HOC247 xin giới thiệu đến bạn đọc Phương pháp giải dạng bài tập đại cương về sóng cơ môn Vật Lý 12 năm 2021-2022. Đây là tài liệu hay dành cho các bạn tự ôn tập, hệ thống lại kiến thức, nhằm đạt kết quả tốt trong các kì thi sắp tới. Chúc các bạn học tốt, mời các bạn tải về tham khảo!
1. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
1.1. Khái niệm về sóng cơ, sóng ngang, sóng dọc
a. Sóng cơ: là dao động cơ lan truyền trong môi trường vật chất \(\to \) không truyền được trong chân không.
- Khi sóng cơ lan truyền, các phân tử vật chất chỉ dao động tại chỗ, pha dao động và năng lượng sóng chuyển dời theo sóng. Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng.
- Trong môi trường đồng tính và đẳng hướng, các phần tử gần nguồn sóng sẽ nhận được sóng sớm hơn (tức là dao động nhanh pha hơn) các phần tử ở xa nguồn.
b. Sóng dọc: là sóng cơ có phương dao động trùng với phương truyền sóng. Sóng dọc truyền được trong chất khí, lỏng, rắn. Ví dụ: Sóng âm khi truyền trong không khí hay trong chất lỏng.
c. Sóng ngang: là sóng cơ có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng. Sóng ngang truyền được trong chất rắn và trên mặt chất lỏng. Ví dụ: Sóng trên mặt nước.
1.2. Các đặc trưng của sóng cơ
a. Chu kì (tần số sóng): là đại lượng không thay đổi khi sóng truyền từ môi trường này sang môi trường khác.
b. Tốc độ truyền sóng: là tốc độ lan truyền dao động trong môi trường; phụ thuộc bản chất môi trường (\({{V}_{R}}>{{V}_{L}}>{{V}_{K}}\)) và nhiệt độ (nhiệt độ môi trường tăng thì tốc độ lan truyền càng nhanh).
c. Bước sóng: \(\lambda =v.T=\frac{v}{f}\) Với v(m/s); T(s); f(Hz) \(\Rightarrow \) λ(m) \(\Rightarrow \) Quãng đường truyền sóng: S = v.t
- ĐN1: Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên cùng phương truyền sóng dao động cùng pha nhau.
- ĐN2: Bước sóng là quãng đường sóng lan truyền trong một chu kì.
Chú ý:
+ Khoảng cách giữa hai ngọn sóng liên tiếp là λ; Khoảng cách giữa n ngọn sóng (n – 1)λ.
1.3. Phương trình sóng
a. Phương trình sóng
\(\to \) Tập hợp các điểm cách đều nguồn sóng đều dao động cùng pha!
b. Độ lệch pha của 2 dao động tại 2 điểm cách nguồn:
\(\Delta \varphi =2\pi .\frac{\left| {{d}_{1}}-{{d}_{2}} \right|}{\lambda }\)
Nếu hai điểm đó nằm trên một phương truyền sóng và cách nhau một khoảng d thì:
\(\Delta \varphi =2\pi .\frac{d}{\lambda }\)
+ Cùng pha: \(\Delta \varphi =2k\pi \Rightarrow d=k\lambda \left( k=1,2,3... \right)\).
+ Ngược pha: \)\Delta \varphi =\left( 2k+1 \right)\pi \Rightarrow d=\left( k+0,5 \right)\lambda \left( k=0,1,2... \right)\).
Bài toán 1: Cho khoảng cách, độ lệch pha của 2 điểm, \({{v}_{1}}\le v\le {{v}_{2}}\) hoặc \){{f}_{1}}\le f\le {{f}_{2}}\). Tính v hoặc f:
Dùng máy tính, bấm MODE 7 ; nhập hàm f(x) = v hoặc f theo ẩn x = k; cho chạy nghiệm (từ START 0 đến END 10; chọn STEP 1 (vì k nguyên), nhận nghiệm f(x) trong khoảng của v hoặc f.
Bài toán 2: Đề bài nhắc đến chiều truyền sóng, biết li độ điểm này tìm li độ điểm kia:
Dùng đường tròn để giải với lưu ý: chiều dao động của các phần tử vẫn là chiều dương lượng giác (ngược chiều kim đồng hồ) và chiều truyền sóng là chiều kim đồng hồ, góc quét = độ lệch pha: \(\Delta \varphi =\omega .\Delta t=2\pi \frac{d}{\lambda }\), quy về cách thức giải bài toán dao động điều hòa và chuyển động tròn đều.
Chú ý: Trong hiện tượng truyền sóng trên sợi dây, dây được kích thích dao động bởi nam châm điện với tần số dòng điện là f thì tần số dao động của dây là 2f.
.jpg)
Hình ảnh minh họa cho cách giải bài toán 2 – chủ đề 1
2. VÍ DỤ MINH HỌA
Ví dụ 1: Một quan sát viên khí tượng quan sát mặt biển. Nếu trên mặt mặt biển người quan sát thấy được 10 ngọn sóng trước mắt và cách nhau 90m. Hãy xác định bước sóng của sóng trên mặt biển?
A. 9m B. 10m C. 8m D. 11m
Giải
Ta có: 10 ngọn sóng \(\Rightarrow \) có 9λ
9λ = 90 m \(\Rightarrow \) λ = 10m.
\(\Rightarrow \) Chọn đáp án B
Ví dụ 2: Quan sát sóng cơ trên mặt nước, ta thấy cứ 2 ngọn sóng liên tiếp cách nhau 40cm. Nguồn sóng dao động với tần số f = 20 Hz. Xác định vận tốc truyền sóng trên môi trường.
A. 80 cm/s B. 80 m/s C. 4 m/s D. 8 m/s
Giải
Ta có: v = λ.f. Trong đó: λ = 0,4 m và f = 20 Hz
\(\Rightarrow \) v = 0,4.20 = 8 m/s
\(\Rightarrow \) Chọn đáp án D
Ví dụ 3: Một nguồn sóng cơ có phương trình \({{U}_{0}}=4\cos \left( 20\pi t \right)\) cm. Sóng truyền theo phương ON với vận tốc 20 cm/s. Hãy xác định phương trình sóng tại điểm N cách nguồn O 5cm?
A. \({{U}_{N}}=4\cos \left( 20\pi t-5\pi \right)\)cm
B. \({{U}_{N}}=4\cos \left( 20\pi t-\pi \right)\)cm
C. \({{U}_{N}}=4\cos \left( 20\pi t-2,5\pi \right)\)cm
D. \({{U}_{N}}=4\cos \left( 20\pi t-5,5\pi \right)\)cm
Giải
Phương trình sóng tại N có dạng: \({{u}_{N}}=4\cos \left( 20\pi t-\frac{2\pi .d}{\lambda } \right)\)
Với \(\lambda =\frac{v}{f}=\frac{20}{10}=2\)cm; d = 5 cm \(\Rightarrow \Delta \varphi =\frac{2\pi .d}{2}=5\pi \)rad/s
\(\Rightarrow \) Phương trình sóng có dạng: \({{U}_{N}}=4\cos \left( 20\pi t-5\pi \right)\)cm.
\(\Rightarrow \) Chọn đáp án A
Ví dụ 4: Một nguồn sóng cơ có phương trình \({{U}_{0}}=4\cos \left( 20\pi t \right)\)cm. Sóng truyền theo phương ONM với vận tốc 20 cm/s. Hãy xác định độ lệch pha giữa hai điểm MN, biết MN = 1cm.
A. 2π rad B. π rad C. π/2 rad D. π/3 rad
Giải
Ta có: \(\Delta \varphi =\frac{2\pi .d}{\lambda }\); Trong đó: d = 1cm; \(\lambda =\frac{v}{f}=\frac{20}{10}=2cm\)
\(\Rightarrow \Delta \varphi =\frac{2\pi .1}{2}=\pi \)rad
\(\Rightarrow \) Chọn đáp án B
Ví dụ 5: Tại hai điểm AB trên phương truyền sóng cách nhau 4cm có phương trình lần lượt như sau: \({{u}_{M}}=2\cos \left( 4\pi t+\pi /6 \right)\)cm; \({{u}_{N}}=2\cos \left( 4\pi t+\pi /3 \right)\)cm. Hãy xác định sóng truyền như thế nào?
A. Truyền từ N đến M với vận tốc 96m/s
B. Truyền từ N đến M với vận tốc 0,96m/s
C. Truyền từ M đến N với vận tốc 96m/s
D. Truyền từ M đến N với vận tốc 0,96m/s
Giải
Vì N nhanh pha hơn M nên sóng truyền từ N đến M.
\(\Delta \varphi =\frac{2\pi .d}{\lambda }=\pi /6\Rightarrow \lambda =12.d=12.4=48\,cm\Rightarrow v=\lambda .f=48.2=96\,m/s\)
\(\Rightarrow \) Chọn đáp án B
Ví dụ 6: Một sóng cơ truyền với phương trình \(u=5\cos \left( 20\pi t-\frac{\pi .x}{2} \right)\)cm (trong đó x tính bằng m, t tính bằng giây). Xác định vận tốc truyền sóng trong môi trường
A. 20 m/s B. 40 cm/s C. 20 cm/s D. 40 m/s
Giải
Ta có: \(\Delta \varphi =\frac{2\pi .x}{\lambda }=\frac{\pi .x}{2}\Rightarrow \lambda =4\,m\Rightarrow v=\lambda f=4.10=40\,m/s\)
→ Chọn đáp án D
---(Nội dung đầy đủ, chi tiết phần Ví dụ minh họa của tài liệu các em vui lòng xem Online hoặc Đăng nhập vào HOC247 đề tải về máy)---
3. LUYỆN TẬP
Bài 1: Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm:
A. trên cùng một phương truyền sóng mà dao động tại hai điểm đó ngược pha.
B. gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng mà dao động tại hai điểm đó cùng pha.
C. gần nhau nhất mà dao động tại hai điểm đó cùng pha.
D. trên cùng một phương truyền sóng mà dao động tại hai điểm đó cùng pha.
Bài 2: Khi nói về sóng âm, phát biểu nào sau đây là sai?
A. Ở cùng một nhiệt độ, tốc độ truyền sóng âm trong không khí nhỏ hơn tốc độ truyền sóng âm trong nước.
B. Sóng âm truyền được trong các môi trường rắn, lỏng và khí.
C. Sóng âm trong không khí là sóng dọc.
D. Sóng âm trong không khí là sóng ngang.
Bài 3: Chọn phát biểu sai khi nói về bước sóng:
A. Bước sóng là quãng đường sóng truyền đi trong 1 chu kì.
B. Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng dao động cùng pha.
C. Trên phương truyền sóng, các điểm cách nhau một số nguyên lần bước sóng thì dao động cùng pha.
D. Bước sóng là quãng đường sóng truyền đi trong 1 giây.
Bài 4: Sóng cơ học lan truyền trong môi trường đàn hồi với tốc độ v không đổi, khi tăng tần số sóng lên 2 lần thì bước sóng:
A. tăng 4 lần B. tăng 2 lần C. không đổi D. giảm 2 lần
Bài 5: Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào:
A. tính chất của môi trường.
B. kích thước của môi trường.
C. biên độ sóng.
D. cường độ sóng.
Bài 6: Tốc độ truyền sóng là tốc độ:
A. chuyển động của các phần tử vật chất.
B. dao động của nguồn sóng.
C. truyền pha dao động. D. dao động của các phần tử vật chất.
Bài 7: Khi sóng âm truyền từ môi trường không khí vào môi trường nước thì:
A. chu kì của nó tăng.
B. tần số của nó không thay đổi.
C. bước sóng của nó giảm.
D. bước sóng của nó không thay đổi.
Bài 8: Chọn phát biểu sai về quá trình lan truyền của sóng cơ học:
A. Là quá trình truyền năng lượng.
B. Là quá trình truyền dao động trong môi trường vật chất theo thời gian.
C. Là quá trình truyền pha dao động.
D. Là quá trình lan truyền các phần tử vật chất trong không gian và theo thời gian.
Bài 9: Kết luận nào sau đây là sai khi nói về tính chất của sự truyền sóng trong môi trường?
A. Sóng truyền đi với vận tốc hữu hạn.
B. Quá trình truyền sóng cũng là quá trình truyền năng lượng.
C. Sóng truyền đi không mang theo vật chất của môi trường.
D. Sóng càng mạnh truyền đi càng nhanh.
Bài 10: Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm:
A. trên cùng một phương truyền sóng mà dao động tại hai điểm đó ngược pha
B. gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng mà dao động tại hai điểm đó cùng pha
C. gần nhau nhất mà dao động tại hai điểm đó cùng pha
D. trên cùng một phương truyền sóng mà dao động tại hai điểm đó cùng pha
Bài 11: Chọn phát biểu sai:
A. Vận tốc của sóng là vận tốc dao động của các phần tử dao động.
B. Bước sóng là quãng đường sóng truyền được trong một chu kỳ dao động.
C. Tần số của sóng là tần số dao động của các phần tử dao động.
D. Chu kỳ của sóng là chu kỳ dao động của các phần tử dao động.
Bài 12: Chọn câu sai khi nói về sự lan truyền sóng cơ.
A. Năng lượng được lan truyền theo sóng.
B. Trạng thái dao động được lan truyền theo sóng.
C. Pha dao động được lan truyền theo sóng.
D. Phần tử vật chất lan truyền với tốc độ bằng tốc độ truyền sóng.
Bài 13: Biên độ sóng là?
A. Quãng đường mà mỗi phần tử môi trường truyền đi trong 1 giây.
B. Khoảng cách giữa hai phần tử của sóng dao động ngược pha.
C. Một nửa khoảng cách giữa hai vị trí xa nhau nhất của mỗi phần tử môi trường khi sóng truyền qua.
D. Khoảng cách giữa hai phần tử của môi trường trên phương truyền sóng mà dao động cùng pha.
Bài 14: Đối với sóng cơ học, sóng ngang sẽ
A. Chỉ truyền được trong chất rắn và bể mặt chất lỏng.
B. Truyền được trong chất rắn và chất lỏng.
C. Truyền được trong chất rắn, chất khí và chất lỏng.
D. Không truyền được trong chất rắn.
Bài 15: Khi sóng ngang truyền qua một môi trường vật chất đàn hồi, các phần tử vật chất của môi trường sẽ :
A. dao động theo phương vuông góc phương truyền sóng với tần số bằng tần số dao động của nguồn sóng.
B. dao động theo phương truyền sóng với vận tốc bằng vận tốc dao động của nguồn sóng.
C. chuyển động theo phương vuông góc phương truyền sóng với vận tốc bằng vận tốc sóng.
D. chuyển động theo phương truyền sóng với vận tốc bằng vận tốc sóng.
---(Nội dung đầy đủ, chi tiết phần Luyện tập của tài liệu các em vui lòng xem Online hoặc Đăng nhập vào HOC247 đề tải về máy)---
ĐÁP ÁN PHẦN LUYỆN TẬP
|
1B |
2D |
3D |
4D |
5A |
6C |
7B |
8D |
9D |
10B |
|
11A |
12D |
13C |
14A |
15A |
16B |
17A |
18A |
19D |
20A |
|
21B |
22C |
23C |
24C |
25C |
26B |
27B |
28C |
29C |
30B. |
Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Phương pháp giải dạng bài tập đại cương về sóng cơ môn Vật Lý 12 năm 2021-2022. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác 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.
