Giải SBT Vật lí lớp 11 Cánh diều Chủ đề 2: Sóng có đáp án

a) Bề rộng của 10 khoảng vân liền nhau là 1,5 cm nên khoảng vân trong thí nghiệm này là: .

Bước sóng của ánh sáng từ nguồn phát laze heli - neon là

$λ=\frac{ia}{D}=\frac{(1,{5.10}^{-3}\text{m}).(1,{0.10}^{-3}\text{m})}{2{,}4\text{m}}=6,{3.10}^{-7}\text{m}$

b) Để tìm số vân số vân sáng, vân tối quan sát được trên vùng giao thoa rộng L, ta tính số khoảng vân trên nửa vùng đó: $n=\frac{L}{2i}$

+ Nếu n là số nguyên thì biên của vùng L là vân sáng thứ n. Nếu n không phải là số nguyên thì biên vùng L cũng nằm ngoài vân sáng thứ [n] (phần nguyên của n). Khi đó, không tính vân trung tâm thì số vân sáng trên nửa vùng L là [n]. Vậy số vân sáng xác định được trên cả vùng L bằng: [n].2+1

+ Nếu n là số nguyên thì nửa vùng L chứa n vân tối. Nếu n không phải là số nguyên thì có các trường hợp:

- Phần thập phân của n nhỏ hơn 0,5. Khi đó, biên của vùng L chưa đến vị trí của vân tối thứ [n] + 1 nên số vân tối xác định được bằng: [n].2.

- Phần thập phân của n lớn hơn hoặc bằng 0,5. Khi đó, biên của vùng L nằm ngoài vị trí của vân tối thứ [n] + 1 nên số vân tối xác định được bằng: ([n]+1).2.

Do đó, công thức chung để xác định số vân tối thu được trên cả vùng L bằng:

(phần làm tròn của n).2

Áp dụng, ta có:

Số khoảng vân trên nửa vùng quan sát $L=21{,}2\ cm$ là:$n=\frac{21{,}2\text{cm}}{2.(1{,}5\text{cm})}=7{,}1$

Số vân sáng quan sát được là $7.2+1=15$vân.

Số vân tối quan sát được là $7.2=14$ vân.

Vị trí nghe được âm to nhất ứng với bụng sóng. Khoảng cách giữa hai bụng sóng liên tiếp bằng nửa bước sóng, do đó, bước sóng của sóng âm trong thí nghiệm này là: $λ=2.[(38,{8.10}^{-2}\text{m})-(12,{6.10}^{-2}\text{m})]=52,{4.10}^{-2}\text{m}$

Tốc độ âm thanh trong không khi là: $v=λf=(52,{4.10}^{-2}\text{m}).(630\text{Hz})=330\text{m/s}$

Đáp án đúng là A

Khoảng cách giữa hai điểm gần nhất trên cùng một phương truyền sóng dao động cùng pha là bước sóng.

Đáp án đúng là C

Tốc độ sóng là tốc độ lan truyền năng lượng của sóng trong không gian.

Đáp án đúng là D

Bước sóng $λ=\frac{v}{f}=\frac{1}{10}=0{,}1\ m$

Trong khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp khi một phần tử của môi trường ở vị trí cân bằng tương ứng với nửa chu kì, sóng lan truyền được quãng đường là $S=\frac{λ}{2}=\frac{0{,}1}{2}=0{,}05\ m=5\ cm$

Đáp án đúng là B

Hiệu ứng Doppler là hiện tượng khi người quan sát chuyển động lại gần nguồn phát thì tần số sóng thu được lớn hơn tần số sóng của nguồn phát.

Sóng a: – Bước sóng: 15 cm

– Biên độ: 4 cm

Sóng b: – Bước sóng: 20 cm

– Biên độ: 2 cm

Tương tự Hình 2.2 với lưu ý bước sóng của sóng C gấp đôi bước sóng của sóng D.

a) $T=\frac{1}{f}=\frac{1}{264}=3,{79.10}^{-3}\text{s}$

$λ=\frac{v}{f}=\frac{330}{264}=1{,}25\text{m}$

a) Cường độ sóng tỉ lệ với bình phương biên độ sóng.

$I\sim {A}^{2}\Rightarrow \frac{{I}_{2}}{{I}_{1}}=\frac{{A}_{2}^{2}}{{A}_{1}^{2}}\Rightarrow \frac{{I}_{2}}{200}=\frac{{10}^{2}}{{5}^{2}}\Rightarrow {I}_{2}=800\text{W}/{m}^{2}$

Công suất đèn chính là năng lượng mỗi giây truyền qua diện tích mặt cầu có tâm là bóng đèn, bán kính là khoảng cách từ đèn đến điểm cần xác định cường độ sóng. Diện tích mặt cầu sóng truyền qua: $S=4π{R}^{2}=4π{.2}^{2}=50{,}3{\text{m}}^{2}$

Cường độ sóng: $I=\frac{E}{St}=\frac{100}{50{,}3.1}=1{,}99\text{W}/{\text{m}}^{2}$

Đáp án đúng là B

Các điểm sóng của sóng dọc có phương dao động trùng với phương truyền sóng.

Đáp án đúng là A

Phao nhô lên 10 lần tương ứng với 9 dao động.

Chu kì sóng là: $T=\frac{36}{9}=4\ s$

Tốc độ truyền sóng là: $v=\frac{λ}{T}=\frac{10}{4}=2{,}5\ m/s$

Đáp án đúng là C

Để phân loại sóng dọc và sóng ngang, người ta dựa phương dao động và phương truyền sóng.

Dựa vào hình vẽ và dữ kiện bài thì chu kì T tương ứng với 3 ô nên T = 0,015 s

Tần số $f=\frac{1}{T}=\frac{1}{0{,}015}=67\text{Hz}$

b) Bước sóng ánh sáng đỏ: ${λ}_{\text{d}}=\frac{{3.10}^{8}}{{4.10}^{14}}=7,{5.10}^{-7}\text{m}=7,{5.10}^{-4}\text{mm}$

Bước sóng ánh sáng tím: ${λ}_{t}=\frac{{3.10}^{8}}{{8.10}^{14}}=3,{75.10}^{-7}\text{m}=3,{75.10}^{-4}\text{mm}$

a) Bức xạ điện từ tần số 200 kHz là sóng vô tuyến có bước sóng $λ=\frac{{3.10}^{8}}{{200.10}^{3}}=1500\text{m}$ .

b) Bức xạ điện từ tần số 100 MHz là sóng vô tuyến có bước sóng $λ=\frac{{3.10}^{8}}{{100.10}^{6}}=3\text{m}$ .

c) Bức xạ điện từ tần số 5.10$^{14}$ Hz là ánh sáng có bước sóng $λ=\frac{{3.10}^{8}}{{5.10}^{14}}={6.10}^{-7}\text{m}$ .

d) Bức xạ điện từ tần số 10$^{18}$ Hz là tia X có bước sóng $λ=\frac{{3.10}^{8}}{{10}^{18}}={3.10}^{-10}\text{m}$.

Sau 1/2 chu kì, đồ thị li độ – thời gian theo mô hình sóng của sóng dọc sẽ dịch đi một đoạn bằng 1/2 bước sóng.

Đối chiếu vùng nén tương ứng với biểu diễn li độ cực đại và vùng giãn với li độ cực tiểu, ta biểu diễn được các vùng nén, giãn của các phân tử khí sau 1/2 chu kì hình vẽ sau.

a) Sóng ngang.

b) Sóng dọc.

c) Sóng dọc.

Đáp án đúng là B

Điều kiện có giao thoa sóng là hai sóng cùng tần số và có độ lệch pha không đổi.

Đáp án đúng là C

M là điểm cực đại nên: ${d}_{2}-{d}_{1}=kλ=k.\frac{v}{f}\Rightarrow 21-19=k.\frac{v}{13}$

Do giữa M và đường trung trực của AB không có dãy cực đại khác nên M thuộc dãy cực đại bậc 1, nên k = 1.$\Rightarrow 21-19=\frac{v}{13}\Rightarrow v=26\ cm/s$

Đáp án đúng là B

Do M và N đều là vân sáng và khoảng giữa M và N đếm được có 10 vân tối nên trong khoảng M và N có 10 khoảng vân.

Khoảng vân $i=\frac{MN}{10}=\frac{2}{10}=0{,}2\ cm={2.10}^{-3}m$

Lại có $i=\frac{λD}{a}\Rightarrow λ=\frac{ai}{D}=\frac{0,{5.10}^{-3}{.2.10}^{-3}}{2}={5.10}^{-7}m=0{,}5\ μm$

Xác định li độ của sóng tổng hợp là kết quả cộng đại số giá trị li độ của hai sóng thành phần tại các điểm gấp khúc của đồ thị mỗi sóng. Đường nối các điểm đó cho đường biểu diễn sóng tổng hợp của hai “sóng tam giác” như đường (3) trong hình vẽ sau.

a) Hai sóng cùng pha.

Giá trị cực đại của biên độ tổng hợp: ${A}_{\max }=0{,}30m$

Giá trị cực tiểu của biên độ tổng hợp: ${A}_{\min }=0{,}00m$ .

b) Hai sóng lệch pha nhau 90°

Giá trị cực đại của biên độ tổng hợp: ${A}_{\max }=0{,}20m$

Giá trị cực tiểu của biên độ tổng hợp: ${A}_{\min }=0{,}10m$

a) Bước sóng: $λ=\frac{v}{f}=\frac{50}{10}=5\ cm$

Số điểm dao động với biên độ cực đại trên đoạn AB là:

${N}_{\max }=2[\frac{AB}{λ}]+1=2[\frac{18}{5}]+1=3.2+1=7$điểm

a) Khoảng dịch của đầu cả biến bằng khoảng cách giữa hai vân tối, hay chính là khoảng vân:

$i=\frac{λD}{a}=\frac{6,{3.10}^{-7}.4{,}8}{{1.10}^{-3}}=3,{0.10}^{-3}m$

b) Số vân sáng quan sát được trên màn: ${N}_{s}=2[\frac{L}{2i}]+1=2[\frac{46}{2.3{,}5}]+1=13$ vân.

Số vân tối trên màn: ${N}_{t}=2[\frac{L}{2i}+0{,}5]=2[\frac{46}{2.3{,}5}+0{,}5]=14$ vân.

Vân gần nhất cùng màu với vân chính giữa là vị trí gần vân chính giữa nhất mà vân sáng của hai bức xạ trùng nhau. Tại vị trí đó, ta có: $x={k}_{1}\frac{{λ}_{1}D}{a}={k}_{2}\frac{{λ}_{2}D}{a}\Leftrightarrow {k}_{1}{λ}_{1}={k}_{2}{λ}_{2}\Leftrightarrow {k}_{1}={k}_{2}\frac{{λ}_{2}}{{λ}_{1}}={k}_{2}\frac{600}{500}={k}_{2}\frac{6}{5}$

Với k$_{1}$, k$_{2}$ nguyên dương thì vị trí gần nhất với vân chính giữa ứng với ${k}_{1}=6$ , ${k}_{2}=5$

Tức là cách vân chính giữa một khoảng: $x={k}_{1}\frac{{λ}_{1}D}{a}=1,{8.10}^{-3}\text{m}$

Đáp án đúng là C

M và N dao động cùng biên độ và ngược pha vì hai điểm này đối xứng qua nút.

Đáp án đúng là A

Hiện tượng cộng hưởng trong ống tương tự như sóng dừng trên sợi dây có hai đầu cố định.

Chiều dài khi đó thoả mãn $L=kλ=k\frac{v}{2f}$

Đáp án đúng là B

Chiều dài dây khi đó: $L=k\frac{v}{2f}\Rightarrow f=\frac{vk}{2L}$

Hai tần số gần nhau nhất là: ${f}_{k}=\frac{kv}{2L}=525\ Hz$ và ${f}_{k+1}=\frac{(k+1)v}{2L}=600\ Hz$

$\Rightarrow {f}_{k+1}-{f}_{k}=\frac{v}{2L}=75\ Hz$$\Rightarrow {f}_{\min }=\frac{v}{2L}=75\ Hz$(ứng với k = 1).

a) Hai nút liên tiếp cách nhau nửa bước sóng, suy ra

b) Khoảng cách giữa nút và bụng sóng gần nhau nhất bằng 1/4 bước sóng là 12,5 cm.

a) Biểu diễn sóng dừng của sóng viba, vị trí màn phản xạ ứng với bụng sóng.

b) Khoảng cách giữa hai vị trí liên tiếp thu được cường độ sóng cực đại là khoảng cách giữa hai bụng sóng và bằng nửa bước sóng. Do đó, bước sóng của sóng này là 28 mm.

Sóng viba truyền trong không khí với tốc độ $c=3,{0.10}^{8}\text{m/s}$nên tần số của sóng trong thí nghiệm này là: $f=\frac{c}{λ}=\frac{3,{0.10}^{8}\text{m/s}}{{28.10}^{-3}\text{m}}=1,{1.10}^{11}\text{Hz}$