Bài tập file word vật lí 11 chân trời sáng tạo Bài 8: Giao thoa sóng

Bài 8: GIAO THOA SÓNG

1. NHẬN BIẾT 

Câu 1: Điều kiện của giao thoa sóng là?

Giải: 

Có hai sóng cùng tần số và có độ lệch pha không đổi

Câu 2: Thế nào là 2 sóng kết hợp?

Giải:

Hai sóng có cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian.

Câu 3: Trong thí nghiệm tạo vân giao thoa sóng trên mặt nước, người ta dùng nguồn dao động có tần số 50Hz và đo được khoảng cách giữa hai vân tối liên tiếp nằm trên đường nối hai tâm dao động là 2mm. Bước sóng của sóng trên mặt nước là bao nhiêu?

Giải:

Khoảng cách giữa 2 vân tối liên tiếp trên đường nối 2 tâm sóng là λ/2

Câu 4: Trong thí nghiệm tạo vân giao thoa sóng trên mặt nước, người ta dùng nguồn dao động có tần số 100Hz và đo được khoảng cách giữa hai vân tối liên tiếp nằm trên đường nối hai tâm dao động là 4mm. Tốc độ sóng trên mặt nước là bao nhiêu?

Giải:

Khoảng cách giữa hai vân tối liên tiếp trên đường nối hai tâm sóng là λ/2, công thức tính vận tốc sóng v = λf.

Câu 5: Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn kết hợp A, B dao động với tần số 20Hz, tại một điểm M cách A và B lần lượt là 16cm và 20cm, sóng có biên độ cực đại, giữa M và đường trung trực của AB có 3 dãy cực đại khác. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là bao nhiêu?

Giải:

Giữa M và đường trung trực của AB có 3 dãy cực đại khác suy ra M nằm trên đường k = 4, với điểm M còn thoả mãn BM – AM = kλ. Suy ra 4λ = 20 – 16 = 4cm → λ = 1cm, áp dụng công thức v = λf = 20cm/s.

Câu 6: Trên mặt nước có hai nguồn phát sóng kết hợp A, B có cùng biên độ a = 2(cm), cùng tần số f = 20(Hz), ngược pha nhau. Coi biên độ sóng không đổi, vận tốc sóng v = 80(cm/s). Biên độ dao động tổng hợp tại điểm M có AM = 12(cm), BM = 10(cm) là:

Giải:

λ = v/f = 4 (cm), AM – BM = 2cm = (k + 0,5)λ (với k = 0) Hai nguồn ngược pha nên điểm M dao động cực đại ⇒ Biên độ dao động tổng hợp tại M: a = 4(cm)

Câu 7: 

Hai sóng nước được tạo bởi các nguồn A, B có bước sóng như nhau và bằng 0,8m. Mỗi sóng riêng biệt gây ra tại M, cách A một đoạn d1 = 3m và cách B một đoạn d2 = 5m, dao động với biên độ bằng A. Nếu dao động tại các nguồn ngược pha nhau thì biên độ dao động tại M do cả hai nguồn gây ra là:

Giải:

Ta có: |MA - MB| = |NA - NB| = AB

Biên độ tổng hợp tại N có giá trị bằng biên độ dao động tổng hợp tại M và bằng 6mm.

Giải: Do hai nguồn dao động ngược pha nên biên độ dao động tổng hợp tại M do hai nguồn gây ra có biểu thức:

thay các giá trị đã cho vào biểu thức này ta có:

2. THÔNG HIỂU 

Câu 1: Hai nguồn sóng kết hợp A, B trên mặt thoáng chất lỏng dao động theo phương trình uA = uB = 4cos(10πt) (cm). Coi biên độ sóng không đổi, tốc độ sóng v = 1,5 m/s. Hai điểm M1, M2 cùng nằm trên một elip nhận A, B làm tiêu điểm có AM1 - BM1 = 1 cm và AM2 - BM2 = 3,5 cm. Tại thời điểm li độ của M1 là 3mm thì li độ của M2 tại thời điểm đó là

Giải: 

Hai nguồn giống nhau có λ = 3cm nên

d1 + d2 = d'1 + d'2

⇒ uM2 = -√3uM1 = -3√3 mm

Câu 2: Trên mặt nước có hai nguồn A, B dao động lần lượt theo phương trình UA = acos(ωt + π/2)(cm) và UB = acos(ωt + π)(cm) . Coi vận tốc và biên độ sóng không đổi trong quá trình truyền sóng. Các điểm thuộc mặt nước nằm trên đường trung trực của đoạn AB sẽ dao động với biên độ:

Giải:

Do bài ra cho hai nguồn dao động vuông pha  nên các điểm thuộc mặt nước nằm trên đường trung trực của AB sẽ dao động với biên độ AM = A√2 (vì lúc này d1 = d2 )

Câu 3: 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 = 10(Hz), vận tốc truyền sóng 2(m/s). Gọi M là một điểm nằm trên đường vuông góc với AB tại đó A dao đông với biên độ cực đại. Đoạn AM có giá trị lớn nhất là :

Giải:

Xét điểm M trên AB; AM = d1; BM = d2 (d1 > d2)

Sóng truyền từ A , B đến M

Điểm M không dao động khi

Điểm M gần trung điểm I nhất ứng với (trường hợp hình vẽ) k = 0

Câu 4: Xem hai loa là nguồn phát sóng âm A, B phát âm cùng phương cùng tần số và cùng pha. Tốc độ truyền sóng âm trong không khí là 330 (m/s). Một người đứng ở vị trí M cách B là 3 (m), cách A là 3,375 (m). Tìm tần số âm bé nhất, để ở M người đó nghe được âm từ hai loa là to nhất.

Giải:

Để người đó nghe được âm to nhất thì tại M là cực đại

Vì hai nguồn kết hợp cùng pha nên điều kiện cực đại là: 

Câu 5: Trong một thí nghiệm về giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn kết hợp A, B dao động cùng pha, cùng tần số f = 32 Hz. Tại một điểm M trên mặt nước cách các nguồn A, B những khoảng d1 = 28 cm, d2 = 23,5 cm; sóng có biên độ cực đại. Giữa M và đường trung trực AB có 1 dãy cực đại khác. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là

Giải:

Vì nên M nằm về phía B

Giữa M và trung trực có 1 dãy cực đại khác đồng thời M là 1 cực đại nên M thuộc dãy cực đại thứ 2:

3. VẬN DỤNG 

Câu 1: Trong một thí nghiệm tạo vân giao thoa trên mặt nước, người ta dùng hai nguồn dao động đồng pha có tần số 50 Hz và đo được khoảng cách giữa hai vân cực tiểu liên tiếp nằm trên đường nối liền hai tâm dao động là 2 mm. Bước sóng và tốc độ truyền sóng có giá trị là

Giải:

Khoảng cách hai cực tiểu liên tiếp là nửa bước sóng

Câu 2: Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước ta quan sát được một hệ vân giao thoa. Khi dịch chuyển một trong hai nguồn một đoạn ngắn nhất 5 cm thì vị trí điểm O trên đoạn thẳng nối 2 nguồn đang có biên độ cực đại chuyển thành biên độ cực tiểu. Bước sóng là

Giải:

Khi dịch chuyển một trong hai nguồn một đoạn ngắn nhất 5 cm thì hiệu đường đi tai O thay đổi cũng 5cm và O chuyển từ cực đại sang cực tiểu nên:

Câu 3: Hai nguồn phát sóng S1, S2 trên mặt chất lỏng dao động theo phương vuông góc với bề mặt chất lỏng với cùng tần số 50 Hz và cùng pha ban đầu, coi biên độ sóng không đổi. Trên đoạn thẳng S1S2, ta thấy hai điểm cách nhau 9 cm dao động với biên độ cực đại. Biết tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng có giá trị 1,5 m/s < v < 2,25 m/s. Tốc độ truyền sóng là

Giải:

Khoảng cách giữa hai cực đại bất kì đo dọc theo AB là:

hay 

4. VẬN DỤNG CAO 

Câu 1: Hai nguồn phát sóng trên mặt nước có cùng bước sóng λ, cùng pha, cùng biên độ, đặt cách nhau 2,5λ. Số vân giao thoa cực đại và cực tiểu trên AB lần lượt là

Giải:

+ Số cực đại:

có 5 cực đại

+ Số cực tiểu:

có 4 cực tiểu

Câu 2: 

Trên mặt nước có hai nguồn kết hợp A và B cách nhau 46 cm dao động cùng biên độ cùng pha theo phương vuông góc với mặt nước. Nếu chỉ xét riêng một nguồn thì sóng do nguồn ấy phát ra lan truyền trên mặt nước với khoảng cách giữa 3 đỉnh sóng liên tiếp là 6 cm. Số điểm trên đoạn AB không dao động là

Giải:

Khi chỉ có một nguồn, giữa 3 đỉnh sóng liên tiếp có 2 bước sóng nên hay  

Số điểm cực tiểu trên đoạn AB thỏa mãn:

Vậy có 30 giá trị của k