Lý thuyết Sóng dừng (Chân trời sáng tạo 2023) hay, chi tiết

Lý thuyết Sóng dừng (Chân trời sáng tạo 2023) hay, chi tiết | Vật Lí 11

Admin Vietjack Ngày: 18-12-2023 Lớp 11

1.8 K

Với tóm tắt lý thuyết Vật Lí lớp 11 Bài 9: Sóng dừng sách Chân trời sáng tạo hay, chi tiết cùng với bài tập trắc nghiệm chọn lọc có đáp án giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Vật Lí 11.

Lý thuyết Vật Lí lớp 11 Bài 9: Sóng dừng

A. Lý thuyết Sóng dừng

1. Sự phản xạ của sóng

Lý thuyết Sóng dừng (Chân trời sáng tạo 2023) hay, chi tiết | Vật Lí 11 (ảnh 1)

- Khi gặp vật cản, sóng sẽ bị phản xạ.

- Sóng được truyền từ nguồn phát đến vật cản được gọi là sóng tới, sóng được truyền ngược lại từ vật cản được gọi là sóng phản xạ

2. Hiện tượng sóng dừng

a. Thí nghiệm khảo sát hiện tượng sóng dừng

Lý thuyết Sóng dừng (Chân trời sáng tạo 2023) hay, chi tiết | Vật Lí 11 (ảnh 2)

b. Giải thích hiện tượng sóng dừng

- Sóng dừng là sóng có các nút sóng và bụng sóng cố định trong không gian.

- Khi có hiện tượng sóng dừng, trên dây xuất hiện những điểm dao động với biên độ cực đại được gọi là bụng sóng và những điểm đứng yên được gọi là nút sóng

- Vị trí các bụng sóng được xác định bằng biểu thức

$d = (k + \frac{1}{2}) \frac{λ}{2}$ (k=0, 1, 2, …)

- Vị trí các nút sóng được xác định bằng biểu thức

$d = k \frac{λ}{2}$ (k=0, 1, 2, …)

Trong đó, d là khoảng cách từ một điểm trên dây đến một đầu dây

- Bụng sóng và nút sóng xen kẽ và cách đều nhau. Dọc theo dây, hai nút sóng liên tiếp hoặc hai bụng sóng liên tiếp cách nhau một khoảng bằng nửa bước sóng

3. Điều kiện để có sóng dừng

a. Trường hợp sợi dây có hai đầu cố định

- Chiều dài của sợi dây phải bằng một số nguyên lần nửa bước sóng

$l = n \frac{λ}{2}$ (n=1, 2, 3, …)

b. Trường hợp sợi dây có một đầu cố định, một đầu tự do

- Chiều dài của sợi dây phải bằng một số lẻ lần một phần tư bước sóng

$l = m \frac{λ}{4}$ (n=1, 3, 5, …)

Sơ đồ tư duy về “Sóng dừng”

Lý thuyết Sóng dừng (Chân trời sáng tạo 2023) hay, chi tiết | Vật Lí 11 (ảnh 3)

B. Trắc nghiệm Sóng dừng

Câu 1. Trên một sợi dây dài 90 cm có sóng dừng. Kể cả hai nút ở hai đầu dây thì trên dây có 10 nút sóng. Biết tần số của sóng truyền trên dây là 200 Hz. Tốc độ truyền sóng trên dây là

A. 40 m / s.

B. 40 cm / s.

C. 90 cm / s.

D. 90 cm / s.

Hướng dẫn giải

Giữa hai đầu dây có 10 điểm đứng yên nên: $d = 4, 5 λ \Rightarrow λ = \frac{d}{4, 5} = \frac{90}{4, 5} = 20 cm .$

Áp dụng công thức: $v = λf = 0, 2 .200 = 40 m/s.$

Đáp án đúng là A

Câu 2. Một sợi dây dài 1m, hai đầu cố định và rung với hai bó sóng thì bước sóng của dao động là

A. 0,5 m.

B. 1,0 m.

C. 1,2 m.

D. 1,5 m.

Hướng dẫn giải

Sóng dừng hai đầu cố định có hai bó sóng $\Rightarrow k = 2$

Điều kiện trên dây xảy ra sóng dừng hai đầu cố định là: $l = k \frac{λ}{2} \Rightarrow λ = \frac{2 l}{k} = \frac{2 .1}{2} = 1 (m)$

Đáp án đúng là B.

Câu 3. Trên một sợi dây dài 90 cm có sóng dừng. Kể cả 2 nút ở hai đầu dây thì trên dây có 10 nút sóng. Biết tần số của sóng truyền trên dây là 200 Hz. Sóng truyền trên dây có tốc độ là

A. 25 m/s.

B. 40 m/s.

C. 57 m/s.

D. 68 m/s.

Hướng dẫn giải

Trên dây có 10 nút $\Rightarrow k = 9$

Điều kiện trên dây xảy ra sóng dừng hai đầu cố định:

$l = k \frac{λ}{2} \Rightarrow λ = \frac{2 l}{k} = \frac{2 .90}{9} = 20 (cm)$

Tốc độ truyền sóng: $v = λf = 20 .200 = 4000 (cm / s) = 40 (m / s)$

Đáp án đúng là B.

Câu 4. Một dây đàn dài 0,6 m hai đầu cố định dao động với một bụng độc nhất (ở giữa dây). Bước sóng có giá trị là

A. 0,5 m.

B. 1,0 m.

C. 1,2 m.

D. 1,8 m.

Hướng dẫn giải

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: $l = \frac{λ}{2} \Rightarrow λ = 2 . l = 2 .0, 6 = 1, 2 (m)$

Đáp án đúng là C.

Câu 5. Một dây đàn dài 0,6 m hai đầu cố định dao động với một bụng độc nhất (ở giữa dây). Nếu dây dao động với ba bụng thì bước sóng có giá trị là

A. 0,2 m.

B. 0,4 m.

C. 0,6 m.

D. 0,8 m.

Hướng dẫn giải

Dây có ba bụng tức là có 3 bó sóng $\Rightarrow k = 3$

Ta có: $l = k \frac{λ}{2} \Rightarrow λ = \frac{2 l}{k} = \frac{2 .0, 6}{3} = 0, 4 (m)$

Đáp án đúng là B

Câu 6. Khi khảo sát hiện tượng sóng dừng trên một sợi dây căng giữa hai điểm cố định, người ta thay đổi tần số dao động kích thích cho dây. Kết quả ghi nhận được hai giá trị tần số gần nhau nhất cùng cho quan sát được sóng dừng trên dây là 525 Hz và 600 Hz. Giá trị tần số nhỏ nhất có thể tạo ra sóng dừng trên dây này là

A. 50 Hz.

B. 75 Hz.

C. 100 Hz.

D. 125 Hz.

Hướng dẫn giải

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

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

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

Đáp án đúng là B

Câu 7: Một sợi dây AB 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 20 Hz. Trên dây AB có một sóng dừng ổn định, A được coi là nút sóng. Tốc độ truyền sóng trên dây là 20 m/s. Kể cả A và B, trên dây có

A. 5 nút và 4 bụng.

B. 3 nút và 2 bụng.

C. 9 nút và 8 bụng.

D. 7 nút và 6 bụng.

Hướng dẫn giải

Ta có: $l = n \frac{λ}{2} = n \frac{v}{2 f} \Rightarrow 1 = n \frac{20}{2 .20} \Rightarrow n = 2$ . Trên dây có hai bó sóng, tương ứng với ba nút và hai bụng.

Đáp án đúng là B

Câu 8: Người ta thực hiện thí nghiệm sóng dừng trên một dây đàn hồi có hai đầu cố định dài 100 cm, tần số sóng truyền trên dây 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.

D. 15 m/s.

Hướng dẫn giải

Tính cả A và B thì trên dây có 5 nút, tương ứng với 4 bó sóng, n = 4.

Ta có: $l = AB = 4 \frac{λ}{2} = 4 \frac{v}{2 f}$ . Suy ra: $v = 25 m / s$ .

Đáp án đúng là C

Câu 9: Thực hiện thí nghiệm khảo sát hiện tượng sóng dừng trên dây đàn hồi AB có hai đầu cố định, tốc độ truyền sóng trên dây không đổi. Khi tần số sóng trên dây là 42 Hz thì trên dây có 4 điểm bụng. Điều chỉnh tần số để trên dây có 6 điểm bụng thì tần số sóng trên dây lúc này là

A. 126 Hz.

B. 63 Hz.

C. 252 Hz.

D. 28 Hz.

Hướng dẫn giải

Ta có $l = AB = 4 \frac{λ}{2} = 6 \frac{λ^{'}}{2} \Rightarrow 4 \frac{v}{2 f} = 6 \frac{v}{2 f^{'}}$ . Suy ra: $f^{'} = \frac{3}{2} \cdot 42 = 63 Hz$ .

Đáp án đúng là B

Câu 10. Sóng dừng trên một sợi dây dài 1 m (hai đầu cố định) có hai bụng sóng. Bước sóng trên dây là

A. 0,25 m.

B. 0,5 m.

C. 1 m.

D. 2 m.

Hướng dẫn giải

Dây có hai đầu cố định có 2 bụng sóng nên k = 2: $l = k \frac{λ}{2} \Rightarrow λ = \frac{2 l}{k} = \frac{2 .1}{2} = 1 m$

Đáp án đúng là C

Câu 11. Trên một sợi dây dài 1,2 m có một hệ sóng dừng. Kể cả hai đầu dây thì trên dây có tất cả 4 nút. Biết tốc độ truyền sóng trên dây là v = 80 m/s. Tần số dao động của dây là

A. 50 Hz.

B. 100 Hz.

C. 120 Hz.

D. 180 Hz.

Hướng dẫn giải

Kể cả hai đầu dây thì trên dây có 4 nút $\Rightarrow$ có 3 bó sóng (k = 3)

Ta có: $l = k \frac{λ}{2} \Rightarrow λ = \frac{2 l}{k} = \frac{2 .1, 2}{3} = 0, 8 (m)$

Tần số dao động trên dây là: $f = \frac{v}{λ} = \frac{80}{0, 8} = 100 (Hz)$

Câu 12. Trên một sợi dây dài 2 m đang có sóng dừng với tần số 100 Hz, người ta thấy ngoài 2 đầu dây cố định còn có 3 điểm khác luôn đứng yên. Tốc độ truyền sóng trên dây là

A. 50 m/s

B. 78 m/s

C. 100 m/s

D. 111 m/s

Hướng dẫn giải

Trên dây ngoài hai đầu dây cố định ta còn thấy có ba điểm nút khác nên tổng cộng dây có 5 nút ứng với 4 bó sóng (k = 4).

$l = k \frac{λ}{2} \Rightarrow λ = \frac{2 l}{k} = \frac{2 .2}{4} = 1 (m)$