SBT Vật lí 12 Bài tập cuối chương II - Sóng cơ và sóng âm | Giải SBT Vật Lí lớp 12

77 lượt xem

Bài trước

Bài sau

Chúng tôi giới thiệu Giải sách bài tập Vật Lí lớp 12 Bài tập cuối chương II - Sóng cơ và sóng âm chi tiết giúp học sinh xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập trong SBT Vật Lí 12. Mời các bạn đón xem:

Giải SBT Vật Lí 12 Bài tập cuối chương II - Sóng cơ và sóng âm

Bài II.1 trang 30 SBT Vật Lí 12: Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm

A. gần nhau nhất mà dao động tại hai điểm đó cùng pha.

B. trên cùng một phương truyền sóng mà dao động tại hai điểm đó cùng pha.

C. trên cùng một phương truyền sóng mà dao động tại hai điểm đó ngược pha.

D. gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng mà dao động tại hai điểm đó cùng pha.

Phương pháp giải:

Sử dụng định nghĩa bước sóng.

Lời giải:

Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng mà dao động tại hai điểm đó cùng pha.

Chọn D

Bài II.2 trang 30 SBT Vật Lí 12: Một sóng cơ có tần số $0, 5 H z$ truyền trên một sợi dây đàn hồi đủ dài với tốc độ $0, 5 m / s$ . Sóng này có bước sóng là

A. $1, 2 m$ . B. $1, 0 m$ .

C. $0, 8 m$ . D. $0, 5 m$ .

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính bước sóng: $λ = \frac{v}{f}$

Lời giải:

Bước sóng: $λ = \frac{v}{f} = \frac{0, 5}{0, 5} = 1 (m)$

Chọn B

Bài II.3 trang 30 SBT Vật Lí 12: Một sóng cơ truyền dọc theo trục $O x$ có phương trình là $u = 0, 05 c o s (6 π t - π x) (m; s)$ . Tốc độ truyền sóng này là

A. $30 m / s .$ B. $3 m / s .$

C. $6 m / s .$ D. $60 m / s .$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính tốc độ truyền sóng $v = λ f$

Lời giải:

Phương trình sóng tại điểm cách nguồn đoạn $x$ là: $u = A c o s (ω t - \frac{2 π x}{λ})$

Từ phương trình sóng $\Rightarrow \frac{2 π x}{λ} = π x \Rightarrow λ = 2 m$

Tần số: $f = \frac{ω}{2 π} = \frac{6 π}{2 π} = 3 H z$

Tốc độ truyền sóng $v = λ f = 2.3 = 6 (m / s)$

Chọn C

Bài II.4 trang 30 SBT Vật Lí 12: Một sóng ngang truyền theo chiều dương của trục $O x$ , có phương trình là $u = 6 c o s (4 π t - 0, 02 π x) (c m; s)$ . Sóng này có bước sóng là

A. $200 c m .$ B. $100 c m$ .

C. $150 c m .$ D. $50 c m .$

Phương pháp giải:

Sử dụng phương trình sóng tổng quát tại điểm cách nguồn đoạn $x$ là: $u = A c o s (ω t - \frac{2 π x}{λ})$

Lời giải:

Phương trình sóng tại điểm cách nguồn đoạn $x$ là: $u = A c o s (ω t - \frac{2 π x}{λ})$

Từ phương trình sóng $\Rightarrow \frac{2 π x}{λ} = 0, 02 π x \Rightarrow λ = 100 c m$

Chọn B

Bài II.5 trang 30 SBT Vật Lí 12: Tại một điểm trên mặt chất lỏng có một nguồn dao động với tần số $120 H z$ , tạo ra sóng ổn định trên mặt chất lỏng. Xét $5$ gợn lồi liên tiếp trên một phương truyền sóng, ở về một phía so với nguồn, gợn thứ nhất cách gợn thứ năm $0, 5 m .$ Tốc độ truyền sóng là

A. $30 m / s .$ B. $25 m / s .$

C. $12 m / s .$ D. $15 m / s .$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính tốc độ truyền sóng $v = λ f$

Lời giải :

Khoảng cách hai gợn lồi liên tiếp là $λ$

Vậy, khoảng cách từ gợn thứ nhất đến gợn thứ năm là $4 λ \Rightarrow 4 λ = 0, 5 \Rightarrow λ = 0, 125 m$

Tốc độ truyền sóng $v = λ f = 0, 125.120 = 15 (m / s)$

Chọn D

Bài II.6 trang 30 SBT Vật Lí 12: Trên một dây đàn hồi dài $1, 8 m$ , hai đầu cố định, đang có sóng dừng với $6$ bụng sóng. Biết sóng truyền trên dây có tần số $100 H z$ .Tốc độ truyền sóng trên dây là

A. $20 m / s .$ B. $600 m / s .$

C. $60 m / s .$ D. $10 m / s .$

Phương pháp giải:

Sử dụng điều kiện sóng dừng trên dây với hai đầu cố định: $l = k \frac{λ}{2}$

Sử dụng công thức tính tốc độ truyền sóng $v = λ f$

Lời giải:

Điều kiện sóng dừng trên dây với hai đầu cố định: $l = k \frac{λ}{2}$

Trên dây có $6$ bụng sóng $\Rightarrow k = 6$

$λ = \frac{2 l}{k} = \frac{2.1, 8}{6} = 0, 6 m$

Tốc độ truyền sóng $v = λ f = 0, 6.100 = 60 (m / s)$

Chọn C

Bài II.7 trang 30 SBT Vật Lí 12: Tại một vị trí trong môi trường truyền âm, một sóng âm có cường độ âm $I .$ Biết cường độ âm chuẩn là $I_{0} .$ Mức cường độ âm $L$ của sóng âm này tại vị trí đó được tính bằng công thức:

A. $L (d B) = 10 \lg \frac{I}{I_{0}} .$

B. $L (d B) = 10 \lg \frac{I_{0}}{I} .$

C. $L (d B) = \lg \frac{I_{0}}{I} .$

D. $L (d B) = \lg \frac{I}{I_{0}} .$

Phương pháp giải:

Công thức tính mức cường độ âm.

Lời giải:

Mức cường độ âm $L (d B) = 10 \log \frac{I}{I_{0}} .$

Trong đó:

+ $I$ là cường độ âm tại vị trí xét

+ $I_{0}$ là cường độ âm chuẩn

Chọn A.

Bài II.8 trang 31 SBT Vật Lí 12: Trong hiện tượng giao thoa sóng nước, hai nguồn dao động theo phương vuông góc với mặt nước, cùng biên độ, cùng pha, cùng tần số $50 H z$ , được đặt tại hai điểm $S_{1}$ và $S_{2}$ cách nhau $10 c m$ . Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là $75 c m / s$ . Xét các điểm trên mặt nước thuộc đường tròn tâm $S_{1}$ , bán kính $S_{1} S_{2}$ , điểm mà phân tử tại đó dao động với biên độ cực đại cách điểm $S_{2}$ một đoạn ngắn nhất bằng

A. $8, 9 m .$ B. $1, 5 m .$

C. $8, 5 c m .$ D. $1, 0 c m .$

Phương pháp giải:

Sử dụng điều kiện cực đại giao thoa sóng hai nguồn cùng pha: $d_{2} - d_{1} = k λ$

Lời giải:

Bước sóng $λ = \frac{v}{f} = \frac{75}{50} = 1, 5 c m$

Xét: $- S_{1} S_{2} < k λ < S_{1} S_{2} \Leftrightarrow - 10 < k .1, 5 < 10 \Leftrightarrow - 6, 6 < k < 6, 6$

$\Rightarrow k = - 3; . . . . .; 3$

SBT Vật lí 12 Bài tập cuối chương II - Sóng cơ và sóng âm | Giải SBT Vật Lí lớp 12 (ảnh 1)

Do M là điểm mà phân tử tại đó dao động với biên độ cực đại cách điểm $S_{2}$ một đoạn ngắn nhất nên M thuộc đường cực đại $k = - 6$

$\Rightarrow M S_{2} - M S_{1} = - 6 λ = - 6.1, 5 = - 9$

$M S_{1} = S_{1} S_{2} = 10 c m \Rightarrow M S_{2} = 1 c m$

Chọn D

Bài II.9 trang 31 SBT Vật Lí 12: Hai điểm $M, N$ cùng nằm trên một hướng truyền sóng và cách nhau một phần ba bước sóng. Biên độ sóng không đổi trong quá trình truyền. Tại một thời điểm khi li độ dao động của phần tử tại $M$ là $3 c m$ thì li độ dao động của phần tử tại $N$ là $- 3 c m$ . Biên độ của sóng bằng

A. $2 \sqrt{3} c m .$ B. $3 \sqrt{2} c m .$

C. $3 m .$ D. $6 c m .$

Phương pháp giải:

Sử dụng vòng tròn lượng giác.

Lời giải:

Ta có: độ lệch pha giữa $M$ và $N$ là $Δ φ = \frac{2 π d}{λ} = \frac{2 π . \frac{λ}{3}}{λ} = \frac{2 π}{3} r a d$

Ta có vòng tròn lượng giác:

SBT Vật lí 12 Bài tập cuối chương II - Sóng cơ và sóng âm | Giải SBT Vật Lí lớp 12 (ảnh 2)

Từ hình vẽ: suy ra $α = - \frac{π}{6} r a d$

$x_{M} = A \cos (- \frac{π}{6}) \Rightarrow A = \frac{x_{M}}{\cos (- \frac{π}{6})} = \frac{3}{\cos (- \frac{π}{6})} = 2 \sqrt{3} c m$

Chọn A

Bài II.10 trang 31 SBT Vật Lí 12: Trên một sợi dây đàn hồi dài

100 c m

với hai đầu

A

và

B

cố định đang có sóng dừng, tần số sóng là

50 H z

. Không kể hai đầu

A

và

B

, trên dây có

3

nút sóng. Tốc độ truyền sóng trên dây là

A. $30 m / s .$ B. $20 m / s .$

C. $25 m / s .$ D. $15 m / s .$

Phương pháp giải:

Sử dụng điều kiện sóng dừng trên dây với hai đầu cố định: $l = k \frac{λ}{2}$

Sử dụng công thức tính tốc độ truyền sóng $v = λ f$

Lời giải:

Tổng số nút trên dây là $5 \Rightarrow k = 4$

Điều kiện sóng dừng trên dây với hai đầu cố định: $l = k \frac{λ}{2} \Rightarrow λ = \frac{2 l}{k} = \frac{2.100}{4} = 50 c m$

Tốc độ truyền sóng $v = λ f = 50.50 = 2500 c m / s = 25 m / s$

Chọn C

Bài II.11 trang 31 SBT Vật Lí 12: Một sóng ngang truyền theo chiều dương của trục $x$ trên một dây đàn hồi dài. Tại thời điểm xét, dây có dạng như hình II.1. Xét hai điểm $P$ và $Q$ của dây. Hướng chuyển động của hai điểm đó lần lượt là:

SBT Vật lí 12 Bài tập cuối chương II - Sóng cơ và sóng âm | Giải SBT Vật Lí lớp 12 (ảnh 3)

A. đi xuống; đi xuống.

B. đi xuống; đi lên.

C. đi lên; đi xuống.

D. đi lên; đi lên.

Phương pháp giải:

Dùng đồ thị sóng hình sin.

Lời giải:

Sóng truyền từ trái sang phải

Dạng sóng trên dây tại thời điểm $t$ (nét liền) và thời điểm $t + d t$ (nét đứt)

Ta có đồ thị:

SBT Vật lí 12 Bài tập cuối chương II - Sóng cơ và sóng âm | Giải SBT Vật Lí lớp 12 (ảnh 4)

Từ đồ thị ta thấy, cả P và Q đều dịch chuyển đi lên

Chọn D

Bài II.12 trang 32 SBT Vật Lí 12: Trên một sợi dây căng ngang với hai đầu cố định đang có sóng dừng. Không kể các điểm nút hoặc bụng, người ta còn thấy có những điểm cách đều nhau và dao động với cùng biên độ. Nếu khoảng cách ngắn nhất giữa chúng là

15 c m

thì bước sóng của sóng truyền trên dây bằng

A. $90 c m .$ B. $60 c m .$

C. $45 c m .$ D. $30 c m .$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính biên độ tại điểm cách nút gần nhất đoạn là $d$ : $A_{M} = 2 A \sin \frac{2 π d}{λ}$

Lời giải:

Biên độ tại điểm cách nút gần nhất đoạn là $d$ : $A_{M} = 2 A \sin \frac{2 π d}{λ}$

Gọi M, N, P, Q là các điểm có cùng biên độ và cách đều nhau, chúng cùng cách nút các đoạn bằng $d$

SBT Vật lí 12 Bài tập cuối chương II - Sóng cơ và sóng âm | Giải SBT Vật Lí lớp 12 (ảnh 5)

$\begin{array}{l} M N = P Q = \frac{λ}{2} - 2 d \\ N P = 2 d \end{array}$

Theo đề:

$\begin{array}{l} M N = N P = P Q = 15 c m \\ \Rightarrow d = 7, 5 c m; λ = 60 c m \end{array}$

Chọn B

Bài II.13 trang 32 SBT Vật Lí 12: Cường độ âm tại một điểm trong môi trường truyền âm là $10^{- 4} W / m^{2} .$ Biết cường độ âm chuẩn là $10^{- 12} W / m^{2} .$ Mức cường độ âm tại điểm đó bằng

A. $80 d B .$ B. $8 d B .$

C. $0, 8 d B .$ D. $80 B .$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính mức cường độ âm tại một điểm: $L = 10 \log \frac{I}{I_{0}} (d B)$

Lời giải:

Mức cường độ âm tại một điểm: $L = 10 \log \frac{I}{I_{0}} = 10 \log \frac{10^{- 4}}{10^{- 12}} = 80 (d B)$

Chọn A

Bài II.14 trang 32 SBT Vật Lí 12: Một sợi dây dài 100 cm căng ngang, đầu B cố định, đầu A gắn với một nhánh của âm thoa dao động điều hoà với tần số 40 Hz. Trên dây AB có sóng dừng ổn định, A được coi là nút sóng. Tốc độ truyền sóng trên dây là 20 .m/s. Hỏi kể cả A và B, trên dây có bao nhiêu bụng và bao nhiêu nút ?

Phương pháp giải:

Sử dụng điều kiện sóng dừng trên dây với hai đầu cố định: $l = k \frac{λ}{2}$ (k nguyên)

$k$ = số bụng = số nút-1

Lời giải:

Bước sóng: $λ = \frac{v}{f} = \frac{20}{40} = 0, 5 m = 50 c m$

Điều kiện sóng dừng trên dây với hai đầu cố định: $l = k \frac{λ}{2} \Rightarrow k = \frac{2 l}{λ} = \frac{2.100}{50} = 4$

Vậy trên dây có $4$ bụng và $5$ nút

Bài II.15 trang 32 SBT Vật Lí 12: Ở một chất lỏng có hai nguồn A, B cách nhau 18 cm, dao động theo phương thẳng đứng với phương trình là uA = uB = acos50πt. Tốc độ truyền sóng ở mặt chất lỏng là 50 cm/s. Gọi O là trung điểm của AB, điểm M ở mặt chất lỏng nằm trên đường trung trực của AB và gần o nhất sao cho phần tử chất lỏng tại M dao động cùng pha với phần tử chất lỏng tại O. Hỏi khoảng cách MO là bao nhiêu ?

Phương pháp giải:

Sử dụng điều kiện cùng pha: $d = k λ$

Lời giải:

Tần số $f = \frac{ω}{2 π} = \frac{50 π}{2 π} = 25 H z$

Bước sóng: $λ = \frac{v}{f} = \frac{50}{25} = 2 c m$

Độ lệch pha giữa nguồn và điểm cách nguồn một đoạn $d$ là $Δ φ = \frac{2 π d}{λ}$ , vậy tất cả các điểm thuộc đường tròn tâm $A$ bán kính $A O$ đều cùng pha với $O$ $\Rightarrow M^{'}$ cùng pha với $O$

SBT Vật lí 12 Bài tập cuối chương II - Sóng cơ và sóng âm | Giải SBT Vật Lí lớp 12 (ảnh 6)

Để $M$ là điểm gần $O$ nhất, cùng pha với $O$ thì $M$ cùng pha với $M^{'}$ , gần $M^{'}$ nhất $\Rightarrow M M^{'} = λ$

$\Rightarrow$ $A M = A O + λ$

$\begin{array}{l} O M = \sqrt{A M^{2} - A O^{2}} \\ = \sqrt{{(A O + λ)}^{2} - A O^{2}} \\ = \sqrt{{(9 + 2)}^{2} - 9^{2}} = 2 \sqrt{10} c m \end{array}$

Bài II.16 trang 32 SBT Vật Lí 12: Hai sóng mặt nước phát ra từ hai nguồn $S_{1}, S_{2}$ dao động cùng pha (Hình II.2). $M$ là một điểm nằm trên đường cực tiểu giao thoa thứ hai. Hiệu đường đi $M S_{1} - M S_{2} = 4, 5 c m .$ Hỏi bước sóng bằng bao nhiêu?

SBT Vật lí 12 Bài tập cuối chương II - Sóng cơ và sóng âm | Giải SBT Vật Lí lớp 12 (ảnh 7)

Phương pháp giải:

Sử dụng điều kiện biên độ cực tiểu hai nguồn cùng pha $d_{2} - d_{1} = (k + \frac{1}{2}) λ$

Lời giải:

Điều kiện biên độ cực tiểu hai nguồn cùng pha $d_{2} - d_{1} = (k + \frac{1}{2}) λ$

Vì M thuộc đường cực tiểu giao thoa thứ hai $\Rightarrow k = 2$

$\begin{array}{l} \Rightarrow M S_{1} - M S_{2} = 4, 5 c m = (2 + \frac{1}{2}) λ \\ \Rightarrow λ = 1, 8 c m \end{array}$

Bài II.17 trang 32 SBT Vật Lí 12: Ở mặt thoáng của một chất lỏng có hai nguồn sóng kết hợp A và B cách nhau 20 cm, dao động theo phương thẳng đứng với phương trình uA = 2cos40πt và uB = 2cos(40πt + π)(u1 và u2 tính bằng mm, t tính bằng s). Biết tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 30 cm/s. Xét hình vuông AMNB thuộc mặt thoáng của chất lỏng. Hỏi số điểm dao động với biên độ cực đại trên đường chéo BM của hình vuông là bao nhiêu ?

Phương pháp giải:

Sử dụng điều kiện biên độ cực tiểu hai nguồn cùng pha $d_{2} - d_{1} = k λ$

Lời giải:

Tần số $f = \frac{ω}{2 π} = \frac{40 π}{2 π} = 20 H z$

Bước sóng: $λ = \frac{v}{f} = \frac{30}{20} = 1, 5 c m$

SBT Vật lí 12 Bài tập cuối chương II - Sóng cơ và sóng âm | Giải SBT Vật Lí lớp 12 (ảnh 8)

Xét M: ${\begin{cases} d_{1 M} = A M = 20 c m \\ d_{2 M} = M B = 20 \sqrt{2} c m \end{cases}$

B ${\begin{cases} d_{1 B} = A B = 20 c m \\ d_{2 B} = B B = 0 \end{cases}$

Điều kiện biên độ cực đại hai nguồn cùng pha $d_{2} - d_{1} = k λ$

$\Rightarrow d_{2 B} - d_{1 B} < k λ \leq d_{2 M} - d_{1 M}$ (Vì B không thể là cực đại nên không lấy dấu bằng)

$\begin{array}{l} \Leftrightarrow 0 - 20 < k .1, 5 \leq 20 \sqrt{2} - 20 \\ \Leftrightarrow - 13, 4 < k \leq 5, 5 \\ \Rightarrow k = - 13; . . . .; 5 \end{array}$

Vậy có $19$ giá trị $k$ nguyên tương ứng với $19$ cực đại trên $B M$

Xem thêm các chương trình khác:

Bài trước

Bài sau

Giải SGK, SBT, Chuyên đề Vật Lý Lớp 12