Lý thuyết Sóng ngang. Sóng dọc. Sự truyền năng lượng của sóng cơ - Vật lí 11 Kết nối tri thức

Lý thuyết Vật lí 11 Bài 9: Sóng ngang. Sóng dọc. Sự truyền năng lượng của sóng cơ

Bài giảng - Bài 9: Sóng ngang. Sóng dọc. Sự truyền năng lượng của sóng cơ - Kết nối tri thức

A. Lý thuyết Sóng ngang. Sóng dọc. Sự truyền năng lượng của sóng cơ

I. Sóng ngang

- Sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng gọi là sóng ngang

II. Sóng dọc

- Sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng gọi là sóng dọc

III. Quá trình truyền năng lượng bởi sóng

- Khi sóng lan truyền đến đâu thì các phần tử nước ở đó bắt đầu dao động. Năng lượng dao động mà các phần tử nước này có được là do sóng mang năng lượng của nguồn đến cho chúng

- Các phần tử nước chỉ dao động tại chỗ, quanh VTCB của nó chứ không chuyển động theo sóng. Điều đó chứng tỏ sóng mang năng lượng mà không mang các phần tử nước đi theo

- Đối với sóng dọc trên lò xo thì năng lượng được truyền đi bằng sự nén, dãn liên tiếp của các vòng lò xo

- Mọi sóng cơ khác như sóng âm mang năng lượng đi xa theo cách như vậy

IV. Sử dụng mô hình sóng để giải thích một số tính chất của âm

- Nguồn dao động làm cho các phần tử không khí trên dao động theo phương truyền âm, các phần tử không khí dao động lệch pha nhau tạo nên các lớp không khí nén, dãn giống như ở lò xo

- Các nén, giãn này truyền đi tạo thành sóng âm theo mọi hướng trong không khí, chỉ xét sóng âm truyền theo hướng Ox.

- Khi sóng âm truyền đến tai người làm cho màng nhĩ dao động, do đó ta nghe được âm thanh

- Biên độ của sóng âm càng lớn thì biên độ dao động của màng nhĩ càng lớn, âm nghe càng to. Tần số của sóng âm càng lớn thì tần số dao động của màng nhĩ càng lớn, âm nghe càng cao

Sơ đồ tư duy về “Sóng ngang. Sóng dọc. Sự truyền năng lượng của sóng cơ”

B. Bài tập Trắc nghiệm Sóng ngang. Sóng dọc. Sự truyền năng lượng của sóng cơ

Câu 1. 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

Hiển thị đáp án

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 2. 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.

Hiển thị đáp án

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 3. 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. $\frac{5\pi }{6}$.

Hiển thị đáp án

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 4. 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.

Hiển thị đáp án

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.

Câu 5: 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.

Hiển thị đáp án

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

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

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

Đáp án đúng là C.

Câu 6. 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.

Hiển thị đáp án

A – Đúng

B – Đúng

C – Đúng

Đáp án đúng là D.

Câu 7. 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.

Hiển thị đáp án

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 8. 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.

Hiển thị đáp án

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

Đáp án đúng là A

Câu 9. 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.

Hiển thị đáp án

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 10. 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.

Hiển thị đáp án

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.

Xem thêm tóm tắt lý thuyết Vật lí 11 sách Kết nối tri thức, chi tiết khác:

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

Lý thuyết Bài 11: Sóng điện từ

Lý thuyết Bài 12: Giao thoa sóng

Lý thuyết Bài 13: Sóng dừng

Lý thuyết Bài 15: Thực hành: Đo tốc độ truyền âm