SÓNG C Đ ng H i NamƠ
Chuyên đ : SÓNG C H C. ÂM H C Ơ
II. KI N TH C C B N Ơ
1. T ng quan v sóng c và quá trình truy n ơ
ng.
1.1 Khái ni m v sóng c h c ơ
a) Sóng c h c: là dao đ ng lan truy n trong môiơ
tr ng v t ch t theo th i gian.ườ
b) Sóng ngang: là sóng c h c mà ph ng daoơ ươ
đ ng vuông góc v i ph ng truy n sóng. ươ
c) Sóng d c: là sóng c h c mà ph ng dao đ ng ơ ươ
trùng v i ph ng truy n sóng. ươ
1.2 Các đ i l ng đ c tr ng c a sóng c ượ ư ơ
a) Biên đ sóng: là biên đ dao đ ng c a 1 ph n t
môi tr ng có sóng truy n qua.ườ
b) Chu kì sóng (T): là chu kì dao đ ng c a 1 ph n
t môi tr ng có sóng truy n qua. ườ
f
T1
=
(v i f là t n s sóng.)
c) T c đ truy n sóng: là t c đ lan truy n dao
đ ng trong môi tr ng. ườ
d) B c sóng (λ): Là quãng đ ng mà sóng truy nướ ườ
đ c trong 1 chu kì sóng.Ho c là kho ng cách gi aượ
2 đi m trên ph ng truy n sóng g n nhau nh t ươ
dao đ ng cùng pha v i nhau.
M i liên h gi a T, v và λ là:
f
v
vT ==
λ
e) Năng l ng sóng: là năng l ng dao đ ng c aượ ượ
các ph n t môi tr ng có sóng truy n qua. ườ
1.3 Ph ng trình sóng cươ ơ
Xét sóng t i ngu n: u0 = acosωt
Khi sóng truy n t i đi m M cách O kho ng d thì
ph ng trình sóng là:ươ
=
=
λ
πππ
d
fa
v
d
tfaU M22cos.2cos.
2. Giao thoa sóng, sóng d ng, sóng âm.
2.1 Giao thoa sóng cơ
a) Đi u ki n giao thoa: 2 sóng có cùng t n s , cùng
pha ho c đ l ch pha
không đ i theo th i gian (sóng k t h p). ế
b) Ph ng trình giao thoa:ươ
Ph ng trình sóng t i ngu n: ươ
t
T
au
π
2
cos
0=
Ph ng trình sóng t ng h pươ
=
λ
π
λ
π
1212 2coscos.2 dd
T
t
dd
aU
Biên đ
=
λ
π
12
cos.2 dd
aA
c) V trí các c c đ i, c c ti u giao thoa
- C c đ i giao thoa:
π
λ
π
λ
π
k
dddd
aA =
=
= 1212 1cos2
V y
12 dd
=
v i k = 0, ±1, ±2…
- C c ti u giao thoa:
2
0cos2
12
12
π
π
λ
π
λ
π
+=
=
=
k
dd
dd
aA
V y
12 dd
=
λ
+2
1
k
v i k = 0, ±1, ±2…
d) Tìm các c c đ i, c c ti u giao thoa trên đ ng ườ
th ng n i 2 ngu n sóng
Gi s 2 ngu n cách nhau 1 kho ng AB, ta c n tìm
c c đ i giao thoa
khi đó:
21 dd +
=
AB
;
12 dd
=
22
2
π
kAB
d+=
δο 0 < δ2 < ΑΒ nên
<+< AB
kAB
22
0
π
2
AB
k
AB <<
λ
V y s c c đ i là N = 2[k] + 1 v i [k] là ph n
nguyên. T ng t v i các vân c c ti u.ươ
2.2 Sóng d ng
a) S ph n x c a sóng
- Ph n x trên v t c n c đ nh: sóng ph n x luôn
ng c pha v i sóng t i đi m ph n x .ượ
- Ph n x trên v t c n t do: sóng ph n x luôn
cùng pha v i sóng t i đi m ph n x .
b) Sóng d ng:
- sóng các nút b ng c đ nh trong
không gian.
- Kho ng cách gi a 2 nút hay 2 b ng liên ti p là ế
2
λ
và kho ng cách gi a 1 nút và 1 b ng là
4
λ
c) Đi u ki n đ có sóng d ng:
- Sóng d ng trên 1 s i dây 2 đ u c đ nh chi u
dài l là:
2
λ
kl =
- Sóng d ng trên 1 s i dây chi u dài l v i 1
đ u c đ nh, 1 đ u t do là:
( )
4
12
λ
+= kl
3.2 Sóng âm
a) Khái ni m: sóng c h c t n s trong ơ
kho ng 16(Hz) 20000(Hz), sóng t n s nh
SÓNG C Đ ng H i NamƠ
h n 16(Hz) g i sóng h âm, sóng có t n s l nơ
h n 20000(Hz) g i là sóng siêu âm.ơ
Chú ý: sóng âm truy n đ c trong các môi tr ng ượ ườ
r n, l ng khí thông th ng thì v n t c truy n ườ
trong môi tr ng r n l n h n l ng trong môiườ ơ
tr ng l ng l n h n khí.ườ ơ
- Ngu n âm: Là v t phát ra âm.
b) Các đ c tính v t lí c a âm.
- T n s âm .
- C ng âmườ độ : là l ng năng l ng mà sóngượ ượ
âm t i qua 1 đ n v di n tích đ t t i đi m đó, ơ
vuông góc v i ph ng truy n sóng và trong 1 đ n ươ ơ
v th i gian.
Kí hi u là I (W/m2).
- M c c ng âm ườ độ : Đ c đ c tr ng b iượ ư
0
lg I
I
l=
có đ n v là Ben (B)ơ
Trong đó
0
I
: C ng đ âm chu nườ
Bên c nh đó ta còn s d ng công th c:
( )
0
lg.10 I
I
dBL =
- Âm c b n và h a âmơ :
- N u 1 nh c c phát ra 1 âm có t n s fế 0 thì đ ng
th i cũng phát ra các t n s là 2f 0, 3f0
- Âm có t n s f 0 g i là âm c b n hay h a âm th ơ
nh t
- Các âm có t n s 2f 0, 3f0 … g i là h a âm th 2,
th 3 …
c) Các đ c tính sinh lí c a âm
- caoĐ : 1 đ c tính sinh g n li n v i t n s .
- toĐộ : g n li n v i đ c tr ng v t lí là m c ư
c ng đ âm.ườ
- Âm s c: Đây là 1 đ c tính sinh lí c a âm, giúp ta
phân bi t do các ngu n âm khác nhau phát ra.
III. C NG C KI N TH C
Bài t p 1: 1 sóng ngang truy n trên 1 dây
r t dài có ph ng trình u = 25sin(20t + 5x)(cm). ươ
Trong đó x đo b ng cm, t đo b ng giây.
Phát bi u nào sau đây sai:
A. Biên đ sóng là 25cm.
B. V n t c truy n sóng là 4cm/s.
C. Chu kì sóng là π (s).
D. V n t c c c đ i c a m i ph n t môi tr ng là ườ
500 cm/s.
Tr l i : T n s sóng ω = 20 rad/s
=>chu kì sóng T = 0,1π (s).
Ph ng án tr l i: ươ C.
Bài t p 2: Ph ng trình dao đ ng c a ngu n A làươ
u = a.cos100πt (cm), v n t c lan truy n dao
đ ng là 10 m/s . T i đi m M cách A 0,3m s dao
đ ng theo ph ng trình ươ
A.
( )
)(3,0100sin cmtau =
π
B.
)(
3
2
100sin cmtau
=
π
π
C.
( )
)(100cos cmtau
π
=
D.
)(
2
100sin cmtau
+=
π
π
Tr l i : Ta có ph ng trình dao đ ng t i Mươ
= v
d
tau
π
100cos
=
10
3,0
100cos ta
π
( )
)(100cos cmta
π
=
.
Ph ng án tr l i: ươ C.
Bài t p 3: Ch n câu úngđ. V n t c truy n c a
sóng trong môi tr ng ph thu c vào y u t nàoườ ế
sau đây:
A. t n s c a sóng. B. năng l ng c a sóng. ượ
C. b c sóng. D. b n ch t c a môi tr ng.ướ ườ
Tr l i : V n t c truy n sóng trong môi tr ng ườ
ph thu c vào b n ch t môi tr ng truy n sóng. ư
Ph ng án tr l i: ươ D.
Bài t p 4:Hai ngu n sóng k t h p cùng pha cách ế
nhau 0,5m dao đ ng v i t n s 25Hz.V n t c
truy n sóng trong môi tr ng là 5m/s. Trên đ ng ườ ườ
n i gi a 2 ngu n trên, s đi m dao đ ng v i biên
đ c c đ i mà cùng pha v i nhau nhi u nh t là:
A. 3 đi m B. 5 đi m
C. 7 đi m D. 9 đi m
Tr l i : Theo bài ra ta có
d1 + d2 = 0,5m = 50cm.
và các đi m dao đ ng v i biên đ c c đ i th a
mãn.d1 - d2 = kλ = 20k. =>d1 = 25 + 10k.
Do đi m n m gi a 2 ngu n sóng nên
0 < d1 < 50 =>-2,5 < k < 2,5 hay có nhi u nh t 5
đi m dao đ ng v i biên đ c c đ i
k = 0, 1, 2, -1, -2.
Nh ng trong 5 đi m này g m c các đi m daoư
đ ng cùng pha và ng c pha vì v y s đi m dao ượ
đ ng cùng pha nhi u nh t là 3.
Ph ng án tr l i: ươ A.
Bài t p 5: 2 ngu n sóng k t h p, cùng pha, dao ế
đ ng theo ph ng trình ươ
)(
2
100sin cmtu
+=
π
π
2 ngu n cách nhau 0,9m v n t c truy n sóng
10m/s. Trên đ ng n i có s đi m nhi u nh t daoườ
đ ng v i biên đ 2cm và cùng pha v i nhau là:
A. 4 đi m B. 9 đi m
C. 3 đi m D. 5 đi m
Tr l i :G i d1 ; d2 là kho ng cách t đi m M t i
ngu n sóng
d1 + d2 = 0,9m = 90cm. (1).
SÓNG C Đ ng H i NamƠ
trong kho ng gi a 2 ngu n đi m dao đ ng v i
biên đ c c đ i th a mãn
d1 - d2 = kλ. (2) V i
)(20
50
1000 cm
f
v===
λ
t (1) và (2) suy ra d1 = 45 + 10k.
Do M n m gi a 2 ngu n nên
0 < d1 < 90 hay -4,5 < k < 4,5
T i k = 0 sóng t ng h p có biên đ A = 2
t i k = 1, 2, 3, 4, -1, -2, -3, -4
sóng t ng h p có biên đ A = +2 và A = -2
V y s đi m dao đ ng v i biên đ A = +2 là 5
đi m.
Ph ng án tr l i:ươ D.
Bài t p 6:
S i dây treo th ng đ ng AB dài 2,1m. M t đ u t
do dao đ ng v i t n s 50Hz, cho sóng d ng trên
dây có v n t c 20 m/s. S nút và b ng trên dây là:
A. 10 b ng, 10 nút. B. 11 b ng, 11 nút.
C. 10 b ng, 11 nút. D. 11 b ng, 10 nút.
Tr l i :
Ta có b c sóng ướ
50
20
== f
v
λ
= 0,4 m = 40 cm.
Vì dây có 1 đ u c đ nh, 1 đ u t do
102101020
)(210)(1,2
42
==+
==+=
kk
cmm
k
l
λλ
T c là có 11 nút sóng và s b ng sóng là k + 1 =
11.
Chú ý: t i đ u c đ nh là 1 nút =>s nút là k + 1.
Ph ng án tr l i: ươ B.
Bài t p 7: M t s i dây m nh AB đ u B c đ nh và
đ u A dao đ ng v i ph ng trình dao đ ng là ươ
u = 4.cos20π (cm). V n t c truy n sóng trên dây
25cm/s. Đi u ki n v chi u dài c a dây AB đ
x y ra hi n t ng sóng d ng là : ượ
A.
kl 5,2=
(cm) B.
)5,0(25,1 += kl
(cm)
C.
kl 25,1=
(cm) D.
)5,0(5,2 +k
(cm)
Tr l i : Vì A dao đ ng và B c đ nh nên đ trên
dây x y ra hi n t ng sóng d ng thì: ượ
)5,0(25,1
22
1+=
+= kkl
λ
(cm)
Ph ng án tr l i: ươ B.
Bài t p 8: Phát bi u nào sau đây là úngđ?
A. Âm c ng đ l n thì tai ta c m giác âm đóư
"to".
B. Âmc ng đ nh thì tai ta có c m giác âm đóư
"".
C. Âm có t n s l n thì tai ta c m gc âm đó "to".
D. Âm "to" hay "nh " ph thu c vào m c c ng ườ
đ âm và t n s âm.
Tr l i : Âm "to" hay "nh " ph thu c vào m c
c ng đ âm và t n s âm.ườ
Ph ng án tr l i: ươ D.
Bài t p 9: Âm do các nh c c khác nhau phát ra
luôn luôn khác nhau v :
A. Đ cao B. Đ to
C. Âm s c D. T t c đúng
Tr l i : 2 nh c c khác nhau có th phát ra 2 âm
cùng đ cao nh ng có âm s c hoàn toàn khác nhau. ư
Ph ng án tr l i: ươ C.
Bài t p 10:
Ch n câu đúng. Đ to c a âm ph thu c vào:
A. T n s và biên đ âm.
B. T n s âm và m c c ng đ âm. ườ
C. B c sóng và năng l ng âm.ướ ượ
D. V n t c truy n âm.
Tr l i : Đ to c a âm là 1 đ c tr ng sinh lý c a âm ư
ph thu c o biên đ hay m c c ng đ âm. ườ
+ M c c ng đ âm tai ng i nghe đ c n m ườ ườ ượ
trong kho ng t ng ng nghe đ n ng ng đau. ưỡ ế ư
+ Âm m c c ng đ âm càng cao nghe càng to. ườ
Tuy nhiên đ to c a âm còn ph thu c vào t n s
âm. 2 âm cùng m c c ng đ âm nh ng t n ườ ư
s khác nhau thì s gây nh ng c m giác âm to nh
khác nhau.
Ph ng án tr l i: ươ B.
IV. BÀI T P
Bài t p 1: Ngu n sóng O dao đ ng v i t n s
10Hz, dao đ ng truy n đi v i v n t c 0,4m/s trên
ph ng Oy. Trên ph ng này có 2 đi m P Qươ ươ
theo th t đó PQ = 15cm. Cho biên đ a = 1cm
biên đ không thay đ i khi sóng truy n. N u t i ế
th i đi m nào đó P có li đ 1cm thì li đ t i Q:
A. 1 cm. B. -1 cm.
C. 0 cm. D. 0,5 cm.
Bài t p 2: 1 sóng c h c t n s f lan truy nơ
trong môi tr ng v t ch t đàn h i v i v n t c v,ườ
khi đó b c sóng đ c tính theo công th cướ ượ
A. λ = v.f B. λ = v/f
C. λ = 2v.f D. λ = 2v/f
Bài t p 3: Ch n phát bi u úng đtrong các l i
phát bi u d i đây: ướ
A. Chu dao đ ng chung c a các ph n t v t
ch t khi có sóng truy n qua g i là chu kì sóng.
B. Đ i l ng ngh ch đ o c a t n s góc g i t n ượ
s c a sóng.
C. V n t c dao đ ng c a các ph n t v t ch t g i
là v n t c c a sóng.
D. Năng l ng c a sóng luôn luôn không đ i trongượ
quá trình truy n sóng.
Bài t p 4: Đi u nào sau đây sai khi nói v
năng l ng c a sóng c h c?ượ ơ
A. Quá trình truy n ng quá trình truy n ng
l ng.ư
SÓNG C Đ ng H i NamƠ
B. Khi sóng truy n t 1 ngu n đi m trên m t
ph ng, năng l ng sóng gi m t l ượ
v i quãng đ ng truy n sóng. ư
C. Khi sóng truy n t 1 ngu n đi m trong không
gian, năng l ng sóng gi m tượ
l v i bình ph ng quãng đ ng truy n sóng. ươ ườ
D. Năng l ng sóng luôn luôn không đ i trong quáượ
trình truy n sóng.
Bài t p 5: T i đi m S trên m t n c yên tĩnh ướ
ngu n dao đ ng đi u hoà theo ph ng th ng đ ng ươ
v i t n s 50Hz. Khi đó trên m t n c hình thành ướ
h sóng tròn đ ng tâm S. T i 2 đi m M, N n m
cách nhau 9cm trên đ ng th ng đi qua S luôn daoườ
đ ng cùng pha v i nhau. Bi t r ng, v n t c truy n ế
sóng thay đ i trong kho ng t 70cm/s đ n 80cm/s. ế
V n t c truy n sóng trên m t n c là: ướ
A. 75 cm/s. B. 80 cm/s.
C. 70 cm/s. D. 72 cm/s.
Bài t p 6: 2 ngu n k t h p, cùng pha cách nhau 18 ế
cm, chu 0,2 s. V n t c truy n sóng trong môi
tr ng 40 cm/s. S đi m dao đ ng c c đ i trênườ
đ ng n i gi a 2 ngu n là:ườ
A. 4 đi m B. 5 đi m
C. 6 đi m D. 7 đi m
Bài t p 7: Ch n câu úngđ. Trong hi n t ng giao ư
thoa, nh ng đi m dao đ ng v i biên đ l n nh t
thì:
A. Δφ = nπ. B. Δφ = nλ.
C. Δ = v i Δ = d2 - d1 ho c d1 - d2 tùy theo quy
c 3n đ uướ
D. Δφ = (2n + 1)π.
Bài t p 8: Ch n câu đúng. Th c hi n thí nghi m
giao thoa trên m t n c: A B 2 ngu n k t ướ ế
h p ph ng trình sóng t i A, B là: uA = uB = ươ
a.cosωt t qu tích nh ng đi m dao đ ng v i biên
đ c c đ i b ng 2a là:
A. H các đ ng hyperbol nh n A, B làm tiêu ườ
đi m và bao g m c đ ng trung tr c c a AB. ườ
B. H các đ ng hyperbol có tiêu đi m AB. ườ
C. Đ ng trung tr c c a AB.ườ
D. H các đ ng hyperbol nh n A, B làm tiêu ườ
đi m.
Bài t p 9: Trong thí nghi m t o vân giao thoa sóng
trên m t n c, ng i ta dùng ngu n dao đ ng ướ ườ
t n s 100 Hz và đo đ c kho ng cách gi a 2 g n ượ
sóng liên ti p n m trên đ ng n i 2 tâm dao đ ngế ườ
là 4 mm. V n t c sóng trên m t n c là bao nhiêu? ướ
A. v = 0,2 m/s. B. v = 0,4 m/s.
C. v = 0,6 m/s. D. v = 0,8 m/s.
Bài t p 10: Trên m t ch t l ng t i có 2 ngu n k t ế
h p A, B dao đ ng v i chu kì 0,02s. V n t c
truy n sóng trên m t ch t l ng là 15cm/s. Tr ng
thái dao đ ng c a M 1 cách A, B l n l t nh ng ư
kho ng
d1 = 12cm; d2 = 14,4cm và c a M2 cách A, B l n
l t nh ng kho ng d'1 = 16,5cm; d'2 = 19,05cm là:ượ
A. M1 và M2 dao đ ng v i biên đ c c đ i.
B. M1 đ ng yên, không dao đ ng và M 2 dao đ ng
v i biên đ c c đ i.
C. M1 dao đ ng v i biên đ c c đ i và M 2 đ ng
yên không dao đ ng.
D. M1 và M2 đ ng yên không dao đ ng.
Bài t p 11: Trong sóng d ng, hi u s pha c a 2
ph n t môi tr ng n m đ i x ng qua 1 b ng là ườ
A. π (rad). B. 2π (rad).
C. π/2 (rad). D. 3π/2 (rad).
Bài t p 12: 1 dây dài căng ngang, có sóng d ng
trên dây v i chu kì sóng 0,02s. Gi a 2 đi m A và B
cách nhau 1,2m, ng i ta th y có 4 nút sóng (k cườ
2 nút là A và B). V n t c truy n sóng là:
A. 40 m/s B. 30 m/s
C. 80 m/s D. 60 m/s
Bài t p 13: 1 sóng d ng trên dây đ c mô t b i ượ
ph ng trình ươ
)(
2
20cos
2
sin2 cmt
x
u
=
π
π
π
trong đó x đo b ng cm và t đo b ng giây. V n t c
truy n sóng d c theo dây là
A. 20 cm/s B. 40 cm/s
C. 60 cm/s D. 80 cm/s
Bài t p 14: 1 dây đàn dài 40cm, căng 2 đ u c
đ nh, khi dây dao đ ng v i t n s 600 Hz ta quan
sát trên dây có sóng d ng v i 2 b ng sóng. V n t c
sóng trên dây là
A. 160 m/s B. 120 m/s C. 240 m/s D. 480 m/s
Bài t p 15: Trên s i dây OA, đ u A c đ nh
đ u O dao đ ng đi u hoà v i t n s 20Hz thì trên
dây có 5 nút. Mu n trên dây rung thành 2 b ng sóng
thì O ph i dao đ ng v i t n s :
D. 40 Hz. B. 12 Hz. C. 50 Hz. D. 10 Hz.
Bài t p 16: Phát bi u nào sau đây là úngđ?
A. Khi có sóng d ng trên dây đàn h i thì t t c các
đi m trên dây đ u d ng l i không dao đ ng.
B. Khi có sóng d ng trên dây đàn h i thì ngu n
phát sóng ng ng dao đ ng còn các đi m trên dây
v n dao đ ng.
C. Khi có sóng d ng trên dây đàn h i thì trên dây có
các đi m dao đ ng m nh xen k v i các đi m
đ ng yên.
D. Khi có sóng d ng trên dây đàn h i thì trên dây
ch còn sóng ph n x , còn sóng t i b tri t tiêu.
Bài t p 17: Âm tr m là âm có:
A. Biên đ dao đ ng nh .
B. Năng l ng âm nh .ượ
C. T n s dao đ ng nh .
D. T t c đúng.
Bài t p 18: Ch n câu úngđ. Đ cao c a âm ph
thu c vào:
SÓNG C Đ ng H i NamƠ
A. Biên đ . B. T n s .
C. Năng l ng âm. D. C ng đ âm.ượ ườ
Bài t p 19: 1 màng kim lo i dao đ ng v i t n s
200Hz, t o ra trong ch t l ng
1 sóng âm có b c sóng 8m. V n t c truy n âmướ
trong ch t l ng là:
A. 25 m/s. B. 0,04 m/s.
C. 800/ π m/s D. 1600 m/s.
Bài t p 20: Ch n câu úngđ. 1 trong nh ng yêu
c u c a các phát thanh viên v
đ c tính v t lý c a âm là:
A. T n s âm nh . B. T n s âm l n.
C. Biên đ âm l n. D. Biên đ âm bé.
ĐÁP ÁN
Câu 1 C
Câu 2 B
Câu 3 A
Câu 4 D
Câu 5 A
Câu 6 B
Câu 7 C
Câu 8 A
Câu 9 D
Câu 10 C
Câu 11 A
Câu 12 A
Câu 13 B
Câu 14 C
Câu 15 D
Câu 16 C
Câu 17 C
Câu 18 B
Câu 19 D
Câu 20 B