Giải sách bài tập Vật lí 11 cánh diều bài 1: Mô tả sóng

2.1. Khoảng cách giữa hai điểm gần nhất trên cùng một phương truyền sóng dao động cùng pha là

A. bước sóng.

B. tần số sóng.

C. biên độ sóng.

D. chu kì sóng.

Hướng dẫn trả lời:

Đáp án đúng: A

Bước sóng là quãng đường mà sóng truyền đi trong một chu kì tức là khoảng cách giữa hai điểm gần nhất trên cùng một phương truyền sóng dao động cùng pha (hoặc ngược pha) nhau.

2.2. Tốc độ sóng là

A. tốc độ dao động của điểm sóng.

B. tốc độ lan truyền của phần tử môi trường.

C. tốc độ lan truyền năng lượng của sóng trong không gian.

D. tốc độ lan truyền của điểm sóng trong không gian.

Hướng dẫn trả lời:

Đáp án đúng: C

Định nghĩa tốc độ sóng: Tốc độ lan truyền năng lượng của sóng trong không gian được gọi là tốc độ sóng và kí hiệu là v

2.3. Một sóng cơ lan truyền trong một môi trường với tốc độ 1,0 m/s và tần số 10Hz, biên độ sóng không đổi. Trong khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp khi một phần tử của môi trường ở vị trí cân bằng, sóng lan truyền được quãng đường là

A. 4,0 cm.

B. 10 cm.

C. 8,0 cm.

D. 5,0 cm.

Hướng dẫn trả lời:

Đáp án đúng: D

Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp khi một phần tử của môi trường ở vị trí cân bằng, sóng lan truyền được quãng đường bằng một bước sóng nên ta có:

$\lambda=\frac{v}{f}=\frac{1}{10}=0,1 m$

2.4. Hiệu ứng Doppler là hiện tượng khi người quan sát chuyển động lại gần nguồn phát thì

A. tần số sóng thu được nhỏ hơn tần số sóng của nguồn phát.

B. tần số sóng thu được lớn hơn tần số sóng của nguồn phát.

C. tần số sóng thu được bằng tần số sóng của nguồn phát.

D. tần số sóng thu được lúc đầu nhỏ hơn, lúc sau lớn hơn tần số sóng của nguồn phát. 

Hướng dẫn trả lời:

Đáp án đúng: B

Dựa vào tính chất của hiệu ứng Doppler: Hiệu ứng Doppler là hiện tượng khi người quan sát chuyển động lại gần nguồn phát thì tần số sóng thu được lớn hơn tần số sóng của nguồn phát và khi người quan sát chuyển động ra xa thì tần số sóng mà người quan sát thu được sẽ nhỏ hơn tần số do nguồn phát ra.

2.5. Xác định bước sóng và biên độ của các sóng a và b được mô tả trong đồ thị li độ – khoảng cách trên Hình 2.2.

Hướng dẫn trả lời:

Sóng a có: 

• Bước sóng: 15 cm

• Biên độ: 4 cm

Sóng b có: 

• Bước sóng: 20 cm

• Biên độ 2 cm

2.6. Sử dụng hệ toạ độ li độ – khoảng cách, hãy vẽ đồ thị của hai sóng C và D trong đó sóng C có biên độ và bước sóng gấp đôi biên độ và bước sóng của sóng D.

Hướng dẫn trả lời:

Đường màu xanh là sóng (C ), đường màu đỏ là sóng (D)

2.7. Nốt độ trung (C4) của một đàn piano trong dàn nhạc giao hưởng có tần số 264 Hz. 

a) Xác định chu kì và bước sóng của sóng âm của nốt này. Biết tốc độ truyền âm trong không khí là 330 m/s.

b) Dao động của hai phần tử môi trường không khí trên cùng một phương truyền sóng của sóng này có cùng pha không nếu chúng cách nhau 1,25 m? 2,50 m? 

Hướng dẫn trả lời:

a) Chu kì của sóng âm là: $T=\frac{1}{f}=\frac{1}{264}=3,79.10^{-3}$ s

Bước sóng của sóng âm là: $\lambda=\frac{v}{f}=\frac{330}{264}=1,25 m$

b) Hai phần tử môi trường cách nhau 1,25m=$\lambda$ thì dao động cùng pha. Hai phần tử môi trường cách nhau 2,50m=2$\lambda$ thì cũng dao động cùng pha.

2.8. Một sóng có biên độ 5,00 cm và cường độ tương ứng là 200 W/m2. Biết cường độ sóng tỉ lệ thuận với bình phương biên độ sóng.

a) Nếu biên độ của sóng nói trên tăng lên thành 10,00 cm thì cường độ của sóng là bao nhiêu?

b) Nếu cường độ của sóng giảm xuống còn 100 W/m2 thì biên độ tương ứng là bao nhiêu?

Hướng dẫn trả lời:

a) Cường độ của sóng tỉ lệ thuận với bình phương biên độ sóng nên ta có $\frac{I_{1}}{A_{1}^{2}}=\frac{I_{2}}{A_{2}^{2}}\Rightarrow\frac{200}{5^{2}}=\frac{I_{2}}{10^{2}} \Rightarrow I_{2}=800 (W/s^{2})$

b) Biên độ tương ứng là: $A’_{2}=\sqrt{\frac{I’_{2}.A_{1}^{2}}{I_{1}}}=\sqrt{\frac{100.5^{2}}{200}}=3,536 cm$

2.9. Một bóng đèn công suất 100W phát ra ánh sáng theo mọi phương. Coi bóng đèn là một điểm, hãy xác định cường độ sóng gây ra bởi bóng đèn tại một điểm cách bóng đèn 2,00 m.

Hướng dẫn trả lời:

Công suất đèn chính là năng lượng mỗi giây truyền qua diện tích mặt cầu có tâm là bóng đèn, bán kính là khoảng cách từ đèn đến điểm cần xác định cường độ sóng.

Diện tích mặt cầu sóng truyền qua là: $S=4\pi.R^{2}=50,3 m^{2}$

Cường độ sóng là: $I=\frac{E}{St}=\frac{Pt}{St}=\frac{100}{50,3}=1,99 (W/m^{2})$