Nội dung bài viết

    Xem thêm

    Lý thuyết Giao thoa sóng (mới 2024 + Bài Tập) - Vật lí 12

    Tóm tắt lý thuyết Vật lí 12 Bài 9: Giao thoa sóng ngắn gọn, chi tiết sẽ giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm Vật lí 12 Bài 8.

    1 8,559 20/12/2023
    Tải về
    Trang trước
    Chia sẻ
    Trang sau  

    Lý thuyết Vật lí 12 Bài 8: Giao thoa sóng

    I. Hiện tượng giao thoa của hai sóng mặt nước

    - Khi sóng mặt nước gặp một khe chắn hẹp có kích thước nhỏ hơn bước sóng thì sóng truyền qua khe hẹp giống như một tâm phát sóng mới.

    - Hiện tượng giao thoa là hiện tượng hai sóng kết hợp khi gặp nhau thì có những điểm ở đó chúng luôn luôn tăng cường lẫn nhau, có những điểm ở đó chúng luôn luôn triệt tiêu nhau.

    - Hai sóng do hai nguồn kết hợp phát ra là hai sóng kết hợp

    - Các gợn sóng có hình các đường hypepol gọi là các vân giao thoa

    Lý thuyết Vật lí 12 Bài 8: Giao thoa sóng (ảnh 1)

    Giao thoa sóng trên mặt nước

    II. Cực đại và cực tiểu

    1. Dao động của một điểm trong vùng giao thoa

    - Trên mặt chất lỏng, cho hai nguồn sóng đồng bộ S1, S2 cách nhau một khoảng l, dao động với cùng phương trình: u1=u2=Acosωt

    Lý thuyết Vật lí 12 Bài 8: Giao thoa sóng (ảnh 1)

    - Phương trình sóng do u1, u2 truyền tới M: u1M=Acosωt−2πd1λ và u2M=Acosωt−2πd2λ

    - Độ lệch pha của hai dao động thành phần tại M: Δφ=2πλd1−d2.

    - Dao động của phần tử môi trường tại M là dao động tổng hợp, ta có:

    uM=u1M+u2M=Acosωt−2πd1λ+Acosωt−2πd2λ

    ⇒uM=2Acosπd2−d1λ.cosωt−πd1+d2λ

    Biên độ dao động tại M là: AM=2Acosπd2−d1λ

    2. Vị trí cực đại và cực tiểu giao thoa

    - Những điểm dao động với biên độ cực đại là những điểm mà hiệu đường đi của hai sóng từ nguồn truyền tới bằng một số nguyên lần bước sóng λ :

    Δd=d2−d1=kλ k∈Z.

    - Những điểm dao động với biên độ cực tiểu là những điểm mà hiệu đường đi của hai sóng từ nguồn truyền tới bằng một số nửa nguyên lần bước sóng λ:

    Δd=d2−d1=k+12λ ;  k∈Z

    Hình dạng các cực đại, cực tiểu:

    Lý thuyết Vật lí 12 Bài 8: Giao thoa sóng (ảnh 1)

    III. Điều kiện giao thoa. Sóng kết hợp

    Để có vân giao thoa ổn định trên mặt nước thì hai nguồn sóng phải:

    + Dao động cùng phương, cùng chu kì (hay tần số)

    + Có hiệu số pha không đổi theo thời gian

    Hai nguồn như vậy gọi là hai nguồn kết hợp.

    Trắc nghiệm Vật Lí 12 Bài 8: Giao thoa sóng

    Câu 1. Ở mặt nước có hai nguồn sóng dao động theo phương vuông góc với mặt nước, có cùng phương trình u = Acosωt. Trong miền gặp nhau của hai sóng, những điểm mà ở đó các phần tử nước dao động với biên độ cực đại sẽ có hiệu đường đi của sóng từ hai nguồn đến đó bằng

    A. một số lẻ lần bước sóng.

    B. một số lẻ lần nửa bước sóng.

    C. một số nguyên lần bước sóng.

    D. một số nguyên lần nửa bước sóng.

    Đáp án: C

    Giải thích:

    Ở mặt nước có hai nguồn sóng dao động theo phương vuông góc với mặt nước, có cùng phương trình u = Acosωt. Trong miền gặp nhau của hai sóng, những điểm mà ở đó các phần tử nước dao động với biên độ cực đại sẽ có hiệu đường đi của sóng từ hai nguồn đến đó bằng một số nguyên lần bước sóng.

    Câu 2. Hai nguồn sóng kết hợp là hai nguồn sóng dao động cùng phương, cùng

    A. biên độ.

    B. tần số.

    C. pha ban đầu.

    D. tần số và có hiệu số pha không đổi theo thời gian.

    Đáp án: D

    Giải thích:

    Hai nguồn sóng kết hợp là hai nguồn sóng dao động cùng phương, cùng tần số và có hiệu số pha không đổi theo thời gian.

    Câu 3. Trong hiện tượng giao thoa sóng của hai nguồn kết hợp đồng pha, gọi d1,d2 lần lượt là khoảng cách từ hai nguồn sóng đến điểm thuộc vùng giao thoa. Những điểm trong môi trường truyền sóng là cực đại giao thoa khi hiệu đường đi của sóng từ hai nguồn tới là

    A. d2– d1= kλ với k=0,±1,±2...

    B. d2– d1= kλ2 với k=0,±1,±2...

    C. d2– d1= kλ3 với k=0,±1,±2...

    D. d2– d1= kλ4 với k=0,±1,±2...

    Đáp án: A

    Giải thích:

    Trong hiện tượng giao thoa sóng của hai nguồn kết hợp đồng pha, gọi lần lượt là khoảng cách từ hai nguồn sóng đến điểm thuộc vùng giao thoa. Những điểm trong môi trường truyền sóng là cực đại giao thoa khi hiệu đường đi của sóng từ hai nguồn tới là: d2– d1= kλ với k=0, ±1, ±2...

    Câu 4. Trong giao thoa của hai nguồn kết hợp có bước sóng λ. Trên đoạn có chiều dài l thuộc đường thẳng nối hai nguồn có N cực đại liên tiếp. Ta luôn có

    A. l=2N+1λ.

    B. l=12Nλ.

    C. l=N−1λ2.

    D. l=N−1λ.

    Đáp án: C

    Giải thích:

    Trong giao thoa của hai nguồn kết hợp có bước sóng λ. Trên đoạn có chiều dài l thuộc đường thẳng nối hai nguồn có N cực đại liên tiếp.

    Ta luôn có l=N−1λ2.

    Câu 5. Hai điểm M, N cùng nằm trên một phương truyền sóng cách nhau một khoảng λ3 . Tại thời điểm t, khi li độ dao động tại M là uM=+ 3cm thì li độ dao động tại N là uN=− 3cm. Biên độ sóng có giá trị là

    A. 2 cm. B. 3 cm. C. 23 cm. D. 32 cm.

    Đáp án: C

    Giải thích:

    Theo giả thiết MN=λ3⇒ Dao động tại M và N lệch pha nhau một góc 2π3.

    Giả sử dao động tại M sớm pha hơn dao động tại N.

    Ta có thể viết:

    uM=Acos(ωt) = + 3 cm (1)

    uN=Acosωt−2π3 =−3 cm (2)

    (1)+(2)⇒Acos(ωt) + cosωt  - 2π3 = 0

    Áp dụng: cosa + cosb = 2cosa+b2cosa−b2

    ⇒2Acosπ3cosωt - π3=0

    ⇒cosωt - π3=0

    ⇒ωt - π3=π2+kπ, k∈Z

    ⇒ωt =5π6+kπ, k∈Z

    Thay vào (1), ta có: Acos5π6+kπ=3.

    Do A > 0 nên:

    Acos5π6−π=Acos- π6=A32=3 (cm)

    ⇒A = 23(cm)

    Câu 6. Xem hai loa là nguồn phát sóng âm A, B phát âm cùng phương cùng tần số và cùng pha. Tốc độ truyền sóng âm trong không khí là 330 (m/s). Một người đứng ở vị trí M cách B là 3 (m), cách A là 3,375 (m). Tìm tần số âm bé nhất, để ở M người đó nghe được âm từ hai loa là to nhất.

    A. 880 Hz.

    B. 440 Hz.

    C. 220 Hz.

    D. 110 Hz.

    Đáp án: A

    Giải thích:

    Để người đó nghe được âm to nhất thì tại M là cực đại.

    Vì hai nguồn kết hợp cùng pha nên điều kiện cực đại là:

    d1−d2=kλmax=kvfmin⇒3,375−3=k330fmin

    ⇒fmin=880Hz

    Câu 7. Trong một thí nghiệm về giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn kết hợp A, B dao động cùng pha, cùng tần số f = 32 Hz. Tại một điểm M trên mặt nước cách các nguồn A, B những khoảng d1 = 28 cm, d2 = 23,5 cm; sóng có biên độ cực đại. Giữa M và đường trung trực AB có 1 dãy cực đại khác. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là

    A. 32 cm/s.

    B. 64 cm/s.

    C. 72 cm/s.

    D. 91 cm/s.

    Đáp án: C

    Giải thích:

    Vì d1 > d2 nên M nằm về phía B.

    Giữa M và trung trực có 1 dãy cực đại khác đồng thời M là 1 cực đại nên M thuộc dãy cực đại thứ 2:

    d1 − d2 = 2λ ⇒λ=2,25cm⇒v=λf=72cm/s

    Câu 8. Trên mặt nước, hai nguồn kết hợp A, B dao động cùng phương trình: x=0,4cos40πt cm

    . Tại một điểm M trên mặt nước cách các nguồn A, B những khoảng lần lượt là 14 cm và 20 cm, luôn đứng yên. Giữa M và đường trung trực của AB có hai dãy cực đại khác. Tốc độ truyền sóng là

    A. 30 cm/s.

    B. 37 cm/s.

    C. 41 cm/s.

    D. 48 cm/s.

    Đáp án: D

    Giải thích:

    Hai nguồn kết hợp cùng pha. Giữa M và trung trực có 2 dãy cực đại, đồng thời M là 1 cực tiểu nên M ứng thuộc dãy cực tiểu thứ 3. (k = 2). Cực tiểu qua M ứng với:

    d1−d2=2,5λ⇒20−14=2,5λ

    ⇒λ=2,4cm⇒v=λf=vω2π=48cm/s

    Câu 9. Trong một thí nghiệm tạo vân giao thoa trên mặt nước, người ta dùng hai nguồn dao động đồng pha có tần số 50 Hz và đo được khoảng cách giữa hai vân cực tiểu liên tiếp nằm trên đường nối liền hai tâm dao động là 2 mm. Bước sóng và tốc độ truyền sóng có giá trị là

    A. 4 mm; 200 mm/s.

    B. 2 mm; 200 mm/s.

    C. 4 mm; 100 mm/s.

    D. 2 mm; 100 mm/s.

    Đáp án: A

    Giải thích:

    Khoảng cách hai cực tiểu liên tiếp là nửa bước sóng

    λ2=2mm⇒λ=4mm⇒v=λf=200mm/s

    Câu 10. Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước ta quan sát được một hệ vân giao thoa. Khi dịch chuyển một trong hai nguồn một đoạn ngắn nhất 5 cm thì vị trí điểm O trên đoạn thẳng nối 2 nguồn đang có biên độ cực đại chuyển thành biên độ cực tiểu. Bước sóng là

    A. 8 cm.

    B. 9 cm.

    C. 10 cm.

    D. 11 cm.

    Đáp án: C

    Giải thích:

    Khi dịch chuyển một trong hai nguồn một đoạn ngắn nhất 5 cm thì hiệu đường đi tại O thay đổi cũng 5 cm và O chuyển từ cực đại sang cực tiểu nên:

    5=λ2⇒λ=10(cm)

    Xem thêm các bài tổng hợp lý thuyết Vật lí lớp 12 đầy đủ, chi tiết khác:

    Tham khảo các loạt bài Vật Lí 12 khác:

    Bài viết cùng lớp mới nhất

    Xem thêm
    1 8,559 20/12/2023
    Tải về
    Trang trước
    Chia sẻ
    Trang sau  

    Xem thêm các chương trình khác: