Tài liệu Chủ đề ii sóng cơ

Bí mật tư duy điểm 10 môn Vật Lí https://www.facebook.com/thaynguyenvanson Youtube: Thầy giáo Nguyễn Văn Sơn – 0986.035.246 CHỦ ĐỀ II : SÓNG CƠ Tiếp nối chương dao động cơ,chào mừng các bạn tới với chương thứ hai trong cuốn sách Bí mật tư duy điểm 10 môn Vật lí .  Đối với kì thi THPTQG năm 2017 tỉ trọng điểm trong toàn đề chiếm 2 – 2,5 điểm. PHẦN I: NGUYÊN LÍ CHUYỂN ĐỘNG STT Dạng bài Số bài tập rèn 1 Thời gian rèn Ghi chú bản thân Bí mật tư duy điểm 10 môn Vật Lí https://www.facebook.com/thaynguyenvanson Youtube: Thầy giáo Nguyễn Văn Sơn – 0986.035.246 luyện 1 Quãng đường 2 Vận tốc 3 Thời gian 4 luyện Năng lượng KẾ HOẠCH HỌC TẬP CÁ NHÂN A.Lý thuyết cơ bản 2 Bí mật tư duy điểm 10 môn Vật Lí https://www.facebook.com/thaynguyenvanson Youtube: Thầy giáo Nguyễn Văn Sơn – 0986.035.246  BÀI TẬP VÍ DỤ: Ví dụ 1 : Một người quan sát một chiếc phao trên mặt biển thấy nó nhô lên cao 10 lần trong 18s, khoảng cách giữa hai ngọn sóng kề nhau là 2m. Tốc độ truyền sóng trên mặt biển là: A. v = 1m/s. B. v = 2m/s. C. v = 4m/s. Bài giải D. v = 8m/s. Sơ đồ con đường Phao nhô lên cao 10 lần trong thời gian 18s Bước 1: Xác định v Bước 2: Khai thác dữ kiện  trong 18s phao thực hiện 9 lần dao động, chu kỳ sóng là T = 2s. + Xác định ĐLĐT : Khoảng cách giữa hai ngọn sóng kề nhau là 2m, suy ra bước  t = 18s ; N= 9lần ; λ = 2m sóng λ = 2m. Bước 3: Biểu thức hóa và Vận tốc truyền sóng trên mặt nước là v = λ/T = 1m/s. tính  Chọn đáp án A Ví dụ 2: Tại điểm M cách tâm sóng một khoảng x có phương trình dao 2 x   cm . Tần số của sóng là: động uM  4sin  200 t      A. f = 200Hz. B. f = 100Hz. C. f = 100s. Bài giải D. f = 0,01s Sơ đồ con đường 3 Bí mật tư duy điểm 10 môn Vật Lí https://www.facebook.com/thaynguyenvanson Youtube: Thầy giáo Nguyễn Văn Sơn – 0986.035.246 2 x   cm , ta suy Từ phương trình sóng uM  4sin  200 t      ra tần số góc ω = 200π(rad/s) tần số sóng f = 100Hz.  Chọn đáp án B Bước 1: Xác định f Bước 2: Khai thác dữ kiện + Xác định ĐLĐT : ω = 200π(rad/s) Bước 3: Biểu thức hóa và tính Ví dụ 3: Phát biểu nào sau đây không đúng với sóng cơ học? A. Sóng cơ học có thể lan truyền được trong môi trường chất rắn. B. Sóng cơ học có thể lan truyền được trong môi trường chất lỏng. C. Sóng cơ học có thể lan truyền được trong môi trường chất khí. D. Sóng cơ học có thể lan truyền được trong môi trường chân không. Bài giải Sơ đồ con đường Sóng cơ học chỉ lan truyền được trong môi trường vật chất đàn hồi. Đó là các môi trường rắn, lỏng, khí. Bước 1: Xác định yêu cầu Bước 2: Khai thác dữ kiện:  Chọn đáp án D Xét các môi trường: rắn, lỏng, khí, chân không Bước 3: Kết luận Ví dụ 4: Phát biểu nào sau đây về sóng cơ học là không đúng? A. Sóng cơ học là quá trình lan truyền dao động cơ học trong một môi trường liên tục. B. Sóng ngang là sóng có các phần tử dao động theo phương ngang. C. Sóng dọc là sóng có các phần tử dao động theo phương trùng với phương truyền sóng. D. Bước sóng là quãng đường sóng truyền đi được trong một chu kỳ. < Bạn đã áp dụng kĩ năng đọc đề chưa?> Hãy áp dụng ngay cho các bài tập tiếp theo nhé!!! Bài giải Sơ đồ con đường B. Sóng ngang là sóng có các phần tử dao động theo phương ngang (sai) vì: Sóng ngang là sóng có các phần tử dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng.  Chọn đáp án B Bước 1: Xác định yêu cầu Bước 2: Khai thác dữ kiện: +Xét định nghĩa sự lan truyền sóng,phương truyền sóng,bước sóng. Bước 3: Kết luận 4 Bí mật tư duy điểm 10 môn Vật Lí https://www.facebook.com/thaynguyenvanson Youtube: Thầy giáo Nguyễn Văn Sơn – 0986.035.246 Ví dụ 5: 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. Bài giải D. giảm 2 lần. Sơ đồ con đường Vận dụng công thức tính bước sóng λ = v.T = v/f, khi tăng tần số lên 2 lần thì bước sóng giảm đi 2 lần.  Chọn đáp án D Bước 1: Xác định sự phụ thuộc của  vào f Bước 2: Khai thác dữ kiện: + Xác định ĐLĐT : v không đổi, f tăng 2 lần Bước 3: Biểu thức hóa và tính Ví dụ 6: Tại một điểm trên mặt chất lỏng có một nguồn dao động với tần số 120Hz, tạo ra sóng ổn định trên mặt chất lỏng. Xét 5 gợn lồi liên tiếp trên cùng một phương truyền sóng, ở về một phía so với nguồn, gợn thứ nhất cách gợn thứ năm 0,5m. Tốc độ truyền sóng là: A.30m/s B. 15m/s C.12m/s Bài giải D. 25m/s Sơ đồ con đường Vì gợn thứ nhất cách gợn thứ năm 0,5m Bước 1: Xác định v Bước 2: Khai thác dữ kiện:  4  0,5    0,125 m + Xác định ĐLĐT : f =120Hz ; 4  0,5m Ta có: v  . f  0,125.120  15m / s  Chọn đáp án B Bước 3: Biểu thức hóa và tính: v  . f Ví dụ 7: Tại điểm O trên mặt nước yên tĩnh, có một nguồn sóng dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với tần số f = 2Hz. Từ O có những gợn sóng tròn lan ra xung quanh. Khoảng cách giữa hai 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 Bài giải D.80 cm/s Sơ đồ con đường Vì khoảng cách giữa hai gợn sóng liên tiếp là 20cm    20cm Bước 1: Xác định v Bước 2: Khai thác dữ kiện: Ta có: v  . f  20.2  40cm / s + Xác định ĐLĐT : f = 2Hz ;   20cm  Chọn đáp án C Bước 3: Biểu thức hóa và tính: v  . f 5 Bí mật tư duy điểm 10 môn Vật Lí https://www.facebook.com/thaynguyenvanson Youtube: Thầy giáo Nguyễn Văn Sơn – 0986.035.246 Ví dụ 8: Tại O có một nguồn phát sóng với tần số f = 20Hz, tốc độ truyền sóng là 1,6 m/s. Ba điểm thẳng hàng A,B,C nằm trên cùng phương truyền sóng và cùng phía so với O. Biết OA= 10cm; OB= 24,5cm; OC= 42,5cm. Số điểm dao động cùng pha với A trên đoạn BC là: A.1 B.2 C.3 Bài giải  Sơ đồ con đường Bước 1: Xác định số điểm dao động cùng pha với A trên BC Bước 2: Khai thác dữ kiện: v = 8cm f Ta có: D.4 OA OB OC  1, 25;  3, 0625;  5,3125     Số điểm cùng pha với A là: 0,25; 2,25; 3,25; 4,25; 5,25; ….. Mà nằm trên đoàn BC chỉ có 3,25; 4,25; 5,25. + Xác định ĐLĐT : f =20Hz ; v  1, 6m / s Bước 3: Biểu thức hóa và tính  Chọn phương án C  . Tại thời điểm t, 3 khi li độ dao động tại M là uM  3cm thì u N  3cm . Biên độ sóng bằng: Ví dụ 9: Hai điểm M,N cùng nằm trên một phương tryền sóng cách nhau A. 6cm B.3cm C. 2 3cm Bài giải Vì M,N cách nhau Sơ đồ con đường  2 nên M và N lệch pha nhau góc 3 3 Giả sử M sớm pha hơn N ta có :    3cm         A cos t  cos t    0  t    k  k  Z  3  3 2    t  Bước 1: Xác định biên độ sóng Bước 2: Khai thác dữ kiện: + Xác định ĐLĐT :  d MN  3 tại t: uM  3cm uM  A cos t  3cm 2   u N  A cos t  3  D. 3 3cm 5  k 6  5  Thay vào phương trình của M ta có:  A cos   k   3 .  6   5    A 3  3(cm) Do A>0  A cos      A cos     2  6   6 6 u N  3cm  đối xứng qua Oy trên đường tròn lượng giác Bước 3: Biểu thức hóa và 2d tính:    Bí mật tư duy điểm 10 môn Vật Lí https://www.facebook.com/thaynguyenvanson Youtube: Thầy giáo Nguyễn Văn Sơn – 0986.035.246  Chọn đáp án C  BÀI TẬP CƠ BẢN: Bài 1: Một người quan sát một chiếc phao trên mặt biển thấy phao nhấp nhô lên xuống tại chỗ 16 lần trong 30 giây và khoảng cách giữa 5 đỉnh sóng liên tiếp là 24m. Vận tốc truyền sóng là: A. 4,5 m/s B. 12 m/s C. 3 m/s D. 2,25 m/s Bài 2: Một phao nhô lên cao 28 lần trong 54s, khoảng cách hai đỉnh sóng lân cận là 10m. Vận tốc truyền sóng là: A. 4 m/s B. 5 m/s C. 2 m/s D. 3 m/s Bài 3: Một sóng truyền trên mặt nước có bước sóng bằng 2,7m. Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên một phương truyền sóng là: A. 2 m B. 3 m C. 2,7 m D. 3,7 m Bài 4: Một sóng cơ có chu kì 2s truyền với tốc độ 1 m/s. Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên một phương truyền mà tại đó các phần tử môi trường dao động ngược pha nhau là: A. 0,5 m B. 1,0 m C. 2,0 m D. 3,0 m Bài 5: Một nguồn phát sóng dao động theo phương trình u  a cos 20 t  cm  với t tính bằng giây. Trong khoảng thời gian 2s, sóng này truyền đi được quãng đường bằng bao nhiêu lần bước sóng? A. 20 B. 27 C. 15 D. 30 Bài 6: Một người quan sát sóng trên mặt hồ thấy khoảng cách giữa hai ngọn sóng liên tiếp bằng 2m và có 6 ngọn sóng qua trước mặt trong 8s. Vận tốc truyền sóng là: A. 4,2 m/s B. 1,25 m/s C. 2 m/s D. 2,25 m/s Bài 7: Trên mặt chất lỏng có một dao động điều hòa thẳng đứng với vận tốc bằng 108 cm/s. Từ nguồn O trên mặt chất lỏng có những gợn sóng tròn lan ra xung quanh. Khoảng cách giữa 2 gợn sóng liên tiếp là 27 cm. Tần số của dao động là: A. 1 Hz B. 2 Hz C. 3 Hz D. 4 Hz Bài 8: Sóng cơ học lan truyền trong môi trường đàn hồi với vận tốc 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. x   t   mm,trong đó x Bài 9: Cho một sóng ngang có phương trình sóng là u = 8cos 2   0,1 50  tính bằng cm, t tính bằng giây. Bước sóng là 7 Bí mật tư duy điểm 10 môn Vật Lí https://www.facebook.com/thaynguyenvanson Youtube: Thầy giáo Nguyễn Văn Sơn – 0986.035.246 A. λ=0,1m B. λ=50cm C. λ=8mm D. λ=1m Bài 10: Một sóng truyền trên sợi dây đàn hồi rất dài với tần số 500 Hz, người ta thấy khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất dao động cùng pha là 80cm. Vận tốc truyền sóng trên dây là. A. 400 cm/s. B. 16 m/s. C. 6,25 m/s. D. 400 m/s. x  t   mm, trong đó x tính Bài 11: Cho một sóng ngang có phương trình sóng là u = 5cos    0,1 2  bằng cm, t tính bằng giây. Li đô ô của phần tử sóng M cách gốc toạ độ 3m ở thời điểm t = 2s là: A. 0 mm B. 5 mm C. 5 cm D. 2,5 cm Bài 12: Một sóng có tần số 500 Hz và tốc độ lan truyền 350 m/s. Hỏi hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng phải cách nhau một khoảng bao nhiêu để giữa chúng có độ lệch pha  ? 4 A. 0,0875 cm B. 0,875 m C. 0,0875 m D. 0,875 cm   Bài 13: Một nguồn sóng cơ dao động điều hòa theo phương trình u  A cos  3 t    cm  . 4   Khoảng cách hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng có độ lệch pha là 0,8 m. 3 Tốc độ truyền sóng là : A. 7,2 m/s B. 1,8 m/s C. 8,1 m/s D.2,7 m/s Bài 14: Sóng cơ có tần số 80 Hz lan truyền trong một môi trường với vận tốc 4m/s. Dao động các phần tử vật chất tại hai điểm trên một phương truyền sóng cách nguồn sóng những đoạn lần lượt 31 cm và 33,5 cm, lệch pha nhau góc: A.  2 B.  C. 2  D.  3 Bài 15: Một sóng ngang truyền trên sợi dây rất dài có phương trình truyền sóng là: u  6 cos  4 t  0, 02 x  .Trong đó u và x được tính bằng cm và t tính bằng giây. Hãy xác định vận tốc truyền sóng: A. 1 m/s B. 3 m/s C. 4 m/s D.2 m/s Bài 16: Tìm vận tốc truyền sóng biểu thị bởi phương trình: u  2 cos  100 t  5 d   cm  , (d tính bằng m): A. 20 m/s B. 30 m/s C. 40 m/s D.50 m/s Bài 17: Nhờ một nguồn dao động người ta tạo tại điểm O trên mặt nước phẳng lặng những dao động ngang điều hoà tần số f = 40Hz. Trên mặt nước xuất hiện những sóng tròn đồng tâm O, cách đều xa nhau 2,5cm. Tính vận tốc truyền sóng ngang trên mặt nước: A. 50 cm/s B. 80 cm/s C. 90 cm/s 8 D. 100 cm/s Bí mật tư duy điểm 10 môn Vật Lí https://www.facebook.com/thaynguyenvanson Youtube: Thầy giáo Nguyễn Văn Sơn – 0986.035.246 Bài 18: Đầu A của một dây cao su căng được làm cho dao động theo phương vuông góc với vị trí bình thường của dây với biên độ 2cm và chu kỳ 1,6s. Sau 3s chuyển động truyền được 12m dọc theo dây. Tìm bước sóng? A. 1 m B. 3,2 m C. 4,6 m D. 6,4 m Bài 19: Một sóng cơ học được mô tả bởi một phương trình u=100cos  (t-0,01d) ( với u, d đo bằng cm, t đo bằng s). Bước sóng là: A.100cm B. 200cm C. 50cm D. 700cm. Bài 20: Đầu O của một sợi dây đàn hồi dao động với phương trình u = 2cos2πt (cm) tạo ra một sóng ngang trên dây có vận tốc V= 20 cm/s. Một điểm M trên dây cách O một khoảng 2,5 cm dao động với phương trình: A. uM = 2cos(2πt -  ) (cm) 4 B. uM = 2cos(2πt + C. uM = 2cos(2πt +π) (cm)  ) (cm) 4 D. uM = 2cos2πt (cm) Đáp án: 1.C 2.B 3.C 4.B 5.A 6.B 7.D 8. 9.A 10.D 11.A 12.C 13.A 14.B 15.D 16.A 17.D 18.D 19.B 20.A  BÀI TẬP VẬN DỤNG: Bài 1 : Sóng ngang có tần số f= 56Hz truyền từ đầu dây A của một sợi dây đàn hồi rất dài. Phần tử dây tại điểm M cách nguồn một đoạn x= 50cm luôn dao động ngược pha với phần tử dây tại A, biết tốc độ truyền sóng trên dây nằm trong khoảng từ 7m/s đến 10m/s. Tốc độ truyền sóng trên dây là: A. 10m/s B.8m/s C.6m/s D.9m/s Hướng dẫn giải: Phần tử dây tại điểm M dao động ngược pha với phần tử dây tại A 2 x    )  (2k  1) (k  �  x     x  k  k  0,5 2 x 8 k  3 Tốc độ truyền sóng trên dây là: 56  k  0,5 x ‫ף‬ v 10 Ta có: 7  10 7 56 k  0,5 Nhận thấy chỉ có đáp án B và D thỏa mãn điều kiện đầu bài ( 7  v  10 ) Ta thay 2 đáp án B và D để tìm ra đáp án thỏa mãn k là số nguyên: x  8  k  3 (chọn) + 56  k  0,5 9 Bí mật tư duy điểm 10 môn Vật Lí https://www.facebook.com/thaynguyenvanson Youtube: Thầy giáo Nguyễn Văn Sơn – 0986.035.246 x 47 9 k  (loại) k  0,5 18 Vậy tốc độ truyền sóng v = 8m/s + 56  Bài 2 : Một sóng cơ lan truyền từ nguồn O, dọc theo trục Ox với biên độ sóng không đổi, chu kì của sóng là T và bước sóng là  . Biết rằng tại thời điểm t= 0, phần tử tại O đi qua vị trí 5T  cân bằng theo chiều dương và tại thời điểm t  phần tử tại M cách O một đoạn có li độ 6 6 là -2cm. Biên độ của sóng này là: 4 cm A. 2 3cm B. C. 4cm D. 2 2cm 3 Hướng dẫn giải: Tại thời điểm t= 0, phần tử tại O đi qua vị trí cân bằng theo chiều dương : t= 0: O  5T 5T  3   , phần tử tại O đang ở vị trí: t  : O  6 6 2 2   2 2d Phần tử M cách O một đoạn , ta có: 6     6   3  2 Sóng truyền từ O đến M  O sớm pha M   M  O       3 3 2 x 2    A  4(cm) Suy ra: cos 3 A A  2 Tại thời điểm t   Bài 3: Một nguồn sóng O trên mặt nước dao động với phương trình u0  5cos(2 t  ) (cm) 4 (t đo bằng giây). Tốc độ truyền sóng trên mặt nước 10cm/s, coi biên độ sóng truyền đi không đổi. Tại thời điểm t= 1,5s, điểm M trên mặt nước cách nguồn 20cm có li độ bằng A. 2,5 2cm B. 2,5cm C. 0 D. 2,5cm Bài 4: Sóng cơ lan truyền qua điểm M rồi đến điểm N cùng nằm trên một phương truyền sóng cách nhau một phần ba bước sóng. Coi biên độ sóng không đổi bằng a. Tại thời điểm t1  0 có uM  a và u N  a . Thời điểm t2 liền sau đó để uM   a là Bạn có biết!?! Tốc độ quay của trái đất là 1.600 km/h và nó quay xung quanh mặt trời với vận tốc 107.800 km/h. Và chúng ta vẫn đang “ngồi yên” xem bài viết này…. 10 Bí mật tư duy điểm 10 môn Vật Lí https://www.facebook.com/thaynguyenvanson Youtube: Thầy giáo Nguyễn Văn Sơn – 0986.035.246 PHẦN II: GIAO THOA SÓNG A.Kiến thức cần nhớ 11 Bí mật tư duy điểm 10 môn Vật Lí https://www.facebook.com/thaynguyenvanson Youtube: Thầy giáo Nguyễn Văn Sơn – 0986.035.246 Bạn đang ở nấc thang nào??? 12 Bí mật tư duy điểm 10 môn Vật Lí https://www.facebook.com/thaynguyenvanson Youtube: Thầy giáo Nguyễn Văn Sơn – 0986.035.246  BÀI TẬP VÍ DỤ: Ví dụ 1: Trong một thí nghiệm về giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn kết hợp S1 và S2 cách nhau 10cm dao động cùng pha và có bước sóng 2cm.Coi biên độ sóng không đổi khi truyền đi. Tìm Số điểm dao động với biên độ cực đại, Số điểm dao động với biên độ cực tiểu quan sát được. Bài giải Sơ đồ con đường S1 S2 Gọi M là điểm nằm trên trên đoạn 2 nguồn nối S1 , S2 dao động với biên độ thỏa mãn đề bài. Giả sử phương trình dao động tại 2 nguồn S1 , S2 có dạng: u  a cos(t ) (2 nguồn kết hợp dao động cùng pha) Phương trình dao động tổng hợp tại M: d d d d uM  2a cos( 2 1 ) cos(t   2 1 )   Bước 1: Xác định số điểm dao động với biên độ cực đại,cực tiểu Bước 2: Khai thác dữ kiện: + Xác định ĐLĐT : l  S1S2  10cm   2cm + Xác định phương trình dao động tổng hợp tại M ( d1 là khoảng cách từ nguồn S1 tới M, d 2 là khoảng cách từ nguồn S2 tới M) Bước 3: Biểu thức hóa và tính: Biên độ sóng tổng hợp tại M: d d AM  2a cos( 2 1 )  +Tịnh tiến M về 2 đầu mút: xác định các hiệu khoảng cách +Thiết lập các bất phương trình Biên độ cực đại: d 2  d1  k  1 Biên độ cực tiểu: d 2  d1  (k  ) 2 + Xác định k Tịnh tiến M về 2 đầu mút: S1 ( d1  0) : d 2  d1  S1S2  l S 2 ( d 2  0) : d 2  d1   S1S 2  l Ta có các bất phương trình: + M dao động với biên độ cực đại:    l l k   10 10  -5< k < 5 . Suy ra: k = 0; ± 1;±2 ;±3; ±4 . k 2 2 Vậy có 9 số điểm (đường) dao động cực đại 13 Bí mật tư duy điểm 10 môn Vật Lí https://www.facebook.com/thaynguyenvanson Youtube: Thầy giáo Nguyễn Văn Sơn – 0986.035.246 +M dao động với biên độ cực tiểu:  l 1 l 1  k   2  2 10 1 10 1  -5,5< k < 4,5 .  k  2 2 2 2 Suy ra: k = 0; ± 1;±2 ;±3; ±4; - 5 .   Vậy có 10 số điểm (đường) dao động cực tiểu Ví dụ 2: Hai nguồn sóng cơ S1 và S2 trên mặt chất lỏng cách nhau 20cm dao động theo phương trình u1  u2  40cos 40 t (cm,s) , lan truyền trong môi trường với tốc độ v = 1,2m/s.Trên S1S2 có bao nhiêu điểm dao động với biên độ cực đại. Bài giải S1 Sơ đồ con đường Bước 1: Xác định số điểm dao động với biên độ cực đại Bước 2: Khai thác dữ kiện: S2 Phương trình dao động tổng hợp tại M: uM  80 cos( d 2  d1 d d ) cos(40 t   2 1 )   Tịnh tiến M về 2 đầu mút : Ta có bất phương trình :  S1S2  k   S1S 2 Số điểm dao động với biên độ cực đại trên S1S2 : SS SS SS SS  1 2 k 1 2   1 2 k 1 2 v v  -3,33 < k < 3,33   f f  k  0;  1;  2;  3 + Xác định ĐLĐT : l  S1S2  20cm u1  u2  40 cos 40 t v  1, 2m / s + Xác định phương trình dao động tổng hợp tại M Bước 3: Biểu thức hóa và tính: Vậy có 7 điểm dao động cực đại . +Tịnh tiến M về 2 đầu mút: xác định các hiệu khoảng cách +Thiết lập bất phương trình + Xác định k Ví dụ 3: Trên mặt nước, hai nguồn kết hợp A, B cách nhau 40cm luôn dao động cùng pha, có bước sóng 6cm. Hai điểm CD nằm trên mặt nước mà ABCD là một hình chữ nhật, AD = 30cm. Số điểm cực đại trên đoạn CD lần lượt là : < áp dụng kĩ năng đọc đề ngay nào> Bài giải Sơ đồ con đường 14 Bí mật tư duy điểm 10 môn Vật Lí https://www.facebook.com/thaynguyenvanson Youtube: Thầy giáo Nguyễn Văn Sơn – 0986.035.246 Gọi M là điểm dao động với biên độ cực đại trên đoạn CD Phương trình sóng tổng hợp tại M: d d d d uM  2a cos( 2 1 ) cos(t   2 1 )   Tịnh tiến M về 2 đầu mút,ta có: Bước 1: Xác định số điểm dao động với biên độ cực đại Bước 2: Khai thác dữ kiện: M  D : d 2  d1  DB  DA + Xác định ĐLĐT : l  AB  40cm M  C : d 2  d1  CB  CA u1  u2  a cos t 2 nguồn kết hợp dao động cùng pha   6cm AD  30cm + Xác định phương trình dao động tổng hợp tại M BD  AC  AB 2  AD 2  50cm Ta có bất phương trình: Số điểm dao động cực đại trên CD: CB  CA  k   DB  DA   10 10 k 3 3 Vậy số điểm dao động cực đại trên CD là 7 điểm Bước 3: Biểu thức hóa và tính: +Tịnh tiến M về 2 đầu mút: xác định các hiệu khoảng cách +Thiết lập bất phương trình + Xác định k Ví dụ 4: Âm thoa có tần số f= 100Hz tạo ra trên mặt nước hai nguồn dao động O1 và O2 dao động cùng pha cùng tần số . Biết trên mặt nước xuất hiện một hệ gợn lồi gồm một gợn thẳng và 14 gợn dạng hypebol mỗi bên. Khoảng cách giữa 2 gợn ngoài cùng đo được là 2,8cm. a.Tính vận tốc truyền sóng trên mặt nước b.Xác định trạng thái dao động của hai điểm M1 và M2 trên mặt nước Biết O1M1= 4.5cm; O2M1= 3,5cm Và O1M2= 4cm; O2M2 = 3,5cm Bài giải Sơ đồ con đường a.Tính vận tốc truyền sóng trên mặt nước Theo đề mỗi bên 7 gợn ta có 14.λ/2 = 2,8 Suy ra λ= 0,4cm. Vận tốc v= λ.f =0,4.100=40cm/s b.Xác định trạng thái dao động của hai điểm M1 và M2 Dùng công thức hiệu đường đi của sóng từ hai nguồn đến M1 là: (d1  d 2 )  (M 1   ) Vì 2 nguồn cùng pha nên   0 suy ra:  2 15 Bước 1: Xác định vận tốc truyền sóng,trạng thái dao động của 2 điểm bất kì Bước 2: Khai thác dữ kiện: + Xác định ĐLĐT : *Khoảng cách giữa 2 ngọn lồi ngoài cùng: 2,8cm Bí mật tư duy điểm 10 môn Vật Lí https://www.facebook.com/thaynguyenvanson Youtube: Thầy giáo Nguyễn Văn Sơn – 0986.035.246  d1  d 2    M 1   2   M 1   d1  d 2  2    M   4,5  3,5  *14 gợn hypebol mỗi bên f  100 Hz 2  5   2k  1  0, 4 *Khoảng cách từ 2 => hai dao động thành phần ngược pha nên tại M1 có trạng thái dao động cực tiểu ( biên độ cực tiểu) điểm M 1 và M 2 tới 2 nguồn -Tương tự tại M2: 2 2   M  (4  3,5)  0,5.  2,5  (2k  1) 0, 4 0, 4 2 Bước 3: Biểu thức hóa và tính: + v  . f Công thức liên hệ:  hai dao động thành phần vuông pha nên tại M2 có biên độ dao 2 2 2 động A sao cho A  A1  A2 với A1 và A2 là biên độ của 2 hai động thành phần tại M2 do 2 nguồn truyền tới . + Hiệu đường đi + Độ lệch pha Ví dụ 5: Trên mặt nước tại hai điểm S1, S2 cách nhau 8 cm, người ta đặt hai nguồn sóng cơ kết hợp, dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với phương trình uA = 6cos40πt và uB = 8cos(40πt ) (uA và uB tính bằng mm, t tính bằng s). Biết tốc đô ô truyền sóng trên mặt nước là 40cm/s, coi biên độ sóng không đổi khi truyền đi. Số điểm dao động với biên độ 1cm trên đoạn thẳng S1S2 là: Bài giải Sơ đồ con đường Bước sóng λ = v/f = 2 cm. Xét điểm M trên S1S2: S1M = d ( 0 < d < 8 cm) uS1M = 6cos(40πt - 2 d ) mm = 6cos(40πt - πd) mm  2 (8  d ) 2 d 16  ) mm =8cos(40πt  ) mm    = 8cos(40πt + πd - 8π) mm uS2 M = 8cos(40πt - Điểm M dao động với biên độ 1 cm = 10 mm: khi uS1M và uS2 M vuông pha với nhau:  1 k 2πd = + kπ => d =  2 4 2  Bước 2: Khai thác dữ kiện: + Xác định ĐLĐT : S1S 2  8cm uA = 6cos40πt uB = 8cos(40πt ) v  40cm / s AM  10mm  A12  A22  2 nguồn vuông pha 1 k  <8 4 2 - 0,5 < k < 15,5 Mà: 0 < d =  Bước 1: Xác định số điểm dao động với biên độ 1cm trên đoạn S1S 2 0 ≤ k ≤ 15. Có 16 giá trị của k Số điểm dao động với biên độ 1cm trên đoạn thẳng S1S2 là 16 Bước 3: Biểu thức hóa và tính: + v  . f Công thức liên hệ: + Độ lệch pha(vuông pha) + Khoảng cách:luôn 16 Bí mật tư duy điểm 10 môn Vật Lí https://www.facebook.com/thaynguyenvanson Youtube: Thầy giáo Nguyễn Văn Sơn – 0986.035.246 dương,nhỏ hơn 8(nhỏ hơn biên độ u2 Ví dụ 6: Trên bề mặt chất lỏng có hai nguồn kết hợp AB cách nhau 40cm dao động cùng pha. Biết sóng do mỗi nguồn phát ra có tần số f = 10Hz, vận tốc truyền sóng 2 m/s. Gọi M là một điểm nằm trên đường vuông góc với AB tại đó A dao động với biến độ cực đại. Đoạn AM có giá trị lớn nhất là: Bài giải Sơ đồ con đường v 200   20  cm  . Do M là một cực đại giao thoa nên f 10 để đoạn AM có giá trị lớn nhất thì M phải nằm trên vân cực đại bậc 1 thỏa mãn: Bước 1: Xác định AM max d 2  d1  k   1.20  20  cm  (1) (k=1 do M thuộc cực đại bậc 1) + Xác định ĐLĐT : AB  40cm f  10 Hz v  2m / s Ta có:   Mặt khác do tam giác AMB vuông tại A ta có: BM  d 2   AB  2   AM   402  d12  2  2 Thay (2) vào (1) ta có: 40  d  d1  20  d1  30  cm  2 2 1 K=1 Bước 2: Khai thác dữ kiện: Bước 3: Biểu thức hóa và tính: v +  f Công thức liên hệ: + d max  K min + Hiệu đường đi từ điểm M cực đại tới 2 nguồn(k=1) + Định lí Pi-ta-go(áp dụng tính khoảng cách) Ví dụ 7: Trên bề mặt chất lỏng có hai nguồn kết hợp AB cách nhau 100 cm dao động cùng pha. Biết sóng do mỗi nguồn phát ra có tần số f = 10Hz, vận tốc truyền sóng 3 m/s. Gọi M là một điểm nằm trên đường vuông góc với AB tại đó A dao động với biến độ cực đại. Đoạn AM có giá trị nhỏ nhất là: Bài giải Sơ đồ con đường v 300   30  cm  . f 10 Số vân dao động với biên độ cực đại trên đoạn AB thỏa mãn điều kiện: Ta có:   Bước 1: Xác định AM min Bước 2: Khai thác dữ kiện: + Xác định ĐLĐT : v  3m / s f  10 Hz 17 Bí mật tư duy điểm 10 môn Vật Lí https://www.facebook.com/thaynguyenvanson Youtube: Thầy giáo Nguyễn Văn Sơn – 0986.035.246  AB  d 2  d1  k   AB   AB  100cm 100 100 k  3 3  k  0;  1;  2;  3. Để đoạn AM có giá trị bé nhất thì M phải nằm trên đường cực đại bậc 3  d 2  d1  k   3.30  90  cm   1 Mặt khác, do tam giác AMB vuông tại A ta có:  AB  BM  d 2  2   AM   1002  d12  2  2 Thay (2) vào (1) ta được: 1002  d12  d1  90  d1  10,56  cm  Bước 3: Biểu thức hóa và tính: v +  f Công thức liên hệ: + d min  K max + Lập bất phương trình tính số dao động cực đại + Định lí Pi-ta-go(áp dụng tính khoảng cách) K=3 Ví dụ 8: Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước hai nguồn kết hợp A, B cách nhau 12,5cm dao động cùng pha với tần số 10Hz. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 20cm/s. Tính số đường dao động cực đại trên mặt nước là: Bài giải Cực đại:  1 1 k   Trong đó: l = 12,5 cm và   Sơ đồ con đường v 20  = 2 cm f 10 12,5 12,5 k  6, 25  k  6, 25 2 2  Có 13 giá trị của k nên có 13 đường Thay vào:   Bước 1: Xác định số đường dao động cực đại trên mặt nước Bước 2: Khai thác dữ kiện: + Xác định ĐLĐT : v  20cm / s f  10 Hz AB  12,5cm Bước 3: Biểu thức hóa và tính: v +  f + Lập bất phương trình tính số dao động cực đại Ví dụ 9: Thực hiện thí nghiệm giao thoa sóng cơ trên mặt nước với hai nguồn cùng pha có tần số 10 Hz, vận tốc truyền sóng trên mặt nước là v = 50 cm/s. Hỏi tại vị trí M cách nguồn 1 một đoạn d1 = 17,5 cm và cách nguồn 2 một đoạn d2 = 25 cm, là điểm cực đại hay cực tiểu, cực đại hay cực tiểu số mấy? 18 Bí mật tư duy điểm 10 môn Vật Lí https://www.facebook.com/thaynguyenvanson Youtube: Thầy giáo Nguyễn Văn Sơn – 0986.035.246 Bài giải Sơ đồ con đường Bước 1: Xác định số đường dao động cực đại trên mặt nước Bước 2: Khai thác dữ kiện: + Xác định ĐLĐT : v  50cm / s d1  17,5cm d 2  25cm f  10 Hz Bước 3: Biểu thức hóa và tính: v +  f + Tính hiệu khoảng cách  xác định biên độ cực đại hoặc cực tiểu  BÀI TẬP CƠ BẢN: Bài 1: Trên mặt nước có hai nguồn sóng nước giống nhau cách nhau AB= 8 cm.Sóng truyền trên mặt nước có bước sóng 1,2 cm. Số đường cực đại đi qua đoạn thẳng nối hai nguồn à: A. 11 B. 12 C. 13 D.14 Bài 2: Hai nguồn sóng cơ AB cách nhau dao động chạm nhẹ trên mặt chất lỏng, cùng tần số 100Hz, cùng pha theo phương vuông góc với mặt chất lỏng. Vận tốc truyền sóng 20 m/s. Số điểm không dao động trên đoạn AB= 1m là: A. 11 B. 20 C. 10 D.15 Bài 3: Tại hai điểm A,B trên mặt chất lỏng cách nhau 10 cm có hai nguồn phát sóng theo phương thẳng đứng với các phương trình: u1  0, 2 cos 50 t và u2  0, 2 cos(50 t   ) . Vận tốc truyền sóng là 0,5 m/s. Xác định số điểm dao động với biên độ cực đại trên đoạn AB: A. 8 B. 9 C. 10 D. 11 Bài 4: Hai nguồn sóng cơ dao động cùng tần số, cùng pha. Quan sát hiện tượng giao thoa thấy trên đoạn AB có 5 điểm dao động vói biên độ cực đại kể cả A và B. Số điểm không dao động trên AB là: A. 3 B. 5 C. 4 D. 6 Bài 5: Dao động tại hai điểm S1 , S 2 cách nhau 10,4 cm trên mặt chất lỏng có biểu thức: x  a cos80 t , vận tốc truyền sóng là 0,64 m/s. Số hypebol mà tại đó chất lỏng dao động mạnh nhất giữa hai điểm S1 , S 2 là: 19 Bí mật tư duy điểm 10 môn Vật Lí https://www.facebook.com/thaynguyenvanson Youtube: Thầy giáo Nguyễn Văn Sơn – 0986.035.246 A. 9 B. 13 C. 15 D. 27 Bài 6: Trên mặt nước nằm ngang có hai nguồn sóng kết hợp cùng pha A và B cách 6,5 cm,a bước sóng   1 cm. Xét điểm M có MA= 7,5cm; MB= 10cm. Số điểm dao động với biên độ cực tiểu trên đoạn MB ( không kể ở B) là: A. 6 B. 9 C. 7 D. 8 Bài 7: Ở mặt thoáng của một chất lỏng có hai nguồn sóng kết hợp A và B cách nhau 20 cm, dao động theo phương thẳng đứng với phương trình u A  2 cos 40 t và u B  2cos(40 t   ) . Biết tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 30 cm/s. Xét hình vuông AMNB thuộc mặt thoáng chất lỏng. Số điểm dao động với biên độ cực đại trên đoạn BM là: A. 19 B. 18 C. 20 D. 17 Bài 8: Trên mặt nước có tâm là trung điểm O của đoạn AB có bán kính R = 5  sẽ có số điểm dao động với biên độ cực đại là: A. 9 B. 16 C. 18 D. 17 Bài 9: Trên mặt một chát lỏng có hai nguồn sóng kết hợp O1 , O2 cách nhau 28 cm có phương trình lần lượt là: uO1  2 cos(16 t   ) và uO2  2 cos(16 t ) . Biết tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 40 cm/s. Số điểm dao động với biên độ cực đại trên đường tròn bán kính 16 cm, có tâm O là trung điểm hai nguồn là: A. 20 B. 22 C. 18 D. 24 Bài 10: Ở mặt nước có hai nguồn sóng cơ A và B cách nhau 15 cm, dao động điều hòa cùng tần số, cùng theo phương vuông góc với mặt nước. Điểm M nằm trên AB, cách trung điểm O là 1,5 cm, là điểm gần O nhất luôn dao động với biên độ cực đại. Trên đường tròn tâm O, đường kính 20 cm, nằm ở mặt nước có số điểm luôn dao động với biên độ cực đại là: A. 18 B. 16 C. 27 D. 17 Bài 11: Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn AB cách nhau 15 cm dao động ngược pha. Điểm M trên AB gần trung điểm I của AB nhât, cách I 1 cm luôn dao động cực đại. Số điểm dao động cực đại trên đường elip thuộc mặt nước nhận A,B làm tiêu điểm là: A. 16 B. 30 C. 28 D. 27 Bài 12: Trên bề mặt chất lỏng có hai nguồn kết hợp AB cách nhau 40 cm dao động cùng pha. Biết sóng do mỗi nguồn phát ra có tần số f= 10 Hz, vận tốc truyền sóng 3 m/s. Gọi M là một điểm nằm trên đường vuông góc với AB tại điểm A dao động với biên độ cực đại. Đoạn AM có giá trị lớn nhất là: A. 20cm B. 30cm C. 27cm D. 28cm Bài 13: Trên mặt thoáng chất lỏng, tại A và B cách nhau 20 cm, người ta bố trị hai nguồn đồng bộ có tần số 20 Hz. Tốc độ truyền sóng trên mặt thoáng chất lỏng v= 50 cm/s. Hình vuông ABCD nằm trên mặt thoáng chất lỏng, I là trung điểm CD. Gọi M nằm trên CD là điểm gần I nhất dao động với biên độ cực đại. Tính khoảng cách từ M đến I. A. 1,25 cm B. 2,8 cm C. 2,5 cm D. 3,7 cm Bài 14: Hai điểm A và B trên mặt nước cách nhau 12 cm phát ra hai sóng kết hợp có tần số là 40 Hz và tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 30 cm/s. Xét đoạn thẳng CD = 6 cm trên mặt 20