Trắc nghiệm Vật lí 11 Cánh diều bài 3: Giao thoa sóng

Câu 1: Vận dụng

Tính số cực đại giao thoa

Tại hai điểm $O_1, O_2$ cách nhau $48cm$ trên mặt chất lỏng có hai nguồn phát sóng dao động theo phương thẳng đứng với phương trình: $u_1 = 5\cos100πt(mm)$ và $u_2 = 5\cos(100πt + π)(mm)$ . Vận tốc truyền sóng trên mặt chất lỏng là $2m/s$ . Coi biên độ sóng không đổi trong quá trình truyền sóng. Trên đoạn $O_1O_2$ có số cực đại giao thoa là:

A.
$26$
B.
$25$
C.
$24$
D.
$23$

Hướng dẫn:

Hai nguồn vuông pha $\Delta \varphi = \frac{\pi }{2}$

Suy ra số cực đại:

$- \frac{L}{\lambda } - \frac{{\Delta \varphi }}{{2\pi }} \leqslant k \leqslant \frac{L}{\lambda } - \frac{{\Delta \varphi }}{{2\pi }}$ (với $L = 48cm;\lambda = \frac{v}{t} = \frac{{200}}{{50}} = 4\left( {cm} ight)$ )

$\begin{matrix} \Rightarrow - \dfrac{{48}}{4} - \dfrac{1}{4} \leqslant k \leqslant \dfrac{{48}}{4} - \dfrac{1}{4} \hfill \\ \Rightarrow - 12,5 \leqslant k \leqslant 11,75 \hfill \\ \end{matrix}$

Vậy có tất cả 24 điểm thỏa mãn yêu cầu đề bài.

Câu 2: Nhận biết

Tìm điều kiện giao thoa sóng

Điều kiện có giao thoa sóng là gì?

A.
Có hai sóng cùng biên độ, cùng tốc độ giao nhau.
B.
Có hai sóng cùng bước sóng giao nhau.
C.
Có hai sóng cùng tần số và có độ lệch pha không đổi.
D.
Có hai sóng chuyển động ngược chiều giao nhau.

Hướng dẫn:

Điều kiện để có hiện tượng giao thoa sóng là hai sóng phải xuất phát từ hai nguồn dao động có cùng tần số, cùng phương dao động và lệch pha không đổi theo thời gian.

Câu 3: Thông hiểu

Tìm số điểm dao động với biên độ cực đại

Hai nguồn sóng kết hợp A và B dao động ngược pha với tần số $f = 40Hz$ , vận tốc truyền sóng $v = 60cm/s$ . Khoảng cách giữa hai nguồn sóng là $7cm$ . Số điểm dao động với biên độ cực đại giữa $A$ và $B$ là:

A.
$9.$
B.
$8.$
C.
$10.$
D.
$7.$

Hướng dẫn:

Ta có: $\lambda = \frac{v}{f} = 1,5\left( {cm} ight)$

Số cực đại trên giữa đoạn $AB$

$\begin{matrix} - \dfrac{{AB}}{\lambda } - \dfrac{1}{2} < k < \dfrac{{AB}}{\lambda } - \dfrac{1}{2} \hfill \\ \Rightarrow - 5 < k < 4 \hfill \\ \end{matrix}$

Vậy có 8 điểm dao động với biên độ cực đại giữa A và B.

Câu 4: Thông hiểu

Tính số điểm dao động theo yêu cầu

Trên mạt nước nằm ngang có hai nguồn sóng kết hợp cùng pha $A$ và $B$ cách nhau $6,5cm$ , bước sóng $λ = 1cm$ . Xét điểm M có $MA = 7,5cm, MB = 10cm$ . Số điểm dao động với biên độ cực tiêu trên đoạn $MA$ là:

A.
$9$
B.
$6$
C.
$7$
D.
$8$

Hướng dẫn:

Số dao động của với biên độ cực tiểu trên đoạn MA là:

$−6,5-\frac{1}{2} < k ≤ 2,3−\frac{1}{2} ⇔−7 < k ≤ 2$

Vậy có tất cả 9 điểm dao động thỏa mãn yêu cầu

Câu 5: Vận dụng

Tính biên độ cực đại

Tại hai điểm A và B trên mặt nước cách nhau $8 cm$ có hai nguồn kết hợp dao $AB$ động với phương trình: $u_1 = u_2 = a\cos40πt(cm)$ , tốc độ truyền sóng trên mặt nước là $30cm/s$ . Xét đoạn thẳng $CD = 4cm$ trên mặt nước có chung đường trung trực với . Khoảng cách lớn nhất từ $CD$ đến $AB$ sao cho trên đoạn $CD$ chỉ có 3 điểm dao dộng với biên độ cực đại là:

A.
$3,3 cm.$
B.
$8,9 cm.$
C.
$9,7 cm$
D.
$6 cm.$

Hướng dẫn:

Mô tả bài toán bằng hình vẽ như sau:

Giao thoa sóng

Ta có: $\Delta \varphi = \frac{{2\pi v}}{\omega } = \frac{{2\pi 30}}{{40\pi }} = 3\left( {cm} ight)$

Để trên CD có 3 điểm dao động với biên độ cực đại thì C phải thuộc dãy cực đại $k=1$

Ta có:

$\begin{matrix} \left\{ \begin{gathered} {d_1}^2 = {x^2} + {h^2} \hfill \\ {d_2}^2 = {\left( {8 - x} ight)^2} + {h^2} \hfill \\ {d_2} - {d_1} = \lambda = 3\left( {cm} ight) \hfill \\ \end{gathered} ight. \hfill \\ \Rightarrow \sqrt {{{\left( {8 - 2} ight)}^2} + {h^2}} - \sqrt {{2^2} + {h^2}} = 3 \hfill \\ \Rightarrow h = 3,27\left( {cm} ight) \hfill \\ \end{matrix}$

Câu 6: Vận dụng

Chọn kết luận đúng

Người ta tạo ra giao thoa sóng trên mặt nước hai nguồn $A,B$ dao động với phương trình $u_A = u_B = 5\cos10πt (cm)$ . Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là $20cm/s$ . Một điểm $N$ trên mặt nước với $AN - BN = - 10cm$ nằm trên đường cực đại hay cực tiểu thứ mấy, kể từ đường trung trực của $AB$ ?

A.
Cực tiểu thứ 4 về phía A.
B.
Cực tiểu thứ 4 về phía B.
C.
Cực tiểu thứ 3 về phía A.
D.
Cực đại thứ 4 về phía A.

Hướng dẫn:

Ta có: $\lambda = \frac{{2\pi v}}{\omega } = 4\left( {cm} ight)$

Suy ra $N$ là cực tiểu thứ ba.

Vì $AN < BN$ nên $N$ nằm về phía $A$ ta có:

$\begin{matrix} AN - BN = - 10 \hfill \\ \Leftrightarrow \left( {2k + 1} ight).\dfrac{\lambda }{2} = - 10 \hfill \\ \Leftrightarrow k = - 3 \hfill \\ \end{matrix}$

Vậy điểm $N$ nằm trên cực tiểu thứ ba về phía A.

Câu 7: Thông hiểu

Chọn kết luận đúng

Có hiện tượng gì xảy ra khi một sóng mặt nước gặp một khe chắn hẹp có kích thước nhỏ hơn bước sóng?

A.
Sóng gặp khe rồi dừng lại.
B.
Sóng truyền qua khe giống như một tâm phát sóng mới.
C.
Sóng vẫn tiếp tục truyền thẳng qua khe.
D.
Sóng gặp khe phản xạ trở lại.

Hướng dẫn:

Khi một sóng trên mặt nước gặp một khe chắn hẹp có kích thước nhỏ hơn bước sóng thì sóng truyền qua khe giống như khe là một tâm phát sóng mới.

Câu 8: Vận dụng

Tính biên độ sóng

Sóng lan truyền từ nguồn O dọc theo 1 đường thẳng với biên độ không đổi. Ở thời điểm $t = 0$ , điểm O đi qua vị trí cân bằng theo chiều (+). Ở thời điểm bằng $\frac{1}{2}$ chu kì một điểm cách nguồn một khoảng bằng $\frac{1}{4}$ bước sóng có li độ $5cm$ . Biên độ của sóng là:

A. $5cm$
B.
$5\sqrt 3 cm$
C.
$10cm$
D.
$4cm$

Hướng dẫn:

Điểm cách nguồn $\frac{1}{4}\lambda$ suy ra $\Delta \varphi = \frac{{2\pi d}}{\lambda } = \frac{\pi }{2}$

Suy ra hai điểm dao động vuông pha với nhau.

Phương trình của $O$ là: ${u_0} = A\cos \left( {\omega t - \frac{\pi }{2}} ight)$

Phương trình tại điểm $M$ là:

${u_M} = A\cos \left( {\omega t - \frac{\pi }{2} - \frac{\pi }{2}} ight) = A\cos \left( {\omega t - \pi } ight)$

Tại $t = \frac{T}{2}$ thì $5 = A\cos \left( {\omega .\frac{T}{2} - \pi } ight) \Rightarrow A = 5\left( {cm} ight)$

Vậy biên độ dao động cần tìm là $5cm$ .

Câu 9: Nhận biết

Đặc điểm hai sóng kết hợp

Thế nào là hai sóng kết hợp?

A.
Hai sóng chuyển động cùng chiều và cùng tốc độ.
B.
Hai sóng luôn đi kèm với nhau.
C.
Hai sóng có cùng bước sóng và có độ lệch pha biến thiên tuần hoàn.
D.
Hai sóng có cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian.

Hướng dẫn:

Vân giao thoa của hai sóng chỉ xuất hiện với hai sóng phát ra từ hai nguồn dao động cùng phương, cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian. Hai nguồn sóng như vậy là hai nguồn sóng kết hợp.

Câu 10: Thông hiểu

Đặc điểm của hai pha dao động

Tại hai điểm $A$ và $B$ trên mặt nước có hai nguồn kết hợp cùng dao động với phương trình $u = a\cos100πt$ . Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là $40 cm/s$ . Xét điểm $M$ trên mặt nước có $AM = 9 cm$ và $BM = 7 cm$ . Hai dao động tại M do hai sóng từ $A$ và $B$ truyền đến là hai dao động: