Giáo án Vật Lý Lớp 12 - Chương 2: Sóng cơ và sóng âm

kl Những điểm tại đó dao động có biên độ cực đại là những điểm mà hiệu đường đi của 2 sóng từ nguồn truyền tới bằng một số nguyên lần bước sóng l b. Vị trí các cực tiểu giao thoa : Những điểm tại đó dao động có biên độ triệt tiêu là những điểm mà hiệu đường đi của 2 sóng từ nguồn truyền tới bằng một số nửa nguyên lần bước sóng l III. Điều kiện giao thoa. Sóng kết hợp : Điều kiện để có giao thoa : 2 nguồn sóng là 2 nguồn kết hợp Dao động cùng phương, cùng chu kỳ Có hiệu số pha không đổi theo thời gian Hiện tượng giao thoa là hiện tượng đặc trưng của sóng. -------------------------------------------------- Bài 9. SÓNG DỪNG I. Sự phản xạ của sóng : - Khi phản xạ trên vật cản cố định, sóng phản xạ luôn luôn ngược pha với sóng tới ở điểm phản xạ - Khi phản xạ trên vật cản tự do, sóng phản xạ luôn luôn cùng pha với sóng tới ở điểm phản xạ II. Sóng dừng : 1. Định nghĩa : Sóng truyền trên sợi dây trong trường hợp xuất hiện các nút và các bụng gọi là sóng dừng. Khoảng cách giữa 2 nút liên tiếp hoặc 2 bụng liên tiếp bằng nửa bước sóng 2. Sóng dừng trên sợi dây có hai đầu cố định : Điều kiện để có sóng dừng trên một sợi dây có hai đầu cố định là chiều dài của sợi dây phải bằng một số nguyên lần nửa bước sóng. 3. Sóng dừng trên sợi dây có một đầu cố định, một đầu tự do : Điều kiện để có sóng dừng trên một sợi dây có một đầu cố định, một đầu tự do là chiều dài của sợi dây phải bằng một số lẻ lần bước sóng. ------------------------------------------------ Bài 10. ĐẶC TRƯNG VẬT LÝ CỦA ÂM I. Âm. Nguồn âm : 1. Âm là gì : Sóng cơ truyền trong các môi trường khí, lỏng, rắn 2. Nguồn âm : Một vật dao động phát ra âm là một nguồn âm. 3. Âm nghe được, hạ âm, siêu âm : - Âm nghe được tần số từ : 16Hz đến 20.000Hz - Hạ âm : Tần số < 16Hz - Siêu âm : Tần số > 20.000Hz 4. Sự truyền âm : a. Môi trường truyền âm : Âm truyền được qua các chất răn, lỏng và khí b. Tốc độ truyền âm : Tốc độ truyền âm trong chất lỏng lớn hơn trong chất khí và nhỏ hơn trong chất rắn II. Những đặc trưng vật lý của âm : 1. Tần số âm : Đặc trưng vật lý quan trọng của âm 2. Cường độ âm và mức cường độ âm : a. Cường độ âm I : Đại lượng đo bằng lượng năng lượng mà sóng âm tải qua một đơn vị diện tích vuông góc với phương truyền âm trong một đơn vị thời gian. Đơn vị W/m2 b. Mức cường độ âm : Âm chuẩn có f = 1000Hz và I0 = 10-12W/m2 3. Âm cơ bản và họa âm : - Khi một nhạc cụ phát ra một âm có tần số f0 ( âm cơ bản ) thì đồng thời cũng phát ra các âm có tần số 2f0, 3f0, 4f0( các họa âm) tập hợp các họa âm tạo thành phổ của nhạc âm. - Tổng hợp đồ thị dao động của tất cả các họa âm ta có đồ thị dao động của nhạc âm là đặc trưng vật lý của âm ----------------------------------- Bài 11. ĐẶC TRƯNG SINH LÍ CỦA ÂM I. Độ cao : Đặc trưng sinh lí của âm gắn liền với tần số. Tần số lớn : Âm cao Tần số nhỏ : Âm trầm II. Độ to : Đặc trưng sinh lí của âm gắn liền với mức cường độ âm. Cường độ càng lớn : Nghe càng to III. Âm sắc : Đặc trưng sinh lí của âm giúp ta phân biệt âm do các nguồn âm khác nhau phát ra. Âm sắc liên quan mật thiết với đồ thị dao động âm. B. CÁC DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN: 1. Bài toán tính số cực đại, cực tiểu giao thoa trong trường giao thoa của hai nguồn S1, S2: (8.4; 8.6) *Tính số khoảng vân trong nửa vùng S1S2: N= (Gọi n là phần nguyên của N) * Số cực đại giao thoa: Nmax=2n+1 (là số lẻ) *Số cực tiểu giao thoa: Nmin (là số chẵn) -Nếu phần thập phân của N <0,5 thì: Nmin=2n -Nếu phần thập phân của N 0,5 thì: Nmin=2(n+1) Lưu ý: Nếu N là số nguyên thì tại S1, S2 là các cực đại. Nếu N là số bán nguyên thì tại S1, S2 là các cực tiểu. Ví dụ: Hai điểm S1, S2 trên mặt một chất lỏng, cách nhau 18cm, dao động cùng pha với biên độ A, tần số f=20Hz. Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là v=1,2m/s. Hỏi giữa S1, S2 có bao nhiêu cực đại, cực tiểu giao thoa. S1S2=18cm v=1,2m/s f=20Hz Nmax=? Nmin=? Số vân giao thoa trong nửa trường giao thoa: với Số cực đại giao thoa trong khoảng S1S2 là: Nmax=2n+1=7 (kể cả tại S1, S2) Số cực tiểu giao thoa trong khoảng S1S2 là: Nmin=2n=6. 2. Bài toán sóng dừng: (9, 10/49; 9.6; 9.9) *Sử dụng các điều kiện để có sóng dừng -Sóng dừng trên sợi dây có hai đầu cố định : ;(k = số bụng sóng=số nút sóng-1) -Sóng dừng trên sợi dây có một đầu cố định, một đầu tự do : ; (k +1= số bụng sóng=số nút sóng) *Kết hợp với hệ thức: C. LUYỆN TẬP: Câu 1. Một sóng truyền trong một môi trường với vận tốc 110 m/s và có bước sóng 0,25 m. Tần số của sóng đó là A.440 Hz B.27,5 Hz C.50 Hz D.220 Hz Câu 2. Sóng cơ có tần số 50 Hz truyền trong môi trường với vận tốc 160 m/s. Ở cùng một thời điểm, hai điểm gần nhau nhất trên một phương truyền sóng có dao động cùng pha với nhau, cách nhau A. 3,2m. B. 2,4m C. 1,6m D. 0,8m. Câu 3. Một nguồn phát sóng dao động theo phương trình u = acos20pt(cm) với t tính bằng giây. Trong khoảng thời gian 2 s, sóng này truyền đi được quãng đường bằng bao nhiêu lần bước sóng ? A. 20 B. 40 C. 10 D. 30 Câu 4. Sóng cơ truyền trong một môi trường dọc theo trục Ox với phương trình (cm) (x tính bằng mét, t tính bằng giây). Vận tốc truyền sóng này trong môi trường trên bằng A. 5 m/s. B. 50 cm/s. C. 40 cm/s D. 4 m/s. Câu 5. Sóng cơ có tần số 80 Hz lan truyền trong một môi trường với vận tốc 4 m/s. Dao động của các phần tử vật chất tại hai điểm trên một phương truyền sóng cách nguồn sóng những đoạn lần lượt 31 cm và 33,5 cm, lệch pha nhau góc A. rad. B. p rad. C. 2p rad. D. rad. Câu 6. 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. Vận tốc truyền sóng trên dây là A. 10m/s. B. 5m/s. C. 20m/s. D. 40m/s. Câu 7. 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, vận tốc truyền sóng trên dây là A. 50 m/s B. 100 m/s C. 25 m/s D. 75 m/s Câu 8. 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. Vận tốc truyền sóng trên dây là : A. 60 m/s B. 80 m/s C. 40 m/s D. 100 m/s Câu 9. 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. Vận tốc truyền sóng trên dây là A. 8 m/s. B. 4m/s. C. 12 m/s. D. 16 m/s. Câu 10. Một sóng âm có tần số 200 Hz lan truyền trong môi trường nước với vận tốc 1500 m/s. Bước sóng của sóng này trong môi trường nước là A. 30,5 m. B. 3,0 km. C. 75,0 m. D. 7,5 m Câu 11. Trên mặt nước nằm ngang, tại hai điểm S1, S2 cách nhau 8,2 cm, người ta đặt hai nguồn sóng cơ kết hợp, dao động điều hoà theo phương thẳng đứng có tần số 15 Hz và luôn dao động đồng pha. Biết vận tốc truyền sóng trên mặt nước là 30 cm/s, coi biên độ sóng không đổi khi truyền đi. Số điểm dao động với biên độ cực đại trên đoạn S1S2 là A. 11. B. 8. C. 5. D. 9. Câu 12. Tại hai điểm M và N trong một môi trường truyền sóng có hai nguồn sóng kết hợp cùng phương và cùng pha dao động. Biết biên độ, vận tốc của sóng không đổi trong quá trình truyền, tần số của sóng bằng 40 Hz và có sự giao thoa sóng trong đoạn MN. Trong đọan MN, hai điểm dao động có biên độ cực đại gần nhau nhất cách nhau 1,5 cm. Vận tốc truyền sóng trong môi trường này bằng A. 2,4 m/s. B. 1,2 m/s. C. 0,3 m/s. D. 0,6 m/s. Câu 13:. 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 và vận tốc truyền sóng trên dây là A. λ = 40cm,v = 240m/s. B. λ = 20cm,v = 120m/s. C. λ = 20cm,v = 240m/s D. λ = 40cm,v = 120m/s Câu 14:Dây AB căng nằm ngang dài 2m, hai đầu A và B cố định, tạo một sóng dừng trên dây với tần số 50Hz, trên đoạn AB thấy có 5 nút sóng. Tốc độ truyền sóng trên dây là A. v = 100m/s. B. v = 50m/s. C. v = 25cm/s. D. v = 12,5cm/s. Câu 15:. Một ống sáo dài 80cm, hở hai đầu, tạo ra một sóng dừng trong ống sáo với âm là cực đại ở hai đầu ống, trong khoảng giữa ống sáo có hai nút sóng. Bước sóng của âm là A. λ = 20cm. B. λ = 40cm. C. λ = 80cm. D. λ = 160cm. Câu 16: 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 17: 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 18 : Một dây AB dài 90cm có đầu B thả tự do. Tạo ở đầu A một dao động điều hoà ngang có tần số f = 100Hz ta có sóng dừng, trên dây có 4 múi. Tốc độ truyền sóng trên dây có giá trị là bao nhiêu? A. 60 m/s. B. 50 m/s. C. 35 m/s. D. 40 m/s. Câu 19. Một sợi dây thép AB dài 42cm treo lơ lửng đầu A cố định, đầu B tự do. Kích thích dao động cho dây nhờ một nam châm điện với tần số dòng điện 20Hz, tốc độ truyền sóng trên dây 160cm/s. Khi xảy ra hiện tượng sóng dừng trên dây xuất hiện số nút sóng và bụng sóng là: A. 21 nút, 21 bụng. B. 21 nút, 20 bụng. C. 11 nút, 11 bụng. D. 11 nút, 10 bụng. Câu 20: Một dây AB dài 100cm có đầu B cố định. Tại đầu A thực hiện một dao động điều hoà có tần số f = 40Hz. Tốc độ truyền sóng trên dây là v = 20m/s. Số điểm nút, số điểm bụng trên dây là bao nhiêu? A. 3 nút, 4 bụng. B. 5 nút, 4 bụng. C. 6 nút, 4 bụng. D. 7 nút, 5 bụng. Câu 21: Một dây AB đàn hồi treo lơ lửng. Đầu A gắn vào một âm thoa rung với tần số f = 100 Hz. Tốc độ truyền sóng là4m/s. Cắt bớt để dây chỉ còn 21 cm. Bấy giờ có sóng dừng trên dây. Hãy tính số bụng và số nút. A. 11 và 11 B. 11 và 12 C. 12 và 11 D. Đáp án khác