25 câu hỏi trắc nghiệm thuộc Giải SBT Vật lí 11 CTST Bài 9: Sóng dừng có đáp án

Câu 1:

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?

Xem đáp án

Đáp án đúng là D

Sau những khoảng thời gian một phần tư chu kì thì sợi dây duỗi thẳng.

Câu 2:

Tại các điểm nào trên dây, sóng tới và sóng phản xạ ngược pha?

A. M và N.

B. N và Q.

C. M và Q.

D. A và Q.

Xem đáp án

Đáp án đúng là C

Điểm M và Q đứng yên do sóng tới và sóng phản xạ ngược pha, triệt tiêu nhau.

Câu 3:

Bước sóng trong thí nghiệm có chiều dài bằng

A. AM.

B. AN.

C. AP.

D. AQ.

Xem đáp án

Đáp án đúng là D

Một múi sóng có chiều dài bằng một nửa bước sóng.

Câu 4:

Các điểm trên dây có biên độ dao động lớn nhất là

A. N và P.

B. M và N.

C. P và Q.

D. N và Q.

Xem đáp án

Đáp án đúng là A

Bụng sóng có biên độ dao động lớn nhất.

Câu 5:

Cho biết thời gian để một điểm trên dây dao động từ vị trí N đến vị trí P là 0,20 s. Tần số sóng sử dụng trong thí nghiệm này bằng

A. 50 Hz.

B. 25 Hz.

C. 75 Hz.

D. 0,04 Hz.

Xem đáp án

Đáp án đúng là B

Ta có: $t = \frac{T}{2} = 0, 02 s \Rightarrow T = 0, 04 s$ . Suy ra: $f = \frac{1}{T} = 25 Hz$ .

Câu 6:

Một sợi dây AB dài 100 cm căng ngang, đầu B cố định, đầu A gắn với một nhánh của âm thoa dao động điều hoà với tần số 20 Hz. Trên dây AB có một sóng dừng ổn định, A được coi là nút sóng. Tốc độ truyền sóng trên dây là 20 m/s. Kể cả A và B, trên dây có

A. 5 nút và 4 bụng.

B. 3 nút và 2 bụng.

C. 9 nút và 8 bụng.

D. 7 nút và 6 bụng.

Xem đáp án

Đáp án đúng là B

Ta có: $l = n \frac{λ}{2} = n \frac{v}{2 f} \Rightarrow 1 = n \frac{20}{2.20} \Rightarrow n = 2$ . Trên dây có hai bó sóng, tương ứng với ba nút và hai bụng.

Câu 7:

Người ta thực hiện thí nghiệm sóng dừng trên một dây đàn hồi có hai đầu cố định dài 100 cm, tần số sóng truyền trên dây là 50 Hz. Không kể hai đầu A và B, trên dây có 3 nút sóng. Tốc độ truyền sóng trên dây là

A. 30 m/s.

B. 20 m/s.

C. 25 m/s.

D. 15 m/s.

Xem đáp án

Đáp án đúng là C

Tính cả A và B thì trên dây có 5 nút, tương ứng với 4 bó sóng, n = 4.

Ta có: $l = AB = 4 \frac{λ}{2} = 4 \frac{v}{2 f}$ . Suy ra: $v = 25 m / s$ .

Câu 8:

Thực hiện thí nghiệm khảo sát hiện tượng sóng dừng trên dây đàn hồi AB có hai đầu cố định, tốc độ truyền sóng trên dây không đổi. Khi tần số sóng trên dây là 42 Hz thì trên dây có 4 điểm bụng. Điều chỉnh tần số để trên dây có 6 điểm bụng thì tần số sóng trên dây lúc này là

A. 126 Hz.

B. 63 Hz.

C. 252 Hz.

D. 28 Hz.

Xem đáp án

Đáp án đúng là B

Ta có $l = AB = 4 \frac{λ}{2} = 6 \frac{λ^{'}}{2} \Rightarrow 4 \frac{v}{2 f} = 6 \frac{v}{2 f^{'}}$ . Suy ra: $f^{'} = \frac{3}{2} \cdot 42 = 63 Hz$ .

Câu 9:

Tốc độ của sóng âm truyền trong cột khí AB bằng

A. 170 m/s.

B. 340 m/s.

C. 320 m/s.

D. 220 m/s.

Xem đáp án

Đáp án đúng là B

Chiều cao tối thiểu của cột khí AB để có sóng dừng (một đầu cố định một đầu tự do):

$l = AB = \frac{λ}{4} = 120 - 95 = 25 cm \Rightarrow λ = 100 cm .$ Suy ra $v = λ f = 340 m/s.$

Câu 10:

Chiều cao BC nhỏ nhất của cột chất lỏng để có sóng dừng trong cột khí AB là

A. 25 cm.

B. 85 cm.

C. 45 cm.

D. 50 cm.

Xem đáp án

Đáp án đúng là C

Chiều dài ống AC = 120 cm, bước sóng $λ = 100 c m$ khi đó $A C = \frac{6}{5} λ$

Nên $AB < \frac{5 λ}{4} = 125 cm$ .

Chiều cao nhỏ nhất của BC để có sóng dừng trong cột khí tương ứng với

$AB = \frac{3 λ}{4} = 75 cm$

${BC}_{min} = 120 - 75 = 45 cm$ .

Câu 11:

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.

Ống	Chiều dài cột khí (cm)	Bước sóng (cm)	Tần số (Hz)	Tốc độ sóng âm (m/s)
A	6,00	24,00	1418,0
B	12,00	48,00	708,0
C		64,00		340,0
D	20,00		425,0

Xem đáp án

Để có sóng dừng trong ống (một đầu kín một đầu hở) tương ứng với chiều dài cực tiểu của mỗi ống thì điều kiện là $l = \frac{λ}{4}$ . Do đó ta có bảng số liệu:

Ống	Chiều dài cột khí (cm)	Bước sóng (cm)	Tần số (Hz)	Tốc độ sóng âm (m/s)
A	6,00	24,00	1418,0	340,3
B	12,00	48,00	708,0	339,8
C	16,00	64,00	531,3	340,0
D	20,00	80,00	425,0	340,0

Câu 12:

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.

Xem đáp án

Ta có: $λ = \frac{v}{f} = \frac{192}{240} = 80, 0 cm$ .

Điểm M cách một đầu dây $40 cm = \frac{λ}{2}$ là một nút sóng nên đứng yên hay biên độ bằng 0.

Điểm N cách một đầu dây $20 cm = \frac{λ}{4}$ là một bụng sóng nên dao động với biên độ 0,40 cm.

Câu 13:

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

a) Tính tần số và bước sóng.

Xem đáp án

a) Ta có: $2 π f = 0, 5 π \Rightarrow f = 0, 25 Hz$ .

Ta có: $\frac{2 π}{λ} = 0, 2 π$ , suy ra: $λ = 10 cm$ .

Câu 14:

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.

Xem đáp án

b) Ta có: $l = n \frac{λ}{2} \Rightarrow n = \frac{2 l}{λ} = \frac{2.50}{10} = 10$ . Trên dây có 10 bụng sóng và 11 nút sóng.

Câu 15:

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?

Xem đáp án

a) Ta có: $\frac{f_{n}}{f_{n + 1}} = \frac{n}{n + 1} = \frac{280}{350}$ , suy ra: $n = 4$ .

Câu 16:

b) Tìm tần số của hoạ âm bậc 1.

Xem đáp án

b) Như vậy: $f_{4} = 4 f_{1} = 280 Hz$ nên $f_{1} = 70 Hz$ .

Câu 17:

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.

Xem đáp án

a) Bước sóng của sóng âm đang xét $λ_{1} = \frac{v}{f_{1}} = \frac{343}{3, 60 \cdot 10^{3}} \approx 9, 53 cm$ .

Điều kiện có sóng dừng:

L = \frac{λ_{1}}{4} \approx 2, 38 cm

Câu 18:

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

Xem đáp án

b) Tần số và bước sóng của hoạ âm bậc 3 là:

$f_{3} = 3 f_{1} = 3 \cdot 3, 6 = 10, 8 kHz, λ_{3} = \frac{v}{f_{3}} = \frac{343}{10, 8 \cdot 10^{3}} \approx 3, 18 cm.$

Tai người nghe được hoạ âm bậc 3 .

Câu 19:

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?

Xem đáp án

a) D đóng vai trò là vật cản cố định để phản xạ sóng. Khi D dịch chuyển, chiều dài dây thay đổi để thoả mãn điều kiện có sóng dừng trên dây.

Câu 20:

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

Xem đáp án

b) Điều kiện để có sóng dưng trên dây có hai đầu cố định: $OM = \frac{λ}{2} = \frac{v}{2 f}$ .

Suy ra: $v = 2.0, 50.50, 0 = 50, 0 cm/s$ .

Câu 21:

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?

Xem đáp án

c) Dựa vào điều kiện để có sóng dừng trên dây có hai đầu cố định:

${OM}^{'} = 2 \frac{λ}{2} = 2 \frac{v}{2 f} = 1, 0 m$

Câu 22:

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 $MN = 10 cm$ . 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.

Xem đáp án

Vì biên độ dao động tại bụng sóng là 2a nên bề rộng bụng sóng là 4a.

Suy ra biên độ sóng: $a = \frac{4, 0}{4} = 1, 0 cm$ .

Biên độ dao động của I là trung điểm của MN:

$a_{1} = 2 a sin \frac{2 π d}{λ} = 2.1, 0 sin \frac{2 π \frac{λ}{8}}{λ} \approx 1, 4 cm$

Câu 23:

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".

Xem đáp án

Khoảng cách giữa hai vị trí nóng nhất trên đĩa là khoảng cách giữa hai bụng sóng: $d = \frac{λ}{2} = \frac{c}{2 f}$

Suy ra: $f = \frac{c}{2 d} = \frac{3 \cdot 10^{8}}{2 \cdot 6, 40 \cdot 10^{- 2}} \approx 2, 34 \cdot 10^{9} Hz$ .

Do bước sóng của sóng điện từ được sử dụng trong lò là $λ = 12, 8 cm$ tương ứng sóng vô tuyến có bước sóng nhỏ (vi sóng).

Câu 24:

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?

Xem đáp án

a) Ta có: $L = n \frac{λ}{2} \Rightarrow n = \frac{2 L}{λ} = \frac{2 \cdot 310, 372 \cdot 10^{- 3}}{632, 992 \cdot 10^{- 9}} \approx 980650, 62$ .

Suy ra: có 980651 nút sóng (kể cả hai nút sóng tại hai gương).

Câu 25:

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

Xem đáp án

b) Theo yêu cầu bài toán, sóng điện từ mới sẽ tạo ra sóng dừng có số nút giảm đi 2 nút (1 bó sóng), do đó ta có:

$λ^{'} = \frac{2 L}{n^{'}} = \frac{2.310, {372.10}^{- 3}}{980649} \approx 632, 993 nm;$ gần nhất với giá trị của bước sóng cũ