Giải SBT Lí 12 Bài tập cuối chương 2 | Giải sách bài tập Lí 12

(1)

Bài tập cuối chương 2

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.

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 đáp án D

Bài II.2 trang 30 SBT Vật Lý 12: Một sóng cơ có tần số 0,5 Hz 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.

Lời giải:

Bước sóng là: v 0,5 f 0,5 1(m)

   

Chọn đáp án B

Bài II.3 trang 30 SBT Vật Lý 12: Một sóng cơ truyền dọc theo trục Ox có phương trình là u = 0,05cos(6πt - πx)(m ; s). Tốc độ truyền sóng này là

A. 30 m/s.

B. 3 m/s.

C. 6 m/s.

D. 60 m/s.

(2)

Lời giải:

Ta có phương trình sóng tại điểm cách nguồn đoạn x là

 

u A cos t x 0,005cos 6 t x v

  

      

 

Từ đó ta có: ω = 6π;

Mà v 6m / s

v

   

Chọn đáp án C

Bài II.4 trang 30 SBT Vật Lý 12: Một sóng ngang truyền theo chiều dương của trục Ox, có phương trình là u = 6cos(4πt - 0,02πx)(cm ; s). Sóng này có bước sóng là

A. 200cm.

B. 100cm.

C. 150 cm.

D. 50 cm.

Lời giải:

Ta có phương trình sóng tại điểm cách nguồn đoạn x là

 

u A cos t x 6cos 4 t 0,02 x v

  

      

 

Từ đó ta có: ω = 4π;

Mà 0,02 v 200cm / s v

   

ω = 2πf =>f = 3 Hz Bước sóng là: v

100(m)

  f Chọn đáp án B

(3)

Bài II.5 trang 30 SBT Vật Lý 12: Tại một điểm trên mặt chất lỏng có một nguồn dao động với tần số 120 Hz, 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.

Lời giải:

Khoảng cách hai gợn lồi liên tiếp là λ

Vậy khoảng cách từ gợn thứ nhất đến gợn thứ năm là 4λ

=> 4λ = 0,5 => λ = 0,125m

Tốc độ truyền sóng v = λf = 0,125.120 =15(m/s) Chọn đáp án D

Bài II.6 trang 30 SBT Vật Lý 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 Hz. Tốc độ truyền sóng trên dây là

A. 20 m/s.

B. 600 m/s.

C. 60 m/s.

D. 10 m/s.

Lời giải:

Điều kiện sóng dừng trên dây với hai đầu cố định: k 2

 

Trên dây có 6 bụng sóng => k = 6

6. 1,8 0,6m

2

     

(4)

Tốc độ truyền sóng v = λf = 0,6.100 = 60(m/s) Chọn đáp án C

Bài II.7 trang 30 SBT Vật Lý 12: Tại một vị trí trong môi trường truyền âm, một sóng âm có cường độ âm I. Biết cường độ âm chuẩn là I₀. Mức cường độ âm L của sóng âm này tại vị trí đó được tính bằng công thức :

A.

0

L(dB) 10lg I

 I

B. I⁰

L(dB) 10lg

 I

C. I⁰

L(dB) lg

 I D.

0

L(dB) lg I

 I Lời giải:

Mức cường độ âm

0

L(dB) 10lg I

 I Trong đó:

+ I là cường độ âm tại vị trí xét + I₀ là cường độ âm chuẩn Chọn đáp án 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 Hz, được đặt tại hai điểm S1 và S2 cách nhau 10 cm. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 75 cm/s. Xét các điểm trên mặt nước thuộc đường tròn tâm S1, bán kính S1S2, điểm mà phần tử tại đó dao động với biên độ cực đại cách điểm S2 một đoạn ngắn nhất bằng

A. 8,9 m.

B. 1,5 m.

(5)

C. 8,5 cm.

D. 1,0 cm.

Lời giải:

Bước sóng là: v 75

1,5(cm) f 50

   

d1 – d2 = MS1 – MS2 = k λ, (kZ) (1)

Số cực đại giao thoa là số các giá trị k nguyên thỏa mãn điều kiện

1 2 1 2 1 2

S S d d k S S

     

10 1,5k 10 6,67 k 6,67

       

Do M nằm trên cực đại gần S2 nhất nên M nằm trên cực đại ngoài cùng k = -6 (1) => MS₂ MS₁  k S S₁ ₂   k 10 1,5.( 6) 1cm  

Bài II.9 trang 31 SBT Vật Lý 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 cm thì li độ dao động của phần tử tải N là -3 cm. Biên độ của sóng bằng

A. 2 3 cm.

B. 3 2 cm.

C. 3 m.

D. 6 cm.

Lời giải:

(6)

Ta có độ lệch pha giữa M và N là:

M N

2 (x x ) 2 3 2

3



  

       

 

Theo bài ra ta có: xM = Acosωt = 3cm

N

x A cos t 2 3cm

3

 

    

=> cosωt = - 2 cos t

3

  

 

 

Ta có hình tròn lượng giác như sau:

Từ hình tròn lượng giác (H.II.1G) ta suy ra:

t 6

   => x_M A cos 3 2 3cm 6



   

Chọn đáp án A

Bài II.10 trang 31 SBT Vật Lý 12: Trên một sợi dây đàn hồi dài 100 cm với hai đầu A và B cố định đang có sóng dừng, tần số sóng là 50 Hz. 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.

(7)

D. 15 m/s.

Lời giải:

Tổng số nút trên dây là 5 => k = 4

Điều kiện sóng dừng trên dây với hai đầu cố định:

k. 4. 100cm 50cm

2 2

 

     

Tốc độ truyền sóng v = λf = 50 . 50 = 2500cm/s = 25m/s Chọn đáp án C

Bài II.11* trang 31 SBT Vật Lý 12: Một sóng ngang truyền theo chiều dương của trục 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:

A. đi xuống; đi xuống.

B. đi xuống; đi lên.

C. đi lên; đi xuống.

D. đi lên; đi lên.

Lời giải:

Sau thời gian xét một khoảng thời gian rất ngắn Δt, sóng chạy đến vị trí được cho bởi đường nét đứt. Điểm P dịch đến điểm P₁, điểm Q dịch đến điểm Q₁ như hình (H.II.2G)

(8)

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 cm thì bước sóng của sóng truyền trên dây bằng

A. 90 cm B. 60 cm C. 45 cm D. 30 cm Lời giải:

Biên độ tại điểm cách nút gần nhất đoạn là d: 2 d 2A sin 



Gọi C, D, E, F là các điểm có cùng biên độ và cách đều nhau, chúng cùng cách nút các đoạn bằng a.

Ta có hình vẽ dưới đây:

(9)

Theo hình vẽ ta có CD = DE = EG = a và N1C = DN2 = N2E = GN3 = a 2 λ = 4a = 60 cm

Chọn đáp án B

Bài II.13 trang 32 SBT Vật Lý 12: Cường độ âm tại một điểm trong môi trường truyền âm là 10^-4 w/m². Biết cường độ âm chuẩn là 10^-12 W/m². Mức cường độ âm tại điểm đó bằng

A. 80 dB.

B. 8 dB.

C. 0,8 dB.

D. 80 B.

Lời giải:

Mức cường độ âm tại một điểm:

4 12 0

I 10

L 10log 10log 80(dB)

I 10



   

Chọn đáp án 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 20m/s. Hỏi kể cả A và B, trên dây có bao nhiêu bụng và bao nhiêu nút ? Lời giải:

(10)

Bước sóng là: v 20

0,5(m) 50cm f 40

    

Điều kiện sóng dừng trên dây với hai đầu cố định:

2 2.100

k. k . 4

2 50

    

 (bụng)

=> số nút = k + 1 = 5 nút.

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 u_A = 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 ?

Lời giải:

Xem hình II.4G ta có:

Pha dao động tại O ở thời điểm t là :

AO 9

50 t 50 t

v 50

   

     

Pha dao động tại M ở thời điểm t là:

AM AM

50 t 50 t

v 50

   

     

   

Vì hai dao động cùng pha nên

(11)

9 AM

50 t 50 t k2

50 50

   

      

    (k = 1 vì M gần O nhất).

=> AM = 11cm

⇒ MO AM² AO²  11² 9² 2 10cm

Bài II.16* trang 32 SBT Vật Lí 12: Hai sóng mặt nước phát ra từ hai nguồn S1, S2 dao động cùng pha (Hình II.2). M là một điểm nằm trên đường cực tiểu giao thoa thứ hai. Hiệu đường đi MS1 - MS2 = 4,5 cm. Hỏi bước sóng bằng bao nhiêu ?

Lời giải:

Điều kiện biên độ cực tiểu hai nguồn cùng pha: ₂ ₁ 1

d d k

2

 

   

Theo bài ra ta có (MS₁ - MS₂) = 1

k 2

  

 

 

Đường cực tiểu giao thoa thứ 2 ứng với k = 2

1 2

MS MS 2 1 4,5

2

 

     => λ = 1,8cm.

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 u_A = 2cos40πt và uB = 2cos(40πt + π) (uA và uB tính bằng mm, t tính bằng s). Biết tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 30 cm/s. Xét hình vuông

(12)

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 ?

Lời giải:

Xem Hình II.5G.

Bước sóng v 30

1,5cm f 20

   

Do AMNB là hình vuông nên

2 2 2 2

BM AB AM  20 20 20 2cm

Hai nguồn kết hợp dao động ngược pha nên một điểm dao động trên BM với biên độ cực đại phải thỏa mãn

d₁ - d₂ =



^k^^0,5



^{ }



^k^^{0,5 .1,5}



=> ^AM^ ^BM^



^k^^{0,5 1,5}



^^AB^^BB

=> 20  20 21,5k0,75200

=> 6,02 k 12,8  ,



^k^^Z



=> k nhận các giá trị: -6, -5, …., 0, 5, 6, …, 10, 11.

=> Có 19 giá trị của k thỏa mãn

Vậy có 19 điểm dao động với biên độ cực đại trên đoạn BM.

(13)