Giáo án lớp 12 môn Vật lý - Phần sóng cơ - Sóng âm

NỘI DUNG ÔN THI TN THPT PHẦN SÓNG CƠ - SÓNG ÂM A ) PHẦN KIẾN THỨC CƠ BẢN I. SÓNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SÓNG CƠ Định nghĩa: là dao động lan truyền trong một môi trường(sóng nước truyền trên mặt nước theo các phương khác nhau cùng một tốc độ v) Các loại sóng cơ: + Sóng ngang: các phần tử trong môi trường dao động theo phương vuông góc vơí phương truyền sóng + Sóng ngang: các phần tử trong môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng + Môi trường lan truyền sóng cơ: cả ba môi trường rắn, lỏng, khí (riêng sóng ngang trừ sóng nước còn lại chỉ truyền trong môi trường chất rắn, sóng dọc truyền trong cả 3 môi trường trừ chân không) Các đăc trưng của một sóng hình sin: + Biên độ sóng: biên độ A của sóng cơ là biên độ dao động của một phần tử có sóng truyền qua + Chu kỳ(tần số): chu kỳ T của sóng là chu kỳ dao động của một phần tử có sóng truyền qua, đại lượng f = gọi là tần số của sóng + Tốc độ truyền sóng: tốc độ truyền sóng v là tốc độ lan truyền dao động trong một môi trường(đối với một môi trường tốc độ lan truyền có giá trị không thay đổi) + Bước sóng: bước sóng là quãng đường mà sóng lan truyền trong một chu kỳ + Năng lượng sóng: là năng lượng của các phần tử dao động khi có sóng truyền qua, trong trường hợp không ma sát năng lượng sóng bằng hằng số nếu sóng truyền theo một đường thẳng, năng lượng tỉ lệ nghịch với khoảng cách nếu sóng truyền trong một mặt phẳng, năng lượng sóng tỉ lệ với bình phương khoảng cách nếu sóng truyền trong không gian PHẦN KIẾN THỨC TRỌNG TÂM 4.Phương trình sóng cơ a. Phương trình dao động sóng: u Phương trình dao động sóng tại điểm M cách nguồn có toạ độ : u b. Phương trình truyền sóng: Phương trình dao động sóng tại nguồn O: Phương trình truyền sóng từ O đến M () với vận tốc mất khoảng thời gian là: So với sóng tại O thì sóng tại M chậm pha hơn góc , phương trình sóng tại M có dạng: (Phương trình sóng là phương trình của một sóng hình sin truyền theo trục x nó cho biết ly độ u của phần tử có tọa độ x vào thời điểm t) II. GIAO THOA SÓNG Hiện tượng giao thoa của hai sóng trên mặt nước Hiện tượng hai sóng gặp nhau tạo nên các gợn sóng ổn định gọi là hiện tượng giao thoa của hai sóng, các gợn sóng có hình các đường hipebon gọi là các vân giao thoa PHẦN KIẾN THỨC TRỌNG TÂM Điểm cực đại và cực tiểu Dao động của 1 điểm trong vùng giao thoa: gọi điểm M là điểm trong vùng giao thoa, hai nguồn phát sóng có phương trình : u *dao động của phần tử tại M là tổng hợp hai dao động điều hòa cùng chu kỳ cùng phương: u dao động của phần tử tại M là dao động điều hòa cùng chu kỳ với hai nguồn có biên độ dao động A biên độ A phu thuộc vào hiệu đường đi của hai sóng có thể luôn tăng cường để phần tử tại M dao động mạnh, hoặc triệt tiêu làm cho phần tử tại M đứng yên b.+ Vị trí cực đại: là những điểm dao động với biên độ cực đại, là những điểm mà hiệu đường đi của hai sóng bằng một số nguyên lần bước sóng d + Vị trí cực tiểu: là những điểm dao động với biên độ cực tiểu- coi như đứng yên, nếu hiệu đường đi của hai sóng từ nguồn truyền tới bằng một nguyên lẻ nửa lần bước sóng d 3. Hiệu quang trình (hiệu đường đi): a. Độ lệch pha: b. Hai dao động cùng pha: (biên độ cực đại) c. Hai dao động ngược pha: (biên độ bằng không) Chú ý: Bước sóng là khoảng cách gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng dao động cùng pha. 4.Điều kiện có hiện tượng giao thoa: hai nguồn sóng phải Dao động cùng phương, cùng chu kỳ(tần số) Có hiệu số pha không đổi theo thời gian- hai nguồn như vậy gọi là hai nguồn kết hợp – hai sóng phát ra gọi là hai sóng kết hợp III) SÓNG DỪNG 1.Sự phản xạ của sóng * Phản xạ của sóng trên vật cản cố định: sóng phản xạ và sóng tới luôn ngược pha với sóng tới tại điểm phản xạ * Phản xạ của sóng trên vật cản tự do: sóng phản xạ và sóng tới luôn cùng pha tại điểm phản xạ 2.Sóng dừng: sóng truyền trên sợi dây trong trường hợp xuất hiện các nút và bụng gọi là sóng dừng PHẦN KIẾN THỨC TRỌNG TÂM 3. Các trường hợp tạo sóng dừng tên dây a.Vị trí bụng, vị trí nút: b. Vị trí bụng: c. Vị trí nút: d. Khoảng cách giữa hai bụng hoặc hai nút: e. Khoảng cách từ một nút đến một bụng: 4. Sóng dừng trên dây dài (hai đầu là nút): ; Gọi số bụng là k thì số nút k+1 5. Sóng trên sợi dây mà một đầu là nút đầu kia là bụng: ; Số nút bằng số bụng = k+1 LƯU Ý: Có các trường hợp sau chung điều kiện * Dây tạo sóng dừng có hai đầu cố định (hai nút) * Dây tạo sóng dừng có hai đầu tự do (hai bụng) * Dây tạo sóng dừng có một đầu cố định, một đầu dao động với biên độ nhỏ cả ba trường hợp có chung một điều kiện : + Chiều dài của dây tạo sóng l = k + Gọi số bụng là k thì số nút k+1 IV) SÓNG ÂM 1.Sóng âm và cảm giác âm Sóng âm là sóng dọc truyền được trong chất rắn, lỏng, khí không truyền được trong chân không Phân loại 16Hz- 20.000Hz 20.000Hz -10 10 Hạ âm Âm nghe được Siêu âm Qúa âm 2.Các đặc tính của âm Âm vừa có đặc tính sinh lý vừa có đặc tính vật lý 3. Vận tốc truyền âm * vận tốc rắn vận tốc lỏng vận tôc khí * Sự phụ thuộc nhiệt độ: v = v trong đó v là vận tốc truyền âm ở 0 4. Độ cao: + Tần số f tạo ra độ cao của âm, f lớn âm thanh, f nhỏ âm trầm 5.Âm sắc: + Các bộ phận phát âm đều phát ra đồng thời: âm cơ bản f, các họa âm có tần số nf + Qui luật tuần hoàn của âm tạo ra âm sắc KIÊN THỨC TRỌNG TÂM Cường độ âm(năng lượng âm) – M ức cường độ âm + Cường độ âm(công suất âm) I = trong đó W là năng lượng truyến trong 1s, s là diện tích + Mức cường độ âm L(B) = lg L(dB) = 10lg trong đó I= 10W.m gọi là cường độ âm chuẩn với tần số f = 1000Hz Độ to + Tùy vào tần số, mỗi âm có 1 ngưỡng nghe ứng với Imin Độ to của âm + Độ to tối thiểu mà tai người phân biệt được gọi là 1 phon B) PHẦN BÀI TẬP – PHÂN DẠNG 1) BIỂU THỨC SÓNG - CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐĂC TRƯNG CỦA SÓNG * PHƯƠNG PHÁP GIẢI + Bước sóng + Độ lệch pha giữa hai vị trí trong môi trường truyền sóng cách nhau d + Phương trình sóng: phương trình sóng tại nguồn phát sóng A: u phương trình sóng tại điểm M cách nguồn A khoảng d: u (1) Chú ý: Đối với những dạng bài như trên giáo viên cần cho học sinh nắm vững kiến thức phương trình sóng chuẩn, cách tính các đại lượng như v, f.., cách biến đổi sao cho tìm ra kết quả nhanh nhất *VÍ DỤ Bài 1: Dùng 1 mũi nhọn tạo ra trên mặt chất lỏng yên tĩnh những dao động điều hòa chu kỳ 0,5 giây. Trên mặt chất lỏng xuất hiện những đường tròn đồng tâm A lan rộng dần, khoảng cách giữa 5 đường tròn liên tiếp 1,4 m. Tìm vận tốc truyền sóng trên mặt chất lỏng Bài giải: Vận tốc trên mặt chất lỏng xác định như sau v = s/t= theo gt khoảng cách giữa 5 đường tròn liên tiếp = 1,4 m cho biết có 4= 1,4m Vậy vận tốc của sóng cần xác định là v = 0,35 /0.5 = 0,7 m/s Bài 2: Một sóng hình sin có phtrình dao động là u = Acoc50trong đó x đo bằng cm, t đo bằng s. Xác định bước sóng Bài giải: Căn cứ vào phtrình sóng chuẩn ta có: u = Acoc = A coc2 Theo gt phtrình sóng có dạng: u = Acoc50= A coc2 = Acoc2Ta so sánh với phtrình gốc chuẩn đưa ra kết luận Bài 3: Phương trình của 1 sóng ngang truyền trên 1 sợi dây có dạng: u = 4coc(100), trong đó x, u đo bằng cm, t đo bằng s. Xác định tốc độ truyền sóng trên dây Bài giải: Ta có phtrình sóng chuẩn như sau: u = A coc (1) Mặt khác theo gt phtrình sóng : u = Acoc(100) = 4coc100(t - ) (2) So sánh 2 ph/trình trên ta có v = 4000 cm/s hay v = 40m/s Bài 4: Phương trình dao động của 1 nguồn sóng tại 0 là: u = 2 coc200(cm). Tốc độ truyền sóng là 20 m/s, coi biên độ sóng không đổi khi truyền đi phần tử của môi trường tại 1 điểm cách nguồn 1 khoảng 7,5 cm. Xác định phương trình sóng tại điểm đó Bài giải: Theo giả thiết phương trình cần xác định là phtrình viết cho điểm đến sau vì vậy ta có: u = Acoc trong đó , d =7,5cm, v = 20m/s vậy phtrình cần xác định: u = 2coc200= 2coc(200) = 2coc(200) Bài 5: Sóng truyền từ điểm M rồi đến điểm 0 rồi đến điểm N trên cùng 1 phương truyền với vận tốc v=20cm/s, tại điểm 0 sóng có phương trình utại 2 điểm gần nhau nhất cách nhau 6cm trên phương truỳen dao động lệch pha nhaucho 0N = 0,5cm. Xác định phương trình sóng tại N Bài giải: + phương trình sóng viết cho điểm N: u(1) + phương trình sóng tại điểm 0: u= 4coc2(2) + theo gt hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền cach nhau 6cm nên ta có: + vận tốc truyền sóng v = 20cm/s ta có + Vậy phương trình sóng tại điểm N có dạng: u Bài 6: Một dây đàn hồi nằm ngang có điểm đầu A dao động theo phương thẳng đứng với biên độ A = 5cm, chu kỳ T = 2s a, chọn gốc thời gian t = 0 là lúc A qua VTCB theo chiều dương. Lập phương trình dao động của A b, pha dao động của A truyền dọc theo dây với vận tốc 5m/s. Viết ph/trình của điểm M cách điểm A 1 đoạn d = 2,5m, coi dây dài vô hạn Bài giải: a, phtrình dao động của điểm A tổng quát: u + A = 5cm +radian/s + xác định : theo gt khi t = 0 là lúc A qua vtcb vì vậy ta có u, v = - Asin + phtrình dao động tại điểm A : ucm b, phtrình dao động của điểm M : độ lệch pha tại điểm M so với điểmA radian vậy sóng truyền từ điểm A đến điểm M là điểm đến sau có dạng u ucm * Một số bài toán trắc nghiệm tham khảo: Bài 1: Một người quan sát sóng trên mặt nước thấy có 6 ngọn sóng đi qua trước mặt, khoảng cách giữa hai ngọn sóng liên tiếp bằng 2. Xác định vận tốc sóng truyền trên mặt nước A. 3,2m/s B. 1,25m/s C. 2,5m/s D. 3m/s Bài 2: Một điểm A trên mặt nước dao động với tần số 100 Hz, người ta đo được k/c 7 gợn lồi liên tiếp là 3cm. Xác định vận tốc sóng truyền trên mặt nước A. 50cm/s B. 50m/s C. 5cm/s D. 0,5cm/s Baì 3: Một sóng truyền trên mặt biển có bước sóng là 3m, khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên cùng phương truyền sóng dao động lệch pha 90 là A. 0,75m B. 1,5m C. 3m D. 2m Bài 4: Một người ngồi trên bờ biển thấy có 5 ngọn sóng đi qua trước mặt trong t = 10s. Xác định chu kỳ của sóng biển A. 2(s) B. 2,5(s) C. 3(s) D. 4(s) Bài 5: Nguồn phát sóng s trên mặt nước tạo dao động với tần số f = 100Hz gây ra các sóng có biên độ A = 0,4 cm. Biết khoảng cách giữa 7 gợn sóng liên tiếp là 3cm. Xác định vận tốc sóng truyền trên mặt nước A. 25cm/s B. 50cm/s C. 100cm/s D. 150cm/s Bài 6: Đầu A của 1 đây đàn hồi dao động theo phương thẳng đứng với chu kỳ T = 10s, biết vận tốc truyền của sóng v = 0,2m/s dọc theo dây. Khoảng cách ngắn nhấtgiữa hai điểm dao động ngược pha là bao nhiêu? A. 1m B. 1,5 m C. 2m D. 2,5m Bài 7: Sóng truyền từ nguồn 0 dọc theo 1 đường thẳng với biên độ không đổi, ở thời điểm t = 0 điểm 0 đi qua vị trí cân bằng theo chiều +, một điểm cách nguồn 1 khoảng bằng 1/4 bước sóng có ly độ 5cm ở thời điểm bằng 1/2 chu kỳ. Xác định biên độ sóng A.10cm B.5cm C. 5 cm D.5cm Bài 8: Chọn câu đúng Một sóng cơ lan truyền trên mặt nước cới vận tốc 1m/s phtrình sóng có dạng: u = 3coc. Phương trình sóng tại một điểm M nằm sau 0 và cách 0 là 25cm A. u B. u C. u D. u Bài 9: 1 sóng cơ lan truyền trên 1 phương truyền sóng với vận tốc v = 40cm/s, phương trình sóng của 1 điểm 0 trên phướng truyền đó có dạng u. Xác định phương trinh sóng tại 1 điểm M nằm trước điểm 0 và cách điểm 0 một đoạn 10cm A. u C. u B. u D. u Bài 10: Sóng co lan truyền trong 1 môi trường đàn hồi nếu tăngtần số dao động lên 2 lần, vận tốc v không đổi. Xác định bước sóng A. tăng 4 lần B. tăng 2 lần C. không đổi D. giảm 2 lần Chú ý: Đối với các bài toán trắc nghiệm giáo viên cần hướng dẫn cách làm cho học sinh dựa trên cơ sở phần lý thuyết đã nắm chắc, từ các bài toán tự luận để đưa ra kết quả nhanh nhất 2) GIAO THOA SÓNG *PHƯƠNG PHÁP GIẢI + Chọn điều kiện phương trình của hai nguồn sóng kết hợp u + Tìm phương trình sóng tại M : u + Biên độ dao động tại M: A = 2a trong đó Trên cơ sở các bài toán trắc nghiệm, khi giảng và hướng dẫn học sinh giáo viên cần phân tích dưới dạng toán tự luận nhằm giúp cho học sinh nhớ được phương pháp, cách giải, nắm thật tốt lý thuyết, giúp cho học sinh cách nhận biết kết quả nhanh nhất, chính xác tránh thụ động, đoán kết quả lơ mơ + Xác định số hypebonl biểu diễn những điểm dao động cực đại và những điểm đứng yên: số điểm cực đại trong khoảng snghiệm đúng: - số điểm đứng yên trong khoảng s: s Chú ý: + nếu hai nguồn phát sóng kết hợp cùng pha nhau thì tại trung điểm sóng giao thoa với biên độ cực đại - tạo thành đường thẳng + nếu hai nguồn phát sóng ngược pha nhau thì tại trung điểm sóng giao thoa với biên độ cực tiểu - tạo thành đường thẳng *VÍ DỤ: Bài 1: Tại hai điểm A,B trên mặt nước có hai nguồn sóng giống nhau với biên độ a, bước sóng 10 cm. Tại điểm M cách A = 25cm cách B 5 cm sẽ dao động với biên độ bằng bao nhiêu? Bài giải: Xét tại điểm M sóng dao động với biên độ cực đại hay cực tiểu ta có: là 1 số nguyên vậy tại điểm M sóng dao động với biên độ cực đại 2a Bài 2:Tại 2 điểm A,B trên mặt nước dao động cùng tần số 16Hz, cùng pha, cùng biên độ. Điểm M trên mặt nước dao động với biên độ cực đại MA = 30cm, MB = 25,5cm, giữa điểm M và đường trung trực của AB có hai dãy cực đại khác. Xác định vận tốc sóng truyền trên mặt nước? Bài giải: Theo gt ta có: v =f mặt khác điểm M dao động với biên độ cực đại vì vậy vậy v = 1,5.16 =24vm/s Bài 3: Tại điểm M,N (MN= 20cm) trên mặt chất lỏng dao động cùng tần số 50Hz, cùng pha, vận tốc truyền sóng trên mặt chất lỏng 1m/s. Xác định sô điểm dao động cực tiểu trên M,N Bài giải: áp dụng điều kiện sau: Vì vậy ta có số điểm dao động cực đại: (2.10)+1= 21 và số điểm không dao động(dao động cực tiểu) 2.10 = 20 Bài 4: Tại 2 điểm s trên mặt nước cách nhau 18cm dao động cùng pha với biên độ A và tần số f = 20Hz, vận tốc truyền sóng trên mặt nước là v = 1,2 m/s a. Viết biểu thức của dao động tại điểm M cách scác khoảng lần lượt là 30cm, 36cm b. Giữa s có bao nhiêu vân giao thoa cực đại(gợn sóng hình hypebol) Bài giải: a.Bước sóng: + Biểu thức của doa động tại s: u = A dao động từ sđến M và từ sđến M có biểu thức: u +Dao động tổng hợp tại M: = 2Acoc + Tại điểm M: = 2Acoc() b.+ Vị trí các vân cực đại được xác định bởi: cos hay với k = 0,+-1,+-2,+-3...... + Vị trí các điểm giao thoa cực tiểu hay các điểm đứng yên: cos hay với k = 0,+-1,+-2,+-3...... xét trên đoạn s, trung điểm 0 nằm trên vân giao thoa cực đại, các vân giao thoa cực đại cách s2 1 đoạn d thỏa mãn đk d với dVậy có tất cả 5 vân giao thoa cực đại *MỘT SỐ BÀI TOÁN TRĂC NGHIỆM THAM KHẢO Câu 1: Một sóng cơ truyền trên một đường thẳng và chỉ truyền theo một chiều thì những điểm cách nhau một số nguyên lần bước sóng trên phương truyền sẽ dao động; A. cùng pha với nhau B. ngược pha với nhau C. vuông pha với nhau D. lệch pha nhau bất kì Câu 2. Một sóng cơ truyền trên một sợi dây đàn hồi rất dài thì những điểm trên dây cách nhau một số lẻ lần nửa bước sóng sẽ dao động: A. cùng pha với nhau B. ngược pha với nhau C. vuông pha với nhau D. lệch pha nhau bất kì Câu 3. Một sóng cơ truyền trên một sợi dây đàn hồi rất dài. Hai điểm gần nhau nhất trên dây và dao động cùng pha với nhau thì cách nhau một đoạn bằng: A. bước sóng B. nửa bước sóng C. hai lần bước sóng D. một phần tư bước sóng Câu 4. Một sóng trên mặt nước. Hai điểm gần nhau nhất trên một phương truyền sóng và dao động vuông pha với nhau thì cách nhau một đoạn bằng: A. bước sóng B. nửa bước sóng C. hai lần bước sóng D. một phần tư bước sóng Câu 5. Một sóng trên mặt nước. Hai điểm gần nhau nhất trên một phương truyền sóng và dao động ngược pha với nhau thì cách nhau một đoạn bằng: A. bước sóng B. nửa bước sóng C. hai lần bước sóng D. một phần tư bước sóng Câu 6: Hiện tượng giao thoa sóng xảy ra khi có sự gặp nhau của hai sóng A. xuất phát từ hai nguồn dao động cùng biên độ. B. xuất phát từ hai nguồn truyền ngược chiều nhau. C. xuất phát từ hai nguồn bất kỳ D. xuất phát từ hai nguồn sóng kết hợp cùng phương Câu 7: Trên mặt chất lỏng có hai nguồn kết hợp, dao động cùng pha theo phương thẳng đứng tại hai điểm A và B cách nhau 7,8cm. Biết bước sóng là 1,2cm. Số điểm có biên độ dao động cực đại nằm trên đoạn AB là A. 14. B. 13. C. 12. D. 11. Câu 8: Trong thí nghiệm về giao thoa sóng trên mặt nước hai nguồn kết hợp A,B(AB=8cm) dao động f=16Hz, vận tốc truyền sóng 24cm/s. Số đường cực đại trên đoạn AB là A. 8 B. 11 C. 10 D. 12 Câu 9: Tại hai điểm A và B cách nhau 10cm trên mặt chất lỏng có hai nguồn phát dao động theo phương thẳng đứng với các phương trình là uA = 0,5sin(50pt) cm ; uB = 0,5sin(50pt + p) cm, vận tốc tuyền sóng trên mặt chất lỏng là 0,5m/s. Xác định số điểm có biên độ dao động cực đại trên đoạn thẳng AB. A. 12. B. 11. C. 10. D. 9. Câu 10: Hai thanh nhỏ gắn trên cùng một nhánh âm thoa chạm vào mặt nước tại hai điểm A và B cách nhau 4cm. Âm thoa rung với tần số 400Hz, vận tốc truyền sóng trên mặt nước là 1,6m/s. Giữa hai điểm A và B có bao nhiêu gợn sóng và bao nhiêu điểm đứng yên ? A. 10 gợn, 11 điểm đứng yên. B. 19 gợn, 20 điểm đứng yên. C. 29 gợn, 30 điểm đứng yên. D. 9 gợn, 10 điểm đứng yên. 3) SÓNG DỪNG * PHƯƠNG PHÁP + Lập phương trình sóng tại đầu M cách nguồn A khoảng d . xác định đầu M cố định hay tự do . chọn phương trình sóng tới và sóng phản xạ tại A . xác định độ lệch pha- suy ra phtrình sóng tổng hợp tại M + Xác định số nút, số bụng khi có sóng dừng . nếu hai đầu dây là nút(cố định) . nếu hai đầu dây là bụng (tự do) . nếu 1 đầu dây cố định, 1 đầu dây dao động với biên độ nhỏ điều kiện cho cả 3 trường hợp trên : chiều dài của dây tạo sóng l = k gọi k là bụng thì số nút là k+1 . nếu dây tạo sóng có 1 đầu nút(cố định) 1 đầu là bụng(tự do) chiều dài của dây tạo sóng l = (2k+1), số nút bằng số bụng = k+1 *VÍ DỤ: Bài 1: Một sợi dây AB dài 2m căng ngang, đầu B cố định, đầu A dao động theo phương thẳng đứng với tần số 50 Hz và biên độ 2cm. Trên dây hình thành 10 bó sóng mà hai đầu A,B là nút Tính bước sóng và vận tốc truyền sóng trên dây Tìm vận tốc cức đại của dao động Lập công thức xác định vị trí các bụng sóng Tìm bề rộng bụng sóng Hướng dẫn giải: a. Mỗi bó sóng dài (có kích thước là khoảng cách 2 nút): ta có 10. Vận tốc truyền sóng: v = b. Vận tốc cực đại của dao động: v = c. Tại điểm A có 1 nút sóng. Bụng sóng thứ 1 cách A khoảng x. Bụng sóng thứ2 cách bụng sóng thứ 1 khoảng , nên cách A khoảng tương tự bụng sóng thứ n cách A khoảng: cm với n =1,2,3... d. Bề rộng bụng sóng bằng hai lần biên độ cực đại: 2.2A = A = 8cm Bài 2: Sóng dừng tạo trên dây dài 1,2 m với tần số dao động trên dây f = 10 Hz, vận tốc truyền sóng trên dây 4m/s. Hai đầu dây cố định Xác định số bụng sóng trên dây: Bài giải: + Hai đầu dây cố định vì vậy đ/k tạo sóng dừng trên dây thỏa mãn: (1) + Xác định số bụng sóng k: từ 1 ta có + Trên dây có 6 bụng Bài 3: Sóng dừng trên dây đàn hồi có tần số f = 125Hz. Khoảng cách giữa 2 nút sóng liên tiếp là 30cm. Xác địnhvận tốc truyền sóng trên dây? Bài giải: + Khoảng cách giữa 2 nút sóng liên tiếp có giá trị: + Vận tốc truyền sóng trên dây: *MỘT SỐ BÀI TOÁN TRẮC NGHIỆM THAM KHẢO: Câu1: Để có sóng dừng xảy ra trên một dây đàn hồi với hai đầu dây là hai nút sóng thì A. bước sóng bằng một số lẻ lần chiều dài dây. B. chiều dài dây bằng một phần tư lần bước sóng. C. bước sóng luôn đúng bằng chiều dài dây. D. chiều dài dây bằng một số nguyên lần nữa bước sóng. Câu2: Khi có sóng dừng trên một sợi dây đàn hồi, khoảng cách giữa hai nút sóng liên tiếp bằng A. một phần tư bước sóng. B. hai lần bước sóng. C. một nữa bước sóng. D. một bước sóng. Câu 3: Một sợi dây đàn hồi dài 60 cm rung với tần số 50 HZ trên dây tạo thành sóng dừng ổn định với 4 bụng sóng, hai đầu là 2 nút sóng . Vận tốc sóng trên dây là: A. v = 12 cm/s B. v = 60 cm/s C. v = 75 cm/s D. v = 15 m/s Câu 4: Một sợi dây đàn hồi có độ dài AB = 80cm, đầu B giữ cố định, đầu A gắn với cần rung dao động điều hoà với tần số 50Hz theo phương vuông góc với AB. Trên dây có một sóng dừng với 4 bụng sóng, coi A và B là nút sóng. Vận tốc truyền sóng trên dây là A. 10m/s. B. 5m/s. C. 20m/s. D. 40m/s. Câu 5: Một dây đàn có chiều dài L, hai đầu cố định. Sóng dừng trên dây có bước sóng dài nhất là A. L/2. B. L/4. C. L. D. 2L. Câu 6: Khi có sóng dừng trên một dây AB thì thấy trên dây có 7 nút (A , B đều là nút) Tần số sóng là 42Hz . Với dây AB và vận tốc truyền sóng như trên , muốn trên dây có 5 nút (A và B đều là nút ) thì tần số sóng phải là : A. 30Hz B. 28Hz C. 58,8Hz D. 63Hz Câu 7: Một dây đàn dài 40cm, căng ở hai đầu cố định, khi dây dao động với tần số 600Hz ta quan sát trên dây có sóng dừng với hai bụng sóng. Bước sóng trên dây là A. l = 13,3cm. B. l = 20cm. C. l = 40cm. D. l = 80cm. Câu 8: Một sợi dây đàn hồi có độ dài AB = 80cm, đầu B giữ cố định, đầu A gắn với cần rung dao động điều hòa với tần số 50Hz theo phương vuông góc với AB. Trên dây có một sóng dừng với 4 bụng sóng, coi A và B là nút sóng. Tốc độ truyền sóng trên dây là A. 10m/s. B. 5m/s. C. 20m/s. D. 40m/s. Câu 9: Quan sát sóng dừng trên một sợi dây đàn hồi, người ta đo được khoảng cách giữa 5 nút sóng liên tiếp là 100 cm. Biết tần số của sóng truyền trên dây bằng 100 Hz, tốc độ truyền sóng trên dây là A. 50 m/s B. 100 m/s C. 25 m/s D. 75 m/s Câu 10: Trên một sợi dây dài 2m đang có sóng dừng với tần số 100 Hz, người ta thấy ngoài 2 đầu dây cố định còn có 3 điểm khác luôn đứng yên. Tốc độ truyền sóng trên dây là: A. 60 m/s B. 80 m/s C. 40 m/s D. 100 m/s Câu 11: Trong thí nghiệm về sóng dừng, trên một sợi dây đàn hồi dài 1,2m với hai đầu cố định, người ta quan sát thấy ngoài hai đầu dây cố định còn có hai điểm khác trên dây không dao động. Biết khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp với sợi dây duỗi thẳng là 0,05 s. Tốc độ truyền sóng trên dây là A. 8 m/s. B. 4m/s. C. 12 m/s. D. 16 m/s. Câu 12: Một sợi dây đàn hồi dài l = 120cm có hai đầu A, B cố định. Một sóng truyền với tần số f = 50Hz, trên dây đếm được 5 nút sóng không kể hai nút A, B. Tốc độ truyền sóng trên dây là: A. 30 m/s. B. 12,5m/s. C. 20m/s. D. 40m/s. Câu 13: Một sợi dây được căng ra giữa hai đầu A và B cố định . Cho biết tốc độ truyền sóng cơ trên dây là vs = 600m/s, tốc độ truyền âm thanh trong không khí là va = 300m/s, AB = 30cm. Khi sợi dây rung bước sóng của âm trong không khí là bao nhiêu. Biết rằng khi dây rung thì giữa hai đầu dây có 2 bụng sóng. A.15cm B. 30cm C. 60cm D. 90cm 4.TÍNH CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CỦA SÓNG ÂM * PHƯƠNG PHÁP: + Aps dụng công thức tính I, L, + Vận tốc truyền âm v = tần số của âm được xác định theo vận tốc và bước sóng + Cường độ âm là lượng năng lượng sóng âm truyền qua 1 diện tích vuông góc với phương truyền âm trong 1 đơn vị t I trong đó E là năng lượng sóng âm truyền vuông góc với diện tích S tại điểm A trong 1 giây + Mức cường độ âm L trong đó I= 10W/m gọi là cường độ âm chuẩn + Công suất phát âm của nguồn P = W/t = I.S/t *VÍ DỤ ÁP DỤNG: Bài 1: Tại điểm A cách1 cái loa nhỏ(xem là nguồn âm điểm) 1m người ta nghe thấy âm do loa phát ra ở mức cường độ âm khoảng 35 dB. Tìm mức cường độ âm tại điểm B cách loa 5m. Cho biết giữa các cường độ âm Ivà Itai các điểm cách nguồn âm các khoảng dvà d hệ thức: I Hướng dẫn giải: + Kí hiệu: Llần lượtlà mức cường độ âm tại 2 điểm A,B Ta có: L từ đó .Theo đề bài ta có và do đó Vậy: Bài 2: 1 người thổi còi vào buổi sáng và sau 2 giây thì nghe tiếng vọng. Người đó thổi vào buổi trưa thì sau bao lâu nghe tiếng vọng. Cho biết nhiệt độ của không khí buổi sáng là 7buổi trưa là 32 Hướng dẫn giải: Gọi là vận tốc âm trong không khí vào buổi sáng và buổi trưa Ta có: Bài 3: Tại 2 điểm A,B cách nhau 1 m có 2nguồn phát sóng âm kết hợp, tần số f = 425 Hz. Ơ những điểm nào trong A,B tại đó biên độ sóng giao thoa triệt tiêu?. Vận tốc âm trong không khí 340m/s. Hướng dẫn giải: + Bước sóng d d + Biên độ sóng tại M triệt tiêu: A M B do đó k = -1;0 khi k = -1 khi k = 0 Vậy có 2 vị trí M, M tại đó biên độ sóng giao thoa triệt tiêu cách nguồn A lần lượt 0,3m và 0,7 m *MỘT SỐ BÀI TOÁN TRẮC NGHIỆM THAM KHẢO Câu1: Âm sắc là đặc tính sinh lí của âm A. chỉ phụ thuộc vào biên độ. B. chỉ phụ thuộc vào tần số. C. chỉ phụ thuộc vào cường độ âm. D. phụ thuộc vào tần số và biên độ. Câu2: Khi âm thanh truyền từ không khí vào nước thì A. Bước sóng thay đổi nhưng tần số không đổi. B. Bước sóng và tần số đều thay đổi. C. Bước sóng và tần số không đổi. D. Bước sóng không đổi nhưng tần số thay đổi. Câu 3: Độ to của âm là một đặc tính sinh lý phụ thuộc vào A.vận tốc âm. B.bước sóng và năng lượng âm. C.tần số và mức cường độ âm. D. vận tốc và bước sóng. Câu 4: Phát biểu nào sau đây không đúng ? A. Dao động âm có tần số trong niền từ 16Hz đến 20kHz. B. Sóng âm, sóng siêu âm và sóng hạ âm đều là sóng cơ. C. Sóng âm là sóng dọc. D. Sóng siêu âm là sóng âm duy nhất mà tai người không nghe được. Câu 5: Một sóng lan truyền với vận tốc 200m/s có bước sóng 4m. Tần số và chu kì của sóng là A. f = 50Hz ; T = 0,02s. B. f = 0,05Hz ; T = 200s. C. f = 800Hz ; T = 1,25s. D. f = 5Hz ; T = 0,2s. Câu 6: Tai con người chỉ nghe được những âm có tần số A. Trên 20000Hz B. Từ 16Hz đến 2000Hz C. Dưới 16Hz D. Từ 16Hz đến 20000Hz Câu7: Vận tốc truyền âm trong không khí là 340m/s, khoảng cách giữa 2 điểm gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng dao động ngược pha nhau là 0,85m. Tần số của âm là: A. f = 170 HZ B. f = 200 HZ C. f = 225 HZ D. f = 85 HZ Câu 8: Trong cùng một môi trường