Vật lí 11 Kết Nối Tri Thức Bài 14: Bài tập về sóng

Một sóng âm có tần số 192 Hz và truyền đi được quãng đường 91,4 m trong 0,27 s. Hãy tính

a) Tốc độ truyền sóng.

b) Bước sóng.

c) Nếu tần số sóng là 442 Hz thì bước sóng và chu kì là bao nhiêu?

Giải

a) \(v = \frac{s}{t} = \frac{{91,4}}{{0,27}} = 338,5m/s.\)

b) Sử dụng công thức v = λf

\( \Rightarrow \lambda  = \frac{v}{f} = \frac{{338,5}}{{192}} = 1,76m.\)

c)\(\begin{array}{l}
\lambda ' = \frac{v}{{f'}} = \frac{{338,5}}{{442}} = 0,77m\\
T' = \frac{1}{f} = \frac{1}{{442}} = 0,002s
\end{array}\)

Trong thí nghiệm Hình 8.1, cần rung dao động với tần số 50 Hz. Người ta đo được bán kính của 2 gợn sóng hình tròn liên tiếp lần lượt bằng: 12,4 cm và 14,3 cm. Tính tốc độ truyền sóng.

Giải

Bước sóng là khoảng cách giữa hai gợn sóng liên tiếp, theo đề bài ta có:

λ = 14,3 - 12,4 = 1,9 cm;

Áp dụng công thức v = λf, tính tốc độ truyền sóng: v = 1,9.50 = 95 cm/s.

Một sóng hình sin đang lan truyền từ trái sang phải trên một sợi dây dài Hình 14.1 là hình ảnh của sóng ở một thời điểm xét. Cho biết tốc độ truyền sóng v = 1 m/s.

Hình 14.1

a) Tính tần số của sóng.

b) Hỏi điểm Q, P và 0 đang chuyển động lên hay xuống?

Giải

a) Từ đồ thị ta được λ = 10 cm = 0,1 m.

Sử dụng công thức: \(\lambda  = \frac{v}{f}\)

Ta suy ra tần số của sóng: \(f = \frac{v}{\lambda } = \frac{1}{{0,1}}\) = 10 Hz.

b) Căn cứ vào sóng lan truyền tới điểm R bắt đầu đi lên.

- Điểm Q cách R đúng một bước sóng nên dao động cùng pha. Do vậy, tại điểm Q sóng phải bắt đầu chuyển động đi lên.

- Điểm P cách R 1,5 lần bước sóng nên dao động ngược pha. Do vậy, tại điểm P sóng phải bắt đầu chuyển động đi xuống.

- Điểm O cách R đúng hai bước sóng nên dao động cùng pha. Do vậy, tại điểm O sóng phải bắt đầu chuyển động đi lên.

Trong một thí nghiệm về giao thoa ánh sáng với hai khe Y-âng, khoảng cách giữa hai khe hẹp là a = 2 mm, khoảng cách giữa mặt phẳng chứa hai khe với màn quan sát là D = 1,2 m. Khe sáng hẹp phát đồng thời hai bức xạ đơn sắc màu đỏ λ₁ = 0,66 µm và màu lục λ₂ = 0,55 µm.

a) Tính khoảng vân của hai ánh sáng màu đỏ và màu lục.

b) Tính khoảng cách ngắn nhất giữa hai vân sáng cùng màu với vân sáng trung tâm.

Giải

a) Với ánh sáng đỏ λ1 = 0,66 µm

\({i_1} = \frac{{{\lambda _1}D}}{a} = \frac{{0,{{66.10}^{ - 3}}.1,{{2.10}^3}}}{2} \approx 0,40mm.\)

Với ánh sáng lục λ2 = 0,55 µm

\({i_2} = \frac{{{\lambda _2}D}}{a} = \frac{{0,{{55.10}^{ - 3}}.1,{{2.10}^3}}}{2} \approx 0,35mm.\)

b)

Vân chính giữa ứng với k = 0 là chung cho cả hai bức xạ, tức là tại đó cả hai bức xạ đều cho vân sáng và vẫn có màu là màu hỗn hợp của màu đỏ và màu lục, tức là màu vàng – da cam.

Vân đầu tiên cùng màu với vân này ở tại điểm A và cách tâm 0 của vận chính giữa một khoảng x = OA sao cho: k₁i₁ = k₂i₂ với k \( \in \) Z

Ta nhận thấy 6k₁ = 5k₂.

Do vậy, giá trị nhỏ nhất của k₁ là 5 và của k₂ là 6, tức là:

OA = 0,33.6 = 1,98 mm

Bài tập 1: Một sóng âm có tần số xác định truyền trong không khí và trong nước với vận tốc lần lượt là 330 m/s và 1452 m/s. Khi sóng âm đó truyền từ nước ra không khí thì bước sóng của nó sẽ

A. giảm 4,4 lần    

B. giảm 4 lần    

C. tăng 4,4 lần    

D. tăng 4 lần

Hướng dẫn giải

Khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác thì tần số sóng không thay đổi nên ta có:

\(\begin{array}{l}
f = \frac{{{v_{kk}}}}{{{\lambda _{kk}}}} = \frac{{{v_{nc}}}}{{{\lambda _{nc}}}}\\
 \Rightarrow \frac{{{\lambda _{kk}}}}{{{\lambda _{nc}}}} = \frac{{{v_{kk}}}}{{{v_{nc}}}} = \frac{{330}}{{1452}} = \frac{1}{{4,4}}
\end{array}\)

Vậy khi sóng âm đó truyền từ nước ra không khí thì bước sóng của nó sẽ giảm 4,4 lần.

Đáp án A

Bài tập 2: Trong thí nghiệm giao thoa sóng người ta tạo ra trên mặt nước 2 nguồn sóng A, B dao động với phương trình uA = uB = 5cos10πt (cm). Vận tốc sóng là 20 cm/s. Coi biên độ sóng không đổi. Viết phương trình dao động tại điểm M cách A, B lần lượt 7,2 cm và 8,2 cm.

Hướng dẫn giải

Bước sóng: λ = v/f = 20/5 = 4cm.

Phương trình dao động của điểm M được xác định bởi:

\(\begin{array}{l}
{u_M} = 2a\cos (\pi \frac{{{d_{1M}} - {d_{2M}}}}{\lambda })\cos (\omega t + \pi \frac{{{d_{1M}} + {d_{2M}}}}{\lambda })\\
 = 2.5.\cos (\pi \frac{{7,2 - 8,2}}{4})\cos (10\pi t + \pi \frac{{7,2 + 8,2}}{4})\\
 = 5\sqrt 2 \cos (10\pi  + 3,85\pi ) = 5\sqrt 2 \cos (10\pi  - 0,15\pi )cm
\end{array}\)

Học xong bài này các em cần biết:

Cách xác định các đại lượng đặc trưng (chu kì, bước sóng, tốc độ truyền sóng,...) khi biết phương trình hoặc đồ thị sóng và ngược lại.

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lí 11 Kết Nối Tri Thức Bài 14 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Sóng cơ là

  • A. dao động cơ lan truyền trong một môi trường.
  • B. dao động của mọi điểm trong một môi trường.
  • C. một dạng chuyển động đặc biệt của môi trường.
  • D. sự truyền chuyển động của các phần tử trong một môi trường.

• Câu 2:

   Trong sự truyền sóng cơ, phát biểu nào sau đây sai?

  • A. Quá trình truyền sóng là quá trình truyền dao động của các phần tử vật chất.  
  • B. Phương trình sóng là hàm tuần hoàn theo không gian và tuần hoàn theo thời gian.
  • C. Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng dao động.
  • D. Quá trình truyền sóng là quá trình di chuyển các phần tử vật chất theo phương truyền sóng.

• Câu 3:

   Khi nói về sóng cơ, phát biểu nào sau đây đúng?

  • A. Sóng dọc truyền được trong các chất rắn, lỏng, khí và chân không.
  • B. Sóng ngang là sóng cơ truyền theo phương nằm ngang.
  • C. Sóng ngang truyền được trên bề mặt chất lỏng và trong chất rắn.
  • D. Sóng dọc là sóng cơ truyền theo phương thẳng đứng.

Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lí 11 Kết Nối Tri Thức Bài 14 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Khởi động trang 55 SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức – KNTT

Giải Bài tập 1 trang 57 SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức – KNTT

Giải Bài tập 2 trang 57 SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức – KNTT

Giải Bài tập 3 trang 57 SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức – KNTT

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!