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

ĐẠI CƯƠNG VỀ SÓNG CƠ VÀ PHƯƠNG TRÌNH SÓNG

Năm học 2019-2020

I. LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI

1. Sóng cơ.

Sóng cơ là dao động cơ lan truyền trong một môi trường.

Khi sóng cơ truyền đi chỉ có pha dao động của các phần tử vật chất lan truyền còn các phần tử vật chất thì dao động xung quanh vị trí cân bằng cố định.

• Sóng ngang: là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng.

Trừ trường hợp sóng mặt nước, còn sóng ngang chỉ truyền được trong chất rắn.

Ví dụ: sóng trên mặt nước, sóng trên sợi dây cao su.

• Sóng dọc: là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng.

Sóng dọc truyền được cả trong chất khí, chất lỏng và chất rắn

Ví dụ: sóng âm, sóng trên lò xo.

Sóng cơ không truyền được trong chân không.

2. Các đặc trưng của một sóng hình sin.

• Biên độ sóng A: Biên độ A của sóng là biên độ dao động của một phần tử của môi trường có sóng truyền qua.
• 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.

Đại lượng \(f = \frac{1}{T}\) gọi là tần số của sóng.

Tần số sóng luôn không đổi kể cả khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác.

• Tốc độ truyền sóng: Tốc độ truyền sóng v là tốc độ lan truyền dao động trong môi trường.

Đối với mỗi môi trường, tốc độ truyền sóng v có một giá trị không đổi.

Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào 3 yếu tố:

- Nhiệt độ.

- Đặc tính đàn hồi của môi trường.

- Mật độ phân tử.

• Bước sóng: Bước sóng  \(\lambda \) là quãng đường mà sóng truyền được trong một chu kì.

Ta có:  \(\lambda = vT = \frac{v}{f}\)

+) Hai phần tử cách nhau một bước sóng thì dao động đồng pha với nhau.

+) Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng mà dao động ngược pha là  \(\frac{\lambda }{2}\).

+) Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng mà dao động vuông pha là  \(\frac{\lambda }{4}\).

+) Khoảng cách giữa hai điểm bất kì trên phương truyền sóng mà dao động cùng pha là \(k\lambda \).

+) Khoảng cách giữa hai điểm bất kì trên phương truyền sóng mà dao động ngược pha là \(\left( {k + 0,5} \right)\lambda \).

Khi sóng truyền từ môi trường này sang môi trường khác chu kỳ (tần số) không đổi, tốc độ sóng thay đổi  \(\left( {{v_R} > {v_L} > {v_K}} \right)\) nên bước sóng thay đổi.

Chú ý: Giữa 2 đỉnh (ngọn) sóng có một bước sóng.

Giữa n đỉnh (ngọn) sóng có (n - 1) bước sóng.

3. Phương trình sóng.

...

---Xem tiếp nội dung phần 3 Phương trình Sóng ở phần xem online hoặc tải về---

II. BÀI TẬP TỰ LUYỆN

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

A. v=2,5m/s.                   B. v=5m/s.                     

C. v=10m/s.                    D. v=1,25 m/s.

Câu 2: Một người quan sát mặt biển thấy có 5 ngọn sóng đi qua trước mặt mình trong khoảng thời gian 10 (s) và đo được khoảng cách giữa 2 ngọn sóng liên tiếp bằng 5 m. Coi sóng biển là sóng ngang. Tốc độ của sóng biển là

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

Câu 3: Một người quan sát sóng trên mặt hồ thấy khoảng cách giữa hai ngọn sóng liên tiếp bằng 2 m và có 6 ngọn sóng truyền qua trước mặt trong 8 (s). Tốc độ truyền sóng nước là

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

Câu 4: Một điểm A trên mặt nước dao động với tần số 100 Hz. Trên mặt nước người ta đo được khoảng cách giữa 7 gợn lồi liên tiếp là 3 cm. Khi đó tốc độ truyền sóng trên mặt nước là

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

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

A. 3m/s.                      B. 3.2m/s.                   C. 4m/s.                      D. 5m/s.

Câu 6: Một sóng ngang truyền trên một sợi dây rất dài có li độ  \(u = 6cos\left( {\pi t + \frac{{\pi d}}{2}} \right)\) cm, d đo bằng cm. Li độ của sóng tại d = 1 cm và t = 1 (s) là

A.  u = 0cm.                      B.  u = 6cm.                     

C.  u = 3cm.                      D.  u = -6cm.

Câu 7: Một người quan sát trên mặt biển thấy khoảng cách giữa 5 ngọn sóng liên tiếp bằng 12 m và có 9 ngọn sóng truyền qua trước mắt trong 5 (s). Tốc độ truyền sóng trên mặt biển là

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

Câu 8: Trên mặt nước có một nguồn dao động tạo ra tại điểm O một dao động điều hoà có tần số f = 50 Hz. Trên mặt nước xuất hiện những sóng tròn đồng tâm O cách đều, mỗi vòng cách nhau 3 cm. Tốc độ truyền sóng ngang trên mặt nước có giá trị bằng

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

Câu 9: Tại một điểm O trên mặt thoáng của một chất lỏng yên lặng ta tạo ra một dao động điều hoà vuông góc với mặt thoáng có chu kì T = 0,5 (s). Từ O có các vòng sóng tròn lan truyền ra xung quanh, khoảng cách hai vòng liên tiếp là 0,5 m. Xem như biên độ sóng không đổi. Tốc độ truyền sóng có giá trị

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

Câu 10: Đầu A của một sợi dây cao su căng thẳng nằm ngang được làm cho dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với tần số f = 0,5 Hz. Trong thời gian 8 (s) sóng đã đi được 4 cm dọc theo dây. Tốc độ truyền sóng v và bước sóng \(\lambda \) có giá trị là

A.  \(v = 0,2cm/s;\lambda = 0,1cm\) .                   B.  \(v = 0,2cm/s;\lambda = 0,4cm\).        

C.  \(v = 2cm/s;\lambda = 0,4cm\) .                        D.  \(v = 0,5cm/s;\lambda = 1cm\).

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

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

Câu 12: Người ta nhỏ những giọt nước đều đặn xuống một điểm O trên mặt nước phẳng lặng với tốc độ 80 giọt trong một phút, khi đó trên mặt nước xuất hiện những gợn sóng hình tròn tâm O cách đều nhau. Khoảng cách giữa 4 gợn sóng liên tiếp là 13,5 cm. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là

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

Câu 13: Lúc t = 0 đầu O của sợi dây cao su nằm ngang bắt đầu dao động đi lên với chu kỳ 2 s biên độ 5 cm, tạo thành sóng lan truyền trên dây với tốc độ 2 m/s. Điểm M trên dây cách O một khoảng bằng 1,4 cm. Thời điểm đầu tiên để M đến điểm N thấp hơn vị trí cân bằng 2 cm là

A. 1,53 s.                           B. 2,23 s.                          

C. 1,83 s.                           D. 1,23 s.

Câu 14: Mũi nhọn của âm thoa dao động với tần số f = 440 Hz được để chạm nhẹ vào mặt nước yên lặng. Trên mặt nước ta quan sát khoảng cách giữa hai nhọn sóng liên tiếp là 2 mm. Tốc độ truyền sóng là

A. 0,88m/s.                 B. 880cm/s.                

C. 22m/s.                    D. 220cm/s.

Câu 15: Người ta gây một dao động ở đầu O một dây cao su căng thẳng làm tạo nên một dao động theo phương vuông góc với vị trí bình thường của dây, với biên độ a = 3 cm và chu kỳ T = 1,8 (s). Sau 3 giây chuyển động truyền được 15 m dọc theo dây. Tìm bước sóng của sóng tạo thành truyền trên dây.

A. \(\lambda = 9\)m.                        B. \(\lambda = 6,4\)m.                    

C. \(\lambda = 4,5\)m.                     D. \(\lambda = 3,2\)m.

Câu 16: Tại điểm O trên mặt nước yên tĩnh, có một nguồn sóng dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với tần số f = 2 Hz. Từ O có những gợn sóng tròn lan rộng ra xung quanh. Khoảng cách giữa 2 gợn sóng liên tiếp là 20cm. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là

A. 160 cm/s.                      B. 20 cm/s.                        

C. 40 cm/s.                        D. 80 cm/s.

Câu 17: Nguồn phát sóng S trên mặt nước tạo dao động với tần số f =100 Hz gây ra các sóng tròn lan rộng trên mặt nước. Biết khoảng cách giữa 7 gợn lồi liên tiếp là 3 cm. Vận tốc truyền sóng trên mặt nước bằng bao nhiêu?

A. 25 cm/s.                        B. 50 cm/s.                        

C. 100 cm/s.                      D. 150 cm/s.

...

---Xem tiếp nội dung phần Bài tập tự luyện ở phần xem online hoặc tải về---

III. LỜI GIẢI CHI TIẾT BÀI TẬP TỰ LUYỆN

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

Ta có:

\(\begin{array}{l} T = \frac{{36}}{{10 - 1}} = 4s\\ \Rightarrow v = \frac{\lambda }{T} = \frac{{10}}{4} = 2,5m/s \end{array}\)

  Chọn A.

Câu 2: 5 ngọn sóng đi qua trước mặt trong khoảng thời gian 10(s) ta có:  

\(\begin{array}{l} \left( {5 - 1} \right)T = 10\\ \Rightarrow T = 2,5(s)\\ \Rightarrow v = \frac{\lambda }{T} = \frac{5}{{2,5}} = 2m/s \end{array}\)

Chọn A.

Câu 3: Có 6 ngọn sóng truyền qua trước mặt trong 8 (s) nên  

\(\begin{array}{l} \left( {6 - 1} \right)T = 8 \Rightarrow T = 1,6\\ \Rightarrow v = \frac{\lambda }{T} = \frac{2}{{1,6}} = 1,25m/s \end{array}\)

Chọn B.

Câu 4: Do khoảng cách giữa 7 gợn lồi liên tiếp là 3 cm nên

\(\begin{array}{l} \lambda = \frac{3}{{7 - 1}} = 0,5cm\\ \Rightarrow v = \lambda f = 0,5.100 = 50cm/s \end{array}\)

Chọn A.

Câu 5: Cánh hoa nhô lên 10 lần khi có sóng truyền qua thì phao sẽ thực hiện (10 - 1) dao động. Ta có:

\(T = \frac{{36}}{{10 - 1}} = 4s \Rightarrow v = \frac{\lambda }{T} = \frac{{12}}{4} = 3m/s\)

Chọn A.

Câu 6: Với \(d = 1cm;t = 1s \Rightarrow u = 6cos\left( {\pi + \frac{\pi }{2}} \right) = 0\)

Chọn A.

Câu 7: Khoảng cách giữa 5 ngọn sóng liên tiếp bằng 12 m suy ra \(\lambda = \frac{{12}}{4} = 3\)  (m).

Do có 9 ngọn sóng truyền qua trước mắt trong 5 (s) nên \(T = \frac{5}{{9 - 1}} = 0,625\) (s)

Do đó \(v = \frac{\lambda }{T} = 4,8\)  m/s. Chọn D.

Câu 8: Ta có:

\(\begin{array}{l} \lambda = 3cm\\ \Rightarrow v = \lambda f = 3.50 = 150cm/s \end{array}\)

Chọn B.

Câu 9: Ta có:

\(\begin{array}{l} \lambda = 0,5cm\\ \Rightarrow v = \frac{\lambda }{T} = 1m/s \end{array}\)

Chọn B.

Câu 10: Ta có tốc độ truyền sóng:

\(\begin{array}{l} v = \frac{4}{8} = 0,5cm/s;\\ \lambda = \frac{v}{f} = 1cm \end{array}\)

Chọn D.

Câu 11: Tốc độ truyền sóng là

\(v = \frac{s}{t} = \frac{{15}}{3} = 5m/s\)

Chọn C.

...

---Để xem tiếp nội dung Chuyên đề Đại cương về Sóng cơ và Phương trình sóng, các em vui lòng đăng nhập vào trang hoc247.net để xem online hoặc tải về máy tính---

 

Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Đại cương về Sóng cơ và Phương trình sóng môn Vật lý 12 năm học 2019-2020. Để xem toàn bộ nội dung các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập .

Các em quan tâm có thể tham khảo thêm các tài liệu cùng chuyên mục:

• Tổng hợp chuyên đề lý thuyết Dao động cơ học 2018

• Rèn luyện kỹ năng lập phương trình Dao động điều hòa Vật lý 12

• Bài tập và công thức tính nhanh về Con lắc lò xo, Con lắc đơn trong DĐĐH

Chúc các em học tập tốt !