Lý thuyết Mô tả sóng (Kết nối tri thức 2023) hay, chi tiết | Vật Lí 11

Lý thuyết Vật Lí lớp 11 Bài 8: Mô tả sóng

A. Lý thuyết Mô tả sóng

I. Thí nghiệm tạo sóng mặt nước

 

II. Giải thích sự tạo thành sóng

– Nhờ có lực liên kết giữa các phần tử nước mà các phần tử nước ở điểm M lân cận điểm O dao động theo. Đến lượt các phần tử nước ở điểm N lân cận điểm M dao động

=> Sóng mặt nước

– 2 nguyên nhân tạo nên sóng: Nguồn dao động từ bên ngoài tác dụng lên môi trường tại điểm O và có lực liên kết giữa các phần tử môi trường

 

III. Các đại lượng đặc trưng của sóng

– Biên độ sóng là độ lệch lớn nhất của phần tử sóng khỏi VTCB. Sóng có biên độ càng lớn thì phần tử sóng dao động càng mạnh

– Bước sóng là quãng đường sóng truyền được trong một chu kì. Bước sóng được kí hiệu là $\lambda$ đơn vị là mét (m)

– Chu kì sóng chính bằng chu kì dao động của phần từ sóng, kí hiệu là T, đơn vị giây (s)

– Tần số sóng: đại lượng $f=\frac{1}{T}$ được gọi là tần số sóng

– Tốc độ truyền sóng là tốc độ lan truyền dao động trong không gian

– Mối liên hệ giữa $\lambda$, T:$\lambda =vT=\frac{v}{f}$
– Cường độ sóng I được định nghĩa là năng lượng sóng được truyền qua một đơn vị diện tích vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian

$I=\frac{E}{S.\mathrm{\Delta }t}$ , đơn vị: W/m²

Trong đó: E là năng lượng sóng truyền qua một diện tích S vuông góc với phương truyền sóng trong thời gian ∆t

Sơ đồ tư duy Mô tả sóng

 

B. Trắc nghiệm Mô tả sóng

Câu 1: Một sóng ngang có tần số 100 Hz truyền trên một sợi dây nằm ngang với tốc độ 60 m/s, qua điểm M rồi đến điểm N cách nhau 7,95 m. Tại một thời điểm nào đó M có li độ âm và đang chuyển động đi lên thì điểm N đang có li độ

A. dương và đang đi lên.

B. dương và đang đi xuống.

C. âm và đang đi xuống.

D. âm và đang đi lên.

Hướng dẫn giải

$\lambda =\frac{v}{f}=\frac{60}{100}=\mathrm{0,6}\left(m\right);$

$MN=\mathrm{7,95}\left(m\right)=\mathrm{13.0,6}+\mathrm{0,15}=13\lambda +\frac{\lambda }{4}$

Từ hình vẽ ta thấy N’ đang có li độ âm và đang đi xuống.

Đáp án đúng là C.

Câu 2. Nhận xét nào sau đây là đúng nhất?

A. Tốc độ truyền sóng v là tốc độ lan truyền dao động trong môi trường.

B. Bước sóng λ là quãng đường mà sóng truyền được trong một chu kì.

C. Đối với mỗi môi trường, tốc độ truyền sóng v có một giá trị không đổi.

D. Cả A, B và C đều đúng.

Hướng dẫn giải

A – Đúng

B – Đúng

C – Đúng

Đáp án đúng là D.

Câu 3. Một nguồn phát sóng cơ dao động theo phương trình . Biết dao động tại hai điểm gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng cách nhau 0,5 m có độ lệch pha là $\frac{\pi }{3}$. Tốc độ truyền sóng đó là

A. 3 m.

B. 6 m.

C. 9 m.

D. 12 m.

Hướng dẫn giải

Hai điểm trên phương truyền sóng cách nhau một khoảng d thì dao động lệch pha nhau:

 $\Delta \phi =\frac{2\pi d}{\lambda }=\frac{2\pi df}{v}=\frac{\omega d}{v}$ hay $\frac{\pi }{3}=\frac{4\pi \mathrm{.0,5}}{v}\Rightarrow v=6\left(m\right)$

Đáp án đúng là B.

Câu 4. Sóng cơ học là

A. dao động cơ lan truyền trong một môi trường.

B. sự lan truyền vật chất theo thời gian.

C. sự truyền chuyển động của các phần tử trong một môi trường.

D. là một dạng chuyển động đặc biệt của môi trường.

Hướng dẫn giải

Sóng cơ học là dao động cơ lan truyền trong một môi trường.

Đáp án đúng là A

Câu 5. Trong môi trường đàn hồi có một sóng cơ có tần số 10 Hz, tốc độ truyền sóng là 40 cm/s. Hai điểm M và N trên phương truyền sóng dao động cùng pha nhau, giữa chúng chỉ có 2 điểm khác dao động ngược pha với M. Khoảng cách MN là

A. 6 cm.

B. 8 cm.

C. 11 cm.

D. 23 cm.

Hướng dẫn giải

Hai điểm M, N dao động cùng pha nên: MN = λ; 2λ; 3λ…

Nhưng giữa chúng chỉ có 2 điểm dao động ngược pha với M nên ta có:

$MN=2\lambda =2.\frac{v}{f}=2.\frac{40}{10}=8\left(cm\right)$

Đáp án đúng là B.

Câu 6. Trong môi trường đàn hồi có một sóng cơ có tần số 10 Hz, tốc độ truyền sóng là 40 cm/s. Hai điểm M và N trên phương truyền sóng dao động cùng pha nhau, giữa chúng chỉ có 2 điểm E và F. Biết rằng, khi E hoặc F có tốc độ dao động cực đại thì tại M tốc độ dao động cực tiểu. Khoảng cách MN là

A. 2 cm.

B. 3 cm.

C. 4 cm.

D. 5 cm.

Hướng dẫn giải

Hai điểm M, N dao động cùng pha nên: MN = λ, 2λ, 3λ…

Do khi E hoặc F có tốc độ dao động cực đại thì tại M tốc độ dao động cực tiểu nên 2 điểm này dao động vuông pha với M. Nên giữa M và N chỉ có 2 điểm dao động vuông pha với M nên ta có:

$MN=\lambda =\frac{v}{f}=4\left(cm\right)$

Đáp án đúng là C.

Câu 7. Một sóng cơ lan truyền trên một đường thẳng từ điểm O đến điểm M cách O một đoạn d. Biết tần số f, bước sóng X và biên độ a của sóng không đổi trong quá trình sóng truyền. Nếu phương trình dao động của phần tử vật chất tại điểm M có dạng $u_M\left(t\right)=asin\left(\omega t\right)$ thì phương trình dao động của phần tử vật chất tại O là

Hướng dẫn giải

Phần tử sóng tại O dao động sớm pha hơn phần tử sóng tại M.

Phương trình sóng tại O là: 

Đáp án đúng là A.

Câu 8. Tốc độ truyền sóng trong một môi trường đồng tính và đẳng hướng phụ thuộc vào

A. bản chất môi trường.

B. nhiệt độ môi trường.

C. biên độ sóng.

D. bản chất và nhiệt độ của môi trường.

Hướng dẫn giải

Tốc độ truyền sóng trong một môi trường đồng tính và đẳng hướng phụ thuộc vào bản chất và nhiệt độ của môi trường.

Đáp án đúng là D.

Câu 9. Trên một sợi dây dài đang có sóng ngang hình sin truyền qua theo chiều dương của trục Ox. Tại thời điểm t₀, một đoạn của sợi dây có hình dạng như hình bên. Hai phần tử dây tại M và O dao động lệch pha nhau

A. $\frac{3\pi }{4}$.

B. $\frac{\pi }{2}$.

C. $\frac{\pi }{5}$.

D. $\frac{5\pi }{6}$.

Hướng dẫn giải

Bước sóng: $\lambda =8ô;$

Khoảng cách hai vị trí cân bằng của O và M là $d=3ô=\frac{3\lambda }{8}$ nên chúng dao động lệch pha nhau: $\Delta \phi =\frac{2\pi d}{\lambda }=\frac{3\pi }{4}$

Đáp án đúng là A.

Câu 10. Một sóng có tần số góc 110 rad/s truyền qua hai điểm M và N trên phương truyền sóng cách nhau gần nhất 0,45 m sao cho khi M qua vị trí cân bằng thì N ở vị trí có tốc độ dao động bằng 0. Tốc độ truyền sóng là

A. 30,8 m/s.

B. 34,7 m/s.

C. 31,5 m/s.

D. 40,2 m/s.

Hướng dẫn giải

Khi M qua vị trí cân bằng thì N ở vị trí có tốc độ dao động bằng 0 nên hai điểm M và N gần nhất dao động vuông pha nên $\frac{\lambda }{4}=\mathrm{0,45}\left(m\right)$

$\Rightarrow \lambda =\mathrm{1,8}\left(m\right)\Rightarrow v=\frac{\lambda }{T}=\frac{\lambda \omega }{2\pi }=\mathrm{31,5}\left(m/s\right)$

Đáp án đúng là C.

Xem thêm các bài tóm tắt lý thuyết Vật Lí lớp 11 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 6: Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức. Hiện tượng cộng hưởng

Lý thuyết Bài 8: Mô tả sóng

Lý thuyết Bài 9: Sóng ngang. Sóng dọc. Sự truyền năng lượng của sóng cơ

Lý thuyết Bài 10: Thực hành: Đo tần số của sóng âm

Lý thuyết Bài 11: Sóng điện từ