Bài 15: Phản xạ sóng. Sóng dừng - Giải BT Vật Lí 12 nâng cao
Bài C1 (trang 79 SGK Vật Lí 12 nâng cao): So sánh chiều biến dạng của lò xo, chiều chuyển động của sóng trước và sau khi gặp đầu cố định.
Bài giải:
Sau khi gặp đầu cố định thì biến dạng của lò xo bị đổi chiều, chiều chuyển động của sóng ngược lại.
Bài C2 (trang 79): Quan sát thí nghiệm và so sánh khoảng cách giữa hai điểm nút gần nhau nhất và hai điểm bụng gần nhau nhất.
Bài giải:
Khoảng cách giữa hai điểm nút gần nhau nhất là λ/2
Khoảng cách giữa hai điểm bụng gần nhau nhất là λ/2.
Bài C3 (trang 80): Nếu phần tử tại điểm M đồng thời nhận được hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số, có độ dời u1 và u2 thì chuyển động của phần tử tại M sẽ như thế nào?
Bài giải:Nếu điểm M đồng thời nhận được hai dao động điều hòa cùng phương cùng tần số:
u1 = A1cos (ω t + φ1) và u2 = A2cos (ω t + φ2)
Thì M cũng thực hiện dao động điều hòa tổng hợp:
u = u1 + u2 = A1cos (ω t + φ1) + A2cos (ω t + φ2) ⇒ u = Acos (ω t + φ)
* Biên độ tổng hợp:
Bài C4 (trang 80): Biên độ dao động tổng hợp của phần tử tại điểm M sẽ có giá trị như thế nào trong trường hợp:
a) Hai dao động thành phần cùng pha.
b) Hai dao động thành phần ngược pha.
Bài giải:
Biên độ dao động tổng hợp của phần tử tại điểm M:
a) Hai dao động thành phần cùng pha:
Δ φ = φ2 − φ1 = 2nπ
b) Hai dao động thành phần ngược pha:
Δ φ = φ2 − φ1 = (2n+1)π
Câu 1 (trang 82 sgk Vật Lí 12 nâng cao): Hãy vận dụng phương trình sóng để giải thích hiện tượng sóng dừng trên dây đàn hồi hai đầu cố định.
Bài giải:Theo phương trình sóng ta có biên độ sóng dừng tại một điểm M cách đầu phản xạ một đoạn d có biểu thức:
Các nút ứng với điểm M dao động với biên độ cực tiểu:
Các bụng ứng với điểm M dao động với biên độ cực đại:
Câu 2 (trang 82): Phát biểu điều kiện để có sóng dừng nên một sợi dây đàn hồi trong hai trường hợp:
a) Dây có một đầu cố định, một đầu tự do.
b) Dây có hai đầu cố định.
Bài giải:Điều kiện để sóng dừng trên một sợi dây dàn hồi.
a) Nếu l đầu dây cố định, l đầu dây tự do, chiều dài dây l khi có sóng dừng là:
b) Nếu hai đầu dây cố định, chiều dài dây l khi có sóng dừng phải thỏa mãn là:
Bài 1 (trang 83 sgk Vật Lí 12 nâng cao): Ta quan sát thấy hiện tượng gì trên một sợi dây có sóng dừng?
A. Tất cả các phẩn tử của dây trên đều đứng yên.
B. Trên đây có những bụng sóng xen kẽ nút sóng.
C. Tất cả các điểm trên dây đều dao động với biên độ cực đại.
D. Tất cả các điểm trên dây đều chuyển động với cùng vận tốc.
Bài giải:Đáp án đúng là: B
Bài 2 (trang 83): Sóng truyền trên một sợi dây hai đầu cố định có bước sóng λ. Muốn có sóng dừng trên dây thì chiều dài l của dây phải thỏa mãn điền kiện.
Bài giải:
Đáp án đúng là: B.
Giải thích: Nếu hai đầu dây cố định, chiều dài dây l khi có sóng dừng phải thỏa mãn là:
Bài 3 (trang 83): Trên một sợ dây dài 40 cm có sóng dừng, người ta quan sát thấy có 4 bụng sóng. Tần số dao động là 400 Hz. Tìm tốc độ truyền sóng trên dây.
Bài giải:Trên dây có 4 bụng sóng
⇒
Tốc độ truyền sóng trên dây: v = λ. f = 0,2.400 = 80m/s
Bài 4 (trang 83): Một dây có một đầu bị kẹp chặt, đầu kia buộc vào một nhánh của một âm thoa có tần số 600 Hz. Âm thoa dao động tạo ra một sóng dừng có 4 bụng sóng. Tốc độ sóng truyền trên dây là 400 m/s. Tìm:
a) Bước sóng
b) Chiều dài của dây
Bài giải:a) Bước sóng được tính theo công thức:
b) Vì dây thuộc loại 2 đầu cố định nên để có sóng dừng thì chiều dài của dây là một số nguyên lần nữa bước sóng:
Khi có sóng dừng trên dây có 4 bụng, vậy có chiều dài là: