Chuyên đề Bồi dưỡng kiến thức – luyện thi đại học vật lý: Chuyên đề Sóng cơ học

- ĐT: 01689.996.187 Diễn đàn: - vuhoangbg@gmail.com BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI ĐẠI HỌC VẬT LÝ CHUYÊN ĐỀ 3 - SÓNG CƠ HỌC 1 VŨ ĐÌNH HOÀNG ĐT: 01689.996.187 – Email: vuhoangbg@gmail.com Họ và tên:..................................................................................... Lớp:.......................Trường........................................................... BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC, LUYỆN THI VÀO ĐẠI HỌC. Thái Nguyên, 2012 - ĐT: 01689.996.187 Diễn đàn: - vuhoangbg@gmail.com BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI ĐẠI HỌC VẬT LÝ CHUYÊN ĐỀ 3 - SÓNG CƠ HỌC 2 MỤC LỤC CHỦ ĐỀ 1 : ĐẠI CƯƠNG VỀ SÓNG CƠ HỌC PHẦN I. KIẾN THỨC CHUNG ......................................................................................... 3 PHẦN II. PHÂN DẠNG BÀI TẬP ..................................................................................... 4 DẠNG 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ SÓNG CƠ HỌC ...................................................................................... 4 DẠNG 2: VIẾT PHƯƠNG TRÌNH TRUYỀN SÓNG ........................................................................ 13 PHẦN III. ĐỀ TRẮC NGHIỆM TỔNG HỢP: ............................................................... 17 ĐÁP ÁN ĐỀ 13 .................................................................................................................................. 21 CHỦ ĐỀ 2: GIAO THOA SÓNG CƠ PHẦN I. KIẾN THỨC CHUNG ....................................................................................... 21 PHẦN II. PHÂN DẠNG BÀI TẬP. .................................................................................. 22 DẠNG 3: VIẾT PHƯƠNG TRÌNH GIAO THOA SÓNG ................................................................... 22 BÀI TOÁN: BIÊN ĐỘ CỦA PHÂN TỬ M TRONG GIAO THOA SÓNG ................................... 24 DẠNG 4: TÌM SỐ CỰC ĐẠI, CỰC TIỂU ĐOẠN GIỮA 2 NGUỒN. ................................................ 26 BÀI TOÁN: XÁC ĐỊNH SỐ ĐIỂM CỰC ĐẠI, CỰC TIỂUTRÊN ĐƯỜNG TRÒN, ĐƯỜNG ELIP . ........ 32 DẠNG 5: XÁC ĐỊNH SỐ ĐIỂM CỰC ĐẠI, CỰC TIỂU TRÊN ĐOẠN CD ..................................... 33 TẠO VỚI 2 NGUỒN MỘT HÌNH VUÔNG HOẶC HÌNH CHỮ NHẬT ........................................... 33 BÀI TOÁN: XÁC ĐỊNH SỐ ĐIỂM CỰC ĐẠI, CỰC TIỂU TRÊN ĐƯỜNG CHÉO CỦA MỘT HÌNH VUÔNG HOẶC HÌNH CHỮ NHẬT ................................................................................... 35 DẠNG 6: ĐIỂM M CÓ TÍNH CHẤT ĐẶC BIỆT .............................................................................. 36 Bài toán 1 : Tìm số điểm M thỏa mãn điều kiện đặc biệt. ................................................................ 36 BÀI TOÁN 2: Xác định khoảng cách lớn nhất, nhỏ nhất và từ một điểm M bất kỳ đến hai nguồn thỏa mãn điều kiện đầu bài . ............................................................................................................ 37 PHẦN III. ĐỀ TRẮC NGHIỆM TỔNG HỢP: ............................................................... 39 ĐÁP ÁN ĐỀ 14 .................................................................................................................................. 43 CHỦ ĐỀ 3: SÓNG DỪNG - PHẢN XẠ SÓNG. PHẦN I. KIẾN THỨC CHUNG: ..................................................................................... 44 PHẦN II: VÍ DỤ MINH HỌA ............................................................................................................ 45 PHẦN III. ĐỀ TRẮC NGHIỆM TỔNG HỢP: .................................................................................... 51 ĐÁP ÁN ĐỀ 15 .............................................................................................................................. 55 CHỦ ĐỀ 4: SÓNG ÂM . HIỆU ỨNG DOPPLER PHẦN I. KIẾN THỨC CHUNG: ..................................................................................... 55 PHẦN II.CÁC DẠNG BÀI TẬP ....................................................................................... 57 Dạng 1. ĐẠI CƯƠNG VỀ SÓNG ÂM ............................................................................................... 57 DẠNG2. BÀI TẬP HIỆU ỨNG ĐỐP - PLE ...................................................................................... 63 PHẦN III. ĐỀ TRẮC NGHIỆM TỔNG HỢP: ............................................................... 66 ĐÁP ÁN ĐỀ 16 .................................................................................................................................. 70 CHỦ ĐỀ 5: SÓNG CƠ HỌC ĐỀ THI ĐAI HỌC + CAO ĐẲNG CÁC NĂM ............... 71 ĐÁP ÁN: SÓNG CƠ - ĐH CĐ 2007-2012 ........................................... Error! Bookmark not defined. - ĐT: 01689.996.187 Diễn đàn: - vuhoangbg@gmail.com BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI ĐẠI HỌC VẬT LÝ CHUYÊN ĐỀ 3 - SÓNG CƠ HỌC 3 Phần I. kiến thức chung: 1. Sóng cơ và sự truyền sóng cơ. * Sóng cơ: Sóng cơ là dao động cơ lan truyền trong môi trường vật chất. + Sóng ngang là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng. Trừ trường hợp sóng mặt nước, sóng ngang chỉ truyền được trong chất rắn. + Sóng dọc là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng. Sóng dọc truyền được cả trong chất khí, chất lỏng và chất rắn. Sóng cơ không truyền được trong chân không. + Bước sóng λ: là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng dao động cùng pha. Bước sóng cũng là quãng đường sóng lan truyền trong một chu kỳ: λ = vT = f v . + Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng mà dao động ngược pha là 2 λ . + Năng lượng sóng: sóng truyền dao động cho các phần tử của môi trường, nghĩa là truyền cho chúng năng lượng. Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng. * Phương trình sóng Nếu phương trình sóng tại nguồn O là uO = AOcos(ωt + ϕ) thì phương trình sóng tại M trên phương truyền sóng là: uM = AMcos (ωt + ϕ - 2π OM λ ) = AMcos (ωt + ϕ - 2 xπ λ ). Nếu bỏ qua mất mát năng lượng trong quá trình truyền sóng thì biên độ sóng tại O và tại M bằng nhau (AO = AM = A). Độ lệch pha của hai dao động giữa hai điểm cách nhau một khoảng d trên phương truyền sóng: ∆ϕ = λ πd2 . * Tính tuần hoàn của sóng Tại một điểm M xác định trong môi trường: uM là một hàm biến thiên điều hòa theo thời gian t với chu kỳ T: ut = Acos( 2 T π t + ϕM). Tại một thời điểm t xác định: uM là một hàm biến thiên điều hòa trong không gian theo biến x với chu kỳ λ: ux = Acos( 2π λ x + ϕt). CHỦ ĐỀ 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ SÓNG CƠ HỌC 13 - ĐT: 01689.996.187 Diễn đàn: - vuhoangbg@gmail.com BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI ĐẠI HỌC VẬT LÝ CHUYÊN ĐỀ 3 - SÓNG CƠ HỌC 4 Phần II. PHÂN DẠNG BÀI TẬP DẠNG 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ SÓNG CƠ HỌC (Xác định các đại lượng đặc trưng của sóng như vận tốc, bước sóng, chu kì, tần số, độ lệch pha…) * Phương pháp : + Để tìm các đại lượng đặc trưng của sóng ta viết biểu thức liên quan đến các đại lượng đã biết và đại lượng cần tìm từ đó suy ra và tính đại lượng cần tìm. Lưu ý: Các đơn vị trong các đại lượng phải tương thích: nếu bước sóng, khoảng cách tính bằng cm thì vận tốc phải dùng đơn vị là cm/s; nếu bước sóng, khoảng cách tính bằng m thì vận tốc phải dùng đơn vị là m/s. * Tốc độ truyền sóng : là quãng đường x sóng truyền được trong thời gian t. v = t x Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào môi trường truyền sóng vrắn > vlỏng> vkhí * Tần số sóng f : là tần số dao động của mỗi điểm khi sóng truyền qua, cũng là tần số nguồn gây ra sóng. Tần số sóng không phụ thuộc vào môi trường truyền sóng. * Chu kỳ sóng T : T = f 1    sT Hzf : : * Bước sóng λ : + Bước sóng (λ : m) là quãng đường mà sóng truyền được trong một chu kì. + Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng và dao động cùng pha nhau. f v T.v ==λ - Những điểm cách nhau x = k.λ trên phương truyền sóng thì dao động cùng pha nhau. - Những điểm cách nhau x = ( k + 2 1 ).λ trên phương truyền sóng thì dao động ngược pha. Chú ý :
Khoảng cách giữa 2 gợn lồi liên tiếp là bước sóng λ.
Khoảng cách giữa n gợn lồi liên tiếp là : L= (n- 1) λ hoặc t∆ =(n-1)T. * Phương trình sóng Tại điểm O: uO = Acos(ωt + ϕ) Tại điểm M cách O một đoạn x trên phương truyền sóng. * Sóng truyền theo chiều dương của trục Ox thì uM = AMcos(ωt + ϕ - x v ω ) = AMcos(ωt + ϕ - 2 x π λ ) * Sóng truyền theo chiều âm của trục Ox thì uM = AMcos(ωt + ϕ + x v ω ) = AMcos(ωt + ϕ + 2 x π λ ) O x M x - ĐT: 01689.996.187 Diễn đàn: - vuhoangbg@gmail.com BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI ĐẠI HỌC VẬT LÝ CHUYÊN ĐỀ 3 - SÓNG CƠ HỌC 5 * Độ lệch pha giữa hai điểm cách nguồn một khoảng x1, x2 1 2 1 22 x x x x v ϕ ω π λ − − ∆ = = Nếu 2 điểm đó nằm trên một phương truyền sóng và cách nhau một khoảng x thì: 2x x v ϕ ω π λ ∆ = = Lưu ý: - Đơn vị của x, x1, x2, λ và v phải tương ứng với nhau - Trong hiện tượng truyền sóng trên sợi dây, dây được kích thích dao động bởi nam châm điện với tần số dòng điện là f thì tần số dao động của dây là 2f. VÍ DỤ MINH HỌA: VD1: Một người ngồi ở bờ biển quan sát thấy khoảng cách giữa hai ngọn sóng liên tiếp bằng 10m. Ngoài ra người đó đếm được 20 ngọn sóng đi qua trước mặt trong 76s. - Tính chu kỳ dao động của nước biển. - Tính vận tốc truyền của nước biển. Giải a) t =76s, 20 ngọn sóng, vậy n = 19 dđ. Chu kỳ dao động T = 19 76 = n t = 4s b) Vận tốc truyền : λ = 10m λ = v.T 4 10 ==⇒ T v λ = 2,5m/s. VD2: Dao động âm có tần số f = 500Hz , biên độ A = 0,25mm, được truyền trong không khí với bước sóng λ = 70cm. Tìm: a. Vận tốc truyền sóng âm. b. Vận tốc dao động cực đại của các phân tử không khí . Giải f = 500Hz , A = 0,25mm = 0,25. 10-3m , λ = 70cm = 0,7m. v = ? , vmax = ? a) λ = ⇒ f v v = λf = 0,7.500 = 350m/s b) vmax = ω.A = 2πf.A = 2π500.0,25.10 -3 = 0,25π = 0,785m/s. VD3: Một người ngồi ở bờ biển trông thấy có 20 ngọn sóng qua mặt trong 72 giây, khoảng cách giữa hai ngọn sóng là 10m.. Tính tần số sóng biển.và vận tốc truyền sóng biển. A. 0,25Hz; 2,5m/s B. 4Hz; 25m/s C. 25Hz; 2,5m/s D. 4Hz; 25cm/s Hướng dẫn giải : Chọn A. Xét tại một điểm có 10 ngọn sóng truyền qua ứng với 9 chu kì. ( )72T 4 s 9 = = . xác định tần số dao động. 1 1 0,25 4 f Hz T = = = Xác định vận tốc truyền sóng: ( )10=vT v= 2,5 m / s T 4 λ λ ⇒ = = - ĐT: 01689.996.187 Diễn đàn: - vuhoangbg@gmail.com BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI ĐẠI HỌC VẬT LÝ CHUYÊN ĐỀ 3 - SÓNG CƠ HỌC 6 VD4. Trên mặt một chất lỏng có một sóng cơ, người ta quan sát được khoảng cách giữa 15 đỉnh sóng liên tiếp là 3,5 m và thời gian sóng truyền được khoảng cách đó là 7 s. Xác định bước sóng, chu kì và tần số của sóng đó. HD: Khoảng cách giữa 15 đỉnh sóng là 14λ  λ = 14 5,3 = 0,25 m; v = 7 5,3 = 0,5 m/s; T = v λ = 0,5 s; f = λ v = 2 Hz. VD5. Tại một điểm trên mặt chất lỏng có một nguồn dao động với tần số 120 Hz, tạo ra sóng ổn định trên mặt chất lỏng. Xét 5 gợn lồi liên tiếp trên một phương truyền sóng, ở về một phía so với nguồn, gợn thứ nhất cách gợn thứ năm 0,5 m. Tính tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng. HD : Khoảng cách giữa 5 gợn lồi liên tiếp là 4λ  λ = 4 5,0 = 0,125 m; v = λf = 15 m/s. VD6. Một sóng có tần số 500 Hz và tốc độ lan truyền 350 m/s. Hỏi hai điểm gần nhất trên phương truyền sóng cách nhau một khoảng bao nhiêu để giữa chúng có độ lệch pha 4 π ? HD: Ta có: λ = f v = 0,7 m; ∆ϕ = λ πd2 = 4 π  d = 8 λ = 0,0875 m = 8,75 cm. VD7. Một sóng âm truyền trong thép với tốc độ 5000 m/s. Biết độ lệch pha của sóng âm đó ở hai điểm gần nhau nhất cách nhau 2 m trên cùng một phương truyền sóng là 2 π . Tính bước sóng và tần số của sóng âm đó. HD; Ta có: ∆ϕ = λ πd2 = 2 π  λ = 4d = 8 m; f = λ v = 625 Hz. VD8. Một nguồn phát sóng cơ dao động theo phương trình 4cos 4 ( ) 4 u t cm π π = −    . Biết dao động tại hai điểm gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng cách nhau 0,5 m có độ lệch pha là 3 π . Xác định chu kì, tần số và tốc độ truyền của sóng đó. HD : Ta có: ∆ϕ = λ πd2 = 3 π  λ = 6d = 3 m; T = ω π2 = 0,5 s; f = T 1 = 2 Hz; v = T λ = 6 m/s. VD9. Một sóng ngang truyền trên sợi dây rất dài có phương trình sóng là: u = 6cos(4πt – 0,02πx). Trong đó u và x được tính bằng cm và t tính bằng giây. Hãy xác định: Biên độ, tần số, bước sóng và vận tốc truyền sóng. HD : - ĐT: 01689.996.187 Diễn đàn: - vuhoangbg@gmail.com BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI ĐẠI HỌC VẬT LÝ CHUYÊN ĐỀ 3 - SÓNG CƠ HỌC 7 Ta có: A = 6 cm; f = π ω 2 = 2 Hz; λ πx2 = 0,02πx  λ = 100 cm = 1 m; v = λf = 100.2 = 200 cm/s = 2 m/s. VD10. Một sợi dây đàn hồi, mảnh, rất dài, có đầu O dao động với tần số f thay đổi trong khoảng từ 40 Hz đến 53 Hz, theo phương vuông góc với sợi dây. Sóng tạo thành lan truyền trên dây với vận tốc v = 5 m/s. a) Cho f = 40 Hz. Tính chu kỳ và bước sóng của sóng trên dây. b) Tính tần số f để điểm M cách O một khoảng 20 cm luôn luôn dao động cùng pha với dao động tại O. HD : a) Ta có: T = f 1 = 0,025 s; λ = vT = 0,125 m = 12,5 cm. b) Ta có: λ π OM.2 = v OMf .2π = 2kπ  k = v OMf .  kmax = v OMfmax = 2,1; kmin = v OMfmin = 1,6. Vì k ∈ Z nên k = 2  f = OM kv = 50 Hz. VD 11: Một người quan sát một chiếc phao nổi lên trên mặt biển và thấy nó nhô lên cao 6 lần trong 15 giây, coi sóng biến là sóng ngang. Tính chu kỳ dao động của sóng biển? A. 3(s) B.43(s) C. 53(s) D. 63(s) HD: Chú ý với dạng bài này ta nên dùng công thức trắc nghiệm: 1nf t − = , trong đó t là thời gian dao động. Phao nhô lên 6 lần trong 15 giây nghĩa là phao thực hiện được 5 dao động trong 15 giây. Vậy ta có 1 6 1 1 ( ) 15 3 n f Hz t − − = = = suy ra 1 3( )T s f = = VD12 : Một người quan sát mặt biển thấy có 5 ngọn sóng đi qua trước mặt mình trong khoảng thời gian 10(s) và đo được khoảng cách giữa hai ngọn sóng liên tiếp là 5(m). Tính vận tốc sóng biển ? A. 1(m) B. 2m C. 3m D.4m HD: Tương tự như trên ta có : 1 5 1 2 ( ) 10 5 n f Hz t − − = = = suy ra 2. .5 2( ) 5 v f mλ= = = Chú ý khoảng cách giữa hai ngọn sóng liên tiếp chính là λ VD13: (ĐH 2007). Một nguồn phát sóng dao động theo phương trình u = acos20πt (cm). Trong khoảng thời gian 2(s) sóng truyền đI được quãng đường bằng bao nhiêu lần bước sóng? A. 10. B. 20. C. 30. D. 40. HD: theo phương trình trên ta thấy 20ω π= nên suy ra 2 2 0,1( ) 20 T s π π ω π = = = Do cứ 1 chu kỳ thì tương ứng 1 bước sóng, nên trong khoảng thời gian t=2(s) sóng truyền được quãng đường S. ta có tỷ lệ 0,1(s) λ - ĐT: 01689.996.187 Diễn đàn: - vuhoangbg@gmail.com BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI ĐẠI HỌC VẬT LÝ CHUYÊN ĐỀ 3 - SÓNG CƠ HỌC 8 Vậy 2(s) S Hay 0,1 2 S λ = suy ra S=20λ VD14: Một sóng có tần số 500Hz, có tốc độ lan truyền 350m/s. Hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng phải cách nhau gần nhất một khoảng là bao nhiêu để giữa chúng có độ lệch pha bằng 3 π rad ? A. 0,116m. B. 0,476m. C. 0,233m. D. 4,285m. HD : Ta biết : trong sóng cơ thì độ lệch pha là 2 . 3 dπ π ϕ λ ∆ = = Suy ra 6 d λ = Trong đó: 350 0,7( ) 500 v m f λ= = = vậy khỏang cách cần tìm là 0,7 0,116( ) 6 6 d m λ = = = =>ĐA.A VD15: Một sóng âm có tần số 450(Hz) lan truyền với vận tốc 360(m/s) trong không khí. Độ lệch pha giữa hai điểm cách nhau d=1(m) trên một phương truyền sóng là : A. 0,5 ( )radϕ π∆ = B. 1,5 ( )radϕ π∆ = C. 2,5 ( )radϕ π∆ = D. 3,5 ( )radϕ π∆ = HD: 2 . 2. .1 2,5 0,8 dπ π ϕ π λ ∆ = = = ( trong đó 360 0,8( ) 450 v m f λ= = = )=> ĐA.C VD16: Vận tốc truyền âm trong không khí là 340(m/s) , khoảng cáchgiữa hai điểm gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng dao động ngược pha nhau là 0,8(m). Tần số âm là: A. f=85(Hz) B. f=170(Hz) C. f=200(Hz) D. f=225(Hz) HD Ta biết 2 sóng dao động ngược pha khi độ lệch pha 2 . (2. 1)d kπϕ π λ ∆ = = + Gần nhau nhất thì lấy k=0 vậy 2. 2.0,85 1,7( )d mλ= = = hay 340 200( ) 1,7 v f Hz λ = = = =>ĐA.C VD 17: Khi biên độ của sóng tăng gấp đôi, năng lượng do sóng truyền tăng bao nhiêu lần. A. Giảm 1/4 B. Giảm 1/2 C. Tăng 2 lần D. Tăng 4 lần HD: năng lượng 2. 2 k A E
Vậy khi biên độ tăng gấp đôi thì năng lượng 2 2 2. ' .4 ' 4 4 2 2 2 k A k A KA E E= = = = Tăng 4 lần VD18: Hiệu pha của 2 sóng giống nhau phải bằng bao nhiêu để khi giao thoa sóng hoàn toàn triệt tiêu. A. 0 B. π/4 C. π/2 D.π HD: độ lệch pha của 2 sóng giống nhau là : (2 1)kϕ π∆ = + thì khi giao thoa chúng mới triệt tiêu . Lấy k=0 ta có ϕ π∆ = - ĐT: 01689.996.187 Diễn đàn: - vuhoangbg@gmail.com BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI ĐẠI HỌC VẬT LÝ CHUYÊN ĐỀ 3 - SÓNG CƠ HỌC 9 VD19: Tìm vận tốc sóng âm biểu thị bởi phương trình: u = 28cos(20x - 2000t) A. 334m/s B. 331m/s C. 314m/s D. 100m/s HD: áp dụng phương trình sóng : 2. . ( )xU A co s t πω λ = − đối chiếu lên phương trình trên ta thấy 2 20 x x π λ = suy ra 2 20 10 π π λ= = mà 2000. ( ) .( ) 100 2 10 2 v f ω π λ λ π π = = = = ( m/s) =>ĐA.D VD20: Một mũi nhọn S được gắn vào đầu của một lá thép nằm ngang và chạm vào mặt nước. Khi đầu lá thép dao động theo phương thẳng đứng với tần số f = 100 (Hz), S tạo trên mặt nước một sóng có biên độ a = 0,5 (cm). Biết khoảng cách giữa 9 gợn lồi liên tiếp là 4 (cm). Tính vận tốc truyền sóng trên mặt nước. A. 100 cm/s B. 50 cm/s C. 100cm/s D. 150cm/s HD: áp dụng công thức trắc nghiệm khoảng cách giữa n ngọn sóng liên tiếp là : ( 1)l n λ= − Trong đó n là số ngọn sóng : ta có 4 4 (9 1) 0,5 8 λ λ= − → = = (cm) Vậy . 100.0,5 50( / )v f cm sλ= = = Nhìn vào hình vẽ ta thấy từ ngọn sóng thứ 1 đến ngọn sóng thứ 9 cách nhau 8λ VD21: (Bài tập tương tự) : Nguồn phát sóng trên mặt nước tạo dao động với tần số f=100(Hz) gây ra sóng trên mặt nước . Biết khoảng cách giữa 7 gợn lồi (bụng sóng liên tiếp) là 3(cm) . Tính vận tốc truyền sóng trên mặt nước ? A. 50(cm/s) B. 25(cm/s) C.100(cm/s) D.150(cm/s) HD: áp dụng công thức trắc nghiệm khoảng cách giữa n ngọn sóng liên tiếp là : ( 1)l n λ= − Trong đó n là số ngọn sóng : ta có 3 3 (7 1) 0,5 6 λ λ= − → = = (cm) Vậy . 100.0,5 50( / )v f cm sλ= = = VD22: Một nguồn sóng cơ dao động điều hoà theo phương trình       += 2 10cos π πtAx . Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng mà tại đó dao động của các phần tử môi trường lệch pha nhau 2 π là 5 (m). Hãy tính vận tốc truyền sóng. A. 150m/s B. 120m/s C. 100m/s D. 200m/s HD: Độ lệch pha giữa hai phần tử trên phương truyền sóng là: 1 9 λ λ λ λ λ λ λ λ - ĐT: 01689.996.187 Diễn đàn: - vuhoangbg@gmail.com BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI ĐẠI HỌC VẬT LÝ CHUYÊN ĐỀ 3 - SÓNG CƠ HỌC 10 2 2 .5 2 2 dπ π π π ϕ λ λ ∆ = = → = Vậy bước sóng là: 20( )mλ= suy ra vận tốc truyền sóng : 10 . .( ) 20.( ) 200( ) 2 2 m v f s ω π λ λ π π = = = = VD23: Cho một mũi nhọn S chạm nhẹ vào mặt nước và dao động điều hoà với tần số f = 20 (Hz). Người ta thấy rằng hai điểm A và B trên mặt nước cùng nằm trên phương truyền sóng cách nhau một khoảng d = 10 (cm) luôn dao động ngược pha với nhau. Tính vận tốc truyền sóng, biết rằng vận tốc đó chỉ vào khoảng từ 0,8 (m/s) đến 1 (m/s). A. 100 m/s B. 90m/s C. 80m/s D. 85m/s HD: Độ lệch pha giữa hai phần tử theo phương truyền sóng là: 2 (2 1) d k π ϕ π λ ∆ = = + (Do hai điểm dao động ngược pha) vậy ta có : (2 1) (2 1) 2 2 k k v d f λ+ + = = Suy ra : 2 2.0,1.20 4 (2 1) 2 1 2 1 df v k k k = = = + + + Do giả thiết cho vận tốc thuộc khoảng 0,8 1( )v m≤ ≤ nên ta thay biểu thức của V vào : 4 0,8 1 (2 1) v k ≤ = ≤ + giải ra : 2 1 4k+ ≥ Suy ra : 1,5k ≥ 42 1 0,8 k+ ≤ Suy ra 2k ≤ hay: 1,5 2k≤ ≤ do k thuộc Z nên lấy k=2 và thay vào biểu thức 4 4 0,8( ) 2 1 2.2 1 v m k = = = + + VD24: . Một sợi dây đàn hồi rất dài có đầu A dao động với tần số f và theo phương vuông góc với sợi dây. Biên độ dao động là 4 (cm), vận tốc truyền sóng trên đây là 4 (m/s). Xét một điểm M trên dây và cách A một đoạn 28 (cm), người ta thấy M luôn luôn dao động lệch pha với A một góc (2 1) 2 k π ϕ∆ = + với k = 0, ±1, ±2, Tính bước sóng λ. Biết tần số f có giá trị trong khoảng từ 22 (Hz) đến 26 (Hz). A. 8 cm B. 12 cm C. 14 cm D.16 cm HD: Độ lệch pha giữa hai phần tử theo phương truyền sóng là: - ĐT: 01689.996.187 Diễn đàn: - vuhoangbg@gmail.com BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI ĐẠI HỌC VẬT LÝ CHUYÊN ĐỀ 3 - SÓNG CƠ HỌC 11 2 (2 1) 2 d k π π ϕ λ ∆ = = + (chú ý: ở bài này người ta đã cho sẵn độ lệch pha) Tương tự như bài trên ta có : (2 1) (2 1) 4 4 k k v d f λ+ + = = Suy ra : (2 1) 4 v f k d = + thay số vào ta có : 4 2 1 (2 1) 4.0, 28 0, 28 k f k + = + = Do 22 26( )f Hz≤ ≤ nên ta có : 2 1 22 26( ) 0,8 k Hz + ≤ ≤ Giải ra ta có : 2,58 3,14 3k k≤ ≤ → = vậy 2 1 2.3 1 25( ) 0, 28 0, 28 k f Hz + + = = = vậy 4 0,16( ) 16 25 v m cm f λ= = = = VD 25: Một sóng cơ học truyền trong một trường đàn hồi.Phương trình dao động của nguồn có dạng: 4 ( ) 3 x cos t cm π =     .Tính bước sóng λ. Cho biết vận tốc truyền sóng v = 40 (cm/s) Tính độ lệch pha của hai điểm cách nhau một khoảng 40 (cm) trên cùng phương truyền sóng và tại cùng thời điểm. A. π/12 B. π/2 C. π/3 D. π/6 HD. Độ lệch pha giữa hai phần tử theo phương truyền sóng là: 1 ( ) 2 3.2 6 f Hz ω π π π = = = Suy ra 2 2 2 .40 40.6 3 d df v π π π π ϕ λ ∆ = = = = VD26: Một sóng cơ học truyền trong một trường đàn hồi.Phương trình dao động của nguồn có dạng: 4cos ( )3 x t cm π =    . Tính độ lệch pha của dao động tại cùng một điểm bất kỳ sau khoảng thời gian 0,5 (s). A. 6 π B. π/12 C. π/3 D. π/8 HD: sau khoảng thời gian t=0,5 giây sóng truyền được quãng đường d: Phương trình dao động tại M cách nguồn một khoảng d là : 2 4cos ( ) 3M d x t cm π π λ  = −    Trong đó ở thời điểm (t) pha dao động của M là : 1 2 3 d t π π ϕ λ  = −    . Sau thời điểm t=0,5(s) thì pha dao động tại M lúc này là: - ĐT: 01689.996.187 Diễn đàn: - vuhoangbg@gmail.com BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI ĐẠI HỌC VẬT LÝ CHUYÊN ĐỀ 3 - SÓNG CƠ HỌC 12 2 2 ( 0,5) 3 d t π π ϕ λ  = + −    Vởy độ lệch pha 2 1 2 2 ( ( 0,5) ) ( . ) 3 3 6 d d t t π π π π π ϕ ϕ ϕ λ λ ∆ = − = + − − − = VD27: Một người xách một xô nước đi trên đường , mỗi bước đi được 50(cm). Chu kỳ dao động riêng của nước trong xô là T=1(S) . Người đó đi với vận tốc v thì nước trong xô bị sóng sánh mạnh nhất. Tính vận tốc v? A. 2,8Km/h B. A. 1,8Km/h C. A. 1,5Km/h D. Gía trị khác HD: theo giả thiết thì 50( )cmλ= mà vận tốc 50 . 50( / ) 0,5( / ) 1,8( / ) 1 v f cm s m s km h T λ λ= = = = = = => ĐA.B VD28: Trên mặt nước có một nguồn dao động tạo ra tại điểm O một dao động điều hòa có tần số f= 50(Hz) . Trên mặt nước xuất hiện những vòng tròn đồng tâm O, mỗi vòng cách nhau 3(cm). Vận tốc truyền sóng trên mặt nước là : A. 120(cm/s) B. 360(cm/s) C. 150(cm/s) D. 180(cm/s) HD. Chú ý mỗi vòng tròn đồng tâm O trên mặt nước sẽ cách nhau 1 bước sóng vậy 3( )cmλ= hay . 3.50 150( / )v f cm sλ= = = VD28: Đầu A của một dây dao động theo phương thẳng đứng với chu kỳ T=10(s) . Biết vận tốc truyền sóng trên dây là V=0,2(m/s) , khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất dao động ngược pha là bao nhiêu? A. 1,5m B. 2m C. 1m D. 2,5m HD: Độ lệch pha giữa hai phần tử theo phương truyền sóng là: 2 (2 1) d k π ϕ π λ ∆ = = + (Do hai điểm dao động ngược pha) vậy ta có : khoảng cách gần nhau nhất giữa hai điểm dao động ngược pha là : (2 1) (2 1) . (2.0 1)0, 2.10 1( ) 2 2 2 k k v T d m λ+ + + = = = = Chú ý: gần nhau nhất nên trong phương trình trên ta lấy K=0) λ - ĐT: 01689.996.187 Diễn đàn: - vuhoangbg@gmail.com BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI ĐẠI HỌC VẬT LÝ CHUYÊN ĐỀ 3 - SÓNG CƠ HỌC 13 VD30: Sóng truyền từ A đến M với bước sóng 60( )cmλ= M cách A một đoạn d=3(cm) . So với sóng tại A thì sóng tại M có tính chất nào sau đây ? A. Đồng pha với nhau B. Sớm pha hơn một lượng 3 2 π C. Trễ pha hơn một lượng là π D. Một tính chất khác HD. Ta đã biết phương trình sóng cách nguồn một đoạn là d là : 2 cos( )M d U a t π ω λ = − nếu điểm M nằm sau nguồn A (M chậm pha hơn A) 2 cos( )M d U a t π ω λ = + Nếu điểm M nằm trước nguồn A Theo giả thiết ta có độ lệch pha 2 2 .30 60 dπ π ϕ π λ ∆ = = = Vậy sóng tại M trễ pha hơn sóng tại A một lượng là π VD31: K