Giải SBT Vật lí 11 CTST Bài 9: Sóng dừng có đáp án

Một học sinh thực hiện thí nghiệm khảo sát sóng dừng với sóng âm hình thành trong các ống A ,B ,C, D đặt thẳng đứng, có đầu dưới kín, sóng âm được tạo ra bằng cách dùng một âm thoa đặt vào đầu trên để hở như Hình 9.4. Giả sử có sóng dừng trong ống tương ứng với chiều dài cực tiểu của ống.

Hãy điền vào các chỗ trống trong bảng số liệu mà học sinh này thu nhận được.

Xét một sóng dừng trên dây có hai đầu cố định được hình thành từ dao động của sóng âm ở hoạ âm bậc ba. Tốc độ truyền sóng trên dây là 192 m/s và tần số sóng là 240 Hz. Biên độ dao động tại bụng sóng là 0,40 cm. Tính biên độ dao động của điểm M và N trên dây. Biết khoảng cách từ điểm M, N đến một đầu dây lần lượt là 40,0 cm và 20,0 cm.

Cho biết phương trình dao động của một điểm M trên dây có hai đầu cố định khi có sóng dừng là  $u_{\text{M}}=\text{cos}\left(0,50\pi t-0,20\pi x\right)\left(\text{cm}\right)$ (x được tính theo đơn vị cm và t được tính theo đơn vị s).

a) Tính tần số và bước sóng.

b) Tìm số bụng sóng và số nút sóng trên dây (kể cả hai đầu dây), cho biết dây có chiều dài bằng 50 cm.

Trên một dây đàn guitar có hình thành hệ sóng dừng với hai hoạ âm liên tiếp có tần số lần lượt là 280 Hz và 350 Hz.

a) Tần số 280 Hz tương ứng với hoạ âm bậc mấy?

b) Tìm tần số của hoạ âm bậc 1.

Tai của một người có thể được xem như một ống chứa không khí có chiều dài L, có một đầu bịt kín (màng nhĩ) và một đầu hở (Hình 9.5). Biết tốc độ âm thanh trong không khí là 343 m/s.

a) Tần số của âm cơ bản mà tai người này nghe được là 3,60 kHz. Tính bước sóng tương ứng với tần số này và chiều dài L của ống tai.

b) Tính tần số và bước sóng của hoạ âm bậc 3. Tai người này có nghe được hoạ âm này không?

Thực hiện thí nghiệm khảo sát sóng dừng như Hình 9.6, OA là một dây đàn hồi, với đầu O được gắn vào một nhánh của âm thoa dao động với biên độ đủ nhỏ để có thể xem như là một nút sóng. Sóng được tạo ra trên dây có tần số bằng 0,50 Hz. Dây xuyên qua đĩa tròn D tại điểm M, đĩa D có thể dịch chuyển lên hoặc xuống.

a) Khi dịch chuyển, đĩa D đóng vai trò gì trong sự hình thành sóng dừng?

b) Khi  $\text{OM}=50,0\text{ cm}$, ta quan sát thấy có một bụng sóng trên dây. Tính tốc độ truyền sóng.

c) Với tốc độ truyền sóng như ở câu b), đĩa D phải dịch chuyển một khoảng nhỏ nhất bằng bao nhiêu để lại có sóng dừng xuất hiện trên dây?

Quan sát một hệ sóng dừng trên dây đàn hồi, ta thấy với M là một nút sóng và N là bụng sóng kế cận thì khoảng cách  $\text{MN}=10\text{ cm}$. Cho biết bề rộng của một bụng sóng là 4 cm. Tìm biên độ dao động của sóng và biên độ dao động của điểm I là trung điểm của MN.

Trong một lò vi sóng, khi hệ sóng dừng của sóng điện từ hình thành, người ta đo được khoảng cách giữa hai vị trí nóng nhất trên đĩa đặt trong lò là 6,40 cm. Cho biết tốc độ của sóng điện từ trong chân không là 3.10⁸ m/s. Tính tần số của sóng điện từ sử dụng trong lò và giải thích cụm từ "vi sóng".

Để chế tạo tia laser, người ta sử dụng hốc quang học (optical cavity): sóng điện từ được phản xạ qua lại nhiều lần giữa hai gương (trong đó có một gương phản xạ bán phần để chùm tia laser lọt ra ngoài). Hai gương này được xem là hai đầu phản xạ cố định. Trong hốc quang học xuất hiện hiện tượng sóng dừng của sóng điện từ (Hình 9.7). Biết tia laser helium-neon có bước sóng 632,992 nm (màu đỏ) và khoảng cách giữa hai gương là 310,372 nm.

a) Có bao nhiêu nút sóng hình thành trong hốc quang học?

b) Tìm giá trị lớn nhất của bước sóng  $\lambda$ và gần nhất với giá trị 632,992 nm để có thể hình thành hệ sóng dừng trong hốc quang học này.