Tổng hợp lý thuyết và bài tập về Sóng dừng môn Vật Lý lớp 12 năm học 2020-2021

TỔNG HỢP LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP VỀ SÓNG DỪNG

1) Sự phản xạ của sóng

Khi sóng gặp vật cản sóng sẽ phản xạ trở lại.

- Nếu vật cản cố định sóng phản xạ luôn ngược pha với sóng tới ở điểm phản xạ

- Nếu vật cản tự do, sóng phản xạ luôn luôn cùng pha với sóng tới ở điểm phản xạ

2) Sóng dừng

- Khái niệm: là sóng truyền trên một sợi dây làm xuất hiện các nút sóng ( những điểm không dao động hay đứng yên) và các bụng ( những điểm dao động với biên độ lớn nhất).

- Giải thích: Giả sử đầu P của dây dao động liên tục, khi sóng truyền đến vật cản Q sẽ phản xạ lại liên tục ( như một nguồn phát sóng mới). Khi đó các phần tử trên dây nhận được cả sóng tới và sóng phản xạ ( 2 nguồn sóng kết hợp). Kết quả sóng tới và sóng phản xạ giao thoa với nhau tạo nên các bụng ( cực đại giao thoa) và các nút ( cực tiểu giao thoa).

- Đặc điểm: Vị trí các bụng và các nút xen kẽ và cách đều nhau

+ Khoảng cách giữa 2 nút hoặc 2 bụng liên tiếp thì bằng λ/2, khoảng cách giữa 2 nút liên tiếp gọi là 1 bó sóng

+ Khoảng cách giữa một bụng và một nút liên tiếp thì bằng λ/4.

- Điều kiện để có sóng dừng:

+ Sóng dừng trên một sợi dây có 2 đầu cố định

• Đặc điểm: 2 đầu là 2 nút, nên trên sợi dây có nguyên lần bó sóng.
• Điều kiện: chiều dài của dây phải bằng nguyên lần nửa bước sóng.

l = k.λ/2 ; Trên dây có số bụng: k ; Số nút: k+1

+ Sóng dừng trên một sợi dây có một đầu cố định, một đầu tự do

• Đặc điểm: Đầu cố định là nút, đầu tự do là bụng, nên trên sợi dây có nguyên lần bó sóng và nửa bó sóng.
• Điều kiện: chiều dài của dây phải bằng một số lẻ lần λ/4.

l = k.λ/2 + λ/4 = l = (2k + 1).λ/4 ; Trên dây có số bụng: k ; Số nút: k+1

Ví dụ 1: Một sợi dây AB dài ℓ = 120 cm, đầu A được mắc vào một nhánh âm thoa dao động với tần số ƒ = 40Hz, đầu B cố định. Cho âm thoa dao động thì trên đây có sóng dừng với 4 bó sóng. Tính tốc độ truyền sóng trên dây.

Giải

Đầu A là một nút, B cũng là nút nên ta có điều kiện:

\(l = \frac{{k\lambda }}{2}\) với k = 4.

Thay số ta được:

\(\begin{array}{l} \lambda = \frac{{2l}}{k} = \frac{{2.120}}{4} = 60cm\\ \Rightarrow v = \lambda .f = 60.40 = 2400cm/s = 24m/s \end{array}\)

Vậy tốc độ truyền sóng trên dây là v = 24 m/s.

Ví dụ 2: Sóng dừng trên dây AB với chiều dài 0,16 m, đầu B cố định, đầu A dao động với tần số 50 Hz. Biết tốc độ truyền sóng trên dây là 4 m/s.

a) Tính số bụng sóng và số nút sóng.

b) Biểu thức xác định vị trí các nút sóng và bụng sóng.

Giải

a) Bước sóng λ = v/ƒ = 4/50 = 0,08 m = 8 cm.

Hai đầu A, B cố định nên có điều kiện chiều dài dây:

\(l = \frac{{k\lambda }}{2} \Rightarrow k = \frac{{2l}}{\lambda } = \frac{{2.16}}{8} = 4\)

Vậy trên dây có 4 bụng sóng và 5 nút sóng.

b) Chọn B làm gốc tọa độ, do khoảng cách giữa hai nút sóng liên tiếp là λ/2 nên vị trí các nút sóng xác định từ biểu thức x_n = 4k, với k = 0, 1, 2, 3, 4.

Vị trí các bụng sóng xác định từ biểu thức:

\({x_b} = 4k + \frac{\lambda }{4} = 4k + 2;k = 0,1,2,3.\)

Câu 1. Trong hệ sóng dừng trên một sợi dây mà hai đầu được giữ cố định, bước sóng bằng

A. độ dài của dây.

B. một nửa độ dài của dây.

C. khoảng cách giữa hai nút sóng liên tiếp.

D. hai lần khoảng cách giữa hai nút sóng liên tiếp.

Câu 2. Sóng phản xạ

A. luôn bị đổi dấu.

B. luôn luôn không bị đổi dấu.

C. bị đổi dấu khi phản xạ trên một vật cản cố định.

D. bị đổi dấu khi phản xạ trên một vật cản di động.

...

---(Nội dung đầy đủ, chi tiết phần trắc nghiệm vận dụng vui lòng xem tại online hoặc đăng nhập để tải về máy)--- 

Trên đây là trích dẫn một phần nội dung tài liệu Tổng hợp lý thuyết và bài tập về Sóng dừng môn Vật Lý 12 năm 2020-2021. Để xem toàn bộ nội dung các em 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.

​Chúc các em học tập tốt !