Giải SGK Vật lí 11 Bài 8 (Kết nối tri thức): Mô tả sóng

Giải bài tập Vật lí lớp 11 Bài 8: Mô tả sóng

Khởi động trang 32 Vật Lí 11: Trong cuộc sống hằng ngày, chúng ta thường gặp hay nghe đến nhiều loại sóng như: sóng nước, sóng âm, sóng vô tuyến, sóng biển, sóng địa chấn…Vậy sóng được hình thành như thế nào và có những đặc điểm gì?

Lời giải:

– Sóng được hình thành nhờ 2 nguyên nhân đó là nguồn dao động từ bên ngoài tác dụng lên môi trường tại một điểm nào đó (gọi là nguồn sóng) và có lực liên kết giữa các phần tử của môi trường. Nhờ có lực liên kết giữa các phần tử (nước, không khí, …) mà các phân tử ở điểm A lân cận với nguồn dao động O sẽ dao động theo, đến lượt phần tử ở điểm lân cận B với điểm A sẽ dao động. Như vậy có sự truyền dao động từ điểm này sang điểm khác.

– Đặc điểm của sóng có dạng hình sin.

II. Giải thích sự tạo thành sóng

Hoạt động trang 33 Vật Lí 11: Hãy quan sát chuyển động của miếng xốp trong thí nghiệm Hình 8.1 và cho biết miếng xốp có chuyển động ra xa nguồn cùng với sóng không?

Lời giải:

Miếng xốp chỉ dao động lên xuống quanh một vị trí cân bằng xác định chứ không chuyển động ra xa nguồn cùng với sóng.

Câu hỏi trang 34 Vật Lí 11: Trong đồ thị của sóng Hình 8.3d, các điểm nào trong các điểm M, N, P trên phương Ox dao động lệch pha $\frac{\pi }{2}$, ngược pha, đồng pha với nhau?

Lời giải:

Từ đồ thị ta có thể thấy điểm M đang ở lõm sóng (tạm gọi là biên âm), điểm N đang ở VTCB, điểm P đang ở ngọn sóng (tạm gọi là biên dương).

Nên 2 cặp điểm M và N, N và P dao động lệch pha $\frac{\pi }{2}$

Còn điểm M và điểm P dao động ngược pha nhau.

III. Các đại lượng đặc trưng của sóng

Câu hỏi 1 trang 35 Vật Lí 11: Trên mặt hồ yên lặng, một người làm cho con thuyền dao động tạo ra sóng trên mặt nước. Thuyền thực hiện được 24 dao động trong 40 s, mỗi dao động tạo ra một ngọn sóng cao 12 cm so với mặt hồ yên lặng và ngọn sóng tới bờ cách thuyền 10 m sau 5 s. Với số liệu này, hãy xác định:

a) Chu kì dao động của thuyền.

b) Tốc độ lan truyền của sóng.

c) Bước sóng.

d) Biên độ sóng.

Lời giải:

a) Chu kì dao động: $T=\frac{\Delta t}{N}=\frac{40}{24}=\frac{5}{3}s$

b) Tốc độ lan truyền của sóng: $v=\frac{d}{t}=\frac{10}{5}=2m/s$

c) Bước sóng: $\lambda =vT=2.\frac{5}{3}=\frac{10}{3}m$

d) Biên độ sóng bằng độ cao của ngọn sóng so với mặt hồ yên lặng: A = 12 cm.

Câu hỏi 2 trang 35 Vật Lí 11: Hình 8.4 là đồ thị (u – t) của một sóng âm trên màn hình của một dao động kí. Biết mỗi cạnh của ô vuông theo phương ngang trên hình tương ứng với 1 ms. Tính tần số của sóng.

Lời giải:

Từ đồ thị ta thấy 1 chu kì sóng tương ứng với 3 ô vuông. Suy ra T = 3 ms

Tần số: $f=\frac{1}{T}=\frac{1}{{3.10}^{-3}}=\frac{1000}{3}Hz$

Câu hỏi 3 trang 35 Vật Lí 11: Trong thí nghiệm ở Hình 8.1, nếu ta thay đổi tần số dao động của nguồn sóng thì đại lượng nào sau đây không thay đổi?

A. Chu kì sóng.

B. Bước sóng.

C. Tần số sóng.

D. Tốc độ truyền sóng.

Lời giải:

Khi thay đổi tần số thì chu kì thay đổi, tốc độ truyền sóng thay đổi, chỉ có bước sóng không đổi.

Đáp án đúng là: B

Em có thể trang 36 Vật Lí 11: Dùng đồ thị (u – x) của một sóng hình sin để nêu được các đại lượng đặc trưng của sóng.

Lời giải:

– Biên độ A của sóng là độ lệch lớn nhất của phần tử sóng khỏi vị trí cân bằng.

– Chu kì T của sóng là chu kì dao động của một phần tử của môi trường có sóng truyền qua.

– Tần số của sóng f: $f=\frac{1}{T}$.

– Tốc độ truyền sóng v là tốc độ lan truyền dao động trong môi trường.

– Bước sóng λ là quãng đường sóng truyền được trong một chu kì.

– Năng lượng sóng là năng lượng dao động của các phần tử của môi trường có sóng truyền qua.

Lý thuyết Mô tả sóng

I. Thí nghiệm tạo sóng mặt nước

II. Giải thích sự tạo thành sóng

– Nhờ có lực liên kết giữa các phần tử nước mà các phần tử nước ở điểm M lân cận điểm O dao động theo. Đến lượt các phần tử nước ở điểm N lân cận điểm M dao động

=> Sóng mặt nước

– 2 nguyên nhân tạo nên sóng: Nguồn dao động từ bên ngoài tác dụng lên môi trường tại điểm O và có lực liên kết giữa các phần tử môi trường

III. Các đại lượng đặc trưng của sóng

– Biên độ sóng là độ lệch lớn nhất của phần tử sóng khỏi VTCB. Sóng có biên độ càng lớn thì phần tử sóng dao động càng mạnh

– Bước sóng là quãng đường sóng truyền được trong một chu kì. Bước sóng được kí hiệu là $\lambda$ đơn vị là mét (m)

– Chu kì sóng chính bằng chu kì dao động của phần từ sóng, kí hiệu là T, đơn vị giây (s)

– Tần số sóng: đại lượng $f=\frac{1}{T}$ được gọi là tần số sóng

– Tốc độ truyền sóng là tốc độ lan truyền dao động trong không gian

– Mối liên hệ giữa $\lambda$, T:$\lambda =vT=\frac{v}{f}$
– Cường độ sóng I được định nghĩa là năng lượng sóng được truyền qua một đơn vị diện tích vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian

$I=\frac{E}{S.\mathrm{\Delta }t}$ , đơn vị: W/m²

Trong đó: E là năng lượng sóng truyền qua một diện tích S vuông góc với phương truyền sóng trong thời gian ∆t

Sơ đồ tư duy Mô tả sóng

Xem thêm các bài giải SGK Vật lí lớp 11 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài 7: Bài tập về sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa

Bài 8: Mô tả sóng

Bài 9: Sóng ngang. Sóng dọc. Sự truyền năng lượng của sóng cơ

Bài 10: Thực hành: Đo tần số của sóng âm

Bài 11: Sóng điện từ