Bài tập file word Vật lí 11 kết nối tri thức Chương 2: Sóng (P2)

ÔN TẬP CHƯƠNG 2. SÓNG PHẦN 2

Câu 1: Biên độ sóng là gì?

Trả lời:

Biên độ sóng là độ lệch lớn nhất của phần tử sóng khỏi vị trí cân bằng.

Câu 2: Sóng dọc là gì?

Trả lời:

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

Câu 3: Từ Trái Đất, các nhà khoa học điều khiển các xe tự hành trên Mặt Trăng nhờ sử dụng các thiết bị thu phát sóng vô tuyến. Sóng vô tuyến được dùng trong ứng dụng này thuộc dải:

Trả lời:

Sóng cực ngắn truyền xa theo đường thẳng, xuyên qua tầng điện li

⇒⇒ liên lạc vệ tinh và truyền hình

Ta suy ra, sóng vô tuyến được dùng trong ứng dụng trên là sóng cực ngắn

Câu 4: Trong hiện tượng giao thoa sóng của hai nguồn kết hợp đồng pha, gọi d1 ,d2 lần lượt là khoảng cách từ hai nguồn sóng đến điểm thuộc vùng giao thoa. Những điểm trong môi trường truyền sóng là cực đại giao thoa khi hiệu đường đi của sóng từ hai nguồn tới là:

Trả lời:

Trong hiện tượng giao thoa sóng của hai nguồn kết hợp đồng pha, gọi  lần lượt là khoảng cách từ hai nguồn sóng đến điểm thuộc vùng giao thoa. Những điểm trong môi trường truyền sóng là cực đại giao thoa khi hiệu đường đi của sóng từ hai nguồn tới là: d2 – d1 = kλ với k = 0, ±1, ±2...

Câu 5: Trong hệ sóng dừng trên một sợi dây, khoảng cách giữa hai nút hoặc hai bụng liên tiếp bằng bao nhiêu?

Trả lời:

Trong hệ sóng dừng trên một sợi dây, khoảng cách giữa hai nút hoặc hai bụng liên tiếp bằng một nửa bước sóng.

Câu 6: Trong hiện tượng giao thoa sóng, những điểm trong môi trường truyền sóng là cực đại giao thoa khi hiệu đường đi của sóng từ hai nguồn kết hợp tới là: (với k ∈ Z)

Trả lời:

Trong hiện tượng giao thoa sóng, những điểm trong môi trường truyền sóng là cực đại giao thoa khi hiệu đường đi của sóng từ hai nguồn kết hợp tới là: d2 – d1 = kλ

 (với k ∈ Z)

Câu 7: Một sóng cơ lan truyền trên một đường thẳng từ điểm O đến điểm M cách O một đoạn d. Biết tần số f, bước sóng X và biên độ a của sóng không đổi trong quá trình sóng truyền. Nếu phương trình dao động của phần tử vật chất tại điểm M có dạng uM (t) = asin(ωt) thì phương trình dao động của phần tử vật chất tại O là?

Trả lời:

Phần tử sóng tại O dao động sớm pha hơn phần tử sóng tại M.

Phương trình sóng tại O là:

uO = acosπ(ft + )

Câu 8: Đặc điểm nào sau đây là đặc điểm chung giữa sóng điện từ và sóng cơ:

Trả lời:

- Cả sóng điện từ và sóng cơ đều có vận tốc truyền sóng phụ thuộc vào bản chất của môi trường truyền sóng. - Cả sóng điện từ và sóng cơ đều có vận tốc truyền sóng phụ thuộc vào bản chất của môi trường truyền sóng.

Câu 9: Trên mặt nước hai nguồn sóng A, B cách nhau 3 cm dao động với phương trình u1 = u2 = acos(100πt). Một hệ vân giao thoa xuất hiện gồm một vân cực đại là trung trực của đoạn AB và 14 vân cực đại dạng hypecbol mỗi bên. Biết khoảng cách từ các nguồn đến cực đại gần nhất đo dọc theo đoạn thẳng AB đều là 0,1 cm. Tốc độ truyền pha dao động trên mặt nước là:

Trả lời:

AB = 3cm = 0,1(cm) + 28. + 0,1(cm) + 0,1(cm)

⇒ λ = 0,2(cm)

⇒ v = λf =   = 10(cm/s)

Câu 10: Một dây đàn dài 0,6 m hai đầu cố định dao động với một bụng độc nhất (ở giữa dây). Nếu dây dao động với ba bụng thì bước sóng có giá trị là:

Trả lời:

Dây có ba bụng tức là có 3 bó sóng ⇒ k = 3

Ta có: l = k ⇒ λ =   =  = 0,4(m)

Câu 11: Tại điểm 5 trên mặt nước yên tĩnh có nguồn dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với tần số f. Khi đó trên mặt nước hình thành hệ sóng tròn đồng tâm S. Tại hai điểm M, N nằm cách nhau 5 cm trên đường thẳng đi qua S luôn dao động ngược pha nhau. Biết tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 80 cm/s và tần số của nguồn dao động thay đổi trong khoảng từ 48 Hz đến 64 Hz. Tính tần số dao động của nguồn.

Trả lời:

Vì hai điểm M, N luôn dao động ngược pha nên ta có :

Theo đề bài

Câu 12: Một nguồn O dao động với tần số 50 Hz tạo ra sóng trên mặt nước có biên độ 3 cm (coi như không đổi khi sóng truyền đi). Biết khoảng cách giữa 7 gợn lồi liên tiếp là 9 cm. Điểm M nằm trên mặt nước cách nguồn O đoạn bằng 5 cm. Chọn t = 0 là lúc phần tử nước tại O đi qua vị trí cân bằng theo chiều dương. Tại thời điểm t1 li độ dao động tại M bằng 2 cm. Li độ dao động tại M vào thời điểm t2 = (t + 2,01) s bằng bao nhiêu?

Trả lời:

Ta có λ = 1,5 cm ; T = 0,02 s.

Theo đề bài :

Tại thời điểm t1 li độ dao động của điểm M là 2 cm ;

Tại thời điểm t2 = (t1 + 2,01) s = t1 + 100T + T/2, nên li độ của M là -2 cm

Câu 13: Một sóng âm có dạng hình cầu được phát ra từ nguồn có công suất 1 W. Giả sử rằng năng lượng phát ra được bảo toàn. Tính cường độ âm tại một điểm cách nguồn 1,0 m.

Trả lời:

Câu 14: Một nguồn sáng sóng dao động theo phương trình u = acos20(cm). Trong khoảng thời gian 2s sóng truyền đi được quãng đường bằng bao nhiêu lần bước sóng?

Trả lời:

T =  = 0,1s

ð t = 2s = 20T

ð  S = 20

Câu 15: 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?

Trả lời:

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 16: Trong mạch thu sóng vô tuyến người ta điều chỉnh điện dung của tụ C =  (F) và độ tự cảm của cuộn dây L =  (H). Lấy π2 = 10. Khi đó sóng được có tần số bằng:

Trả lời:

Ta có: f =  =  =  = 25(Hz)

Câu 17:  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.

Trả lời:

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:

d1 – d2 = kλmax = k ⇒ 3,375 – 3 = k 

⇒  = 880(Hz)

Câu 18: Một sợi dây căng giữa hai điểm cố định cách nhau 80 cm. Hai sóng có tần số gần nhau liên tiếp cùng tạo ra sóng dừng trên dây là f1 = 70 Hz và f2 = 84 Hz. Tìm tốc độ truyền sóng trên dây. Biết tốc độ truyền sóng trên dây không đổi.

Trả lời:

Trường hợp sóng dừng với hai đầu nút (vận cản cố định) và trường hợp sóng dừng với 2 đầu tự do:

fmin = fk+1 – fk =  =>  = 84 −70 = 14Hz

⇒v = 2l.14 = 28.l = 28.0,8 = 22,4(m/s)

Câu 19: Mạch chọn sóng của một máy thu vô tuyến điện gồm một tụ điện có điện dung thay đổi từ  pF đến pF và cuộn dây có độ tự cảm μH2. Mạch trên có thể bắt được sóng điện từ có bước sóng nằm trong khoảng nào?

Trả lời:

Ta có: λ = 2πc

+  + λmin = 2πc = 2π.3.108  = 3m

+  + λmax = 2πc = 2π.3.108  = 12m

⇒3m ≤ λ ≤ 12m

Câu 20: Hai điểm M, N cùng nằm trên một phương truyền sóng cách nhau một khoảng  . Tại thời điểm t, khi li độ dao động tại M là uM = + 3cm thì li độ dao động tại N là uN = − 3cm. Biên độ sóng có giá trị là:

Trả lời:

Theo giả thiết MN =  ⇒  Dao động tại M và N lệch pha nhau một góc .

Giả sử dao động tại M sớm pha hơn dao động tại N.

Ta có thể viết:

uM = Acos(ωt) = + 3 cm (1)

uN = Acos(ωt − ) =−3 cm (2)

(1) + (2)  + (2) ⇒ A[cos(ωt) + cos(ωt  - )] = 0

Áp dụng: cosa + cosb = 2coscos

⇒ 2Acos cos(ωt - ) =0

⇒ cos(ωt - ) = 0

⇒ ωt -  =  + k + kπ, k∈Z

⇒ ωt =  + k + kπ, k∈Z

Thay vào (1), ta có: Acos( + k + kπ) = 3.

Do A > 0 nên:

Acos( − π) = Acos(- ) =  = 3 (cm)

⇒A = 2√3(cm)