ôn thi đại học chuyên đề sóng cơ và bài tập có đáp án

ôn thi đại học chuyên đề sóng cơ và bài tập có đáp án

Website học tập miễn phí http://trungtamtainangtre.edu.vn Trang 1 GV: Đoàn Văn Lượng ĐT : 0915718188 - 0906848238 Email: doanvluong@gmail.com Trang 1 A C B I D G H F E J    2  2 3  CHƢƠNG : SÓNG CƠ A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT: I.SÓNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SÓNG CƠ : 1.Sóng cơ- Định nghĩa- phân loại + Sóng cơ    + Sóng ngang   + Sóng dọc là sóng tron  2.Các đặc trưng của một sóng hình sin + Biên độ của sóng A + Chu kỳ sóng T + Tần số f:  : f = T 1 + Tốc độ  + Bƣớc sóng :    = vT = f v .     λ 2 . ng ông pha là λ 4 . +bt k   ùng pha là: k. +bt k   c pha là: (2k+1) λ 2 . +-  3. Phương trình sóng: a.Tại nguồn O: u O =A o cos(t) b.Tại M trên phương truyền sóng: u M =A M cos(t- t)            só  o = A M = A. Thì:u M =Acos(t - v x ) =Acos 2(  x T t  ) Với t x/v c.Tổng quát: Tại điểm O: u O = Acos(t + ). d.Tại điểm M cách O một đoạn x trên phương truyền sóng.  u M = A M cos(t +  - x v  ) = A M cos(t +  - 2 x   ) t  x/v Ox thì: O M x v  sóng u x   -A O A u x Website học tập miễn phí http://trungtamtainangtre.edu.vn Trang 2 GV: Đoàn Văn Lượng ĐT : 0915718188 - 0906848238 Email: doanvluong@gmail.com Trang 2 d 1 0 N N d d 2 M u M = A M cos(t +  + x v  ) = A M cos(t +  + 2 x   ) - M  - M là hàm . e. Độ lệch pha giữa hai điểm cách nguồn một khoảng x M , x N: 2 N M N M MN x x x x v           2 2 2 NM MN N M xx k k x x k               . ( k  Z )   (2 1) 2 (2 1) (2 1) 2 NM MN N M xx k k x x k                  . ( k  Z )   (2 1) 2 (2 1) (2 1) 2 2 4 NM MN N M xx k k x x k                 . ( k  Z ) -  2 xx v          thì :  = 2d  ) -  cùng pha khi: d = k ngƣợc pha khi: d = (2k + 1)  2 vuông pha khi: d = (2k + 1)  4  Lƣu ý: Đơn vị của x, x 1 , x 2 ,d,  và v phải tương ứng với nhau. f. Trong hiện tượng truyền sóng trên sợi dây,   II. GIAO THOA SÓNG 1. Điều kiện để có giao thoa: ian  cùng pha). 2. Lý thuyết giao thoa:  1 , S 2 l: +:( 1 , d 2 ) 11 Acos(2 )u ft   và 22 Acos(2 )u ft   + 1 11 Acos(2 2 ) M d u ft        và 2 22 Acos(2 2 ) M d u ft        +u M = u 1M + u 2M 1 2 1 2 1 2 2 os os 2 22 M d d d d u Ac c ft                           + 12 2 os 2 M dd A A c           21       M S 1 S 2 d 1 d 2 Website học tập miễn phí http://trungtamtainangtre.edu.vn Trang 3 GV: Đoàn Văn Lượng ĐT : 0915718188 - 0906848238 Email: doanvluong@gmail.com Trang 3 2.1.Tìm số điểm dao động cực đại, số điểm dao động cực tiểu giữa hai nguồn: Cách 1 :  (k Z) 22         ll k       ( 11 2 2 2 2 k Z)          ll k      Cách 2: S 1 S 2 / = n, p (n phân ) 2n +1 2n.  2n+2.  2.2. Hai nguồn dao động cùng pha ( 12 0        2k  ) + Độ lệch pha của hai sóng thành phần tại M:   12 2 dd     + Biên độ sóng tổng hợp: A M =2.A.   12 cos dd     A max = 2.A  =2.k. (kZ) d = d 2  d 1 = k.  A min = 0 khi: =(2.k+1) (kZ) d=d 2  d 1 =(k + 2 1 ). + Để xác định điểm M dao động với A max hay A min ta xét tỉ số  12 dd  -Nếu    12 dd k = số nguyên thì M dao động với A max và M nằm trên cực đại giao thoa thứ k - Nếu    12 dd k + 2 1 thì tại M là cực tiểu giao thoa thứ (k+1) + Khoảng cách giữa hai đỉnh liên tiếp của hai hypecbol cùng loại ) giao thoa): /2. + Số đường dao động với A max và A min :    max  (không tính hai nguồn): * Số Cực đại: ll k     và kZ.  22 . 1 AB kd   (thay các    min  (không tính hai nguồn): * Số Cực tiểu: 11 22 ll k       và k Z. Hay 0,5 (k Z)      ll k   422 . 1   AB kd   Số cực đại giao thoa bằng số cực tiểu giao thoa + 1. M d 1 d 2 S 1 S 2 k = 0 -1 -2 1 Hình ảnh giao thoa sóng 2 Website học tập miễn phí http://trungtamtainangtre.edu.vn Trang 4 GV: Đoàn Văn Lượng ĐT : 0915718188 - 0906848238 Email: doanvluong@gmail.com Trang 4 2.3. Hai nguồn dao động ngược pha:( 12         )  1  d 2 = (2k+1) 2  (kZ) Số đƣờng hoặc số điểm dao động cực đại (không tính hai nguồn): 11 22 ll k       Hay 0,5 (k Z)      ll k  d 1  d 2 = k (kZ) Số đƣờng hoặc số điểm dao động cực tiểu (không tính hai nguồn): (k Z)     ll k  2.4. Hai nguồn dao động vuông pha:  =(2k+1)  /2 ( Số Cực đại= Số Cực tiểu) +  tAu A .cos.   ;   .cos( . ) 2 B u A t . +      2 1 1 2 2. .cos cos . 44 u A d d t d d                         + Độ lệch pha của hai sóng thành phần tại M:   21 2 2 dd        + Biên độ sóng tổng hợp: A M =           21 2. . cos 4 u A d d * Số Cực đại: 11 (k Z) 44        ll k  * Số Cực tiểu: 11 (k Z) 44        ll k  Hay 0,25 (k Z)      ll k   => Số giá trị nguyên của k thoả mãn các biểu thức trên là số đường cần tìm. 2.5.Tìm số điểm dao động cực đại, dao động cực tiểu giữa hai điểm M N: Các công thức tổng quát : a. Độ lệch pha của hai sóng từ hai nguồn đến M là: 2 1 1 2 2 ()             M M M dd (1)  21       b. Hiệu đƣờng đi của sóng từ hai nguồn đến M là: 12 ( ) ( ) 2         M dd (2) -Chú ý: + 21        + 21       M M M    c. Số điểm (đƣờng) dao động cực đại, cực tiểu giữa hai điểm M, N thỏa mãn : d M  12 ( ) ( ) 2         M dd  d N (3)  1M , d 2M , d 1N , d 2N . ) d M = d 1M - d 2M ; d N = d 1N - d 2N d M < d N điểm (đƣờng)  A B k=1 k=2 k= -1 k= - 2 k=0 k=0 k=1 k= -1 k= - 2 M S 1 S 2 d 1M d 2 M N C d 1N d 2N Website học tập miễn phí http://trungtamtainangtre.edu.vn Trang 5 GV: Đoàn Văn Lượng ĐT : 0915718188 - 0906848238 Email: doanvluong@gmail.com Trang 5 Chú ý:    d.Tìm số đường dao động cực đại và không dao động giữa hai điểm M, N bất kỳ   1M , d 2M , d 1N , d 2N . d M = d 1M - d 2M ; d N = d 1N - d 2N d M < d N .  * Cực đại: d M < k < d N * Cực tiểu: d M < (k+0,5) < d N  * Cực đại: d M < (k+0,5) < d N * Cực tiểu: d M < k < d N  III. SÓNG DỪNG -   - Nguyên nhân: Sóng d  1. Một số chú ý        2. Điều kiện để có sóng dừng trên sợi dây dài l:  * ( ) 2 l k k N    ;   (2 1) ( ) 4 l k k N     nguyên = k;  3 Đặc điểm của sóng dừng: - 2  . - 4  . -(bng, múi) sóng bt k là : k. 2  . -f = T  . 4. Phương trình sóng dừng trên sợi dây (đầu P cố định hoặc dao động nhỏ là nút sóng) * Đầu Q cố định (nút sóng): à sóng : os2 B u Ac ft   và ' os2 os(2 ) B u Ac ft Ac ft          os(2 2 ) M d u Ac ft    và ' os(2 2 ) M d u Ac ft         ' M M M u u u 2  2  k 2  Q P 4  2  2  k 2  Q P Website học tập miễn phí http://trungtamtainangtre.edu.vn Trang 6 GV: Đoàn Văn Lượng ĐT : 0915718188 - 0906848238 Email: doanvluong@gmail.com Trang 6 2 os(2 ) os(2 ) 2 sin(2 ) os(2 ) 2 2 2 M dd u Ac c ft A c ft               2 os(2 ) 2 sin(2 ) 2 M dd A A c A       * Đầu Q tự do (bụng sóng): : ' os2 BB u u Ac ft      os(2 2 ) M d u Ac ft    và ' os(2 2 ) M d u Ac ft     ' M M M u u u ; 2 os(2 ) os(2 ) M d u Ac c ft     2 cos(2 ) M d AA    Lưu ý: *  2 sin(2 ) M x AA     2 cos(2 ) M x AA    IV. SÓNG ÂM 1. Sóng âm: . +Âm nghe được  +Hạ âm :  +siêu âm  2. Các đặc tính vật lý của âm a.Tần số âm:  b.+ Cường độ âm: WP I= = tS S Cường độ âm tại 1 điểm cách nguồn một đoạn R: 2 P I= 4 R    .S (m 2      (với sóng cầu thì S là diện tích mặt cầu S=4πR 2 ) + Mức cường độ âm: 0 I L(B) = lg I => 0 I 10 I L   0 I L(dB) =10.lg I => 21 2 1 2 2 21 0 0 1 1 I I I I L -L = lg lg lg 10 I I I I LL      0 = 10 -12 W/m 2  Ben (B),  (dB): 1B = 10dB. c.Âm cơ bản và hoạ âm : Sóng âm d   phổ ên -Đồ thị dao động âm : m  3. Các nguồn âm thường gặp: +Dây đàn:   ( k N*) 2 v fk l  . 1   1 2 v f l   1  1  +Ống sáo:  (nút sóng)  (  (2 1) ( k N) 4 v fk l      1 4 v f l    1  1  Website học tập miễn phí http://trungtamtainangtre.edu.vn Trang 7 GV: Đoàn Văn Lượng ĐT : 0915718188 - 0906848238 Email: doanvluong@gmail.com Trang 7 CHỦ ĐỀ 1: SÓNG CƠ V À SỰ TRUYỀN SÓNG CƠ Dạng 1 : Xác định các đại lượng đặc trưng của sóng: 1 –Kiến thức cần nhớ : -Chu kỳ (T), vận tốc (v), tần số (f), bƣớc sóng () liên hệ với nhau : T 1 f  ; f v vTλ  ; t s v    t. n ngọn sóng n-1   dài l  nm l λ   ; +  1  N t T -Độ lệch pha:     d2  -   k2 -   )12(  k 2 –Phƣơng pháp : B 1 : Tóm t cho gì?, h  hp pháp B 2 : -ng: T 1 f  ; f v vTλ  ;    d2  B 3 : Suy ra biu thi ng cho và các d kin. B 4 : Thc hi nh giá tr ng tìm và la chn câu tr l 3.VÍ DỤ MINH HỌA Ví dụ 1:  sóng là 10m  A. 0,25Hz; 2,5m/s B. 4Hz; 25m/s C. 25Hz; 2,5m/s D. 4Hz; 25cm/s Hướng dẫn giải:  36 9   11 0,25 4 f Hz T    .:   10 =vT v= 2,5 m / s T4      . Đáp án A Ví dụ 2:               4cos(20t - .x 3   A. 60mm/s B. 60 cm/s C. 60 m/s D. 30mm/s Hướng dẫn giải: Ta có .x 3  = 2 .x  =>  = 6 m => v =  met). Đáp án C 4.Các bài tập rèn luyện dạng 1 có hướng dẫn: Bài 1 :  trong 30 giây ng 24m. T là A. v = 4,5m/s B. v = 12m/s. C. v = 3m/s D. v = 2,25 m/s Bài 2:  5cos(6 )u t x     A. 3 m/s. B. 60 m/s. C. 6 m/s. D. 30 m/s. Website học tập miễn phí http://trungtamtainangtre.edu.vn Trang 8 GV: Đoàn Văn Lượng ĐT : 0915718188 - 0906848238 Email: doanvluong@gmail.com Trang 8 Bài 3: - 4x) (cm) (x tín T   A. 5 m/s. B. 4 m/s. C. 40 cm/s. D. 50 cm/s. Bài 4.  là A. 25/9(m/s) B. 25/18(m/s) C. 5(m/s) D. 2,5(m/s) Bài 5:    A. 30 m/s B. 15 m/s C. 12 m/s D. 25 m/s Bài 6 :   20cm. T   A.160(cm/s) B.20(cm/s) C.40(cm/s) D.80(cm/s) Bài 7:   A. 25cm/s. B. 50cm/s. * C. 100cm/s. D. 150cm/s. Bài 8:    A. 1. B. 2. C. 3. D. 4. Bài 9:  - : A. A = 6 cm. B. A = 3 cm. C. A = 2 3 cm. D. A = 3 3 cm. Bài 10: Só    A. 3 () 20 s B. 3 () 80 s C. 7 () 160 s D. 1 () 160 s Bài 11:     A. 11/120 .s B. 1/60 .s C. 1/120 .s D. 1/12 .s Bài 12:       C  Bài 13:      = (k + 0,5) f  A. 8,5Hz B. 10Hz C. 12Hz D. 12,5Hz Bài 14: M   (2 1) 2 k      1,   A. 12 cm B. 8 cm C. 14 cm D. 16 cm Bài 15:   50cm/ A. 64cm/s B. 60 cm/s C. 68 cm/s D. 56 cm/s Website học tập miễn phí http://trungtamtainangtre.edu.vn Trang 9 GV: Đoàn Văn Lượng ĐT : 0915718188 - 0906848238 Email: doanvluong@gmail.com Trang 9 Bài 16:     A.3 B. 1. C. 2. D. 4. Bài 17:     A. 1 cm B.  1 cm C. 0 D. 0,5 cm Hướng dẫn bài tập rèn luyện : Bài 1: Giải: Ta có: (16-1)T = 30 (s)  T = 2 (s)  = 24m  24m   = 6(m) 6 3 2 v T     (m/s). Đáp án C. Bài 2: Giải :  ) 2 cos( xtau     .Suy ra: )(3 2 6 )/(6 Hzfsrad     ; 2 x   = x => m2 2      v = f.  = 2.3 = 6(m/s)  Đáp án C Bài 3: Giải: Ta có: )/(5)( 2 4 2 );( 10 2 sm T vmx x sT        Đáp án A Bài 4: Giải:   9T = 36(s)  T = 4(s)   = 10m   10 v 2,5 m /s T4      . Đáp án D Bài 5: Giải : 4 = 0,5 m   = 0,125m  v = 15 m/s  Đáp án B Bài 6: Giải: 20  cm  v= scmf /40.   Đáp án C. Bài 7: Giải:      6 3 cm 0,5 cm       v .f 100.0,5 50 cm / s     Bài 8: Giải:  = v f = 8 cm. Ta có: OA  = 1,25 ; OB  = 3,0625 ; OC  = 5,3125.   ; 2,25 ; 3,25 ; 4,25 ; 5,25    ; 4,25 ; 5,25.  Đáp án C. Bài 9: Giải: Trong bài MN = /3 (gt)   /3.  C1: (Dùng phƣơng trình sóng) T a a c c ó ó t t h h   v v i i   t t : : u u M M = = A A c c o o s s ( (   t t ) ) = = + + 3 3 c c m m ( ( 1 1 ) ) , , u u N N = = A A c c o o s s ( (   t t - - 2 3  ) ) = = - - 3 3 c c m m ( ( 2 2 ) ) ( ( 1 1 ) ) + + ( ( 2 2 ) )   A A [ [ c c o o s s ( (   t t ) ) + + c c o o s s ( (   t t - - 2 3  ) ) ] ] = = 0 0 . . Á Á p p d d   n n g g : : c c o o s s a a + + c c o o s s b b = = 2 2 c c o o s s ab 2  c c o o s s ab 2    2 2 A A c c o o s s 3  c c o o s s ( (   t t - - 3  ) ) = = 0 0   c c o o s s ( (   t t - - 3  ) ) = = 0 0     t t - - 3  = = k 2   , , k k   Z Z . .     t t = = 5 6  + + k k   , , k k   Z Z . . T T h h a a y y v v à à o o ( ( 1 1 ) ) , , t t a a c c ó ó : : A A c c o o s s ( ( 5 6  + + k k   ) ) = = 3 3 . . D D o o A A > > 0 0 n n ê ê n n A A c c o o s s ( ( 5 6  - -   ) ) = = A A c c o o s s ( ( - - 6  ) ) = = A3 2 = = 3 3 ( ( c c m m ) )   A A = = 2 3 cm. C C 2 2 : : ( ( D D ù ù n n g g l l i i ê ê n n h h   g g i i   a a d d a a o o đ đ   n n g g đ đ i i   u u h h ò ò a a v v à à c c h h u u y y   n n đ đ   n n g g t t r r ò ò n n đ đ   u u ! ! ) ) ON'  N )  OM'  M   = 2 3  ( (   n n g g v v   i i M M N N = = 3  , d d a a o o đ đ   n n g g t t   i i M M v v à à N N l l   c c h h p p h h a a n n h h a a u u m m   t t g g ó ó c c 2 3  )  M = + 3 cm, u N = -3 cm (Hình ), nên ta có  = 2  = 3    A A s s i i n n 3  = = 3 3 ( ( c c m m ) )   A A = = 2 3 cm. Đáp án C. Bài 10: Giải: + Ta có  22.5 9 2 10 4 4 MN         O u -3 +3 N’ M’ K Website học tập miễn phí http://trungtamtainangtre.edu.vn Trang 10 GV: Đoàn Văn Lượng ĐT : 0915718188 - 0906848238 Email: doanvluong@gmail.com Trang 10 +   s f T t 80 3 4 3 4 3  .  Bài 11:  = 12 cm ; MN  = 26 12 = 2 + 1 6 hay MN = 2 + 6   sớm  góc 3  . D D ù ù n n g g l l i i ê ê n n h h   g g i i   a a d d a a o o đ đ   n n g g đ đ i i   u u h h ò ò a a v v à à c c h h u u y y   n n đ đ   n n g g t t r r ò ò n n đ đ   u u d d   d d à à n n g g t t h h   y y :  N = - M = a 2  và đang đi lên.  t min = 5T 6 = 51 ss 60 12   11 s f 10  . D Bài 12: Giải:  /3   ng  => /6 và 5/6. suy ra   /6 =5 => =30cm; => v=.f =30.10=3m/s 5/6 =5 =>  =6cm;  v=.f =6.10 = 60 cm/s  ; : . .Đáp án C Bài 13: Giải 1::     Hzk d v kfk v df v dfd 5,05 2 5,0)5,0( 222       + Do :   HzfkkkHzfHz 5,1221,21,1135.5,08138  Đáp án D. Giải 2: Dùng MODE 7 của máy Fx570ES, 570ES Plus xem bài 14 dƣới đây! Bài 14: Cách giải truyền thống Cách dùng máy Fx570ES, 570ES Plus và kết quả  2 )12(   k =   2 d d= (2k+1) 4  = (2k+1) f v 4 Do 22Hz  26Hz f=(2k+1) d v 4 Cho k=0,1,2.3. k=3 f =25Hz  =v/f =16cm Chọn D MODE 7 : TABLE Xuất hiện: f(X) = ( Hàm là tần số f) ( ) (2 1) 4 v f x f k d    =( 2X+1) 4 4.0,28 Nhập máy:( 2 x ALPHA ) X + 1 ) x ( 1 : 0,28 ) = START 0 = END 10 = STEP 1 = kết quả  =v/f= 25 40 =16cm Bài 15: Giải: =12cm . Chọn B => 12. 12.10 120 12 vf kv f k k k      . 120 50 / 70 /cm s v cm s k    => Giải 2: Cách dùng máy Fx570ES, 570ES Plus chọn MOE 7 (xem bài 14) Bài 16: Giải 1:  Ta có: 1 1 2 2 2 2 2 0,5                     v lf l k k v fk  850 0,5 v k   Mà 300 / 350 / 1,92 2,33    m s v m s k . Giải 2: Dùng máy Fx570ES, 570ES Plus (xem bài 12): 850 17 300 350 6 7 0,5 0,5kk       MODE 7 : TABLE Xuất hiện: f(X) = 17 0,5k  đáp án B x=k f(x) = f 0 3.517 1 2 3 4 10.71 17.85 25 32.42 N M M .N N    .        và 2 22 Acos (2 2 ) M d u ft        +u M = u 1M + u 2M 1 2 1 2 1 2 2 os os 2 22 M d d d d u Ac c. = 2 cm u M = Acos( T  2 t + 2  ±   d2 ) = Acos( T  2 2 T + 2  ± 3. 2   ) = Acos( 2 3  ± 3 2  ) = 2 cm => Acos( 6 13  ) = Acos( 6  ) = 2( cm)