CHỦ ĐỀ 2: SÓNG

BÀI 2: SÓNG DỌC VÀ SÓNG NGANG

(20 câu)

1. NHẬN BIẾT (8 câu)

Câu 1: Sóng dọc là gì?

Giải:

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

Câu 2: Sóng ngang là gì?

Giải:

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

Câu 3: Để phân loại sóng ngang hay sóng dọc người ta dựa vào đâu? 

Giải:

Để phân loại sóng có phân biệt sóng ngang hay sóng dọc người ta dựa vào phương dao động của các phân tử môi trường và phương truyền sóng 

Câu 4: Hình vẽ bên biểu diễn một sóng ngang có chiều truyền sóng từ O đến x. P, Q là hai phân tử nằm trên cùng một phương truyền sóng khi có sóng truyền qua. Chuyển động của P và Q có đặc điểm nào?

Giải:

Điểm Q thuộc sườn trước nên đi lên, điểm P thuộc sườn sau nên đi xuống.

Câu 5: Tốc độ truyền sóng cơ phụ thuộc vào điều gì?

Giải:

Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào bản chất và nhiệt độ môi trường.

Câu 6: Một sóng ngang truyền trong một môi trường thì phương dao động của các phần tử môi trường như thế nào? 

Giải:

Sóng ngang là sóng có phương dao động của các phần tử môi trường vuông góc với phương truyền sóng 

Câu 7: Lấy một số ví dụ về sóng dọc và sóng ngang trong thực tế.

Giải:

Sóng âm khi truyền trong không khí hay trong chất lỏng là sóng dọc

Sóng điện từ là sóng ngang.

Câu 8: Sóng cơ có thể lan truyền được trong những môi trường nào? 

Giải:

Sóng cơ lan truyền được trong các môi trường rắn, lỏng, khí. Sóng cơ không lan truyền được trong chân không.

2. THÔNG HIỂU (7 câu)

Câu 1: Trên một sợi dây dài đang có sóng ngang hình sin truyền qua theo chiều dương của trục Ox. Tại thời điểm t0, một đoạn của sợi dây có hình dạng như hình bên. Hai phần tử dây tại M và O dao động lệch pha nhau một góc bằng bao nhiêu?

Giải:

Theo phươn trình truyền sóng ΔxMN = 3λ8

nên chúng dao động lệch pha nhau: Δφ = 2πdλ = 3π4

Câu 2: Trong môi trường đàn hồi có một sóng cơ có tần số 10 Hz, tốc độ truyền sóng là 40 cm/s. Hai điểm M và N trên phương truyền sóng dao động cùng pha nhau, giữa chúng chỉ có 2 điểm khác dao động ngược pha với M. Khoảng cách MN là?

Giải:

Hai điểm M, N dao động cùng pha nên: MN = λ; 2λ; 3λ...

Nhưng giữa chúng chỉ có 2 điểm dao động ngược pha với M nên ta có:

MN = 2λ = 2.vf = 2.4010 = 8(cm)

Câu 3: Trong môi trường đàn hồi có một sóng cơ có tần số 10 Hz, tốc độ truyền sóng là 40 cm/s. Hai điểm M và N trên phương truyền sóng dao động cùng pha nhau, giữa chúng chỉ có 2 điểm E và F. Biết rằng, khi E hoặc F có tốc độ dao động cực đại thì tại M tốc độ dao động cực tiểu. Khoảng cách MN là?

Giải:

Hai điểm M, N dao động cùng pha nên: MN = λ, 2λ, 3λ...

Do khi E hoặc F có tốc độ dao động cực đại thì tại M tốc độ dao động cực tiểu nên 2 điểm này dao động vuông pha với M. Nên giữa M và N chỉ có 2 điểm dao động vuông pha với M nên ta có:

MN = λ = vf = 4(cm)

3. VẬN DỤNG (5 câu)

Câu 1: Vì sao chân không không truyền được âm?

Giải:

- Sở dĩ âm truyền được trong chất khí, lỏng, rắn vì khi nguồn âm dao động, nó làm cho các hạt cấu tạo nên chất khí, chất lỏng hay chất rắn ở gần nó cũng dao động theo. Dao động của các hạt này lại truyền cho các hạt bên cạnh, cứ như thế, âm truyền đến tai ta làm cho màng nhĩ dao động, nên ta nghe được âm.

- Môi trường chân không không truyền âm vì nó không có các hạt vật chất, vì vậy nó không có gì để dao động được nên không truyền âm.

Câu 2: Một sóng ngang có chu kì T = 0,2 s truyền trong một môi trường đàn hồi có tốc độ 1 m/s. Xét trên phương truyền sóng Ox, vào một thời điểm nào đó một điểm M nằm tại đỉnh sóng thì ở sau M theo chiều truyền sóng, cách M một khoảng từ 42 cm đến 60 cm có điểm N đang từ vị trí cân bằng đi lên đỉnh sóng. Khoảng cách MN là?

Giải:

Bước sóng: λ = vT = 100.0,2 = 20 cm.

Vì 42 cm ≤ MN ≤  60 cm nên 2,2λ ≤  MN ≤  3λ.

Từ hình vẽ suy ra: MN = 2λ + 0,25λ = 45 cm.

Câu 3: Một sóng cơ học có biên độ không đổi A, bước sóng λ. Vận tốc dao động cực đại của phần tử môi trường bằng 4 lần tốc độ truyền sóng khi?

Giải:

Ta có: vmax = 4vs ⇒ ωA = 4. T

⇒2πTA = 4T ⇒ λ = πA2

Câu 4: Một sóng có tần số góc 110 rad/s truyền qua hai điểm M và N trên phương truyền sóng cách nhau gần nhất 0,45 m sao cho khi M qua vị trí cân bằng thì N ở vị trí có tốc độ dao động bằng 0. Tốc độ truyền sóng là?

Giải:

Khi M qua vị trí cân bằng thì N ở vị trí có tốc độ dao động bằng 0 nên hai điểm M và N gần nhất dao động vuông pha nên 4 = 0,45 (m).

⇒ λ = 1,8(m) ⇒ v = T  = λω2π = 31,5(m/s)

Câu 5: Một sóng cơ lan truyền trong một môi trường với tốc độ 1 m/s và tần số 10 Hz, biên độ sóng không đổi là 4 cm. Khi phần tử vật chất nhất định của môi trường đi được quãng đường 8 cm thì sóng truyền thêm được quãng đường.

Giải:

Quãng đường dao động:

 S = 8(cm) = 2A ⇒ Δt = T2 = 12f = 120(s).

Quãng đường truyền sóng:

ΔS = v.Δt = 1. 0,05 = 0,05(m) = 5(cm)

4. VẬN DỤNG CAO (2 câu)

Câu 1: Sóng ngang có chu kì T, bước sóng λ, lan truyền trên mặt nước với biên độ không đổi. Xét trên một phương truyền sóng, sóng truyền đến điểm N rồi mới đến M cách nó 5. Nếu tại thời điểm t, điểm M qua vị trí cân bằng theo chiều dương thì sau thời gian ngắn nhất bao nhiêu thì điểm N sẽ hạ xuống thấp nhất?

Giải:

Vì sóng truyền qua N rồi mới đến M nên điểm N phải nằm phía bên trái điểm M như hình vẽ.

Ở thời điểm hiện tại cả M và N đều đang đi lên.

Vì CN = 4 − 5 = 20 nên thời gian ngắn nhất để N đi đến vị trí của điểm C hiện tại là T20

Thời gian ngắn nhất đi từ vị trí cao nhất đến vị trí thấp nhất là T2.

Vậy điểm N sẽ đến vị trí thấp nhất sau khoảng thời gian ngắn nhất:

T20 + T2 = 11T20

Câu 2: Một sóng cơ truyền dọc theo một sợi dây đàn hồi rất dài với biên độ 8 mm. Tại một thời điểm, hai phần tử trên dây cùng lệch khỏi vị trí cân bằng 4 mm, chuyển động ngược chiều và cách nhau một khoảng ngắn nhất là 7 cm (tính theo phương truyền sóng). Gọi  là tỉ số của tốc độ dao động cực đại của một phần tử trên dây với tốc độ truyền sóng,  gần giá trị nào nhất sau đây?

Giải:

Hai phần tử gần nhau nhất có độ lớn li độ A2 chuyển động ngược chiều và cách nhau 7 cm. Vậy 2 điểm đó đối xứng với nhau qua biên:

2πdλ = 2π3 ⇒ d = 3 = 7cm ⇒ λ = 21cm

Tốc độ truyền sóng trên dây và tốc độ dao động cực đại của phần tử trên dây lần lượt là:

{v = T vmax= λA=2πAT

• = VmaxV = 2πAT = 2π8.10-30,21 = 0,239