Xin chào các bạn, trong bài viết dưới đây HocThatGioi sẽ đem đến cho các bạn về Các dạng toán hay xuất hiện trong đề thi về chủ đề Giao thoa sóng cơ và kèm theo những bài tập áp dụng có lời giải chi tiết để các bạn cùng tham khảo. Bài viết dưới đây sẽ trình bày cụ thể cho các bạn về 2 dạng bài quan trọng của chủ đề giao thoa sóng cơ như sau: Xác định các đặc trưng của sóng và các điểm nằm trong miền giao thoa và xác định số điểm cực đại, cực tiểu trong giao thoa sóng. Hãy theo dõi hết bài viết để nắm vững hơn nhé!
1. Xác định các đặc trưng của sóng và các điểm nằm trong miền giao thoa.
Đối với dạng toán này thì các bạn phải cần nắm những kiến thức trọng tâm liên quan đến công thức về giao thoa sóng, hai nguồn cùng pha, ngược pha. Sau đây sẽ giúp các bạn rõ về những điều này thông qua phần phương pháp giải và có phần bài tập để các bạn cùng tham khảo.
1.1 Phương pháp giải
Dạng toán này được gần xem như mức độ vận dụng trong đề thi vì vậy các bạn phải hết sức chú ý và hiêu rõ về các loại công thức có trong phần giao thoa sóng cũng như những điều kiện liên quan đến dạng toán này.
Thông qua hiện tượng giao thoa sóng cho nên HocThatGioi xin giới đến các bạn các công thức quan trọng sau đây:
Công thức quan trọng của giao thóa sóng tại một điểm.
Lưu ý:
Điểm cực đại và điểm cực tiểu của hai nguồn cùng pha và ngược pha là trái ngược nhau nên các bạn cần chú ý tránh thế nhầm công thức nhé.
1.2 Bài tập áp dụng
Nếu các bạn đã xem qua phần phương pháp giải ở trên thì dưới đây là một số bài tập để các bạn áp dụng các công thức ở trên để học vững chắc hơn ở dạng toán này nhé. Khuyến khích nên làm trước khi xem đáp án nhé!
Câu 1: Trong thí nghiệm giao thóa sóng trên mặt nước, hai nguồn kết hợp S_{1} và S_{2} dao động với phương trình u_{1}=1,5cos\left ( 50\pi t -\frac{\pi }{6}\right ) cm và u_{2}=1,5cos\left ( 50\pi t +\frac{5\pi }{6}\right ) cm. Biết vận tốc truyền sóng trên mặt nước là 1 m/s. Tại điểm trên mặt nước cách S_{1} một đoạn là 10 cm và cách S_{2} một đoạn là 17 cm sẽ có biên độ sóng tổng hợp bằng bao nhiêu ?
Hướng dẫn giải:
Theo đề bài ta có:
Từ 2 phương trình sóng ta thấy hai nguồn này ngược pha vì \Delta \varphi = \varphi _{2} – \varphi _{1}= \pi .
Từ phương trình \Rightarrow \omega = 50\pi \rightarrow f= 25 Hz. \rightarrow \lambda =\frac{v}{f}= \frac{100}{25}=4 cm
Biên độ của một điểm M trong trường hợp hai nguồn ngược pha là: A_{M}= 2a sin\left | \left ( \pi \frac{d_{2}-d_{1}}{\lambda } \right ) \right | =2*1,5\left | sin\left ( \frac{\pi(17-10) }{4} \right ) \right |= 1,5\sqrt{2} cm.
Vậy chọn đáp án B.
Câu 2: Ở mặt thoáng của một chất lỏng có hai nguồn kết hợp A và B dao động theo phương thẳng đứng với phương trình: u_{1}= u_{2}= 3cos \left ( 20\pi t \right ) cm. Vận tốc truyền sóng là 80 cm/s. Gọi I là trung điểm AB, điểm M nằm trên AB là điểm gần I nhất dao động với biên độ cực đại. Khoảng cách MI là bao nhiêu ?
Hướng dẫn giải:
Từ đề bài ta có:
Từ phương trình u_{1}= u_{2}= 3cos \left ( 20\pi t \right ) \Rightarrow \omega = 20\pi \rightarrow f=10 Hz. \rightarrow \lambda =\frac{v}{f}=\frac{80}{10}=8 cm.
Do hai nguồn cùng pha nên điểm M là điểm cực đại gần I nhất mà I cũng là điểm cực dao động với biên độ cực đại
Nên khoảng MI= \frac{\lambda }{2} (Khoảng cách giữa hai cực đại liên tiếp). \rightarrow MI =4 cm
Vậy chọn đáp án B.
Câu 3: Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn sóng kết hợp tại AB dao động cùng pha với tần số f= 15 Hz. Tại điểm M cách A và B lần lượt là những đoàn 18 cm và 21,2 cm sóng có biên độ cực đại, giữa M và đường trung trực của AB còn một dãy cực đại khác. Vận tốc truyền sóng trên mặt nước là bao nhiêu ?
Hướng dẫn giải:
Hai nguồn cùng pha nên hiệu đường đi tại những điểm cực đại thỏa mãn: \Delta d= k\lambda .
Giữa M với đường trung trực có thêm 1 cực đại nữa \Rightarrow M thuộc cực đại thứ hai \rightarrow k=2 \Leftrightarrow \Delta d= 21,2-18=2\lambda \rightarrow \lambda =1,6 cm
Vận tốc truyền sóng là: v=\lambda *f= 1,6 *15 =24 cm/s.
Vậy chọn đáp án B.
2. Bài toán xác định số điểm cực đại, cực tiểu của giao thoa sóng.
Trước tiên để làm được bài toán này thì các bạn cần biết về các công thức tính số cực đại cực tiểu, cực đại trên một đoạn và cần luyện thêm các bài tập liên quan bên dưới.
2.1 Phương pháp giải
Đối với dạng toán này cũng sẽ có ba trường hợp đó là hai nguồn cùng pha và hai nguồn ngược pha và với độ lệch pha bất kì.
Sau đây là các công thức liên quan đến bài toán đếm số điểm cực đại và cực tiểu trong giao thoa.
Hai nguồn cùng pha:
Số điểm cực đại: \frac{-AB}{\lambda } < k < \frac{AB}{\lambda }
Số điểm cực tiểu: \frac{-AB}{\lambda } + 0,5 < k < \frac{AB}{\lambda }+ 0,5
Hai nguồn ngược pha:
Số điểm cực đại: \frac{-AB}{\lambda } + 0,5 < k < \frac{AB}{\lambda }+ 0,5
Số điểm cực tiểu: \frac{-AB}{\lambda } < k < \frac{AB}{\lambda }
2.2 Bài tập áp dụng
Để hiểu rõ hơn về dạng toán này thì mời các bạn tham khảo các bài tập bên dưới. Hãy tự làm trước khi xem đáp án nhé. Như vậy, các bạn mới tiến bộ được nha.
Câu 1: Hai nguồn A và B giống nhau dao động cùng pha, cách nhau 20 cm. Bước sóng là 2 cm. Tổng số cực đại, cực tiểu trên đoạn AB là bao nhiêu ?
Hướng dẫn giải:
Áp dụng cho hai nguồn cùng pha ta có:
Số điểm cực đại: \frac{-20}{2 } < k < \frac{20}{2} \Leftrightarrow -9 \leq k \leq 9 \rightarrowCó 19 cực đại
Số điểm cực tiểu: \frac{-20}{2 } + 0,5 < k < \frac{20}{2} + 0,5 \Leftrightarrow -9,5 < k < 10,5 \rightarrow Có 20 cực tiểu
Vậy có tổng cực đại cực tiểu là 39 .
Câu 2: Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn sóng kết hợp A, B cách nhau 20 cm dao động cùng pha tạo ra hệ vân giao thoa với bước sóng bằng 3 cm. Số điểm cực đại và cực tiểu trên đoạn AB là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải:
Hai nguồn cùng pha nên số cực đại và cực tiểu là
Số điểm cực đại: \frac{-AB}{\lambda } < k < \frac{AB}{\lambda }\Leftrightarrow -6,7 < k < 6,7 \rightarrow Có 13 cực đại
Số điểm cực tiểu: \frac{-AB}{\lambda } – 0,5 < k < \frac{AB}{\lambda } – 0,5 \Leftrightarrow -7,2 < k < 6,2 \rightarrow Có 14 cực tiểu
Vậy chọn đáp án A.
Câu 3: Ở bề mặt chất lỏng có hai nguồn kết hợp AB cách nhau 20 cm dao động với phương trình: u_{1}= 5cos(40\pi t )mm và u_{2}= 5cos(40\pi t +\pi ) mm. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 80 cm/s. Số điểm dao động với biên độ cực tiểu là bao nhiêu ?
Hướng dẫn giải:
Từ 2 phương trình ta có thể thấy đây là 2 nguồn ngược pha và có \omega = 40\pi \rightarrow f= 20 Hz
Số điểm cực tiểu là: \frac{-AB}{\lambda } < k < \frac{AB}{\lambda} \Leftrightarrow -5< k< 5\rightarrow Có 9 cực tiểu
Vậy chọn đáp án B.
Như vậy, bài viết về 2 dạng bài tập hay gặp về giao thoa sóng của HocThatGioi đến đây xin được kết thúc. Qua bài viết, hi vọng sẽ đem đến cho các bạn nhiều kiến thức bổ ích. Đừng quên Like và Share giúp HocThatGioi ngày càng phát triển nhé. Cuối cùng, cảm ơn tất cả các bạn đã theo dõi hết bài viết và chúc các bạn học tốt nhé!
Bài viết khác liên quan đến Lớp 12 - Vật Lý - Giao thoa sóng
