Đại cương về Sóng cơ và Phương trình sóng môn Vật lý 12 năm học 2019-2020

 Chu kì (hoặc tần số) của sóng: Chu kì T của sóng là chu kì dao động của một phần tử của môi trường có sóng truyền qua.. Tần số sóng luôn không đổi kể cả khi truyền từ môi trường này [r]

Năm học 2019-2020 I LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM VÀ PHƢƠNG PHÁP GIẢI 1 Sóng

Sóng dao động lan truyền mơi trường

Khi sóng truyền có pha dao động phần tử vật chất lan truyền cịn phần tử vật chất dao động xung quanh vị trí cân cố định

Sóng ngang: sóng phần tử mơi trường dao động theo phương vng góc với phương truyền sóng

Trừ trường hợp sóng mặt nước, cịn sóng ngang truyền chất rắn Ví dụ: sóng mặt nước, sóng sợi dây cao su

Sóng dọc: sóng phần tử môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng

Sóng dọc truyền chất khí, chất lỏng chất rắn Ví dụ: sóng âm, sóng lị xo

Sóng khơng truyền chân không 2 Các đặc trƣng sóng hình sin

Biên độ sóng A: Biên độ A sóng biên độ dao động phần tử mơi trường có sóng truyền qua

Chu kì (hoặc tần số) sóng: Chu kì T sóng chu kì dao động phần tử mơi trường có sóng truyền qua

Đại lượng f T

Tần số sóng ln khơng đổi kể truyền từ môi trường sang môi trường khác Tốc độ truyền sóng: Tốc độ truyền sóng v tốc độ lan truyền dao động môi trường Đối với môi trường, tốc độ truyền sóng v có giá trị khơng đổi

Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào yếu tố:  Nhiệt độ

 Đặc tính đàn hồi môi trường  Mật độ phân tử

Bƣớc sóng: Bước sóng  quãng đường mà sóng truyền chu kì Tacó: vT v

f  

+) Hai phần tử cách bước sóng dao động đồng pha với

+) Khoảng cách hai điểm gần phương truyền sóng mà dao động ngược pha 

+) Khoảng cách hai điểm gần phương truyền sóng mà dao động vuông pha 

+) Khoảng cách hai điểm phương truyền sóng mà dao động pha k

+) Khoảng cách hai điểm phương truyền sóng mà dao động ngược pha k0,5

Khi sóng truyền từ mơi trường sang môi trường khác chu kỳ (tần số) không đổi, tốc độ sóng thay đổi vRvL vK nên bước sóng thay đổi

3 Phƣơng trình sóng

Xét sóng hình sin lan truyền mơi trường theo trục x, sóng phát từ nguồn đặt điểm O Chọn gốc toạ độ O chọn gốc thời gian cho phương trình dao động O

 

O

u Acos t Sóng hình sin thời điểm t Trong uO li độ O vào thời điểm t, t thời gian dao động nguồn

Sau khoảng thời gian t, dao động từ O truyền đến M cách O khoảng x v t (v tốc độ truyền sóng) làm cho phần tử M dao động Do dao động M muộn dao động O khoảng thời gian t nên phương trình dao động M

 

M

u  Acos t t

Thay t x v

  vT ta phương trình sóng M

 

2

*

M

x t x

u Acos t Acos

v T

 





   

      

   

Phương trình (*) phƣơng trình sóng hình sin truyền theo trục x. Nó cho biết li độ u phần tử có toạ độ x vào thời điểm t

Nhận xét:

+) Từ (*)  dao động M trễ pha dao động nguồn O góc 2 x/

+) Từ 2x

 x  đơn vị

+) Nếu cho phương trình sóng I u tI acos t  Ta suy phương trình sóng P Q (điểm đứng trước đứng sau I):

P đứng trước: P 

2 a u x, t a cos   t  



Q đứng sau: uQ x, t a cos   t b  

 

+) Phương trình (*) hàm tuần hồn vừa theo thời gian, vừa theo khơng gian Thật vậy, sau chu kì T dao động điểm trục x lại lặp lại trước Và cách bước sóng  trục x dao động điểm lại giống hệt (tức pha với nhau)

II BÀI TẬP TỰ LUYỆN

Câu 1: Một người quan sát mặt biển thấy phao nhô lên cao 10 lần 36 (s) đo khoảng cách hai đỉnh lân cận 10 m Tính tốc độ truyền sóng mặt biển

A. v2,5m/s B. v5m/s C. v10m/s D. v1, 25m/s

Câu 2: Một người quan sát mặt biển thấy có sóng qua trước mặt khoảng thời gian 10 (s) đo khoảng cách sóng liên tiếp m Coi sóng biển sóng ngang Tốc độ sóng biển

A. v2m/s B. v4m/s C. v6m/s D. v8m/s

Câu 3: Một người quan sát sóng mặt hồ thấy khoảng cách hai sóng liên tiếp m có sóng truyền qua trước mặt (s) Tốc độ truyền sóng nước

A. v3, 2m/s B. v1, 25m/s C. v2,5m/s D. v3m/s

Câu 4: Một điểm A mặt nước dao động với tần số 100 Hz Trên mặt nước người ta đo khoảng cách gợn lồi liên tiếp cm Khi tốc độ truyền sóng mặt nước

A. v50cm/s B. v50m/s C. v5cm/s D. v0,5cm/s

Câu 5: Một người quan sát thấy cánh hoa hồ nước nhô lên 10 lần khoảng thời gian 36 (s) Khoảng cách hai đỉnh sóng 12 m Tính tốc độ truyền sóng mặt hồ

A. v3m/s B. v3, 2m/s C. v4m/s D. v5m/s

Câu 6: Một sóng ngang truyền sợi dây dài có li độ

2 d u cost 

  cm, d đo cm Li độ sóng d = cm t = (s)

A. u0 cm B. u6 cm C. u3 cm D. u 6 cm

ngọn sóng truyền qua trước mắt (s) Tốc độ truyền sóng mặt biển

A. v4,5m/s B. v5m/s C. v5,3m/s D. v4,8m/s

Câu 8: Trên mặt nước có nguồn dao động tạo điểm O dao động điều hồ có tần số f = 50 Hz Trên mặt nước xuất sóng trịn đồng tâm O cách đều, vòng cách cm Tốc độ truyền sóng ngang mặt nước có giá trị

A. v120cm/s B. v150cm/s C. v360cm/s D. v150m/s

Câu 9: Tại điểm O mặt thoáng chất lỏng yên lặng ta tạo dao động điều hồ vng góc với mặt thống có chu kì T = 0,5 (s) Từ O có vịng sóng trịn lan truyền xung quanh, khoảng cách hai vòng liên tiếp 0,5 m Xem biên độ sóng khơng đổi Tốc độ truyền sóng có giá trị

A. v1,5m/s B. v1m/s C. v2,5m/s D. v1,8m/s

Câu 10: Đầu A sợi dây cao su căng thẳng nằm ngang làm cho dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với tần số f = 0,5 Hz Trong thời gian (s) sóng cm dọc theo dây Tốc độ truyền sóng v bước sóng  có giá trị

A. v0, 2cm s/ 0,1cm B. v0, 2cm s/ 0, 4cm C. v2cm s/  0, 4cm D. v0,5cm s/ 1cm

Câu 11: Người ta gây dao động đầu O dây cao su căng thẳng làm tạo nên dao động theo phương vng góc với vị trí bình thường dây, với biên độ a3 cm chu kỳ T = 1,8 (s) Sau giây chuyển động truyền 15 m dọc theo dây Tốc độ truyền sóng dây

A. v9m/s B. v6m/s C. v5m/s D. v3m/s

Câu 12: Người ta nhỏ giọt nước đặn xuống điểm O mặt nước phẳng lặng với tốc độ 80 giọt phút, mặt nước xuất gợn sóng hình trịn tâm O cách Khoảng cách gợn sóng liên tiếp 13,5 cm Tốc độ truyền sóng mặt nước

A. v6cm/s B. v45cm/s C. v350cm/s D. v60cm/s

Câu 13: Lúc t = đầu O sợi dây cao su nằm ngang bắt đầu dao động lên với chu kỳ s biên độ cm, tạo thành sóng lan truyền dây với tốc độ m/s Điểm M dây cách O khoảng 1,4 cm Thời điểm để M đến điểm N thấp vị trí cân cm

Câu 14: Mũi nhọn âm thoa dao động với tần số f = 440 Hz để chạm nhẹ vào mặt nước yên lặng Trên mặt nước ta quan sát khoảng cách hai nhọn sóng liên tiếp mm Tốc độ truyền sóng A. v0,88m/s B. v880cm/s C. v22m/s D. v220cm/s

Câu 15: Người ta gây dao động đầu O dây cao su căng thẳng làm tạo nên dao động theo phương vng góc với vị trí bình thường dây, với biên độ a = cm chu kỳ T = 1,8 (s) Sau giây chuyển động truyền 15 m dọc theo dây Tìm bước sóng sóng tạo thành truyền dây

A. 9m B. 6, 4m C. 4,5m D. 3, 2m

Câu 16: Tại điểm O mặt nước n tĩnh, có nguồn sóng dao động điều hồ theo phương thẳng đứng với tần số f = Hz Từ O có gợn sóng trịn lan rộng xung quanh Khoảng cách gợn sóng liên tiếp 20cm Tốc độ truyền sóng mặt nước

A. 160 cm/s B. 20 cm/s C. 40 cm/s D. 80 cm/s

Câu 17: Nguồn phát sóng S mặt nước tạo dao động với tần số f =100 Hz gây sóng trịn lan rộng mặt nước Biết khoảng cách gợn lồi liên tiếp cm Vận tốc truyền sóng mặt nước bao nhiêu?

A. 25 cm/s B. 50 cm/s C. 100 cm/s D. 150 cm/s

Câu 18: Sóng có tần số f= 80 Hz lan truyền môi trường với tốc độ v = m/s Dao động phân tử vật chất hai điểm phương truyền sóng cách nguồn sóng đoạn 31 cm 33,5 cm, lệch pha góc

A.  / rad B. rad C. 2 rad D.  / rad

Câu 19: Xét sóng dao động điều hồ truyền mơi trường với tần số f = 50 Hz Xác định độ lệch pha điểm hai thời điểm cách 0,1 (s)?

A. 11 rad B. 11,5 rad C. 10 rad D.  rad

Câu 20: Sóng truyền từ A đến M với bước sóng  = 60 cm M cách A khoảng d = 30 cm So với sóng A sóng M

Câu 21: Sóng truyền từ A đến M cách A đoạn d = 4,5 cm, với bước sóng  = cm Dao động sóng M có tính chất sau ?

A. Chậm pha sóng A góc / 2 rad B. Sớm pha sóng góc / 2 rad C. Cùng pha với sóng A D. Ngược pha với sóng A

Câu 22: Một sợi dây cao su căng thẳng nằm ngang có đầu A nối với rung có tần số f = 0,5 Hz Sau (s) dao động truyền 10 m, điểm M dây cách A đoạn m có trạng thái dao động so với A

A. ngược pha B. pha

C. lệch pha góc  / rad D. lệch pha góc  / rad

Câu 23: Một sóng học truyền theo phương Ox có phương trình sóng u10cos800t20dcm, tọa độ d tính mét (m), thời gian t tính giây Tốc độ truyền sóng mơi trường

A. v40 m/s B. v80 m/s C. v100 m/s D. v314 m/s III LỜI GIẢI CHI TIẾT BÀI TẬP TỰ LUYỆN

Câu 1: Phao nhô lên 10 lần có sóng truyền qua phao thực (10 - 1) dao động

Ta có: 36 10 2,5 /

10

T s v m s

T 

     

 Chọn A.

Câu 2: sóng qua trước mặt khoảng thời gian 10(s) ta có: 5 1 T 10

2,5( )

2,5

T s v

T 

      m/s Chọn A.

Câu 3: Có sóng truyền qua trước mặt (s) nên 6 1 T   8 T 1,6

1, 25 1,6 v

T 

    m/s Chọn B.

Câu 4: Do khoảng cách gợn lồi liên tiếp cm nên 0,5

  

 cm

Khi vf 0,5.10050cm/s Chọn A.

36 12

4

10

T s v

T 

     

 m/s Chọn A.

Câu 6: Với ; d  cm t   s u cos   

  Chọn A.

Câu 7: Khoảng cách sóng liên tiếp 12 m suy 12

  (m)

Do có sóng truyền qua trước mắt (s) nên 0,625

T  

 (s)

Do v 4,8 T 

  m/s Chọn D.

Câu 8: Ta có:  3cm v f 3.50 150 cm s/ Chọn B.

Câu 9: Ta có: 0,5cm v /m s T



     Chọn B.

Câu 10: Ta có tốc độ truyền sóng: 0,5 / ;

v

v cm s cm

f 

    Chọn D.

Câu 11: Tốc độ truyền sóng 15 /

s

v m s

t

   Chọn C.

Câu 12: Bước sóng 13,5 4,5

3 cm

   , tần số sóng 80 60 f  

Tốc độ truyền sóng mặt nước vf 6cm s/ Chọn A.

Câu 13: Tại t = đầu O bắt đầu dao động M chưa “chuyển động” muốn sóng truyền từ M đến N (N thấp VTCB cm) sóng phải truyền từ O đến M đến VTCB đến N

Thời gian để sóng truyền từ O đến M 0,7 OM t

v

  (s )

Thới gian để từ M đến VTCB 2 T

t   (s)

Thời gian để M đến N thấp VTCB 2cm 3

2 arcsin 0,13 t 

Vậy t   t1 t2 t3 1,83 s Chọn C.

Câu 14: Ta có:  2mm v .f 88cm s/ Chọn A.

Câu 15: Ta có tốc độ truyền sóng v s /m s t

 

Bước sóng sóng tạo thành vT 9 m Chọn A.

Câu 16: Khoảng cách gợn sóng liên tiếp 20cm nên  = 20 (cm) Do v.f 40 cm/s Chọn C.

Câu 17: Khoảng cách gợn lồi liên tiếp cm nên 0,5

 

 cm

Do v.f 50 cm/s Chọn B.

Câu 18: Ta có: v f

   cm

Độ lệch pha phần tử 2 2,5 d

 

 



    (rad) Chọn B. Câu 19: Độ lệch pha điểm hai thời điểm cách 0,1 (s)

2 f t 10

  

   (rad) Chọn C.

Câu 20: M trễ pha so với A góc  2d (rad) 

    Sóng M sóng A ngược pha Chọn C.

Câu 21: Sóng M trễ pha so với sóng A góc (rad) d

 

 

   Chọn A.

Câu 22: Ta có T 2s f

  Quãng đường vật chu kì S  10 cm

Độ lệch pha sóng hai điểm  2d (rad) 

    Sóng hai điểm ngược pha Chọn A

Câu 23: Ta có 20 40 /  10

d

d m v m s

T

   

Website HOC247 cung cấp môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thơng minh, nội

dung giảng biên soạn công phu giảng dạy giáo viên nhiều năm kinh nghiệm,

giỏi kiến thức chuyên môn lẫn kỹ sư phạm đến từ trường Đại học trường chuyên danh tiếng

I. Luyện Thi Online

- Luyên thi ĐH, THPT QG: Đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ Trường ĐH THPT danh tiếng xây dựng khóa luyện thi THPTQG các mơn: Tốn, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học Sinh Học

- Luyện thi vào lớp 10 chun Tốn: Ơn thi HSG lớp 9 luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán trường

PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An trường Chuyên khác

TS.Trần Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo Thầy Nguyễn Đức Tấn.

II. Khoá Học Nâng Cao HSG

- Toán Nâng Cao THCS: Cung cấp chương trình Tốn Nâng Cao, Tốn Chun dành cho em HS THCS lớp 6, 7, 8, yêu thích mơn Tốn phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập trường đạt điểm tốt kỳ thi HSG

- Bồi dưỡng HSG Toán: Bồi dưỡng phân mơn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và Tổ Hợp dành cho học sinh khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS Lê Bá Khánh Trình, TS Trần Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩn đơi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia

III. Kênh học tập miễn phí

- HOC247 NET: Website hoc miễn phí học theo chương trình SGK từ lớp đến lớp 12 tất môn học với nội dung giảng chi tiết, sửa tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo phong phú cộng đồng hỏi đáp sôi động

- HOC247 TV: Kênh Youtube cung cấp Video giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa tập, sửa đề thi miễn phí từ lớp đến lớp 12 tất môn Toán- Lý - Hoá, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học Tiếng Anh

Vững vàng tảng, Khai sáng tương lai

Học lúc, nơi, thiết bi – Tiết kiệm 90%

Học Toán Online Chuyên Gia