30 đề thi THPT Quốc gia môn Vật lí năm 2022 có lời giải (Đề 6)

Một sóng hình sin truyền trên sợi dây đàn hồi rất dài. Đường con ở hình vẽ bên là một phần đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của bình phương khoảng cách giữa hai phần tử M, N trên dây theo thời g

32/40

Một sóng hình sin truyền trên sợi dây đàn hồi rất dài. Đường con ở hình vẽ bên là một phần đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của bình phương khoảng cách giữa hai phần tử M, N trên dây theo thời gian. Biết tại thời điểm t = 0, phần tử M có tốc độ dao động bằng 0. Tốc độ truyền sóng và tốc độ dao động cực đại của một điểm trên dây có giá trị chênh lệch nhau Một sóng hình sin truyền trên sợi dây đàn hồi rất dài. Đường con ở hình vẽ bên là một phần đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của bình phương khoảng cách giữa hai phần tử M, N trên dây theo thời gian. Biết tại thời điểm t = 0, phần tử M có tốc độ dao động bằng 0. Tốc độ truyền sóng và tốc độ dao động cực đại của một điểm trên dây có giá trị chênh lệch nhau  (ảnh 1)

100cm/s

50cm/s

57cm/s

114cm/s

Giải thích

Phương pháp: 

+ Sử dụng công thức tính khoảng cách:   d2=Δx2+Δu2

+ Đọc đồ thị  

Cách giải: 

+ Bình phương khoảng cách giữa 2 điểm M, N:   d2=Δx2+Δu2

Từ đồ thị ta có:   dmax2=75=Δx2+Δumax2dmin2=25=Δx2+Δumin2

Lại có:  uM=Ac o sωtuN=Ac o s(ωt−φ)⇒Δumin=0Δumax2=2A2+2A2cosφ  ⇒Δumax2−Δumin2=75−25=50cm2 

 ⇒Δx2=MN2=dmin2=25⇒MN=5cm  và  Δumax=52cm 

Tại thời điểm ban đầu ta có:   uM=AuN=Acos(−φ)⇒Δu=A−Acos(−φ)=5 (1) 

Δumax2=2A2+2A2cosφ=50  (2)

  

Từ (1) và (2) ta suy ra:   A=5cmcosφ=0⇒φ=π2

Lại có:   φ=2πMNλ⇒λ=20cm

Từ đồ thị ta có:  0,125=5T8⇒T=0,2s 

Vậy:  

+ Tốc độ dao động cực đại của một điểm trên dây:   vmax=Aω=50π(cm/s)

+ Tốc độ truyền sóng:   v=λT=200,2=100cm/s

Tốc độ truyền sóng và tốc độ dao động cực đại của một điểm trên dây có giá trị lệch nhau:

50π−100=57,079cm/s 

Chọn C.