Chương 2
SÓNG CƠ HỌC
A. KIẾN THỨC CƠ BẢN
I. SÓNG CƠ HỌC
1. Định nghĩa:
- Sóng cơ học là những dao động cơ học lan truyền theo thời gian trong môi trường vật
chất.
- Sóng ngang là sóng có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng.
- Sóng dọc là sóng có phương dao động trùng với phương truyền sóng.
2. Các đại lượng đặc trưng của sóng:
a. Chu kỳ sóng: Chu kỳ sóng là chu kỳ dao động chung của các phần tử vật chất khi có
sóng truyền qua. (Ký hiệu: T; đơn vị: giây (s))
b. Tần số sóng: là đại lượng nghịch đảo của chu kỳ sóng.(Ký hiệu: f; đơn vị: (Hz))
1
f
T
=
c. Vận tốc truyền sóng: Vận tốc truyền sóng là vận tốc truyền pha dao động. (Ký hiệu:
v)
d. Biên độ sóng: Biên độ dao động sóng là biên độ dao động chung của các phần tử vật
chất khi có sóng truyền qua. (Ký hiệu: a)
e. Năng lượng sóng:
- Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng.
- Nếu sóng truyền từ một nguồn điểm trên mặt phẳng, năng lượng của sóng giảm tỷ lệ
với quãng đường truyền sóng.
- Nếu sóng truyền từ một nguồn điểm trong không gian, năng lượng của sóng giảm tỷ
lệ với bình phương quãng đường truyền sóng.
f. Bước sóng:
- Định nghĩa 1: Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương
truyền sóng và dao động cùng pha với nhau. (Ký hiệu: λ)
- Sóng kết hợp là sóng được tạo ra từ nguồn kết hợp.
3. Lý thuyết về giao thoa:
Giả sử A và B là hai nguồn kết hợp có phương trình
sóng
A B
u u asin t= = ω
và cùng truyến đến điểm M ( với
1
M
A B
d
1
d
2
MA = d
1
và MB = d
2
). Gọi v là vận tốc truyền sóng. Phương trình dao động tại M do A và
B truyền đến lần lượt là:
1
AM M M 1
2
BM M M 2
d
u a sin (t ) a sin( t d )
v v
d
u a sin (t ) a sin( t d )
v v
- Khoảng cách giữa hai điểm nút hoặc hai điểm bụng liên tiếp bằng
2
λ
.
- Hiện tượng sóng dừng ứng dụng để xác định vận tốc truyền sóng.
IV. SÓNG ÂM
1. Sóng âm và cảm giác âm:
- Những dao động có tần số từ 16Hz đến 20000Hz gọi là dao động âm. Sóng có tần số
trong miền đó gọi là sóng âm
- Sóng cơ học có tần số lớn hơn 20000Hz gọi là sóng siêu âm.
- Sóng cơ học có tần số nhỏ hơn 16Hz gọi là sóng hạ âm.
2. Sự truyền âm. Vận tốc âm:
- Sóng âm truyền được trong môi trường chất rắn, chất lỏng và chất khí. Sóng âm
không truyền được trong môi trường chân không.
- Vận tốc truyền âm phụ thuộc tính đàn hồi, mật độ môi trường, nhiệt độ môi trường.
3. Độ cao của âm:
Độ cao của âm là đặc tính sinh lý của âm, nó dựa vào một đặc tính vật lý của âm là tần
số.
4. Âm sắc:
Âm sắc là đặc tính sinh lý của âm, được hình thành trên cơ sở đặc tính vật lý của âm là
tần số và biên độ.
5. Năng lượng âm:
- Sóng âm mang năng lượng tỷ lệ với bình phương biên độ sóng.
- Cường độ âm là lượng năng lượng được sóng âm truyền đi trong một đơn vị thời
gian qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền âm. Đơn vị W/m
2
.
- Mức cường độ âm: Gọi I là cường độ âm, I
0
là cường độ âm chọn làm chuẩn. Mức
A. được truyền đi theo phương ngang.
B. có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng.
C. được truyền theo phương thẳng đứng.
D. có phương dao động trùng với phương truyền sóng.
II.4. Chọn câu đúng. Sóng dọc là sóng:
A. được truyền đi theo phương ngang.
B. có phương dao động trùng với phương truyền sóng.
C. được truyền đi theo phương thẳng đứng.
D. có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng.
II.5. Chọn câu đúng. Bước sóng là:
A. khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng và dao động
cùng pha.
B. khoảng cách giữa hai điểm dao động cùng pha trên phương truyền sóng.
C. khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng và dao động
ngược pha.
D. quãng đường sóng truyền được trong một đơn vị thời gian.
II.6. Chọn phát biểu đúng trong các phát biểu sau:
A. Bước sóng là quãng đường sóng truyền được trong một chu kỳ dao động của
sóng.
B. Đối với một môi trường nhất định, bước sóng tỷ lệ nghịch với tần số của sóng.
C. Những điểm cách nhau một số nguyên lần bước sóng trên phương truyền sóng
thì dao động cùng pha với nhau.
D. A, B, C đều đúng.
II.7. Chọn câu đúng.
Gọi d là khoảng cách giữa hai điểm trên phương truyền sóng, v là vận tốc truyền
sóng, f là tần số của sóng. Nếu
v
d (2n 1)
2f
= +
D. Cùng tần số, cùng pha và cùng biên độ dao động.
II.12. Điều nào sau đây là đúng khi nói về năng lượng của sóng cơ học?
A. Trong quá trình truyền sóng, năng lượng của sóng luôn luôn là đại lượng không
đổi.
B. Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng
C. Trong quá trình truyền sóng, năng lượng sóng giảm tỷ lệ với quãng đường
truyền sóng.
D. Trong quá trình truyền sóng, năng lượng sóng giảm tỷ lệ với bình phương quãng
đường truyền sóng.
II.13. Điều nào sau đây là sai khi nói về năng lượng của sóng cơ học?
A. Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng.
B. Khi sóng truyền từ một nguồn điểm trên mặt phẳng, năng lượng sóng giảm tỷ lệ
với quãng đường truyền sóng.
C. Khi sóng truyền từ một nguồn điểm trong không gian, năng lượng sóng giảm tỷ
lệ với bình phương quãng đường truyền sóng.
D. Năng lượng sóng luôn luôn không đổi trong quá trình truyền sóng.
II.14. Điều nào sau đây là sai khi nói về sóng âm?
A. Sóng âm là sóng cơ học dọc truyền được trong môi trường vật chất kể cả chân
không.
B. Sóng âm có tần số nằm trong khoảng từ 16Hz đến 20000Hz.
C. Sóng âm không truyền được trong chân không.
D. Vận tốc truyền âm phụ thuộc nhiệt độ.
II.15. Chọn câu đúng. Âm sắc là đặc tính sinh lý của âm được hình thành dựa trên đặc tính
vật lý của âm là:
A. Biên độ. B. Tần số.
C. Năng lượng âm. D. Biên độ và tần số.
II.16. Chọn câu đúng. Độ cao của âm phụ thuộc vào:
A. Biên độ. B. Tần số.
C. Năng lượng âm. D. Vận tốc truyền âm
II.17. Chọn câu đúng. Độ to của âm phụ thuộc vào:
A.
2
sin
= −
÷
M M
fd
u a t
v
π
ω
B.
2
sin
M M
d
u a t
v
π
ω
= −
÷
C.
2
sin
của AB.
B. họ các đường hyperbol có tiêu điểm AB.
C. đường trung trực của AB.
D. họ các đường hyperbol nhận A, B làm tiêu điểm.
II.24. Chọn câu đúng. Thực hiện thí nghiệm giao thoa trên mặt nước: A và B là hai nguồn
kết hợp có phương trình sóng tại A, B là: u
A
= u
B
= asinωt thì quỹ tích những điểm đứng
yên không dao động là:
A. họ các đường hyperbol nhận A, B làm tiêu điểm và bao gồm cả đường trung trực
của AB.
B. họ các đường hyperbol có tiêu điểm AB.
C. đường trung trực của AB.
D. họ các đường hyperbol nhận A, B làm tiêu điểm.
II.25. Chọn câu sai. Sóng kết hợp là sóng được phát ra từ các nguồn:
A. có cùng tần số, cùng phương truyền.
B. có cùng tần số và có độ lệch pha không thay đổi theo thời gian.
C. có cùng tần số và cùng pha hoặc độ lệch pha không thay đổi theo thời gian
D. có cùng tần số và cùng pha.
II.26. Điều nào sau đây là đúng khi nói về sự giao thoa sóng?
A. Giao thoa sóng là sự tổng hợp các sóng khác nhau trong không gian.
B. Điều kiện để có giao thoa là các sóng phải là sóng kết hợp nghĩa là chúng phải
cùng tần số, cùng pha hoặc có hiệu số pha không đổi theo thời gian.
C. Quỹ tích những điểm dao động cùng pha là một hyperbol.
D. Điều kiện để biên độ sóng cực đại là các sóng thành phần phải ngược pha.
5
II.27. Chọn câu đúng. Thực hiện thí nghiệm giao thoa trên mặt nước: A và B là hai nguồn
kết hợp có phương trình sóng tại A, B là: u
÷
C.
1 2
d
2 os
−
÷
d
ac
π
λ
D.
1 2
(d )
2 os
− d f
a c
v
π
II.28. Chọn câu đúng. Thực hiện thí nghiệm giao thoa trên mặt nước: A và B là hai nguồn
kết hợp có phương trình sóng tại A, B là: u
A
= u
B
= asinωt thì pha ban đầu của sóng tổng
hợp tại M (với MA = d
∆
là độ lệch pha của hai sóng
thành phần. Biên độ dao động tổng hợp tại M trong miền giao thoa đạt giá trị cực đại khi:
A.
2n
ϕ π
∆ =
B.
(2 1)n
ϕ π
∆ = +
C.
(2 1)
2
n
π
ϕ
∆ = +
D.
(2 1)
2
∆ = +
v
n
f
ϕ
Với n = 0, 1, 2, 3
II.30. Chọn câu đúng. Trong quá trình giao thoa sóng. Gọi
ϕ
∆
B.
∆ = n
ϕ λ
C. d = n
λ
D.
(2 1)n
ϕ π
∆ = +
II.32. Chọn câu đúng. Trong hiện tượng giao thoa, những điểm đứng yên không dao động
thì:
A.
1 v
d (n )
2 f
= +
B.
∆ = n
ϕ λ
C. d = n
λ
D.
(2 1)
2
∆ = +n
π
ϕ
II.33. Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về sóng dừng?
A. Khi một sóng tới và sóng phản xạ của nó truyền theo cùng một phương, chúng
C. 2,7s D. 3s
II.38. Một người quan sát một chiếc phao trên mặt biển, thấy nó nhô cao 10 lần trong
khoảng thời gian 36s và đo được khoảng cách giữa hai đỉnh sóng lân cận là 10m. Vận tốc
truyền sóng trên mặt biển:
A. 2,5m/s B. 2,8m/s
C. 40m/s D. 36m/s
II.39. Người ta đặt chìm trong nước một nguồn âm có tần số 725Hz và vận tốc truyền âm
trong nước là 1450m/s. Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trong nước và dao động
ngược pha là:
A. 0,25m B. 1m
C. 0,5m D. 1cm
II.40. Hai điểm ở cách một nguồn âm những khoảng 6,10m và 6,35m. Tần số âm là 680Hz,
vận tốc truyền âm trong không khí là 340m/s. Độ lệch pha của sóng âm tại hai điểm trên là:
A.
4
π
. B.
16
π
.
C. π. D.
4π
.
II.41. Sóng ân có tần số 450Hz lan truyền với vận tốc 360m/s trong không khí. Giữa hai
điểm cách nhau 1m trên phương truyền thì chúng dao động:
A. Cùng pha. B. Ngược pha.
C. Vuông pha. D. Lệch pha
4
π
.
π
= π −
C.
M
u 5sin(5 t )(cm)
2
π
= π −
D.
M
u 5sin(5 t )(cm)
4
π
= π +
II.46. Trên sợi dây OA dài 1,5m , đầu A cố định và đầu O dao động điều hoà có phương
trình
O
u 5sin 4 t(cm)= π
. Người ta đếm được từ O đến A có 5 nút. Vận tốc truyền sóng trên
dây là:
A. 1,2m/s B. 1,5m/s
C. 1m/s D. 3m/s
II.47. Trên sợi dây OA, đầu A cố định và đầu O dao động điều hoà với tần số 20Hz thì trên
dây có 5 nút. Muốn trên dây rung thành 2 bụng sóng thì ở O phải dao động với tần số:
A. 40Hz B. 12Hz
C. 50Hz D. 10Hz
II.48. Trong một thí nghiệm về giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn kết hợp A, B dao
động với tần số 28Hz. Tại một điểm M cách các nguồn A, B lần lượt những khoảng d
1
=
u 4cos sin(10 t )(cm)
12 12
π π
= π +
D.
7
u 2 3sin(10 t )(cm)
6
π
= π −
II.50. Hai nguồn kết hợp A, B cách nhau 10cm có phương trình dao động là
A B
u u 5sin 20 t(cm)= = π
. Vận tốc truyền sóng trên mặt chất lỏng là 1m/s. Phương trình
dao động tổng hợp tại điểm M trên mặt nước là trung điểm của AB là:
A.
u 10sin(20 t )(cm)= π −π
B.
u 5sin(20 t )(cm)= π − π
C.
u 10sin(20 t )(cm)= π + π
D.
u 5sin(20 t )(cm)= π + π
II.51. Hai nguồn kết hợp A, B cách nhau 10cm dao động với tần số 20Hz. Vận tốc truyền
sóng trên mặt chất lỏng là 1,5m/s. Số gợn lồi và số điểm đứng yên không dao động trên
đoạn AB là:
A. Có 14 gợn lồi và 13 điểm đứng yên không dao động.
B. Có 13 gợn lồi và 13 điểm đứng yên không dao động.
C. Có 14 gợn lồi và 14 điểm đứng yên không dao động.
dao động với biên độ cực đại .
C. M
1
dao động với biên độ cực đại và M
2
đứng yên không dao động.
D. M
1
và M
2
đứng yên không dao động.
8
II.53. Sóng dừng xảy ra trên dây AB = 11cm với đầu B tự do, bước sóng bằng 4cm. Trên
dây có:
A. 5 bụng, 5 nút. B. 6 bụng, 5 nút.
C. 6 bụng, 6 nút. D. 5 bụng, 6 nút.
II.54. Sóng dừng xảy ra trên dây AB = 20cm với đầu B cố định, bước sóng bằng 8cm. Trên
dây có:
A. 5 bụng, 5 nút. B. 6 bụng, 5 nút.
C. 6 bụng, 6 nút. D. 5 bụng, 6 nút.
II.55. Một sợi dây mãnh AB dài lm, đầu B cố định và đầu A dao động với phương trình
dao động là
u 4sin 20 t(cm)= π
. Vận tốc truyền sóng trên dây 25cm/s. Điều kiện về chiều
dài của dây AB để xảy ra hiện tượng sóng dừng là:
A.
l 2,5k=
B.
1
l 1,25(k )
và trên dây có sóng lan truyền với vận tốc 24m/s. Quan sát sóng dừng trên dây người ta
thấy có 9 nút. Tần số dao động của dây là:
A. 95Hz B. 85Hz C. 80Hz. D. 90Hz.
II.59. Tại điểm S trên mặt nước yên tĩnh có nguồn dao động điều hoà theo phương thẳng
đứng với tần số 50Hz. Khi đó trên mặt nước hình thành hệ sóng tròn đồng tâm S. Tại hai
điểm M, N nằm cách nhau 9cm trên đường thẳng đi qua S luôn dao động cùng pha với
nhau. Biết rằng, vận tốc truyền sóng thay đổi trong khoảng từ 70cm/s đến 80cm/s. Vận tốc
truyền sóng trên mặt nước là:
A. 75cm/s B. 80cm/s C. 70cm/s D. 72cm/s
II.60. Tại điểm S trên mặt nước yên tĩnh có nguồn dao động điều hoà theo phương thẳng
đứng với tần số f. Khi đó trên mặt nước hình thành hệ sóng tròn đồng tâm S. Tại hai điểm
M, N nằm cách nhau 5cm trên đường thẳng đi qua S luôn dao động ngược pha với nhau.
Biết vận tốc truyền sóng trên mặt nước là 80cm/s và tần số của nguồn dao động thay đổi
trong khoảng từ 48Hz đến 64Hz. Tần số dao động của nguồn là:
A. 64Hz B. 48Hz C. 54Hz D. 56Hz
61. Đầu A của một sợi dây đàn hồi căng ngang rất dài được nối với một bản rung có tần số
f = 0,5 Hz, biết rằng sau 2s sóng truyền đi được 10m trên dây không đổi. Bước sóng là :
A. 10m. B. 5m. C. 2,5m. D. 1m.
62. Đầu A của một sợi dây đàn hồi căng ngang rất dài được nối với một bản rung với
phương trình u = 5sin
π
t(cm), biết rằng sau 2s sóng truyền đi được 10m trên dây không
đổi. Điểm B trên dây cách A một đoạn 5m dao động :
A. Cùng pha với A.
B. Ngược pha với A.
C. Trễ pha
π
/2 so với A.
D. Nhanh pha
π
/3 là 5m. Vận tôc sonngs là :
A. 150m/s. B. 200m/s. C. 250m/s. D. 300m/s.
67. Một dây đàn hồi rất dài đầu A dao động với tần số f trong khoảng từ 22 đến 26Hz. Biên
độ dao động là 4cm, và vận tốc sóng trên dây là 4m/s. Điểm M trên dây cách A 28cm ta
thấy luôn dao động lệch pha với A là
2
).12(
π
ϕ
+=∆ k
. Tần số sóng là :
A. 23Hz. B. 24Hz. C. 25Hz. D. 26Hz.
68. Một dây đàn hồi rất dài đầu A dao động với tần số f trong khoảng từ 22 đến 26Hz. Biên
độ dao động là 4cm, và vận tốc sóng trên dây là 4m/s. Điểm M trên dây cách A 28cm ta
thấy luôn dao động lệch pha với A là
2
).12(
π
ϕ
+=∆ k
. Bước sóng là :
A. 16m. B. 0,16m. C. 25m. D. 0,25m.
69. Hai nguồn kết hợp A và B cách nhau 8cm dao động cùng tần số f = 20Hz, cùng biên độ
4cm, cùng pha ban đầu. Tại điểm M cách A và B lần lượt là 25cm và 20,5cm sóng có biên
độ cực đại. Giữa M và đường trung trực có hai dãy cực đại khác. Vận tốc sóng là :
A. 0,3m/s B. 3m/s. C. 1,5cm/s. D. 1,5m/s
70. Hai nguồn kết hợp A và B cách nhau 8cm dao động cùng tần số f = 20Hz, cùng biên độ
4cm, cùng pha ban đầu. Tại điểm M cách A và B lần lượt là 25cm và 20,5cm sóng có biên
độ cực đại. Giữa M và đường trung trực có hai dãy cực đại khác.Trong AB số điểm dao
động cực đại là :
II.19. A
II.20. B
II.21. B
II.22. A
II.23. A
II.24. D
II.25. A
II.26. B
II.27. D
II.28. A
II.29. A
II.30. B
II.31. C
II.32. A
II.33. A
II.34. B
II.35. B
II.36. C
II.37. D
II.38. A
II.39. B
II.40. C
II.41. C
II.42. D
II.43. B
II.44. A
II.45. C
II.46. B
II.47. D
II.48. C