Xác định các đại lượng đặc trưng của sóng cơ lớp 11 (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập Xác định các đại lượng đặc trưng của sóng cơ lớp 11 chương trình sách mới hay, chi tiết với bài tập tự luyện đa dạng giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Xác định các đại lượng đặc trưng của sóng cơ.

A. Lí thuyết và phương pháp giải

- Chu kì (T), vận tốc (v), tần số (f), bước sóng (λ) liên hệ với nhau:

f = $\frac{1}{\text{T}}$; λ = v.T = $\frac{\text{v}}{\text{f}}$; v = $\frac{\Delta s}{\Delta t}$với Δs là quãng đường sóng truyền trong thời gian Δt

- Quan sát hình ảnh sóng có n ngọn sóng liên tiếp thì có n - 1 bước sóng.

- Số lần nhô lên trên mặt nước là N trong khoảng thời gian t giây thì chu kì T = $\frac{\text{t}}{\text{N}-1}$

B. Ví dụ minh hoạ

Ví dụ 1: Hình dưới là hình ảnh của một sóng trên dây đàn hồi tại một thời điểm xác định. Cho biết thời gian A ngắn nhất để điểm A từ vị trí cân bằng dao động theo phương thẳng đứng và trở lại vị trí này là 0,25 s và khoảng cách AB bằng 40 cm.

a) Tính tốc độ truyền sóng trên dây.

b) Khoảng cách CD bằng bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

a) Ta có: $\frac{T}{2}=0,25\text{s}$ và $\frac{\lambda }{2}=40\text{cm}$. Kết hợp với công thức $\lambda =vT$

$\Rightarrow v=\frac{40.2}{0,25.2}=160\text{cm/s}$.

b) $\text{CD}=\lambda =80\text{cm}$.

Ví dụ 2: Một sóng cơ lan truyền với tần số ƒ = 500 Hz, biên độ A = 0,25 mm. Sóng lan truyền với bước sóng λ = 70 cm.

a. Tính tốc độ truyền sóng.

b. Tính tốc độ dao động cực đại của các phần tử vật chất môi trường.

Hướng dẫn giải

a. Ta có $\lambda =\frac{v}{f}$$\Rightarrow$ v = λƒ = 0,7.500 = 350 m/s.

b. Tốc độ cực đại của phần tử môi trường : v_max = ω.A = 2πƒ.A = 2π.500.0,25.10^-3 = 0,25π = 0,785 m/s.

Ví dụ 3: Hình dưới là đồ thị (u - t) của một sóng âm trên màn hình của một dao động kí. Biết mỗi cạnh của ô vuông theo phương ngang trên hình tương ứng vói 1 ms. Tính tần số của sóng.

Hướng dẫn giải

- Từ đồ thị ta thấy 1 chu kì sóng tương ứng với 3 ô vuông. Suy ra T = 3 ms

- Tần số $f=\frac{1}{T}=\frac{1}{{3.10}^{-3}}=\frac{1000}{3}\text{Hz.}$

Ví dụ 4: Một sóng cơ học có tần số 45 Hz lan truyền với tốc độ 360 cm/s. Tính

a. khoảng cách gần nhất giữa hai điểm trên phương truyền sóng dao động cùng pha.

b. khoảng cách gần nhất giữa hai điểm trên phương truyền sóng dao động ngược pha.

c. khoảng cách gần nhất giữa hai điểm trên phương truyền sóng dao động vuông pha.

Hướng dẫn giải

Từ giả thiết ta tính được bước sóng λ = v/ƒ = 360/45 = 8 cm.

a. Khoảng cách gần nhất giữa hai điểm dao động cùng pha là d_min = λ = 8 cm.

b. Khoảng cách gần nhất giữa hai điểm dao động ngược pha là d_min = λ/2 = 4 cm.

c. Khoảng cách gần nhất giữa hai điểm dao động vuông pha là d_min = λ/4 = 2 cm.

Ví dụ 5: Một người quan sát sóng trên mặt hồ thấy khoảng cách giữa hai ngọn sóng liên tiếp bằng 2 m và có 6 ngọn sóng truyền qua trước mặt trong 8 s.

a. Tính bước sóng.

b. Tìm chu kì dao động.

c. Tính tốc độ truyền sóng.

Hướng dẫn giải

a. Khoảng cách giữa 2 ngọn sóng liên tiếp là λ nên ta có λ = 2 m.

6 ngọn sóng truyền qua tức là sóng đã thực hiện được 5 chu kỳ dao động,

Khi đó 5T = 8$\Rightarrow$ T = 1,6 s.

c. Tốc độ truyển sóng là v = λ/T = 1,25 m/s

C. Bài tập minh hoạ

Câu 1. Dựa vào đồ thị li độ - quãng đường truyền sóng của một sóng hình sin. Biên độ và bước sóng của sóng này là

A. 5 cm; 50 cm.

B. 6 cm; 50 cm.

C. 5 cm; 30 cm.

D. 6 cm; 30 cm.

Câu 2. Hình dưới là đồ thị li độ - thời gian của một sóng hình sin. Biết tốc độ truyền sóng là 50 cm/s. Biên độ và bước sóng của sóng này là

A. 5 cm; 50 cm.

B. 10 cm; 0,5 m.

C. 5 cm; 0,25 m.

D. 10cm; 1m.

Câu 3. Tại một điểm O trên mặt nước có một nguồn dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với tần số 2 Hz. Từ điểm O có những gợn sóng tròn lan rộng ra xung quanh. Khoảng cách giữa hai gợn sóng kế tiếp là 20 cm. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là

A. 20 cm/s.

B. 40 cm/s.

C. 80 cm/s.

D. 120cm/s

Câu 4. Một sóng có tần số 120 Hz truyền trong một môi trường với tốc độ 60 m/s. Bước sóng của nó là

A. 1,0 m.

B. 2,0 m.

C. 0,5 m.

D. 0, 25 m.

Câu 6. Thời gian kể từ khi ngọn sóng thứ nhất đến ngọn sóng thứ sáu đi qua trước mặt một người quan sát là 12 s. Tốc độ truyền sóng là 2 m/s. Bước sóng có giá trị là

A. 4,8 m.

B. 4 m.

C. 6 cm.

D. 48 cm.

Câu 7. Khi một sóng biển truyền đi, người ta quan sát thấy khoảng cách giữa hai đỉnh sóng liên tiếp bằng 8,5 m. Biết một điểm trên mặt sóng thực hiện một dao động toàn phần sau thời gian bằng 3,0 s. Tốc độ truyền của sóng biển có giá trị gần bằng

A. 2,8 m/s.

B. 8,5 m/s.

C. 26 m/s.

D. 0,35 m/s.

Câu 8: Một người quan sát một chiếc phao trên mặt biển, thấy nó nhô cao 10 lần trong khoảng thời gian 27s. Chu kì của sóng biển là

A. 2,8 s

B. 2,7 s

C. 2,45 s

D. 3 s

Câu 9: Một người quan sát sóng trên mặt hồ thấy khoảng cách giữa hai ngọn sóng liên tiếp bằng 120 cm và có 4 ngọn sóng qua trước mặt trong 6 s. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là

A. 1,2 m/s

B. 0,8 m/s

C. 1,6 m/s

D. 0,6 m/s

Câu 10: Một người quan sát một chiếc phao trên mặt biển, thấy nó nhô cao 10 lần trong khoảng thời gian 36s và đo được khoảng cách giữa hai đỉnh sóng lân cận là 10 m. Tốc độ truyền sóng trên mặt biển là

A. 2,5 m/s

B. 2,8 m/s

C. 40 m/s

D. 36 m/s

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí 11 hay, chi tiết khác:

• Cường độ sóng và năng lượng sóng
• Bài tập về sóng ngang, sóng dọc
• Xác định loại bức xạ dựa vào tần số hoặc bước sóng
• Bài tập về vệ tinh địa tĩnh
• Bài toán liên quan đến cực đại - cực tiểu trong giao thoa sóng cơ

---