Giải sách bài tập Vật lí 11 cánh diều bài 2: Sóng dọc và sóng ngang

2.10. Các điểm sóng của sóng dọc có phương dao động

A. nằm ngang.

B. trùng với phương truyền sóng.

C. vuông góc với phương truyền sóng.

D. thẳng đứng.

Hướng dẫn trả lời:

Đáp án đúng: B

Mô tả sóng dọc: Sóng có các phần tử dao động theo phương truyền sóng được gọi là sóng dọc

2.11. Sóng trên mặt nước là sóng ngang. Một người quan sát thấy một chiếc phao trên mặt biển nhô lên cao 10,0 lần trong 36,0 giây và đo được khoảng cách hai đỉnh lân cận là 10,0 m. Tốc độ truyền sóng trên mặt biển là

A. 2,50 m/s.

B. 5,00 m/s.

C. 10,0 m/s.

D. 1,25 m/s.

Hướng dẫn trả lời:

Đáp án đúng: A

Chiếc phao trên mặt biển nhô lên cao 10,0 lần trong 36,0 giây tương ứng 9 chu kì T bằng 36,0 giây nên ta có chu kì của sóng: $T=\frac{36,0}{9}=4s\Rightarrow f=0,25 Hz$

Tốc độ truyền sóng trên mặt biển là: $v=\lambda f=10.0,25=2,5 m/s$

2.12. Để phân loại sóng dọc và sóng ngang, người ta dựa vào 

A. tốc độ truyền sóng và bước sóng.

B. phương truyền sóng và tần số sóng.

C. phương dao động và phương truyền sóng. 

D. phương dao động và tốc độ truyền sóng.

Hướng dẫn trả lời:

Đáp án đúng: C

Sóng dọc là sóng có các phần tử dao động theo phương truyền sóng (phương dao động trùng với phương truyền sóng).

Sóng ngang là sóng có các phân tử dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng (phương dao động vuông góc với phương truyền sóng).

Để phân biệt sóng dọc và sóng ngang người ta dựa vào phương dao động và phương truyền sóng.

2.13. Âm thanh là sóng dọc có thể lan truyền qua các môi trường rắn. Tính tần số của một sóng âm có bước sóng 0,250 m truyền qua một tấm thép với tốc độ 5 060 m/s.

Hướng dẫn trả lời:

Tần số của sóng là: $f=\frac{v}{\lambda}=\frac{5060}{0,250}=20240 Hz$

2.14. Một sóng âm được hiển thị trên màn của một dao động kí điện tử như Hình 2.3. Bộ điều chỉnh thời gian được đặt sao cho giá trị của mỗi độ chia trên màn hình là 0,005 s. Xác định tần số của sóng âm.

Hướng dẫn trả lời:

Từ hình vẽ ta thấy chu kì sóng âm có độ dài 3 ô tương ứng với T=3.0,005=0,015 s$

Tần số sóng âm là: $f=\frac{1}{T}=\frac{1}{0,015}=66,67 Hz$

2.15. Hãy nghiên cứu bảng bên về tần số các miền bức xạ điện từ và trả lời các câu hỏi sau:

a) Miền bức xạ nào có khoảng giá trị bước sóng hẹp nhất?

b) Bước sóng của ánh sáng nằm trong khoảng giá trị nào theo đơn vị mm?

Hướng dẫn trả lời:

a) Miền bức xạ có khoảng giá trị bước sóng hẹp nhất là tia gamma.

b) Bước sóng ánh sáng đỏ: $\lambda_{đ}=\frac{c}{f_{đ}}=\frac{3.10^{8}}{4.10^{14}}=8.10^{-7} Hz$

Bước sóng ánh sáng tím: $\lambda_{t}=\frac{c}{f_{t}}=\frac{3.10^{8}}{8.10^{14}}=4.10^{-7} Hz$

2.16. Mỗi bức xạ điện từ tương ứng với các tần số: 200 kHz, 100 MHz, 5.1014 Hz, 1018 Hz thuộc loại bức xạ điện từ nào? Xác định bước sóng của mỗi bức xạ điện từ đó khi đo trong chân không.

Hướng dẫn trả lời:

Bức xạ điện từ tần số 200 kHz là sóng vô tuyến có bước sóng $\lambda=\frac{c}{f}=\frac{3.10^{8}}{200.10^{3}}=1500 m$

Bức xạ điện từ tần số 100 MHz là sóng vô tuyến có bước sóng $\lambda=\frac{c}{f}=\frac{3.10^{8}}{100.10^{6}}=3 m$

Bức xạ điện từ tần số 5.1014 Hz là sóng vô tuyến có bước sóng $\lambda=\frac{c}{f}=\frac{3.10^{8}}{5.10^{14}}=6.10^{-7} m$

Bức xạ điện từ tần số 1018 kHz là sóng vô tuyến có bước sóng $\lambda=\frac{c}{f}=\frac{3.10^{8}}{10^{18}}=3.10^{-10} m$

2.17. Hoàn thiện các số liệu còn thiếu trong bảng sau về một số sóng vô tuyến.

Hướng dẫn trả lời:

Để hoàn thành số liệu bảng áp dụng công thức $\lambda=\frac{c}{f}$ đổi công thức 1 MHz =106 Hz

2.18. Khi ánh sáng đỏ (có bước sóng 7,0.10-7 m trong chân không) truyền vào trong thuỷ tinh, tốc độ của nó giảm xuống còn 2,0.108 m/s. Hãy xác định:

a) Tần số của ánh sáng đỏ trong chân không.

b) Tần số và bước sóng của ánh sáng này trong thuỷ tinh.

Hướng dẫn trả lời:

a) Tần số của ánh sáng đỏ trong chân không là: $f=\frac{c}{\lambda_{đ}}=\frac{3.10^{8}}{7.10^{-7}}=4,3.10^{14} Hz$

b) Tần số của ánh sáng không đổi nên khi truyền vào trong thuỷ tinh, bước sóng là: 

$\lambda_{tt}=\frac{v}{f}=\frac{2.10^{8}}{4,3.10^{14}}=4,7.10^{-7} m$

2.19. Một sóng dọc khi lan truyền trong không khí gây ra sự giãn/nén của các phân tử khí theo phương truyền sóng. Sóng này có thể được biểu diễn bằng mô hình sóng trên đồ thị li độ — khoảng cách như Hình 2.4. Các vùng giãn và nén trên hình sẽ thay đổi như thế nào sau 1/2 chu kì? Hãy biểu diễn các vùng đó.

Hướng dẫn trả lời:

Sau 1/2 chu kì, đồ thị li độ – thời gian theo mô hình sóng của sóng dọc sẽ dịch đi một đoạn bằng 1/2 bước sóng. 

Đối chiếu vùng nén tương ứng với biểu diễn li độ cực đại và vùng giãn với li độ cực tiểu, ta biểu diễn được các vùng nén, giãn của các phân tử khí sau 1/2 chu kì như hình vẽ sau.

2.20. Hãy xác định mỗi sóng sau đây là sóng ngang hay sóng dọc:

a) Sóng trên dây đàn ghita được gảy. 

b) Sóng âm được tạo ra bởi một dây đàn ghita đang rung.

c) Sóng trên một lò xo với đầu lò xo có thể di chuyển tới lui dọc theo chiều dài của lò xo.

Hướng dẫn trả lời:

a) Sóng trên dây đàn ghita được gảy là sóng ngang.

b) Sóng âm được tạo ra bởi một dây đàn ghita đang rung là sóng dọc.

c) Sóng trên một lò xo với đầu lò xo có thể di chuyển tới lui dọc theo chiều dài của lò xo là sóng ngang.