thứ hai đến vòng thứ là: A 120cm B 480cm C 12cm D 48cm Câu 41:Tại M cách O đoạn x = 25cm biên độ giảm 2, x lần Phương trình sóng M 5 5 A u M = 1, cos4  t− B u M = 0,16 cos4  t− cm cm 3   C u M = 1, cos4  t+ D uM = 0,16 cos4  t+ cm cm 3 Câu 42: Một sóng học lan truyền phương truyền sóng với vận tốc m/s Phương trình sóng điểm O phương truyền : uO = 4sin 3 t cm Phương trình sóng điểm M nằm trước O cách O khoảng 80 cm : 9 A u M = cos3  t+ 2 cm B u M = cos3  t+ cm 10  9 C u M = cos3  t− D u M = cos3  t− cm cm 10 10 Câu 43: Một sóng học lan truyền phương truyền sóng với vận tốc m/s Phương trình sóng điểm O phương truyền : uO = 10 cos2  t+  cm Phương trình sóng điểm M nằm trước O cách O khoảng 40 cm : 2  B u M = 10 cos2  t− cm cm 15 2 11 C u M = 10 cos2  t+ D u M = 10 cos2  t+ cm cm 15 Câu 44: Nguồn phát sóng biểu diễn phương trình sóng: u = 3cos20 t cm Tốc độ truyền sóng 4m/s Phương trình dao động phần tử vật chất mơi trường truyền sóng cách nguồn 20cm là:  A u = 3cos20  t− B u = 3cos20  t cm cm C u = 3cos20  t+  cm D u = 3cos20  t−  cm Câu 45: Một nguồm âm O dao động với tần số 50 Hz, biên độ A cm, dao động truyền với vận tốc m/s tr ên phương Ox Xét điểm M phương Ox với ON = 32,5 cm Chọn phương trình dao động M có pha ban đầu 0, phương trình dao động O là: A u = A cos100  t− 0,5  cm B u = A cos100  t+ 0,5  cm A u M = 10 cos2  t− C u = A cos100  t−  cm D u = A cos100  t cm `ˆÌi`Ê܈̅ʘvˆÝÊ*Ê `ˆÌœÀÊ ‡ÊvÀiiÊvœÀʘœ˜‡Vœ““iÀVˆ>ÊÕÃi° Trang 73 /œÊÀi“œÛiÊ̅ˆÃʘœÌˆVi]ÊۈÈÌ\Ê ÜÜÜ°ˆVi˜ˆ°Vœ“É՘œVŽ°…Ì“ ... Câu 11: Để phân loại sóng ngang hay sóng dọc người ta vào: A phương truyền sóng B vận tốc truyền sóng C phương dao động D phương dao động phương truyền sóng Câu 12: Sóng học là: A lan truyền vật. .. trường vật chất B Sóng lan truyền vật chất theo thời gian C Sóng dao động học D Sóng lan truyền vật chất khơng gian Câu 3: Vận tốc truyền sóng môi trường A phụ thuộc vào chất môi trường tần số sóng. .. truyền sóng cách số nguyên lần nửa bước sóng dao động pha D Những điểm phương truyền sóng cách số nguyên lần nửa bước sóng dao động ngược pha Câu 9: Chọn câu sai: A Sóng âm sóng học có chất vật