Bài Tập Trắc Nghiệm Chuyên Đề: Sóng dừng (Vật lý Lớp 11)

Một thí nghiệm khảo sát hiện tượng sóng dừng với sóng viba (loại sóng điện từ thường gặp ở lò vi sóng) được bố trí như hình vẽ. Trong đó, đầu thu di chuyển từ từ trên một đường thẳng giữa máy phát sóng viba và màn phản xạ (được làm bằng kim loại) thì sẽ có những điểm thu được cường độ sóng cực đại và những điểm hầu như không ghi nhận có sóng. Trong thí nghiệm này, khoảng cách giữa hai vị trí liên tiếp mà đầu thu ghi nhận được cường độ sóng cực đại là 14 mm. Biết sóng viba truyền trong không khí với tốc độ $3\cdot 10^8$ m/s.

Trong một lò vi sóng, người ta đo được khoảng cách giữa hai vị trí nóng nhất của bánh trên đĩa đặt trong lò là 6,40 cm. Cho biết tốc độ của sóng điện từ trong chân không là $3\cdot 10^8$ m/s.

Nhóm học sinh tiến hành thí nghiệm với các dụng cụ:

- Ống trụ làm bằng thuỷ tinh hữu cơ trong suốt $(1)$.

- Pít-tông làm bằng thép bọc nhựa, có vạch dấu, nối với dây kéo và ròng rọc, có thể di chuyển dễ dàng trong ống $(2)$.

- Máy phát tần số phát ra tín hiệu có dạng sin $(3)$.

- Một loa nhỏ $(4)$.

- Giá đỡ ống trụ $(5)$.

Nối máy phát tần số với loa, bật công tắc nguồn của máy phát tần số, điều chỉnh biên độ và tần số để nghe rõ âm (hoặc dùng búa cao su gõ vào một nhánh của âm thoa), đồng thời dịch chuyển dần pít-tông ra xa loa. Xét tính đúng sai của các phát biểu sau:

Một buồng tắm vòi sen có kích thước 86,0 cm $\times$ 86,0 cm $\times$ 210 cm. Giả sử buồng tắm hoạt động như một đường ống kín ở cả hai đầu, với các nút ở hai bên đối diện. Giả sử giọng hát có tần số từ 130 Hz đến 2000 Hz và tốc độ âm thanh trong không khí nóng là 355 m/s. Đối với một người hát trong buồng tắm này, khi hiện tượng cộng hưởng xảy ra sẽ nghe được âm rõ nhất, coi buồng tắm như ống cộng hưởng.

Khi đi dạo trên bãi biển, bạn nhặt được một vỏ ốc lớn và thử áp sát nó vào tai. Lạ kỳ thay, dù đang đứng xa mặt biển, bạn vẫn nghe thấy một âm thanh rì rào như tiếng sóng vỗ. Chiều dài vỏ ốc đo được là 15 cm. Biết tốc độ truyền âm trong không khí là 343 m/s. Coi vỏ ốc xem như mô hình sóng dừng với chỉ 1 nút và 1 bụng.

Mực nước trong một ống thủy tinh thẳng đứng dài 1,00 m có thể được điều chỉnh đến bất kỳ vị trí nào. Một âm thoa dao động ở tần số 686 Hz được đặt ngay phía trên đầu trên hở của ống, để tạo ra sóng dừng trong phần trên chứa không khí của ống. Biết tốc độ truyền âm của không khí là 343 m/s.

Học sinh lên kế hoạch và bố trí thí nghiệm với các dụng cụ bên dưới. Xét tính đúng sai của các phát biểu sau:

Bố trí thí nghiệm như Hình 13.1. Chuẩn bị: giá thí nghiệm, dây đàn hồi PQ, bộ rung, máy phát âm tần.
Bước 1: Giữ cho dây căng, đầu P mắc vào ròng rọc, đầu rung mắc vào dây Hình 13.1.
Bước 2: Cho bộ rung hoạt động để rung đầu P. Điều chỉnh tần số của bộ rung cho đến khi trên dây xuất hiện những điểm dao động với biên độ cực đại và có những điểm đứng yên. Hiện tượng như vậy gọi là hiện tượng sóng dừng. Ghi lại tần số của bộ rung.

Một sóng dừng xảy ra trên sợi dây hai đầu cố định với tần số $f$. Nếu tăng tần số lên $2f$ thì:

Bước sóng của sóng dừng là bao nhiêu m?

Khi khảo sát hiện tượng sóng dừng trên một sợi dây căng giữa hai điểm cố định, người ta thay đổi tần số dao động kích thích cho dây. Kết quả ghi nhận được hai giá trị tần số gần nhau nhất cùng cho quan sát được sóng dừng trên dây là $525\mathrm{Hz}$ và $600\mathrm{Hz}$. Giá trị tần số nhỏ nhất có thể tạo ra sóng dừng trên dây là

Sợi dây đồng chất tiết diện đều, được buộc vào một bộ dao động hình sin tại $P$ và kéo dài qua một giá đỡ tại $Q$. Sợi dây được kéo căng nhờ một vật khối lượng $m$. Biên độ dao động tại $P$ và $Q$ rất nhỏ, có thể coi là một nút. Tốc độ của sóng truyền dọc theo dây được cho bởi $v=\sqrt{\frac{T}{\mu }}$, với $T$ là lực căng của sợi dây, $\mu$ là khối lượng trên một đơn vị độ dài của sợi dây. Cho biết $L=1,20\mathrm{m}$, $\mu =1,6g/m$ và bộ dao động có tần số $f=120\mathrm{Hz}$.

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 $0,50\mathrm{Hz}$. Dây xuyên qua đĩa tròn $D$ tại điểm $M$, đĩa $D$ có thể dịch chuyển lên hoặc xuống.

Trên dây đang có sóng dừng. Biên độ của bụng sóng là $10\mathrm{cm}$, điểm $M$ có biên độ $5\sqrt{2}\mathrm{cm}$, cách bụng gần nó nhất là $3\mathrm{cm}$. Bước sóng là

Một dây đàn guitar bằng nylon có khối lượng trên một đơn vị độ dài là $7,20g/m$ và chịu lực căng dây là $150\mathrm{N}$. Hai giá đỡ cố định cách nhau $D=90,0\mathrm{cm}$. Dây nylon đang dao động theo mô hình sóng dừng dưới đây.

Tốc độ của sóng truyền dọc theo dây được cho bởi $v=\sqrt{\frac{T}{\mu }}$, với $T$ là lực căng của sợi dây, $\mu$ là khối lượng trên một đơn vị độ dài của sợi dây.

Một sợi dây $OM$ đàn hồi hai đầu cố định. Khi được kích thích, trên dây hình thành 7 bụng sóng, với $O$ và $M$ là hai nút, biên độ tại bụng là $3\mathrm{cm}$. Điểm gần $O$ nhất có biên độ dao động là $1,5\mathrm{cm}$, cách $O$ một khoảng $5\mathrm{cm}$. Chiều dài sợi dây là

Một sợi dây được cố định ở một đầu và đầu kia được gắn vào một máy rung. Tần số của máy rung tăng chậm từ 0. Một loạt các sóng dừng được hình thành. Giả sử rằng đối với một sóng dừng có một nút tại điểm $P$.

Năm bước sóng đầu tiên của sóng dừng có thể được hình thành là

Một hệ sóng dừng được hình thành trên dây. Tại một thời điểm, dây có hình dạng như Hình 9.1.

Sau một phần tư chu kì sóng, dây sẽ có hình dạng như hình nào dưới đây?

Hai sóng hình sin cùng bước sóng $\lambda$, cùng biên độ $a$ truyền ngược chiều nhau trên một sợi dây cùng vận tốc $20cm/s$ tạo ra sóng dừng. Biết hai thời điểm gần nhất mà dây duỗi thẳng cách nhau $0,5\mathrm{s}$. Giá trị bước sóng $\lambda$ là

Một sợi dây đàn hồi dài có sóng dừng với hai tần số liên tiếp là $45\mathrm{Hz}$ và $75\mathrm{Hz}$. Chọn phương án đúng.

Quan sát sóng dừng trên sợi dây $AB$, đầu $A$ dao động điều hòa theo phương vuông góc với sợi dây, coi $A$ là nút. Với đầu $B$ tự do và tần số dao động của đầu $A$ là $22\mathrm{Hz}$ thì trên dây có 6 nút. Nếu đầu $B$ cố định và coi tốc độ truyền sóng trên dây như cũ, để vẫn có 6 nút thì tần số dao động của đầu $A$ phải bằng