Trong thí nghiệm ống Rubens dùng để quan sát sóng dừng của âm thanh, một ống trụ dài được khoan các lỗ nhỏ cách đều nhau dọc theo đường sinh. Một đầu ống được bịt kín, đầu còn lại được gắn mộ
26/40
Thí sinh chọn các phương án đúng theo yêu cầu từ câu 21 đến câu 25 (nếu chọn duy nhất một phương án mà phương án đó là phương án đúng sẽ được tính một nửa số điểm của câu hỏi. Nếu chọn tất cả các phương án đúng sẽ đạt điểm tối đa của câu hỏi).
Trong thí nghiệm ống Rubens dùng để quan sát sóng dừng của âm thanh, một ống trụ dài được khoan các lỗ nhỏ cách đều nhau dọc theo đường sinh. Một đầu ống được bịt kín, đầu còn lại được gắn một loa nhỏ nối với máy phát dao động. Khí gas được bơm vào ống và đốt cháy tại các lỗ nhỏ. Khi bật loa phát ra âm thanh có tần số xác định, ta quan sát thấy các ngọn lửa có độ cao thấp khác nhau, tạo thành hình ảnh của một sóng dừng. Biết tốc độ truyền âm trong khí gas ở điều kiện thí nghiệm là \(320\) \(m/s\).
Sự chênh lệch độ cao của các ngọn lửa là do sự biến thiên áp suất của khí gas dọc theo ống, trong đó ngọn lửa cháy cao nhất tương ứng với bụng áp suất.
Khoảng cách giữa vị trí ngọn lửa cháy cao nhất và ngọn lửa cháy thấp nhất liền kề bằng một nửa bước sóng.
Nếu quan sát thấy khoảng cách giữa \(3\) ngọn lửa cháy cao nhất liên tiếp là \(80\) \(cm\) thì loa đang phát ra âm có tần số là \(400\) \(Hz\).
Khi giữ nguyên các điều kiện khác, nếu tăng tần số của âm thanh phát ra thì khoảng cách giữa hai ngọn lửa cháy cao nhất liên tiếp sẽ tăng lên.
Giả sử đầu gắn loa và đầu bịt kín của ống lần lượt tương ứng với một nút áp suất và một bụng áp suất của sóng âm. Để quan sát được chính xác \(5\) ngọn lửa cháy cao nhất trên ống thì chiều dài tối thiểu của ống phải là \(1,8\) \(m\) (biết tần số âm phát ra là \(400\) \(Hz\)).
a) Đúng. Sự chênh lệch ngọn lửa là do áp suất, ngọn lửa cao nhất tại bụng sóng áp suất.
b) Sai. Khoảng cách giữa ngọn cao nhất (bụng) và thấp nhất (nút) liền kề là \(\frac{\lambda }{4}.\)
c) Đúng. 3 ngọn lửa cao nhất liên tiếp là 2 khoảng \(\frac{\lambda }{2}.\) Suy ra \(2 \cdot \frac{\lambda }{2} = 80{\rm{ cm}} = 0,8{\rm{ m}}.\) \(f = \frac{v}{\lambda } = \frac{{320}}{{0,8}} = 400{\rm{ Hz}}.\)
d) Sai. Tần số tăng thì bước sóng \(\lambda \) giảm, nên khoảng cách giữa 2 ngọn lửa cao nhất liên tiếp sẽ giảm.
e) Đúng. Quan sát 5 ngọn cao nhất tức là ống chứa 5 bụng. Khoảng cách lớn nhất tương ứng \(L = (2 \cdot 4 + 1)\frac{\lambda }{4} = \frac{{9 \cdot 0,8}}{4} = 1,8{\rm{ m}}.\)
Phương án đúng: a, c, e