Phân loại và phương pháp giải nhanh các bài tập về giao thoa sóng cơ Vật lí 12
PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH CÁC BÀI TẬP VỀ
GIAO THOA SÓNG CƠ VẬT LÍ 12
I. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong quá trình dạy học Vật lí 12 lớp cơ bản ở trường THPT Võ Trường
Toản tôi thấy hầu hết các em không thích học mônVật lí. Các em cho rằng môn
học này khó, khi làm bài tập có quá nhiều công thức để nhớ, hiểu và vận dụng.
Chính vì thế một số bộ phận không nhỏ các em học sinh không đam mê học môn
Vật lí dẫn đến kết quả học tập của các em chưa cao.
Kiến thức Vật lí 12 có nhiều phần khó trong đó phần giao thoa sóng cơ là một
trong những phần khó và rộng, học sinh rất dễ nhầm lẫn dẫn đến một số bộ phận
học sinh lớp 12 không nắm vững kiến thức, vận dụng làm bài tập chưa thành thạo.
Mặt khác trong những năm gần đây, hầu hết các Sở Giáo Dục, các trường THPT
đều lựa chọn ra đề kiểm tra môn Vật lí theo hướng trắc nghiệm khách quan, kì thi
tốt nghiệp THPT và ĐH – CĐ, đề thi môn Vật lí cũng vậy. Với hình thức thi này
đòi hỏi các em học sinh phải trả lời các câu hỏi trong thời gian rất ngắn và phải
chọn đáp án thật chính xác. Làm thế nào để đáp ứng được các tiêu chí này? Đó là
phải phân dạng các bài tập và đưa ra phương pháp giải một cách nhanh nhất, chính
xác nhất. Chính vì thế tôi quyết định lựa chọn đề tài “Phân loại và phương pháp
giải nhanh các bài tập về giao thoa sóng cơ Vật lí 12”
Giao thoa sóng cơ là một lĩnh vực rất rộng, trong đề tài này tôi chỉ đề cập đến
các dạng bài tập cơ bản về giao thoa sóng cơ trong sách giáo khoa Vật lí 12, trong
sách bài tập Vật lí 12 cơ bản, các dạng bài tập về giao thoa sóng cơ thường gặp
trong các đề thi tốt nghiệp, đại học, cao đẳng.
II. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ CƠ SỞ THỰC TIỄN
1. Cơ sở lí luận
Môn vật lý là môn nghiên cứu những quy luật, hiện tượng xảy ra trong đời
sống. Nếu nắm rõ được các quy luật, hiểu rõ hiện tượng là có thể hiểu và tìm được
hướng giải cho bài toán vật lý. Phần còn lại là áp dụng công thức đã học cùng với
những dữ kiện của đề bài, thêm một chút tính toán; học sinh có thể giải bài tập Vật
lý. Điều quan trọng là phải hiểu rõ công thức để không tính sai và tính nhầm.
13
trường THPT Võ Trường
Toản, hầu hết các em đều chăm ngoan, năng nổ, nhiệt tình mặc dù lực học của các
em chưa cao.
2.2. Khó khăn
Là giáo viên trẻ, kinh nghiệm chưa nhiều, lần đầu viết sáng kiến kinh nghiệm
còn nhiều bỡ ngỡ
Môn học Vật lí là một môn học khó, hầu hết các em ở lớp cơ bản của trường
THPT Võ Trường Toản không chọn thi tốt nghiệp nên trong quá trình dạy học các
em lơ là, ít chú trọng.
Là một trường học ở vùng sâu, vùng xa nên điều kiện học tập của các em còn
chưa đầy đủ, một số thiết bị học tập thiếu, một số dụng cụ thí nghiệm đã hỏng hoặc
có độ chính xác không cao.
III. NỘI DUNG ĐỀ TÀI
1. Phương pháp chung
+ Phân dạng bài tập.
+ Trình bày phương pháp giải nhanh một cách ngắn gọn.
+ Ví dụ minh họa.
Trường THPT Võ Trường Toản Giáo viên: Lê Thị Thúy 2
Phân loại và phương pháp giải nhanh các bài tập về giao thoa sóng cơ Vật lí 12
2. Phân loại và phương pháp giải nhanh các bài tập về giao thoa sóng cơ
2.1. Dạng 1. Viết phương trình sóng tổng hợp
a. Phương pháp
Xét hai nguồn kết hợp A và B có phương trình
)cos(
1
ϕω
+=
tau
A
∆
−
−
=
2
cos
2
cos2
211212
ϕϕ
λ
πω
ϕ
λ
π
dd
t
dd
au
M
*TH1: Hai nguồn A, B dao động cùng pha
Phương trình dao động tổng hợp tại M do A, B truyền đến là
u = u
AM
+ u
BM
= 2acos
)cos( tau
A
ω
=
và
)cos(
πω
+=
tau
B
Phương trình dao động tổng hợp tại M do A, B truyền tới là
u = u
AM
+ u
BM
= 2acos
( )
−
−
2
12
π
λ
2
cos(
π
ω
+=
tau
B
Phương trình dao động tổng hợp tại M do A, B truyền tới là
u = u
AM
+ u
BM
= 2acos
( )
−
−
4
12
π
λ
π
dd
cos
( )
cos(10πt – 3,85π) cm B. u
M
= 2
2
cos(10πt – 3,85π) cm
C. u
M
= 4
2
cos(10πt – 3,85π) cm D. u
M
=
2
cos(10πt – 3,85π) cm
Hướng dẫn
Từ phương trình ta có ƒ = = 5 Hz → λ = =
5
20
= 4 cm/s.
Hai nguồn cùng pha nên phương trình sóng tổng hợp tại M do A, B truyền đến là
Trường THPT Võ Trường Toản Giáo viên: Lê Thị Thúy 3
Phân loại và phương pháp giải nhanh các bài tập về giao thoa sóng cơ Vật lí 12
u = u
AM
+ u
BM
= 2acos
( )
−
4
2,72,8
π
cos
( )
+
−
4
2,72,8
10
π
π
t
= 5
2
cos(10πt – 3,85π) cm. → Chọn đáp án A
Ví dụ 2. Trong giao thoa sóng nước, hai nguồn kết hợp A, B cách nhau 10 cm dao
động với phương trình lần lượt là u
A
= 2cos(50πt)cm, u
AM
+ u
BM
= 2acos
( )
−
−
2
12
π
λ
π
dd
cos
( )
+
+
−
+
−
22
1623
50
ππ
π
t
= 4cos(50πt - 19π) cm → Chọn đáp án C
2.2. Dạng 2. Xác định biên độ sóng tổng hợp của hai nguồn giao thoa
a. Phương pháp
Xét hai nguồn kết hợp A, B có phương trình
u
A
= acos(
)
1
ϕω
+t
u
B
= acos(
)
2
ϕω
+t
Điểm M cách A khoảng d
1
= AM; M cách B khoảng d
2
−
+ Biên độ dao động tổng hợp cực đại khi d
2
- d
1
= kλ (k
∈
Z)
Khi đó a
max
= 2a
+ Biên độ dao động tổng hợp cực tiểu khi d
2
- d
1
= (2k+1) (k
∈
Z)
Khi đó a
min
= 0
Chú ý
Trường THPT Võ Trường Toản Giáo viên: Lê Thị Thúy 4
Phân loại và phương pháp giải nhanh các bài tập về giao thoa sóng cơ Vật lí 12
+ Nếu O là trung điểm của đoạn AB thì tại O hoặc các điểm nằm trên đường
trung trực của đoạn AB sẽ dao động với biên độ cực đại và bằng 2a
+ Khoảng cách giữa hai cực đại liên tiếp hoặc 2 cực tiểu liên tiếp là
2
λ
*TH2: Hai nguồn A, B dao động ngược pha
Z)
Khi đó a
min
= 0
Chú ý
+ Nếu O là trung điểm của đoạn AB thì tại O hoặc các điểm nằm trên đường
trung trực của đoạn AB sẽ dao động với biên độ cực tiểu và bằng 0
*TH3: Hai nguồn A, B dao động vuông pha
Xét hai nguồn kết hợp A, B có phương trình
)cos( tau
A
ω
=
và
)
2
cos(
π
ω
+=
tau
B
+ Biên độ giao động tổng hợp tại M là: a
M
=
4
)(
cos2
12
π
=
λ
π
)(
cos2
12
dd
a
−
=
5
)55(
cos5.2
−
π
= 10cm → Chọn đáp án D
Cách 2: Vì M là trung điểm AB nên a
M
= 2a = 2.5 = 10cm
Trường THPT Võ Trường Toản Giáo viên: Lê Thị Thúy 5
Phân loại và phương pháp giải nhanh các bài tập về giao thoa sóng cơ Vật lí 12
Ví dụ 2: Trên mặt nước có hai nguồn phát sóng kết hợp A, B có cùng biên độ a =
2(cm), cùng tần số f = 20(Hz), ngược pha nhau. Coi biên độ sóng không đổi, vận
tốc sóng v = 80(cm/s). Biên độ dao động tổng hợp tại điểm M có AM = 12(cm),
BM = 10(cm) là
A. 4 cm B. 2cm C. 3cm D. 1 cm
Hướng dẫn
Ta có λ = =
20
80
cách
nhau 20cm. Hai nguồn này dao động theo phương thẳng đứng có phương trình lần
lượt là u
1
= 5cos40πt (mm) và u
2
= 5cos(40πt + π) (mm). Tốc độ truyền sóng trên
mặt chất lỏng là 80 cm/s. Xét các điểm trên S
1
S
2
, điểm I là trung điểm của S
1
S
2
,
điểm M nằm cách I một đoạn 3cm sẽ dao động với biên độ
A. 8mm B. 6mm C. 10mm D. 4 mm
Hướng dẫn
Cách 1: Vì M là trung điểm AB nên a
M
= 2a = 2.5 = 10mm
Cách 2: Từ trình ta có ƒ = = 20 Hz → λ = =
20
80
= 4cm = 40mm
I là trung điểm S
1
S
2
)
240
)70130(
cos(5.2
ππ
±
−
= 10mm
→ Chọn đáp án C
Ví dụ 4: Trên mặt nước có hai nguồn A, B dao động lần lượt theo phương trình
)
2
5cos(4
π
π
+= tu
A
cm và
)5cos(4
ππ
+= tu
B
cm. Coi vận tốc và biên độ sóng không
đổi trong quá trình truyền sóng. Điểm M thuộc mặt nước nằm trên đường trung
trực của đoạn AB sẽ dao động với biên độ bao nhiêu?
A. 5
2
cm B. 4
2
cm C. 2
Vì d
2
= d
1
nên a
M
= 2a
)
4
cos(
π
= 4
2
cm. → Chọn đáp án B
2.3. Dạng 3. Tính các đại lượng đặc trưng của sóng từ điều kiện cực đại, cực
tiểu giao thoa
a. Phương pháp
*TH1: Hai nguồn cùng pha
+ Vị trí các đường cực đại thỏa mãn: d
2
– d
1
= k
λ
với k
∈
Z
+ Vị trí các đường cực tiểu thỏa mãn: d
2
– d
= 19 cm, d
2
= 21 cm, sóng có biên độ cực đại. Giữa M và
đường trung trực của AB chỉ có duy nhất một cực đại. Tốc độ truyền sóng trên mặt
nước có giá trị là
A. v = 28 cm/s. B. v = 7 cm/s. C. v = 14 cm/s. D. v = 56 cm/s.
Hướng dẫn
Tại M sóng có biên độ cực đại, giữa M và đường trung trực AB chỉ có một cực đại
nên là M thuộc đường cực đại bậc 2
Hai nguồn cùng pha nên d
2
– d
1
= k
λ
⇔
2 = 2
λ
λ
⇒
= 1cm
Mà λ =
⇒
v =
λ
.f = 1.14 = 14cm/s → Chọn đáp án C
Ví dụ 2. Trong một thí nghiệm về giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn kết hợp
A, B dao động với tần số ƒ = 15 Hz và cùng pha. Tại một điểm M cách A, B những
khoảng d
1
Phân loại và phương pháp giải nhanh các bài tập về giao thoa sóng cơ Vật lí 12
độ truyền sóng trên mặt nước
A. 13 cm/s. B. 15 cm/s. C. 30 cm/s. D. 45 cm/s.
Hướng dẫn
Sóng có biên độ cực đại thứ nhất kể từ đường trung trực của AM nên k = 1
⇒
d
2
– d
1
= k
λ
⇔
2 =
λ
λ
⇒
= 2cm
Mà λ =
⇒
v =
λ
.f = 2.15 = 30cm/s → Chọn đáp án C
Ví dụ 4. Giao thoa sóng trên mặt nước, 2 nguồn kết hợp cùng pha A và B dao động
với tần số f. Tại điểm M trên mặt nước cách A 19 (cm) và cách B 21 (cm), sóng có
biên độ cực đại. Giữa M và đường trung trực của AB có 3 dãy các cực đại khác.
Vận tốc truyền sóng trên mặt nước có giá trị 40cm/s. Giá trị của f là
A. 20Hz B. 40 Hz C. 60Hz D. 80 Hz
Hướng dẫn
+ Số điểm dao động cực đại trên đoạn AB là các giá trị của k nguyên thỏa mãn
λλ
AB
k
AB
≤≤−
+ Vị trí các cực đại giao thoa: d
2
– d
1
= k
λ
(k∈Z).
+ Số điểm dao động cực tiểu trên đoạn AB là các giá trị của k nguyên thỏa mãn
2
1
2
1
−≤≤−−
λλ
AB
k
AB
+ Vị trí các cực tiểu giao thoa: (d
2
– d
1
= k+0,5)
λ
( k∈ Z ).
= k
λ
(k∈Z).
Trường THPT Võ Trường Toản Giáo viên: Lê Thị Thúy 8
Phân loại và phương pháp giải nhanh các bài tập về giao thoa sóng cơ Vật lí 12
*TH3. Hai nguồn vuông pha
+ Số điểm dao động cực đại bằng số điểm dao động cực tiểu trên đoạn AB là các
giá trị k nguyên thỏa mãn hệ thức:
4
1
4
1
−≤≤−−
λλ
AB
k
AB
b. Ví dụ minh họa
Ví dụ 1. Dùng một âm thoa có tần số rung 100 Hz, người ta tạo ra tại hai điểm A,
B trên mặt nước hai nguồn sóng cùng biên độ, cùng pha. Khoảng cách AB = 2 cm,
tốc độ truyền pha của dao động là 20 cm/s. Số điểm dao động với biên độ cực tiểu
trên đoạn AB là
A. 19. B. 20. C. 21. D. 22.
Hướng dẫn
Bước sóng:
2,0
100
20
===
f
1
, O
2
cách nhau 48 cm trên mặt chất lỏng có hai nguồn phát
sóng dao động theo phương thẳng đứng với phương trình u
1
= 5sin(100πt) mm và
u
2
= 5sin(100πt + π) mm. Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 2m/s. Coi biên
độ sóng không đổi trong quá trình truyền sóng. Trên đoạn O
1
O
2
có số cực đại giao
thoa là
A. 24. B. 23. C. 25. D. 26.
Hướng dẫn
Từ phương trình ta có ƒ = = 50 Hz → λ = =
50
2
= 0,04 m/s = 4cm
Vì hai nguồn ngược pha nên trên đoạn O
1
O
2
có số cực đại giao thoa là các giá trị
của k nguyên thỏa mãn
2
1
= +
và
cmtu )
2
50cos(2,0
2
π
π
+=
. Biết vận
tốc truyền sóng trên mặt nước là 0,5(m/s). Tính số điểm cực đại và cực tiểu trên
đoạn A,B.
A. 8 và 8 B. 9 và 10 C. 10 và 10 D. 11 và 12
Hướng dẫn
Từ phương trình ta có ƒ = = 25 Hz → λ = =
25
5,0
= 0,02 m/s = 2cm
Vì hai nguồn vuông pha nên số điểm dao động cực đại bằng số điểm dao động cực
tiểu trên đoạn AB
4
1
4
1
−≤≤−−
λλ
AB
k
AB
4
2M
– d
1M
; ∆d
N
= d
2N
– d
1N
và giả sử ∆d
M
< ∆d
N
.
*TH
1
.Hai nguồn dao động lệch pha nhau góc bất kì: ∆ϕ = ϕ
2
- ϕ
1
+ Cực đại:
2 2
N
M
d
d
k
ϕ ϕ
λ π λ π
∆
1 1
2 2
N
M
d
d
k
λ λ
∆
∆
− < < −
* TH
3.
Hai nguồn dao động ngược pha
+ Cực đại:
1 1
2 2
N
M
d
d
k
λ λ
∆
∆
− < < −
+ Cực tiểu:
N
M
d
= d
2M
– d
1M
= -4cm
d
1N
= 15cm, d
2N
= 31cm
⇒
∆d
N
= d
2N
– d
1N
= 16cm
Bước sóng
2
20
40
===
f
v
λ
cm
Hai nguồn dao động ngược pha nên
+ Cực đại:
1 1
là
31 cm, cách O
2
là 18 cm. Điểm N cách nguồn O
1
là 22 cm, cách O
2
là 43 cm. Trong
khoảng MN có bao nhiêu gợn lồi, gợn lõm?
A. 7; 7. B. 7; 8. C. 6; 7. D. 6; 8.
Hướng dẫn
Ta có d
1M
= 31cm, d
2M
=18cm
⇒
∆d
M
= d
2M
– d
1M
= -13cm
d
1N
= 22cm, d
2N
= 43cm
⇒
1 1
2 2
N
M
d
d
k
λ λ
∆
∆
− < < −
⇒
5
13−
-
2
1
< k <
5
21
-
2
1
⇒
-3,1 < k < 3,7
Có 7 cực tiểu(gợn lõm)
→ Chọn đáp án A
Ví dụ 3. Hai nguồn A, B cách nhau 40cm luôn dao động cùng pha, có bước sóng
20−
≤
k
≤
6
20
⇒
-3,3
≤
k
≤
3,3
Trường THPT Võ Trường Toản Giáo viên: Lê Thị Thúy 11
A
B
D
C
O
I
Phân loại và phương pháp giải nhanh các bài tập về giao thoa sóng cơ Vật lí 12
⇒
Có 7 giá trị của k nguyên thỏa mãn
⇒
có 7 điểm cực đại
+ Cực tiểu:
2
1
2
≤
k
≤
2,8
⇒
Có 6 giá trị của k nguyên thỏa mãn
→ Chọn đáp án B
Ví dụ 4. Ở mặt thoáng của một chất lỏng có hai nguồn sóng kết hợp A và B cách
nhau 20cm, dao động theo phương thẳng đứng với phương trình u
A
= 2cos40πt và
u
B
= 2cos(40πt + π) (u
A
, u
B
tính bằng mm, t tính bằng s). Biết tốc độ truyền sóng
trên mặt chất lỏng là 30cm/s. Xét hình vuông AMNB thuộc mặt thoáng chất lỏng.
Số điểm dao động với biên độ cực đại trên đoạn MN là
A. 12 B. 13 C. 11 D. 14
Hướng dẫn
Từ phương trình ta có ƒ = = 20 Hz → λ = =
20
30
= 1,5cm
Ta có: MA = NB = 20cm; MB = NA =
2202020
22
=+
2
1
5,1
22020
−
−−
≤
k
≤
2
1
5,1
20220
−
−
⇒
-6,02
≤
k
≤
5,02
⇒
Có 12 giá trị của k nguyên thỏa mãn
⇒
có 12 điểm cực đại
→ Chọn đáp án A
Ví dụ 5. Ở mặt thoáng của một chất lỏng có hai nguồn sóng kết hợp A và B cách
nhau 20 cm, dao động theo phương thẳng đứng với phương trình u
1
2
1
−
∆
≤≤−
∆
λλ
BM
d
k
d
Trường THPT Võ Trường Toản Giáo viên: Lê Thị Thúy 12
A
B
M
N
O
I
A
B
M
N
O
I
C
M
O
BA
d
A. 13 B. 14 C. 15 D. 16
Hướng dẫn
Ta có: T =
ω
π
2
= 0,1s; λ =v.T =30.0,1= 3cm.
MB = AN =
2303030
22
=+
cm
M
d∆
= MA – MB = 30 - 30
2
cm
B
d∆
= BA = 30cm
))(20cos(
1
mmtau
π
=
))(20sin(
2
mmtau
ππ
u
A
=
)cos( tau
B
ω
=
M nằm trên đường trung trực của AB nên MA = MB = d
1
= d
2
= d (hình vẽ). Gọi
O là trung điểm của AB
Phương trình tổng hợp tại M là
−=
λ
π
ω
d
tau
M
2
cos2
+ M cùng pha với nguồn nếu
2
(
2
OC
AB
k
AB
+≤≤
λ
+ M ngược pha với nguồn nếu
π
λ
πϕ
)12(2 +==∆ k
d
⇒
d =
2
)12(
λ
+k
⇒
Số điểm dao động ngược pha với nguồn trên CO là các giá trị k nguyên thỏa
mãn
22
)
2
(
22
8)
2
12
(
3
1
3.2
12
+≤≤ k
3,32 ≤≤⇒ k
⇒
Vậy có 2 điểm thõa mãn yêu cầu bài ra
⇒
Đáp án B
Ví dụ 2. Trên mặt nước có hai nguồn kết hợp AB cùng pha cách nhau một đoạn
12cm đang dao động vuông góc với mặt nước tạo ra sóng với bước sóng 1,6cm.
Gọi C là một điểm trên mặt nước cách đều hai nguồn và cách trung điểm O của
đoạn AB một khoản 8cm. Hỏi trên đoạn CO, số điểm dao động ngược pha với
nguồn là:
A. 2 B. 3 C. 4 D. 5
Hướng dẫn
Ta có: AB = 12cm;
λ
= 1,6cm; OC = 8cm
Số điểm dao động ngược pha với nguồn là các giá trị
k nguyên thỏa mãn
22
)
2
Vậy có 2 điểm thõa mãn yêu cầu bài ra
⇒
Đáp án A
2.7. Dạng 7. Xác định số điểm cực trị trên đường tròn tâm O là trung điểm
của AB có đường kính d
Xét đường tròn tâm O là trung điểm của AB có
đường kính d
≤
AB (hình vẽ)
a. Phương pháp
*TH1. Hai nguồn cùng pha
Tìm số cực đại
+ Tính
λλ
d
k
d
≤≤−
⇒
k giá trị nguyên
+ Tại M,N là cực đại thì số điểm dao động cực đại trên đường tròn tâm O đường
kính d là 2k-2. Tại M, N khác cực đại thì số điểm cực đại trên đường tròn tâm O
đường kính d là 2k
+ Nếu d = AB và tại A, B là cực đại thì số cực đại trên đường tròn tâm O, đường
kính d là 2k-2.
+ Nếu d = AB và tại A, B không phải là cực đại thì số cực đại thõa mãn là 2k
Tìm số cực tiểu
+ Tính
2
1
N
Phân loại và phương pháp giải nhanh các bài tập về giao thoa sóng cơ Vật lí 12
Hướng dẫn
Ta có
025,0
20
5,0
===
f
v
λ
m/s = 2,5cm; d = 2.5 = 10cm < AB
Hai nguồn cùng pha nên :
λλ
d
k
d
≤≤−
5,2
10
5,2
10
≤≤−⇔ k
44 ≤≤−⇔ k
⇒
Có 9 giá trị nguyên của k
Vậy trên đường tròn bán kính 5cm có 2.9 - 2 = 16 điểm dao động với biên độ cực
đại. → Chọn đáp án D
2.8. Dạng 8. Xác định khoảng cách ngắn nhất hoặc lớn nhất từ điểm cực trị
kdd =−
12
+ Điểm M dao động với biên độ cực đại cách A đoạn ngắn nhất ứng với
max
k
(Loại trường hợp cực đại tại nguồn)
+ Từ công thức:
AB AB
k
λ λ
−
< <
suy ra
max
k
Trường THPT Võ Trường Toản Giáo viên: Lê Thị Thúy 16
A
B
k=-1
k=0
k= 1
/k
max
/
k=0
k=-2
k=-1
k= 1
k= 2
max
k
+ Từ điều kiện bài toán suy ra được AM’
b. Ví dụ minh họa
Ví dụ 1. Trên bề mặt chất lỏng có hai nguồn kết hợp AB cách nhau 40cm dao
động cùng pha. Biết sóng do mỗi nguồn phát ra có tần số f=10(Hz), vận tốc truyền
sóng 2(m/s). Gọi M là một điểm nằm trên đường thẳng đi qua A và vuông góc
với AB, M dao động với biên độ cực đại. Đoạn AM có giá trị lớn nhất là
A. 20cm B. 30cm C. 40cm D.50cm
Hướng dẫn
+ Ta có
200
20( )
10
v
cm
f
λ
= = =
.
+ Do M là một cực đại giao thoa nên để đoạn
AM có giá trị lớn nhất thì M phải nằm trên đường cực
đại bậc 1( k = +1) và thỏa mãn:
2 1
1.20 20( )d d k cm
λ
− = = =
(1).
+ Mặt khác, tam giác AMB là tam giác vuông tại A nên ta có
3,3 3,3
3 3
AB AB
k k k
λ λ
− −
< < ⇔ < < ⇔ − < <
=>
0, 1, 2, 3k
= ± ± ±
.
Để đoạn AM có giá trị bé nhất thì M phải nằm trên đường
Trường THPT Võ Trường Toản Giáo viên: Lê Thị Thúy 17
A
B
M
k=0
d
1
d
2
k=1
A
B
M
K=0
d1
d2
K=3
Phân loại và phương pháp giải nhanh các bài tập về giao thoa sóng cơ Vật lí 12
= 2cos(πt) cm.
C. u
M
= 2cos(πt – 3π/4) cm. D. u
M
= 2cos(πt + π/4) cm.
Câu 2. Một sóng cơ học lan truyền trên một phương truyền sóng với tốc độ v = 50
cm/s. Sóng truyền từ O đến M, biết phương trình sóng tại điểm M là u
M
=
5cos(50πt – π) cm. M nằm sau O cách O một đoạn 0,5 cm thì phương trình sóng tại
O là
A. u
O
= 5cos(50πt – 3π/2) cm. B. u
O
= 5cos(50πt + π) cm.
C. u
O
= 5cos(50πt – 3π/4) cm. D. u
O
= 5cos(50πt – π/2) cm.
Câu 3. Trên mặt nước có hai nguồn A, B dao động lần lượt theo phương trình u
A
=
2cos(40πt + ) cm; u
B
= 2cos(40πt - ) cm. Tốc độ truyền sóng là 40 cm/s. Điểm M
cách các nguồn A, B lần lượt 14 cm và 18 cm có biên độ dao động bằng
A. 5 cm B. 2 cm C. 4,6 cm D. 5,3 cm
tốc truyền sóng trên mặt nước là
Trường THPT Võ Trường Toản Giáo viên: Lê Thị Thúy 18
Phân loại và phương pháp giải nhanh các bài tập về giao thoa sóng cơ Vật lí 12
A. 36cm/s. B. 24cm/s. C. 20,6cm/s. D. 28,8 cm/s.
Câu 8. Tại hai điểm O
1
, O
2
cách nhau 48 cm trên mặt chất lỏng có hai nguồn phát
sóng dao động theo phương thẳng đứng với phương trình u
1
= 5sin(100πt) mm và
u
2
= 5sin(100πt + π) mm. Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 2 m/s. Coi biên
độ sóng không đổi Trong quá trình truyền sóng. Trên đoạn O
1
O
2
có số cực đại giao
thoa là
A. 24. B. 23. C. 25. D. 26.
Câu 9. Hai nguồn sóng kết hợp A và B dao động ngược pha với tần số ƒ = 40 Hz,
tốc độ truyền sóng v = 60 cm/s.Khoảng cách giữa hai nguồn sóng là 7 cm. Số điểm
dao động với biên độ cực đại giữa A và B là:
A. 7. B. 8. C. 10. D. 9.
Câu 10. Hai điểm S
1
, S
2
1
và S
2
cách nhau
20 cm. Hai nguồn này dao động theo phương thẳng đứng có phương trình lần lượt
là u
1
= 5cos(40πt) mm; u
2
= 5cos(40πt + π) mm. Tốc độ truyền sóng trên mặt chất
lỏng là 80 cm/s. Số điểm dao động với biên độ cực đại trên S
1
S
2
là
A. 11. B. 9. C. 10. D. 8.
Câu 14. Hai nguồn sóng kết hợp A và B cách nhau 12,4 cm dao động theo phương
trình u
A
= a
1
cos(40πt + ) cm và u
B
= acos(40πt - ) cm. Tốc độ truyền sóng là 40
cm/s. Điểm M trên đoạn AB có AM = 4 cm. Số điểm dao động với biên độ cực
tiểu trên AM là
A. 8. B. 4. C. 6. D. 5.
Câu 15. Trên bề mặt chất lỏng cho 2 nguồn dao động vuông góc với bề mặt chất
lỏng có phương trình dao động u
A
1
S
2
và 1 cạnh MS
1
= 10 m.Trên MS
1
có số điểm cực đại giao thoa là
A. 10 điểm B. 12 điểm C. 9 điểm D. 11 điểm
Câu 18. Trong một thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, có hai nguồn kết hợp
A và B dao động cùng pha, cùng biên độ a, tần số 20 Hz, cách nhau 10 cm. Tốc độ
truyền sóng trên mặt nước 30 cm/s, coi biên độ sóng không đổi Trong quá trình
truyền. Gọi C và D là hai điểm trên mặt nước sao cho ABCD là hình vuông. Số
điểm dao động với biên độ a trên đoạn CD là
A. 5 B. 6 C. 12 D. 10
Câu 19. Trên bề mặt chất lỏng cho 2 nguồn A, B dao động vuông góc với bề mặt
chất lỏng với phương trình dao động u
A
= 3cos10πt (cm) và u
B
= 5cos(10πt + π/3)
cm. Tốc độ truyền sóng là v = 50 cm/s. AB = 30 cm. Cho điểm C trên đoạn AB,
cách A 18 cm và cách B 12 cm. vẽ vòng tròn đường kính 10 cm, tâm tại C. Số
điểm dao động với biên độ 8 cm trên đường tròn là
A. 4 B. 5 C. 6 D. 8
Câu 20. Trên mặt thoáng chất lỏng, tại A và B cách nhau 20 cm, người ta bố trí hai
nguồn đồng bộ có tần số 20 Hz. Tốc độ truyền sóng trên mặt thoáng chất lỏng v =
50 cm/s. Hình vuông ABCD nằm trên mặt thoáng chất lỏng, I là trung điểm của
CD. Gọi điểm M nằm trên CD là điểm gần I nhất dao động với biên độ cực đại.
Tính khoảng cách từ M đến I.
10
, lớp đối chứng là 12A
13
. Ở các lớp thực
nghiệm được học, ôn tập theo cách xây dựng của đề tài, còn các lớp đối chứng thì
ôn tập bình thường. Sau khi tiến hành khảo sát bằng cách cho học sinh vận dụng
làm một số câu hỏi trong đề thi học kì I của Sở Giáo Dục Đào Tạo Đồng Nai, đề
thi tốt nghiệp ĐH – CĐ trong các năm gần đây, kết quả khảo sát được thể hiện
trong bảng số liệu sau:
Lớp
Sĩ số
Điểm, tỉ lệ %
Tỉ lệ
chung
Kém Yếu Tb Khá Giỏi
12A
7
35 3
8,6%
5
14,2%
15
42,9%
8
22,9%
4
11,4% 77,2%
12A
10
36 5
một số em ngay từ đầu xác định sẽ không chọn môn Vật lí để thi tốt nghiệp, ĐH-
CĐ thì nay bắt đầu thay đổi cách suy nghĩ.
Đề tài “Phân loại và phương pháp giải nhanh các bài tập về giao thoa sóng
cơ” mong góp thêm một ít kinh nghiệm và chia sẻ với đồng nghiệp, với học sinh,
mong sao mỗi thầy cô giáo, học sinh có thể vận dụng nội dung của đề tài này vào
việc học tập cũng như giảng dạy.
Do điều kiện thời gian đề tài này mới tập trung khai thác ở một số điểm
chính, minh họa cho dạng tổng quát, có những chỗ vẫn chưa có điều kiện đi sâu.
Đề tài chỉ là một phần nhỏ trong chương trìnhvật lý 12, nên bài tập có tính minh
họa phục vụ cho dạng điển hình của đề tài, những phần liên quan ở các chương
Trường THPT Võ Trường Toản Giáo viên: Lê Thị Thúy 21
Phân loại và phương pháp giải nhanh các bài tập về giao thoa sóng cơ Vật lí 12
khác cùng dạng không có điều kiện đưa vào nhiều. Do đó hệ thống bài tập còn ít
phong phú. Các dạng vận dụng cũng chưa đầy đủ trọn vẹn mong quý thầy cô đồng
nghiệp góp ý thêm.
Trong quá trình thực hiện đề tài còn nhiều thiếu sót, rất mong quý thầy cô,
đồng nghiệp góp ý để đề tài hoàn thiện hơn.
VII. KIẾN NGHỊ
Trong quá trình thực hiện đề tài tôi nhận thấy thời gian dành để làm các bài
tập trên lớp còn ít. Kính mong nhà trường tạo điều kiện sắp xếp để các em có thể
có thời gian làm bài tập nhiều hơn.
Nhà trường và Sở Giáo Dục nên tăng cường tập huấn đổi mới cách dạy, cách
học để học sinh bớt thụ động, thích học môn Vật lí hơn.
Cần giao lưu với các trường bạn để học hỏi kinh nghiệm, nâng cao trình độ.
Đối với tổ chuyên môn cần xây dựng từng chuyên đề một cách cụ thể, cần
trao đổi để tìm ra cách dạy hay, mới, dễ hiểu đối với các bài dạy khó.
Cẩm Mỹ, ngày 18 tháng 05 năm 2015
Người thực hiện
Lê Thị Thúy
TÀI LIỆU THAM KHẢO
04 14 24 34
05 15 25 35
06 16 26 36
07 17 27 37
08 18 28 38
09 19 29 39
10 20 30 40
Câu 1. (HKI-2010): Trong thí nghiệm về hiện tượng giao thoa sóng trên mặt nước
với hai nguồn sóng kết hợp S
1
và S
2
. Trên đoạn thẳng nối hai nguồn S
1
và S
2
, hai
điểm dao động với biên độ cực đại liên tiếp nằm cách nhau 2mm. Bước sóng của
sóng này bằng
A.
=
λ
2 mm. B.
=
λ
4 mm. C.
=
λ
1 mm. D.
=
cách từ điểm M nằm trong vùng giao thoa đến S
1
và S
2
. Với k = 0,
, 2,1 ±±
thì biên
độ dao động tổng hợp tại M có giá trị cực tiểu khi
A. d
1
– d
2
= k
λ
. B. d
1
– d
2
= (k + 0,5)
λ
.
C. d
1
– d
2
= k
λ
/4 D. d
1
– d
2
dao động theo phương trình u
S1
= u
S2
=
2cos20πt(cm). Biết khoảng cách S
1
S
2
= 30cm, tốc độ truyền sóng trên mặt nước là
4m/s. Trung điểm M của S
1
S
2
dao động theo phương trình
A. u
M
= 2
2
cos(20πt -
3
4
π
) cm. B. u
M
= 2
2
cos(20πt +
3
những đoạn là 10cm và 20cm có biên độ dao động tổng hợp bằng
A. 2cm. B.
3
cm. C. -
3
cm. D. -2cm.
Câu 7. (HKI-2013): Trong hiện tượng giao thoa sóng trên mặt nước với hai nguồn
sóng kết hợp S
1
và S
2
dao động có cùng biên độ. Trên đoạn thẳng S
1
S
2
, hai điểm
đứng yên liền kề nhau thì cách nhau một khoảng bằng
A. một phần tư bước sóng. B. một phần hai bước sóng.
C. ba phần hai bước sóng. D. một bước sóng.
Câu 8. (HKI-2013): Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn
sóng kết hợp S
1
và S
2
có cùng tần số 20Hz, dao động cùng pha và cách nhau 9cm.
Tốc độ truyền sóng là 32cm/s. Số điểm dao động với biên độ cực đại trên đoạn
thẳng S
1
S
2
λ
Câu 11. (TN2011): Ở mặt nước, có hai nguồn kêt hợp A, B dao động theo phương
thẳng đứng với phương trình u
A
= u
B
= 2cos20πt (mm). Tốc độ truyền sóng là 30
cm/s. Coi biên độ sóng không đổi khi sóng truyền đi. Phần tử M ở mặt nước cách
hai nguồn lần lượt là 10,5 cm và 13,5 cm có biên độ dao động là
A. 4 mm. B. 2 mm. C. 1 mm. D. 0 mm.
Câu 12. (TN 2013): Ởmặt thoáng của một chất lỏng, tại hai điểm A và B cách
nhau 20 cm có hai nguồn sóng dao động điều hòa theo phương thẳng đứng, cùng
Trường THPT Võ Trường Toản Giáo viên: Lê Thị Thúy 25