Bài tập cuối chương II - Sóng cơ và sóng âm

Lý thuyết

Bài II.1, II.2, II.3, II.4, II.5 trang 29 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 12

II.1 . Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm

A. gần nhau nhất mà dao động tại hai điểm đó cùng phaỄ

B. trên cùng một phương truyền sóng mà dao động tại hai điểm đó cùng pha

C. trên cùng một phương truyền sóng mà dao động tại hai điểm đó ngược pha.

D. gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng mà dao động tại haiđiểm đó cùng pha.

II.2. Một sóng cơ có tần số 0,5 Hz truyền trên một sợi dây đàn hồi đủ dài với tốc độ 0,5 m/s. Sóng này có bước sóng là

A. 1,2 m.               B. 1,0 m.              C. 0,8 m.               D. 0,5 m.

II.3. Một sóng cơ truyền dọc theo trục Ox có phương trình là u = 0,05cos(\(6 \pi t - \pi x\)) (m ; s). Tốc độ truyền sóng này là

A. 30 m/s.             B. 3 m/s.               C. 6 m/s.              D. 60 m/s.

II.4. Một sóng ngang truyển theo chiều dương của trục Ox, có phương trình là u = 6cos(\(4 \pi t - 0,02\pi x\)) (cm ; s). Sóng này có bước sóng là

A. 200cm.             B. 100cm.             C. 150 cm.          D. 50 cm.

II.5. 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. Tốc độ truyền sóng là

A. 30 m/s.            B. 25 m/s.           C. 12 m/s.           D. 15 m/s.

Hướng dẫn giải

II.1	II.2	II.3	II.4	II.5
D	B	C	B	D

Bài II.6, II.7, II.8, II.9, II.10 trang 30 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 12

II.6. Trên một dây đàn hồi dài 1,8 m, hai đầu cố định, đang có sóng dừng với 6 bụng sóng. Biết sóng truyền trên dây có tần số 100 Hz. Tốc độ truyền sóng trên dây là

 A. 20 m/s.           B. 600 m/s.            C. 60 m/s.          D. 10 m/s.

II.7. Tại một vị trí trong môi trường truyền âm, một sóng âm có cường độ âm I. Biết cường độ âm chuẩn là I₀. Mức cường độ âm L của sóng âm này tại vị trí đó được tính bằng công thức :

A.\(L(dB) = 10\lg {I \over {{I_0}}}\)                B.\(L(dB) = 10\lg {I_0 \over {{I}}}\)

C. \(L(dB) = \lg {I_0 \over {{I}}}\)                    D. \(L(dB) = \lg {I \over {{I_0}}}\)  

II.8. Trong hiện tượng giao thoa sóng nước, hai nguồn dao động theo phương vuông góc với mặt nước, cùng biên độ, cùng pha, cùng tần số 50 Hz, được đặt tại hai điểm S₁ và S₂ cách nhau 10 cm. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 75 cm/s. Xét các điểm trên mặt nước thuộc đường tròn tâm  S₁, bán kính S₁S₂ , điểm mà phần tử tại đó dao động với biên độ cực đại cách điểm S₂  một đoạn ngắn nhất bằng

A. 8,9 m.              B. 1,5m.               C. 8,5 cm.              D.1,0cm.

II.9. Hai điểm M, N cùng nằm trên một hướng truyền sóng và cách nhau một phần ba bước sóng. Biên độ sóng không đổi trong quá trình truyền. Tại một thời điểm khi li độ dao động của phần tử tại M là 3 cm thì li độ dao động của phần tử tải N là -3 cm. Biên độ của sóng bằng

A. 2\(\sqrt{3}\) cm.            B.3\(\sqrt{2}\) cm.              C. 3 m.           D. 6 cm.

II.10. Trên một sợi dây đàn hồi dài 100 cm với hai đầu A và B cố định đang có sóng dừng, tần số sóng là 50 Hz. Không kể hai đầu A và B, trên dây có 3 nút sóng. Tốc độ truyền sóng trên dây là

A. 30 m/s.           B. 20 m/s.             C. 25 m/s.           D. 15 m/s.

Hướng dẫn giải

II.6	II.7	II.8	II.9	II.10
C	A	D	A	C

Bài II.11, II.12, II.13 trang 31 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 12

II.13 Cường độ âm tại một điểm trong môi trường truyền âm là 10 ⁴ w/m². Biết cường độ âm chuẩn là 10^-12 w/m². Mức cường độ âm tại điểm đó bằng

A. 80 dB.               B. 8 dB.                C. 0,8 dB.             D. 80 B.

Hướng dẫn giải

II.11	II.12	II.13
D	B	A

Bài II.14 trang 31 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 12

Một sợi dây dài 100 cm căng ngang, đầu B cố định, đầu A gắn với một nhánh của âm thoa dao động điều hoà với tần số 40 Hz. Trên dây AB có sóng dừng ổn định, A được coi là nút sóng. Tốc độ truyền sóng trên dây là 20 .m/s. Hỏi kể cả A và B, trên dây có bao nhiêu bụng và bao nhiêu nút ?

Hướng dẫn giải

Áp dụng điều kiện có sóng dừng trên sợi dây có hai đầu cố định ta có 

\(l = {{n\lambda } \over 2} = {{nv} \over {2f}}  \Rightarrow  n = {{2fl} \over v} = {{2.40.1} \over {20}} = 4\) bụng  

⇒ 5 nút

Bài II.15 trang 31 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 12

Ở một chất lỏng có hai nguồn A, B cách nhau 18 cm, dao động theo phương thẳng đứng với phương trình là u_A = u_B = acos50\(\pi\)t. Tốc độ truyền sóng ở mặt chất lỏng là 50 cm/s. Gọi O là trung điểm của AB, điểm M ở mặt chất lỏng nằm trên đường trung trực của AB và gần o nhất sao cho phần tử chất lỏng tại M dao động cùng pha với phần tử chất lỏng tại O. Hỏi khoảng cách MO là bao nhiêu ?

Hướng dẫn giải

\(MO = 2\sqrt {10} \). Xem hình II.4G

Pha dao động tại O ở thời điểm t là: \(50\pi \left( {t - {{AO} \over v}} \right) = 50\pi \left( {t - {9 \over {50}}} \right)\)

Pha dao động tại M ở thời điểm t là:

\(50\pi \left( {t - {{AM} \over v}} \right) = 50\pi \left( {t - {{AM} \over {50}}} \right) \\ \Rightarrow 50\pi \left( {t - {9 \over {50}}} \right) - 50\pi \left( {t - {{AM} \over {50}}} \right) = 2\pi \\ AM = 11cm \Rightarrow MO = 2\sqrt {10} \,cm\)

Bài II.16 trang 31 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 12

Hai sóng mặt nước phát ra từ hai nguồn S₁, S₂ dao động cùng pha (Hình II.2). M là một điểm nằm trên đường cực tiểu giao thoa thứ hai. Hiệu đường đi MS₁ - MS₂ = 4,5 cm. Hỏi bước sóng bằng bao nhiêu ?

Hướng dẫn giải

Theo bài ra ta có

\(M{S_1} - M{S_2} = \left( {k + {1 \over 2}} \right)\lambda \)

Đường cực tiểu giao thoa thứ 2 ứng với k = 2

\(\Rightarrow  \left( {2 + {1 \over 2}} \right)\lambda  = 4,5 \Rightarrow  \lambda  = 1,8cm\)

Bài II.17 trang 32 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 12

Ở mặt thoáng của một chất lỏng có hai nguồn sóng kết hợp A và B cách nhau 20 cm, dao động theo phương thẳng đứng với phương trình u_A = 2cos40\(\pi\)t và u_B = 2cos(40\(\pi\)t + \(\pi\)) (u_A và u_B tính bằng mm, t tính bằng s). Biết tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 30 cm/s. Xét hình vuông AMNB thuộc mặt thoáng của chất lỏng. Hỏi số điểm dao động với biên độ cực đại trên đường chéo BM của hình vuông là bao nhiêu ?

Hướng dẫn giải

Xem Hình II.5G.

Trước hết ta tìm số vân cực đại trên toàn mặt thoáng. Đó cũng là số vân cực đại trên đoạn AB. Vì hai nguồn kết hợp dao động ngược pha nên ta có :

\({d_2} - {d_1} = \left( {k + {1 \over 2}} \right)\lambda \\ = \left( {k + {1 \over 2}} \right){v \over f} = \left( {k + {1 \over 2}} \right){3 \over 2}\left( {cm} \right) \\ {d_2} + {d_1} = 20\left( {cm} \right) \Rightarrow {d_2} = 10 + \left( {k + {1 \over 2}} \right){3 \over 4}\left( {cm} \right) \)

Vì 0 < d₂ < 20 (cm) ⇒ k = -13,..., -12, -1,0, 1.., 12

Bây giờ ta xét số vân cực đại trên đoạn BM.

-20 < d₂ - d₁ < 20(\(\sqrt2\) - 1) (cm)

\( - 20 < \left( {k + {1 \over 2}} \right){3 \over 2} \le 2 - \left( {\sqrt 2  - 1} \right)\)

⇒ k = -13, -12  ...-1.0, 1,..., 5 ⇒ 19 điểm.