Giải bài tập SGK Vật lý 12 Bài 9: Sóng dừng

Sự phản xạ của sóng trên vật cản cố định có đặc điểm gì?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên cần nắm được định nghĩa và đặc điểm của sóng phản xạ trên vật cản cố định.

Hướng dẫn giải

Khi phản xạ trên vật cản cố định thì sóng phản xạ ngược pha với sóng tới tại điểm phản xạ cố định.

Sự phản xạ của sóng trên vật cản tự do có đặc điểm gì?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên cần nắm được định nghĩa và đặc điểm của sóng phản xạ trên vật cản tự do.

Hướng dẫn giải

Khi phản xạ trên vật cản tự do thì sóng phản xạ cùng pha với sóng tới tại điểm phản xạ tự do.

Sóng dừng được tạo thành vì nguyên nhân gì?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên cần nắm được định nghĩa sóng dừng.

Hướng dẫn giải

Sóng dừng được tạo thành là do sự giao thoa giữa sóng tới và sóng phản xạ.

Nút, bụng của sóng dừng là gì?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên cần nắm được định nghĩa về điểm nút, bụng của sóng dừng.

Hướng dẫn giải

- Nút dao động là điểm tại đó, dao động tổng hợp của sóng tới và sóng phản xạ triệt tiêu nhau, có biên độ bằng 0 (không dao động).

- Bụng dao động là điểm tại đó, dao động tổng hợp của sóng tới và sóng phản xạ có biên độ cực đại (bằng tổng biên độ của hai nguồn)

Nêu điều kiện để có sóng dừng trên một sợi dây có hai đầu cố định?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên cần nắm được định nghĩa về sóng dừng trên sợi dây có hai đầu cố định và công thức tính.

Hướng dẫn giải

- Điều kiện để có sóng dừng trên một sợi dây có hai đầu cố định là chiều dài sợi dây bằng một số nguyên lần nửa bước sóng.

- Công thức: \(l = k\frac{\lambda }{2}\)  (k là các số nguyên dương)

- Trong đó:

+ l là chiều dài sợ dây (m)

+ λ là bước sóng (m)

Nêu điều kiện để có sóng dừng trên một sợi dây có một đầu cố định, một đầu tự do?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên cần nắm được định nghĩa về sóng dừng trên sợi dây có một đầu cố định, một đầu tự do và công thức tính.

Hướng dẫn giải

- Điều kiện để có sóng dừng trên một sợi dây dài có một đầu cố định, một đầu tự do là chiều dài của một sợi dây phải bằng một lẻ lần λ/4.

- Công thức: \(l = (2k + 1)\frac{\lambda }{4}\)

- Trong đó:

+ l là chiều dài sợ dây (m)

+ λ là bước sóng (m)

Chọn câu đúng.

Tại điểm phản xạ thì sóng phản xạ

A. luôn ngược pha với sóng tới.

B. ngược pha với sóng tới nếu vật cản là cố định.

C. ngược pha với sóng tới nếu vật cản là tự do.

D. cùng pha với sóng tới nếu vật cản là cố định.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên cần nắm được định nghĩa về đặc điểm sóng phản xạ.

Hướng dẫn giải

- Theo định nghĩa: Nếu sóng tới gặp một vật cản cố định thì tại điểm phản xạ sóng tới ngược pha với sóng phản xạ.

- Chọn đáp án B.

Chọn câu đúng.

Trong hệ sóng dừng trên một sợi dây, khoảng cách giữa hai nút hoặc hai bụng liên tiếp bằng

A. một bước sóng.

B. hai bước sóng.

C. một phần tư bước sóng.

D. một nửa bước sóng.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên cần nắm được định nghĩa về đặc điểm sóng dừng.

Hướng dẫn giải

- Vì: trong hệ thống sóng dừng, khoảng cách giữa hai bụng hoặc hai nút liên tiếp bằng nửa bước sóng.

- Chọn đáp án D.

Một dây đàn dài 0,6m hai đầu cố định dao động với một bụng độc nhất (ở giữa dây).

a) Tính bước sóng λ của sóng trên dây.

b) Nếu dây dao động với ba bụng thì bước sóng là bao nhiêu?

Phương pháp giải

- Tóm tắt các giữ kiện đề bài cho: l = 0,6m

- Áp dụng công thức sóng dừng trên vật cản có hai đầu cố định: \(l = k\frac{\lambda }{2}\) để tìm λ

- Trên dây có 3 bụng ⇒ k = 3

- Áp dụng công thức \(l = k\frac{\lambda }{2}\) với k = 3 để tìm λ

Hướng dẫn giải

a) Vì hai đầu cố định dao động với một bụng độc nhất (ở giữa dây) nên hai đầu dây là hai nút kế tiếp.

- Chiều dài dây thỏa mãn: \(l = \frac{\lambda }{2} \)

- Bước sóng dao động là: \(\lambda = 2.l = 1,2m\)

b) Dây có ba bụng tức là có 3 bó:

- Chiều dài dây thỏa mãn: \(l = 3\frac{\lambda }{2} \)

- Bước sóng dao động là: \(\lambda = \frac{2}{3}l = 0,4m\)

Trên một sợi dây dài 1,2m có một hệ sóng dừng. Kể cả hai đầu dây, thì trên đây có tất cả bốn nút. Biết tốc độ truyền sóng trên dây là v = 80 m/s. Tính tần số dao động của dây.

Phương pháp giải

- Tóm tắt các giữ kiện đề bài cho: l = 1,2m;  v = 80 m/s

- Trên dây có 4 nút ⇒ có 3 bụng ⇒ k = 3

- Áp dụng công thức: \(l = k\frac{\lambda }{2}\) để tìm λ

- Áp dụng công thức: \(f = \frac{v}{\lambda }\) để tính tần số dao động của dây.

Hướng dẫn giải

- Trên dây có 4 nút kể cả hai nút có hai đầu dây, ta có 3 bụng sóng: k = 3

- Chiều dài dây: \(l = 3\frac{\lambda }{2} \)

- Bước sóng là: \( \lambda = \frac{2}{3}l = \frac{2}{3}.1,2 = 0,8m\)

- Tần số dao động trên dây: \(f = \frac{v}{\lambda } = \frac{{80}}{8} = 100Hz\)