Ôn tập kiến thức môn Vật lí 12 - Chuyên đề 2: Sóng cơ và sóng âm - Trường THPT Sơn Dương

 Đơn vị biên soạn: Trường THPT Sơn Dương+THPT Kháng Nhật
 Đơn vị thẩm định: THPT Xuân Huy +THPT Trung Sơn
 TÀI LIỆU ÔN TẬP THI KÌ THI THPT QUỐC GIA NĂM 2018
 Môn: Vật Lí
 Chuyên đề 2: Sóng cơ và sóng âm –Lớp 12 (6t)
BUỔI 1
 SÓNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SÓNG CƠ. GIAO THOA SÓNG
A. KIẾN THỨC CƠ BẢN
I. Sóng cơ học là những dao động cơ học lan truyền trong môi trường liên tục. 
 Trong khi sóng truyền đi, mỗi phần tử của sóng dao động tại chỗ xung quanh VTCB. Quá 
trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng.
Sóng ngang là sóng mà các phần tử môi trường dao động vuông góc với phương truyền sóng.
 Sóng dọc là sóng mà các phần tử môi trường dao động theo phương truyền sóng.
II. Các đại lượng đặc trưng của sóng
1) Chu kỳ của sóng là chu kỳ dao động của các phần từ môi trường khi có sóng truyền qua. Kí hiệu 
T đơn vị giây (s).
2) Tần số của sóng là tần số dao động của các phần từ môi trường khi có sóng truyền qua; là đại 
lượn nghịch đảo của chu kỳ. Kí hiệu f đơn vị héc (Hz).
3) Tốc độ của sóng là tốc độ truyền pha của dao động. Kí hiệu v, đơn vị m/s.
4) Biên độ của sóng tại một điểm là biên độ dao động của phần tử môi trường tại điểm đó khi có 
sóng truyền qua. Kí hiệu a, đơn vị m hoặc cm.
5) Bước sóng:
 + Là khoảng cách gần nhất giữa hai điểm dao động cùng pha trên phương truyền sóng.
 + Là quàng đường sóng truyền đi trong thời gian một chu kỳ.
Kí hiệu , đơn vị m hoặc cm.
6) Năng lượng của sóng tại một điểm là năng lượng của một đơn vị thể tích của môi trường dao 
động tại điểm đó.
 Năng lượng tỉ lệ với bình phương biên độ sóng.
 Nếu nguồn điểm, sóng lan truyền trên mặt phẳng (sóng phẳng) năng lượng sóng tỉ lệ nghịch 
với quãng đường truyền sóng r. 
 Nếu nguồn điểm, sóng lan truyền trong không gian (sóng cầu) năng lượng sóng tỉ lệ nghịch 
với bình phương quãng đường truyền sóng r2.
 Nếu nguồn điểm, sóng lan truyền trên đường thẳng (lí tưởng) năng lượng sóng không đổi. 
(Biên độ không đổi).
 v
7) Liên hệ giữa chu kỳ, tần số, bước sóng, tốc độ truyền  v.T 
 f
8) Phương trình sóng tại 1 điểm là phương trình dao động của môi trường tại điểm đó. Nó cho ta 
xác định được li độ dao động của một phần tử môi trường ở cách gốc toạ độ một khoảng x tại thời 
điểm t. Phương trình sóng có dạng:
 x t x 2 x
 u a cos(t ) a cos 2 ( ) a cos(t ). 
 M v T  
 Trong đó a là biên độ sóng, ω là tần số góc, T là chu kỳ sóng, v là tốc độ truyền sóng, λ là 
bước sóng.
9) Sóng có tính chất tuần hoàn theo thời gian. Sau một khoảng thời gian bằng một chu kỳ T thì tất 
cả các điểm trên sóng đều lặp lại chuyển động như cũ, nghĩa là toàn bộ sóng có hình dạng như cũ.
 Sóng có tính chất tuần hoàn theo không gian. Những điểm trên cùng một phương truyền sóng 
cách nhau một khoảng bằng nguyên lần bước sóng λ thì dao động cùng pha, có nghĩa là ở cùng một 
thời điểm cứ cách một khoảng bằng một bước sóng theo phương truyền sóng thì hình dạng sóng lại 
lặp lại như trước.
 1 B. LUYỆN TẬP
Dạng 1 : Tìm chu kỳ, tần số, bước sóng, độ lệch pha giữ hai điểm trên phương truyền
* Phương pháp giải
+ Để tìm các đại lượng đặc trưng của sóng ta viết biểu thức liên quan đến các đại lượng đã biết và 
đại lượng cần tìm từ đó suy ra và tính đại lượng cần tìm.
Lưu ý: Các đơn vị trong các đại lượng phải tương thích: nếu bước sóng, khoảng cách tính bằng cm 
thì vận tốc phải dùng đơn vị là cm/s; nếu bước sóng, khoảng cách tính bằng m thì vận tốc phải dùng 
đơn vị là m/s.
*Ví dụ minh họa
Bài 1. Trên mặt một chất lỏng có một sóng cơ, quan sát thấy khoảng cách giữa 15 đỉnh sóng liên 
tiếp là 3,5 m và thời gian sóng truyền được khoảng cách đó là 7 s. Xác định bước sóng, chu kì và 
tần số của sóng đó.
 3,5 3,5
HD: Khoảng cách giữa 15 đỉnh sóng là 14   = = 0,25 m; v = = 0,5 m/s; 
 14 7
  v
T = = 0,5 s; f = = 2 Hz.
 v 
Bài 2. Một sóng có tần số 500 Hz và tốc độ lan truyền 350 m/s. Hỏi hai điểm gần nhất trên phương 
truyền sóng cách nhau một khoảng bao nhiêu để giữa chúng có độ lệch pha ?
 4
 v 2 d 
HD: Ta có:  = = 0,7 m; = =  d = = 0,0875 m = 8,75 cm.
 f  4 8
Bài 3. Một nguồn phát sóng cơ dao động theo pt u 4cos 4 t (cm) . Biết dao động tại hai 
 4 
điểm gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng cách nhau 0,5 m có độ lệch pha là . Xác 
 3
định chu kì, tần số và tốc độ truyền của sóng đó.
 2 d 2 1 
HD: Ta có: = =   = 6d = 3 m; T = = 0,5 s; f = = 2 Hz; v = = 6 m/s.
  3  T T
Dạng 2 : Viết phương trình dao động tại một điểm trên phương truyền sóng
* Phương pháp giải
+ Để viết phương trình sóng tại điểm M khi biết phương trình sóng tại nguồn O thì chủ yếu là ta tìm 
 OM x
pha ban đầu của sóng tại M: M = - 2 = - 2 
  
Lưu ý: - Nếu M ở trước O theo chiều truyền sóng thì x < 0; M ở sau O theo chiều truyền sóng thì x 
> 0.
 - Hàm cos và hàm sin là hàm tuần hoàn với chu kì 2 nên trong pha ban đầu của phương 
trình sóng ta có thể cộng vào hoặc trừ đi một số chẵn của để pha ban đầu trong phương trình có trị 
tuyệt đối nhỏ hơn 2 . 
*Ví dụ minh họa 
Bài 1. Một sóng ngang truyền từ M đến O rồi đến N trên cùng một phương truyền sóng với vận tốc 
v = 18 m/s. Biết MN = 3 m và MO = ON. Phương trình sóng tại O là u O = 5cos(4 t - ) (cm). 
 6
Viết phương trình sóng tại M và tại N.
 v.2 2 .MO 
HD. Ta có:  = vT = = 9 m; uM = 5cos(4 t - + ) = 5cos(4 t + ) (cm). 
  6  6
 2 .MO 
uN = 5cos(4 t - - ) = 5cos(4 t - ) (cm)
 6  2
Bài 2. Dao động tại một nguồn O có phương trình u= acos20πt cm. Vận tốc truyền sóng là 1m/s 
Phương trình dao động tại điểm M cách O một đoạn 2,5 cm có dạng: 
A. u = acos(20πt + π/2) cm B. u = acos(20πt) cm
C. u = acos(20πt - π/2) cm D. u = - acos(20πt) cm
 3 Bài 2 : Trong thí nghiệm giao thoa sóng, người ta tạo ra trên mặt nước hai nguồn sóng A, B dao 
động với phương trình u A = uB = 5cos10 t (cm). Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 20 cm/s. 
Điểm N trên mặt nước với AN – BN = - 10 cm nằm trên đường dao động cực đại hay cực tiểu thứ 
mấy, kể từ đường trung trực của AB?
 2 AN BN 1
HD. Ta có:  = vT = v = 4 cm; = - 2,5  AN – BN = - 2,5 = (-3 + ). 
   2
Vậy N nằm trên đường đứng yên thứ 4 kể từ đường trung trực của AB về phía A.
 Bài 3 :Ở bề mặt một chất lỏng có hai nguồn phát sóng kết hợp S 1 và S2; với S1S2 = 20 cm. Hai 
nguồn này dao động theo phương thẳng đứng với các pt u1 = 5cos40 t(mm); 
u2=5cos(40 t+ )(mm). Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 80 cm/s. Tìm số điểm dao động 
với biên độ cực đại trên đoạn thẳng S1S2.
 2 S S S S 
HD. Ta có:  = vT = v = 4 cm; 1 2 k 1 2 
   2  2 
 = - 4,5 k 5,5; vì k Z nên k nhận 10 giá trị, do đó trên S1S2 có 10 cực đại.
Bài 4 : Ở mặt thoáng của một chất lỏng có hai nguồn sóng kết hợp A và B cách nhau 20 cm, với 
uA = 2cos40πt (cm) và uB = 2cos(40πt + π) (cm). Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 30 
cm/s. Xét hình vuông AMNB thuộc mặt thoáng chất lỏng. Tìm số điểm dao động cực đại trên 
đoạn BM.
 2 
HD. Ta có:  = vT = v = 1,5 cm;
 
 BB AB BM AM 
 + k +
  2  2 
 - 12,8 k 6,02; vì k Z nên k nhận 19 giá trị, do đó trên BM có 19 cực đại.
Bài 5:. Trong thí nghiệm giao thoa sóng người ta tạo ra trên mặt nước 2 nguồn sóng A, B dao động 
với phương trình uA = uB = 5cos10 t (cm). Vận tốc sóng là 20 cm/s. Coi biên độ sóng không đổi. 
Viết phương trình dao động tại điểm M cách A, B lần lượt 7,2 cm và 8,2 cm.
 2 
* Hướng dẫn giải và đáp số: Ta có: T = = 0,2 s;  = vT = 4 cm; 
 
 (d 2 d1 ) (d 2 d1 )
 uM = 2Acos cos(t - ) = 
  
 uM =2.5.cos .cos(10 t – 3,85 ) = 52 cos(10 t + 0,15 )(cm).
 4
Bài 6: Hai nguồn kết hợp A và B cách nhau một đoạn 7 cm dao động với tần số 40 Hz, tốc độ 
truyền sóng là 0,6 m/s. Tìm số điểm dao động cực đại giữa A và B trong các trường hợp:
 a) Hai nguồn dao động cùng pha.
 b) Hai nguồn dao động ngược pha.
 v
* Hướng dẫn giả i và đáp số: Ta có:  = = 0,015 m = 1,5 cm.
 f
 AB AB
 a) Hai nguồn cùng pha: k  - 4,7 k 4,7; vì k Z nên k nhận 9 giá trị, do đó 
  
số điểm cực đại là 9.
 AB AB 
 b) Hai nguồn ngược pha: - + k +- 4,2 k 5,3; vì k Z nên k nhận 10 
  2  2 
giá trị, do đó số điểm cực đại là 10.
C. CÁC CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM
 Cấp độ 1,2
Câu 1: Khi nói về sóng cơ, phát biểu nào dưới đây là sai?
A. Sóng dọc là sóng mà phương dao động của các phần tử vật chất nơi sóng truyền qua trùng với 
phương truyền sóng.
B. Sóng cơ không truyền được trong chân không.
 5 C. không phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của nguồn âm A.
D. lớn hơn tần số âm của nguồn âm A
Câu 13: Một âm có tần số xác định lần lượt truyền trong nhôm,nước ,không khí với tốc độ tương 
ứng là v1,v2, v.3.Nhận định nào sau đây là đúng
A. v1 >v2> v.3 B. v3 >v2> v.1 C. v2 >v3> v.2 D. v2 >v1> v.3
Câu 14: Tại hai điểm A và B trên mặt nước nằm ngang có hai nguồn sóng cơ kết hợp, dao động 
theo phương thẳng đứng. Có sự giao thoa của hai sóng này trên mặt nước. Tại trung điểm của 
đoạn AB, phần tử nước dao động với biên độ cực đại. Hai nguồn sóng đó dao động
A. lệch pha nhau góc /3 B. cùng pha nhau
C. ngược pha nhau. D. lệch pha nhau góc /2
Câu 15: Khi nói về sóng cơ, phát biểu nào sau đây sai?
A. Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng mà 
dao động tại hai điểm đó ngược pha nhau.
B. Sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng 
gọi là sóng dọc.
C. Sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền 
sóng gọi là sóng ngang.
D. Tại mỗi điểm của môi trường có sóng truyền qua, biên độ của sóng là biên độ dao động của phần 
tử môi trường.
Câu 16: Sóng siêu âm
A. không truyền được trong chân không.
B. truyền trong nước nhanh hơn trong sắt.
C. truyền trong không khí nhanh hơn trong nước.
D. truyền được trong chân không.
Câu 17: Đối với sóng âm, hiệu ứng Đốp – ple là hiện tượng
A. Cộng hưởng xảy ra trong hộp cộng hưởng của một nhạc cụ.
B. Giao thoa của hai sóng cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian
C. Tần số sóng mà máy thu được khác tần số nguồn phát sóng khi có sự chuyển động tương đối 
giữa nguồn sóng và máy thu.
D. Sóng dừng xảy ra trong một ống hình trụ khi sóng tới gặp sóng phản xạ.
Câu 18: Khoảng cách giữa hai điểm trên phương truyền sóng gần nhau nhất và dao động cùng pha 
với nhau gọi là
A. vận tốc truyền sóng. B. độ lệch pha.
C. chu kỳ. D. bước sóng.
Câu 19: Một sóng âm truyền từ không khí vào nước thì
A. tần số và bước sóng đều thay đổi.
B. tần số và bước sóng đều không thay đổi.
C. tần số không thay đổi, còn bước sóng thay đổi.
D. tần số thay đổi, còn bước sóng không thay đổi.
Câu 20: Tại một điểm, đại lượng đo bằng lượng năng lượng mà sóng âm truyền qua một đơn vị 
diện tích đặt tại điểm đó, vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian là
A. cường độ âm. B. độ cao của âm. C. độ to của âm. D. mức cường độ âm.
Câu 21: Điều kiện có giao thoa sóng là gì?
A. Có hai sóng chuyển động ngược chiều giao nhau.
B. Có hai sóng cùng tần số và có độ lệch pha không đổi.
C. Có hai sóng cùng bước sóng giao nhau.
D. Có hai sóng cùng biên độ, cùng tốc độ giao nhau.
Câu 22: Thế nào là 2 sóng kết hợp?
A. Hai sóng chuyển động cùng chiều và cùng tốc độ.
B. Hai sóng luôn đi kèm với nhau.
C. Hai sóng có cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian.
D. Hai sóng có cùng bước sóng và có độ lệch pha biến thiên tuần hoàn.
 7