Giải SBT Vật lý 11 KNTT Sự truyền năng lượng của sóng cơ có đáp án

Đáp án đúng là C

Sóng dọc là sóng trong đó phương dao động (của các phần tử môi trường) trùng với phương truyền.

Đáp án đúng là A

Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng dao động cùng pha nhau.

Đáp án đúng là A

Sóng cơ không truyền được trong chân không.

Đáp án đúng là A

Sử dụng đồ thị li độ quãng đường Hình 9.1G của sóng quy ước chiều truyền dương để xác định các vùng mà các phần tử vật chất đang đi lên và đi xuống.

Ta có: $\lambda = \frac{v}{f} = \frac{{60}}{{100}} = 0{,}6{\rm{\;m}};AB = 7{,}95{\rm{\;m}} = 7{,}8 + 0{,}15 = 13 \cdot 0{,}6 + 0{,}15 = 13\lambda + \frac{\lambda }{4}$.

Từ Hình 9.1G. Ta thấy B có li độ âm và đang đi xuống.

Đáp án đúng là C

Dựa vào hình vẽ thấy đấy là sóng dọc, chiều của trục toạ độ từ trái sáng phải.

Đáp án đúng là A

Từ hình vẽ thấy bước sóng là 0,6 m nên tần số là $f = \frac{v}{\lambda } = \frac{{340}}{{0{,}6}} = 566{,}7\,Hz$

Đáp án đúng là A

Sử dụng đồ thị li độ - quãng đường Hình 9.2Ga, b.

Ta thấy theo Hình 9.2Ga, khi Q có li độ cực đại thì P qua vị trí cân bằng theo chiều âm; theo Hình 9.2Gb thì khi P có li độ cực đại thì Q qua vị trí cân bằng theo chiều dương.

Ta có: $\lambda = \frac{v}{f} = \frac{{1{,}5}}{{20}} = 0{,}075{\rm{\;m}} = 7{,}5{\rm{\;cm}}$

$PQ = 16{,}125{\rm{\;cm}} = 2\lambda + 0{,}15\lambda = Q'Q + PQ'$

Kết hợp với sử dụng đồ thị Hình 9.3G ta thấy thời gian ngắn nhất để Q' đi từ vị trí hiện tại đến vị trí thấp nhất là $0{,}15{\rm{\;T}} = \frac{{0{,}15}}{{20}} = \frac{3}{{400}}{\rm{\;s}}$.

- Xác định bước sóng bằng khoảng cách giữa hai tâm nén gần nhau nhất.

- Điểm tương đồng giữa sóng nén, dãn trên dây lò xo và sóng âm truyền trong không khí là: đều là sóng dọc (có phương dao động trùng với phương truyền sóng; đều truyền năng lượng, lan truyền sự nén, dãn theo phương truyền sóng,...

Đối với trường hợp sóng ngang, khoảng cách giữa hai điểm P, Q khi dao động được mô tả như Hình 9.4G.

Gọi O$_{1}$, O$_{2}$ lần lượt là vị trí cân bằng của P và Q; u$_{1}$, u$_{2}$ lần lượt là li độ dao động của các phần tử tại P và Q;${\rm{\Delta }}u = {u_1} - {u_2}$.

Khoảng cách giữa P và Q trong quá trình dao động là:

$l = \sqrt {{{\left( {{{\rm{O}}_1}{{\rm{O}}_2}} \right)}^2} + {{({\rm{\Delta u}})}^2}} \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{llllllllllllllllllll}{{l_{{\rm{min}}}} = \sqrt {{{\left( {{{\rm{O}}_1}{{\rm{O}}_2}} \right)}^2} + {{(0)}^2}} = {{\rm{O}}_1}{{\rm{O}}_2}}\\{{l_{{\rm{max}}}} = \sqrt {{{\left( {{{\rm{O}}_1}{{\rm{O}}_2}} \right)}^2} + {{\left( {{\rm{\Delta }}{{\rm{u}}_{{\rm{max}}}}} \right)}^2}} }\end{array}} \right.$

Vậy khoảng cách gần nhất giữa P và Q là: ${l_{{\rm{min}}}} = {O_1}{O_2} = 20{\rm{\;cm}}$.

Khoảng cách xa nhất giữa P và Q là: ${l_{{\rm{max}}}} = \sqrt {{{\left( {{{\rm{O}}_1}{{\rm{O}}_2}} \right)}^2} + {{\left( {{\rm{\Delta }}{{\rm{u}}_{{\rm{max}}}}} \right)}^2}}$.

Giả sử sóng truyền qua P rồi mới đến Q thì dao động tại P sớm pha hơn Q là: ${\rm{\Delta }}\varphi = \frac{{2\pi \left( {PQ} \right)}}{\lambda } = \frac{{8\pi }}{3}$

Chọn mốc thời gian để phương trình dao động của phần tử tại P là: ${u_1} = 5{\rm{cos}}\omega t\left( {{\rm{cm}}} \right)$

thì phương trình dao động của phần tử tại Q là: ${u_2} = 5{\rm{cos}}\left( {\omega t - \frac{{8\pi }}{3}} \right)\left( {{\rm{cm}}} \right)$.

${\rm{\Delta u}} = {{\rm{u}}_1} - {{\rm{u}}_2} = 5{\rm{cos}}\left( {\omega {\rm{t}} - \frac{{8\pi }}{3}} \right) - 5{\rm{cos}}\omega {\rm{t}} = 5\sqrt 3 {\rm{cos}}\left( {\omega {\rm{t}} - \frac{{5\pi }}{6}} \right)\left( {{\rm{cm}}} \right)$

$\Rightarrow {\rm{\Delta }}{{\rm{u}}_{{\rm{max}}}} = 5\sqrt 3 {\rm{\;cm}}$.

${l_{{\rm{max}}}} = \sqrt {{{(20)}^2} + {{(5\sqrt 3 )}^2}} = 5\sqrt {19} {\rm{\;cm}}.$

Đối với trường hợp sóng dọc, khoảng cách giữa hai điểm P, Q khi dao động được mô tả như Hình 9.5G.

Gọi O$_{1}$, O$_{2}$ lần lượt là vị trí cân bằng của ${\rm{P}}$ và Q; u$_{1}$, u$_{2}$ lần lượt là li độ dao động của các phần tử tại P và Q;${\rm{\Delta }}u = {u_1} - {u_2}$.

Khoảng cách giữa P và Q trong quá trình dao động là:

$l = {{\rm{O}}_1}{{\rm{O}}_2} + {\rm{\Delta u}} \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{llllllllllllllllllll}{{l_{{\rm{min}}}} = \left| {{{\rm{O}}_1}{{\rm{O}}_2} - {\rm{\Delta }}{{\rm{u}}_{{\rm{max}}}}} \right|}\\{{l_{{\rm{max}}}} = \left| {{{\rm{O}}_1}{{\rm{O}}_2} + {\rm{\Delta }}{{\rm{u}}_{{\rm{max}}}}} \right|}\end{array}} \right.$

Giả sử sóng truyền qua P rồi mới đến Q thì dao động tại P sớm pha hơn Q là:

${\rm{\Delta }}\varphi = \frac{{2\pi \left( {PQ} \right)}}{\lambda } = \frac{{4\pi }}{3}$

Chọn mốc thời gian để phương trình dao của phần tử tại P là: ${{\rm{u}}_1} = 5\sqrt 3 {\rm{cos}}\omega {\rm{t}}\left( {{\rm{cm}}} \right)$

thì phương trình dao động của phần tử tại Q là: ${u_2} = 5\sqrt 3 {\rm{cos}}\left( {\omega t - \frac{{4\pi }}{3}} \right)\left( {{\rm{cm}}} \right)$.

${\rm{\Delta }}u = {u_1} - {u_2} = 5\sqrt 3 {\rm{cos}}\left( {\omega t - \frac{{4\pi }}{3}} \right) - 5\sqrt 3 {\rm{cos}}\omega t = 15{\rm{cos}}\left( {\omega t - \frac{{5\pi }}{6}} \right)\left( {{\rm{cm}}} \right)$

$\Rightarrow {\rm{\Delta }}{{\rm{u}}_{{\rm{max}}}} = 15{\rm{\;cm}}$.

$\Rightarrow \left\{ {\begin{array}{llllllllllllllllllll}{{l_{{\rm{min}}}} = \left| {{O_1}{O_2} - {\rm{\Delta }}{u_{{\rm{max}}}}} \right| = \left| {10 - 15} \right| = 5{\rm{\;cm}}}\\{{l_{{\rm{max}}}} = \left| {{O_1}{O_2} + {\rm{\Delta }}{u_{{\rm{max}}}}} \right| = 10 + 15 = 25{\rm{\;cm}}}\end{array}} \right.$