Tải bản đầy đủ

Vật lý 12: Các điểm dao động cùng pha, ngược pha

CHỦ ĐỀ 27: CÁC ĐIỂM DAO ĐỘNG CÙNG PHA, NGƯỢC PHA
I. LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Phương pháp chung:
Phương trình sóng tại 2 nguồn cùng biên độ A:
(Điểm M cách hai nguồn lần lượt là d1 ;d 2 ):

u1 = A cos ( 2πft + ϕ1 ) và u 2 = A cos ( 2πft + ϕ2 )
d


Phương trình sóng tại M do hai sóng từ nguồn truyền tới: u1M = A cos  2πft − 2π 1 + ϕ1 ÷ và
λ


d


u 2M = A cos  2πft − 2π 2 + ϕ2 ÷
λ



Phương tình giao thoa sóng tại M: u M = u1M + u 2M
∆ϕ 
d + d ϕ + ϕ2 
 d −d

u M = 2A cos  π 1 2 +
cos  2πft − π 1 2 + 1

λ
2 
λ
2 


Từ đó suy ra pha dao động của điểm M.
Điểm M dao động cùng pha với nguồn 1 khi ϕM − ϕ1 = k2π .
Điểm M dao động ngược pha với nguồn 1 khi ϕM − ϕ1 = ( 2k + 1) π .
Với dạng toán này ta xét một số trường hợp sau:
Dạng 1: Các điểm dao động cùng pha, ngược pha trên đường trung trực.
Bài toán: Tìm điểm M thuộc đường trung trực của AB, dao động cùng pha, ngược pha so với
điểm A (B, trung điểm của AB ....).
TH1: Hai nguồn A, B dao động cùng pha với nhau
Giả sử u A = a cos ( ωt ) , u B = b cos ( ωt )
2πd 

Khi đó: u AM = a cos  ωt −
÷;
λ 



2πd 

u BM = b cos  ωt −
÷
λ 

2π.d 

⇒ u M = ( a + b ) cos  ωt −
÷
λ 

2π.OA 

PT tại O: u O = ( a + b ) cos  ωt −
÷.
2 

Suy ra: Độ lệch pha giữa M và A và B là: ∆ϕM/A,B =
Độ lệch pha giữa M so với O là: ∆ϕM/O =

2πd
.
λ

2π ( d − OM )
.
λ

Như vậy:
+) Điểm M dao động cùng pha với A (hoặc B) khi:

2πd
= k2π ⇔ d = kλ .
λ

+) Điểm M dao động cùng pha với điểm O khi: d − OM = kλ ⇒ d = OM + kλ .
+) Điểm M dao động ngược pha với A khi: d = ( k + 0,5 ) λ .
+) Điểm M dao động ngược pha với O khi: d − OM = ( k + 0,5 ) λ ⇒ d = OM + ( k + 0,5 ) λ .
TH2: Hai nguồn A, B dao động ngược pha: Giả sử: u A = a cos ( ωt + π ) , u B = b cos ( ωt )
2πd 
2πd 


Khi đó: u AM = a cos  ωt + π −
÷ và u BM = b cos  ωt −
÷
λ 
λ 


2πd 
2πd 
2πd 



Suy ra u M = u AM + u BM = −a cos  ωt −
÷+ b cos  ωt −
÷ = ( b − a ) cos  ωt −
÷.
λ 
λ 
λ 



Với b = a thì điểm M không dao động (ta không xét).
Với b > a thì ϕM = −

2πd
.
λ

Với b < a thì ϕM = π −

2πd
.
λ

Dạng 2: Các điểm dao động CĐ, CT đồng thời cùng pha, ngược pha với nguồn trên AB.


Cách 1:

2πAM 

 u AM = a cos  ωt − λ ÷



Xét 2 nguồn: u A = u B = a cos ( ωt ) ⇒ 
 u = a cos  ωt − 2πBM 

÷
 BM
λ 


π ( MA − MB )
π.AB 

Do đó u M = u AM + u BM = 2a cos  ωt −
.
÷cos
λ 
λ

Để tồn tại cực đại, cực tiểu đồng thời cùng pha, ngược pha với nguồn thì AB = nλ .
Khi đó: u M = 2a cos ( ωt − nπ ) cos

π ( MA − MB )
.
λ

Nếu n chẵn thì cực đại cùng pha với nguồn khi MA − MB = 2kλ .
Nếu n lẻ thì cực đại cùng pha với nguồn khi: MA − MB = ( 2k + 1) λ .
Cách 2: Vẽ hình và đếm
 Cực đại cùng pha (ngược pha) với nguồn.
Để tồn tại cực đại, cực tiểu đồng thời cùng pha, ngược pha với nguồn thì AB = nλ .

 Cực đại cùng pha (ngược pha) với trung điểm của AB.


+) Các điểm dao động cùng pha cách nhau kλ. .
+) Các điểm dao động ngược pha cách nhau ( k + 0,5 ) λ .
+) Các điểm cực đại cách nhau d =

λ
λ
, các điểm cực tiểu cách nhau d = .
2
2

II. VÍ DỤ MINH HỌA
Ví dụ 1: Hai nguồn sóng kết hợp trên mặt nước S1 ,S2 dao động với phương trình:

u1 = u 2 = a cos ( ωt ) ,S1S2 = 9,6λ . Điểm M gần nhất trên trung trực của S1S2 dao động cùng pha với u1 cách
đường thẳng S1S2 một khoảng là:
A. 5λ

B. 1, 2λ

C. 1,5λ

D. 1, 4λ

Lời giải
Xét điểm M trên trung trực của S1 ,S2 : S1M = S2 M = d ( d ≥ 4,8λ ) .
2πd 
2πd 


Khi đó: u1M = a cos  ωt −
÷ và u 2M = a cos  ωt −
÷.
λ 
λ 


2πd 

Phương trình tại M là u M = 2a cos  ωt −
÷.
λ 


d ≥ 4,8λ ⇒ k ≥ 4,8 ⇒ k min = 5 .
Do đó d min = 5λ ⇒ d ( M;S S ) =
1 2

( 5λ )

2

− ( 4,8λ ) = 1, 4λ . Chọn D.
2

Ví dụ 2: Hai nguồn phát sóng kết hợp S1 ,S2 trên mặt nước cách nhau 20cm phát ra hai dao động điều hòa
cùng phương, cùng tần số f = 40 Hz và pha ban đầu bằng không. Biết tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng


v = 3, 2m / s . Những điểm nằm trên đường trung trực của đoạn S1S2 mà sóng tổng hợp tại đó luôn dao

động ngược pha với sóng tổng hợp tại O (O là trung điểm của S1S2 ) cách o một khoảng nhỏ nhất là:
A. 4 6 cm

B. 5 6 cm

C. 6 6 cm

D. 14 cm

Lời giải
Ta có: λ =

v
= 8cm .
f

Giả sử hai sóng tại S1 ,S2 có dạng: u1 = u 2 = a cos ( ωt ) .
2πd 

Phương trình dao động tại M: u M = 2a cos  ωt −
÷.
λ 

(với d là khoảng cách từ M đến S1 ,S2 )
2πOS1 

Phương trình dao động tại O: u O = 2a cos  ωt −
÷
λ 

Theo bài ra ta có M và O dao động ngược pha nên:


( d − OA ) = ( 2k + 1) π
λ

⇒ d − OS1 = ( k + 0,5 ) λ . Do đó d min = OS1 + 0,5λ = 10 + 0,5.8 = 14 cm
Suy ra: OM min = 14 2 − 10 2 = 4 6 cm . Chọn A.
Ví dụ 3: Ở mặt chất lỏng có hai nguồn sóng A, B cách nhau 18 cm, dao động theo phương thẳng đứng với
phương trình u A = u B = a cos 50πt (với t tính bằng s). Tốc độ truyền sóng ở mặt chất lỏng là v = 2m / s .
Gọi O là trung điểm của AB, điểm M ở chất lỏng nằm trên đường trung trực của AB và gần O nhất sao cho
phân tử chất lỏng tại M dao động ngược pha với phần tử tại O. Khoảng cách MO là:
A. 14,42 cm

B. 9,38 cm

C. 5,00 cm
Lời giải

Ta có: f =

ω
v
= 25 Hz. λ = = 8cm Bước sóng:

f

Phương trình sóng tại điểm M và O lần lượt là:
2πd 
2πOA 


u M = 2a cos  50πt −
÷, u O = 2a cos  50 πt −
÷.
λ 
λ 



D. 7,93 cm


Theo bài ra ta có M và O dao động ngược pha nên:


( d − OA ) = ( 2k + 1) π
λ

⇒ d − OA = ( k + 0,5 ) λ . Do đó d min = OA + 0,5λ = 9 + 0,5.8 = 13cm .
Suy ra: OM min = 132 − 9 2 = 9,38 cm. Chọn B.
Ví dụ 4: Ở mặt thoáng của một chất lỏng có hai nguồn sóng kết hợp S1 và S2 cách nhau 30 cm, dao động
theo phương thẳng đứng với phương trình u = 4 cos100πt ( mm ) . Biết tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng
là 1,5m / s . Phần tử O thuộc bề mặt chất lỏng là trung điểm S1S2 . Điểm trên mặt chất lỏng thuộc trung trực
của S1S2 dao động cùng pha với O, gần O nhất, cách O đoạn:
A. 11,7 cm

B. 9,9 cm

C. 19 cm

D. 18 cm

Lời giải
Ta có: f =

ω
v
= 50Hz. Bước sóng: λ = = 3cm

f

Phương trình sóng tại điểm M và O lần lượt là:
2πd 
2πOA 


u M = 2a cos 100πt −
÷, u O = 2a cos 100πt −
÷.
λ 
λ 


Theo bài ra ta có: M và O dao động cùng pha nên d − OS1 = kλ
d min = OS1 + λ = 18 ⇒ MO min = 182 − 152 = 9,9 cm . Chọn B.

Ví dụ 5: Hai nguồn sóng kết hợp, đặt tại A và B cách nhau 16 cm dao động theo phương trình

u = a cos ( ωt ) trên mặt nước, coi biên độ không đổi, bước sóng λ = 2, 5cm . Gọi O là trung điểm của AB.
Một điểm nằm trên đường trung trực AB, dao động cùng pha với các nguồn A và B, cách A hoặc B một
đoạn nhỏ nhất là:
A. 12 cm

B. 10 cm

C. 13,5 cm
Lời giải

Phương trình sóng của 2 nguồn là:

u A = u B = a cos ( ωt ) .
Phương trình sóng tại điểm M là:

D. 13 cm


2πd 

u M = 2a cos  ωt −
÷.
λ 

Điểm M dao động cùng pha với nguồn khi d = kλ = 2,5k ≥

AB
= 8 ⇒ k ≥ 3, 2 ⇒ k min = 4 . Khi
2

đó d min = 10 cm . Chọn B.
Ví dụ 6: Trên mặt nước có hai nguồn kết hợp A, B cách nhau 16 cm dao động theo phương trình

u A = u B = a cos ( 30πt ) mm . Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 1, 2m / s và biên độ sóng không đổi trong
quá trình truyền. Điểm gần nhất ngược pha với các nguồn nằm trên đường trung trực của AB cách AB một
đoạn:
A. 6 cm

B. 4 cm

C. 4 5 cm

D. 12 cm

Lời giải
Ta có: f = 15 Hz, λ =

v
= 8cm.
f

Phương trình sóng của 2 nguồn là:

u A = u B = a cos ( 30πt ) .
Phương trình sóng tại điểm M là:
2πd 

u M = 2a cos  30πt −
÷.
λ 

Điểm M dao động ngược pha với nguồn khi
d = ( k + 0,5 ) λ = 8 ( k + 0,5 ) ≥

AB
= 8 ⇒ k ≥ 0, 5 ⇒ k min = 1. Khi đó d min = 12 cm .
2
2

AB 
Suy ra OM min = d 2min − 
÷ = 4 5 cm . Chọn C.
 2 
Ví dụ 7: [Trích đề thi đại học năm 2014]. Trong một thí nghiệm giao thoa sóng nước, hai nguồn S1 và S2
cách nhau 16 cm, dao động theo phương vuông góc với mặt nước, cùng biên độ, cùng pha, cùng tần số
80 Hz . Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 40 cm / s . Ở mặt nước, gọi d là đường trung trực của đoạn S1S2
. Trên d, điểm M ở cách S1 10 cm; điểm N dao động cùng pha với M và gần M nhất sẽ cách M một đoạn có
giá trị gần giá trị nào nhất sau đây?


A. 6,8 mm

B. 8,8 mm

C. 9,8 mm

D. 7,8 mm

Lời giải
Ta có: λ =

v 40
=
= 0, 5cm
f 80

Phương trình sóng tại M và N có dạng:
2πd M 

u M = 2a cos  ωt −
÷.
λ 

2πd N

u N = 2a cos  ωt −
λ



÷.


Để 2 điểm M, N cùng pha thì d M − d N = kλ ⇔ 10 − d N = 0,5k .
 d N = 9,5
k = 1
⇒
Để M, N ngắn nhất thì 
 k = −1 d N = 10,5
 MN = OM − ON = 102 − 82 − 9,52 − 82 = 0,88cm

. Chọn D.
 MN = ON − OM = 10,52 − 82 − 10 2 − 82 = 0,8 cm

Ví dụ 8: Trong một thí nghiệm giao thoa sóng nước, hai nguồn S1 và S2 cách nhau 14 cm, dao động theo
phương vuông góc với mặt nước, cùng biên độ, cùng pha, cùng tần số 40 Hz . Tốc độ truyền sóng trên mặt
nước là 1, 2m / s. Ở mặt nước, gọi d là đường trung trực của đoạn S1S2 . Trên d, điểm M ở cách S1 12cm;
điểm N dao động ngược pha với M và gần M nhất sẽ cách M một đoạn có giá trị gần giá trị nào nhất sau
đây?
A. 5,0 cm

B. 2,0 cm

C. 1,8 cm
Lời giải

Ta có: λ =

v 120
=
= 3cm .
f
40

Phương trình sóng tại M và N có dạng:
2πd M 

u M = 2a cos  ωt −
÷
λ 


D. 0,5 cm


2πd N 

u N = 2a cos  ωt −
÷
λ 

Để 2 điểm M, N ngược pha thì d M − d N = ( k + 0,5 ) λ ⇔ 12 − d N = 3 ( k + 0,5 ) .
 d N = 10,5
k = 0
⇒
Để M, N ngắn nhất thì: 
 k = −1 d N = 13,5
 MN = OM − ON = 12 2 − 7 2 − 10,52 − 7 2 = 1,92 cm

. Chọn C.
 MN = ON − OM = 13,52 − 7 2 − 122 − 7 2 = 1, 79 cm

Ví dụ 9: Hai mũi nhọn A, B cách nhau 10 cm gắn vào đầu một cần rung có tần số f = 50 Hz , đặt chạm nhẹ
vào mặt một chất lỏng. Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng v = 0, 25m / s . Hai nguồn A, B dao động
theo phương thẳng đứng với cùng phương trình u A = u B = a cos ( ωt ) ( cm ) . Một điểm M trên mặt chất lỏng
cách đều A, B một khoảng d = 8cm . Gọi N1 và N 2 là hai điểm gần M nhất dao động cùng pha với M.
Khoảng cách giữa hai điểm N1 và N 2 là:
A. 1,28 cm

B. 0,63 cm

C. 0,65 cm

D. 0,02 cm

Lời giải
Ta có: λ =

v 25
=
= 0,5cm
f 50

Phương trình sóng tại M và N có dạng:
2πd M 

u M = 2a cos  ωt −
÷
λ 

2πd N 

u N = 2a cos  ωt −
λ ÷


Để 2 điểm M, N cùng pha thì d M − d N = kλ ⇔ 8 − d N = 0,5k .
 k = −1  d N1 = 8,5
⇒
Để M, N ngắn nhất thì 
k = 1
d N1 = 7,5
N1 N 2 = ON1 − ON 2 = d 2N1 − 52 − d 2N 2 − 52 = 1, 28cm . Chọn A.

Ví dụ 10: Trên mặt nước có 2 nguồn sóng giống hệt nhau A và B cách nhau một khoảng AB = 48cm . Bước


sóng λ = 1,8cm . Hai điểm M và N trên mặt nước cùng cách đều trung điểm của đoạn AB một đoạn 10 cm
và cùng cách đều 2 nguồn sóng và A và B. Số điểm trên đoạn MN dao động cùng pha với 2 nguồn là:
A. 2

B. 18

C. 4

D. 9

Lời giải
Phương trình sóng tại điểm I trên trung trực là:
2π 

u1 = 2a cos  ωt − ÷ (với d1 = d 2 = d = IA )
λ 

Điểm cùng pha với 2 nguồn thỏa mãn d = kλ. Gọi O là trung điểm của AB.
Số điểm dao động cùng pha với nguồn trên đoạn OM thỏa mãn 24 ≤ kλ ≤ 102 + 242 .
⇔ 13, 33 ≤ k ≤ 14, 44 ⇔ k = 14

Do đó trên MN có tổng cộng 2 điểm dao động cùng pha với 2 nguồn. Chọn A
Ví dụ 11: Trên mặt nước có 2 nguồn sóng có phương trình u A = u B = a cos ( 40πt ) cách nhau một khoảng
AB = 30 cm . Vận tốc truyền sóng là v = 0, 4 m / s . Gọi O là trung điểm của AB và C là điểm thuộc trung

trực của AB và cách O một khoảng 20 cm. Số điểm dao động ngược pha với O trên đoạn OC là:
A. 3

B. 10

C. 4
Lời giải

Ta có: λ = 2cm . Phương trình sóng tại điểm M trên OC là:
2πAM 

u M = 2a cos  40πt −
÷
λ 

2πOA 

Tại O là: u O = 2a cos  40πt −
÷.
λ 

Điều kiện ngược pha là: MA − OA = ( k + 0,5 ) λ

⇒ MA = 15 + 2 ( k + 0,5 ) = 16 + 2k
Giải điều kiện: OA ≤ 16 + 2k < CA = OA 2 + OC 2 = 25 ⇔ −0,5 ≤ k ≤ 4,5
Suy ra có 5 giá trị của k nguyên. Vậy có 5 điểm thỏa mãn. Chọn D.

D. 5


Ví dụ 12: [Trích đề thi đại học năm 2011]. Ở mặt chất lỏng có hai nguồn sóng A, B cách nhau 18 cm, dao
động theo phương thẳng đứng với phương trình là u A = u B = a cos 50πt (với t tính bằng s). Tốc độ truyền
sóng ở mặt chất lỏng là 50 cm/s. Gọi O là trung điểm AB, điểm M ở mặt chất lỏng nằm trên đường trung
trực của AB và gần O nhất sao cho phần tử chất lỏng tại M dao động cùng pha với phần tử chất lỏng tại O.
Khoảng cách MO là:
A. 10 cm

B. 2 cm

C. 2 2 cm

D. 2 10 cm

Lời giải
Ta có: f = 25 Hz, λ =

v
= 2 cm .
f

Phương trình sóng của 2 nguồn là:

u A = u B = a cos ( 50πt ) .
Phương trình sóng tại điểm M và O là:
2πd 

u M = 2a cos  50πt −
÷.
λ 

2πOA 

u O = 2a cos  50πt −
÷.
λ 

Điểm M dao động cùng pha với O khi d M − d O = kλ = 2k ⇒ d M = 9 + 2k > 9 ⇒ k min = 1 .
Khi đó d min = 11 ⇒ MO = 112 − 9 2 = 2 10 cm . Chọn D.
Ví dụ 13: Hai nguồn sóng kết hợp trên mặt nước cách nhau một đoạn AB = 9λ phát ra dao động cùng pha
nhau. Trên đoạn AB, số điểm có biên độ cực đại cùng pha với nhau và cùng pha với nguồn (không kể hai
nguồn) là:
A. 12

B. 6

C. 8

D. 10

Lời giải
Cách 1: Vẽ hình và đếm, cực đại cách nhau

λ
, cực đại cùng pha với nguồn cách nhau λ .
2


Đếm trên AB có 8 điểm cực đại cùng pha với nguồn. Chọn C.
Cách 2: Gọi M là điểm trên S1S2

2πAM 

u AM = a cos  ωt − λ ÷



Xét 2 nguồn: u A = u B = a cos ( ωt ) ⇒ 
.
u = a cos  ωt − 2πBM 

÷
 BM
λ 


π ( MA − MB )
π.AB 

Do đó u M = u AM + u BM = 2a cos  ωt −
( AB = 9λ )
÷cos
λ 
λ

= −2a cos ( ωt ) cos

2π ( MA − MB )
.
λ

Cưc đại cùng pha với nguồn khi: MA − MB = ( 2k + 1) λ .
Cho −9λ < ( 2k + 1) λ < 9λ ⇒ −5 < k < 4 ⇒ Có 8 giá trị của k.
Ví dụ 14: Có hai nguồn sóng cơ kết hợp A và B trên mặt nước cách nhau một đoạn AB = 18cm phát ra dao
động với phương trình u = a cos ( ωt ) với bước sóng λ = 2 cm . Xác định trên đoạn AB, số điểm có biên độ
cực đại cùng pha với nhau và ngược pha với nguồn, không kể hai nguồn là bao nhiêu?
A. 12

B. 6

C. 8
Lời giải

Ta có: AB = 9λ suy ra có 9 cực đại và ngược pha với nguồn.

D. 9


Chọn D.
Ví dụ 15: Trên mặt nước tại hai điểm A, B có hai nguồn sóng kết hợp dao động cùng pha, lan truyền với
bước sóng λ . Biết AB = 11λ . Xác định số điểm dao động với biên độ cực đại và ngược pha với hai nguồn
trên đoạn AB (không tính hai điểm A, B):
A. 12

B. 23

C. 11

D. 21

Lời giải
Tương tự bài trên suy ra có 11 cực đại và ngược pha với nguồn. Chọn C.
Ví dụ 16: Hai nguồn sóng A, B cách nhau 12,5 cm trên mặt nước tạo ra giao thoa sóng, dao động tại nguồn
có phương trình u A = u B = a cos ( 100ωt ) ( cm ) tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 0,5 ( m / s ) . Số điểm trên
đoạn AB dao động với biên độ cực đại và dao động ngược pha với trung điểm I của đoạn AB là:
A. 12

B. 25

C. 13

D. 24

Lời giải

v
AB
= 1cm, IB =
= 6, 25λ , vẽ hình và đếm ta thấy trên IB có 6 điểm cực đại và
f
2
ngược pha với I. Trên AB có 12 điểm cực đại và ngược pha với I.
Ta có: λ =

Chọn A.
Ví dụ 17: [Trích đề thi thử THPT Trần Hưng Đạo - TP Hồ Chí Minh]. Trên mặt chất lỏng có hai nguồn
sóng A và B cách nhau 16 cm dao động theo phương thẳng đứng theo phương trình
u A = u B = 4 cos ( 50πt ) ( mm ) , với t tính bằng giây (s). Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 50 cm / s .

Gọi O là trung điểm của AB, điểm M trên mặt chất lỏng thuộc đường trung trực của AB sao cho phần tử
chất lỏng tại M dao động cùng pha với phần tử chất lỏng tại O và M ở gần O nhất. Khoảng cách MO là:
A. 2 cm

B. 10 cm

C. 6 cm
Lời giải

D. 4 cm


Ta có: f = 25 Hz, λ =

v
= 2 cm .
f

Phương trình sóng của 2 nguồn là:
u A = u B = 4 cos ( 50 πt ) .

Phương trình sóng tại điểm M là:
2πd 

u M = 2a cos  50πt −
÷.
λ 

2πOA 

u O = 2a cos  50πt −
÷
λ 

Điểm M dao động cùng pha với O khi d M − d O = kλ = 2k ⇒ d M = 8 + 2k > 8 ⇒ k min = 1
Khi đó d min = 10 ⇒ MO = 102 − 82 = 6 cm . Chọn C.
Ví dụ 18: [Trích đề thi thử Chuyên Bắc Kạn 2017]. Ở mặt nước có hai nguồn kết hợp S1 và S2 , cách
nhau một khoảng 13 cm, đều dao động theo phương thẳng đứng với cùng phương trình u = a cos ( 50πt ) (u
tính bằng mm, t tính bằng s). Biết tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 0, 2 m / s và biên độ sóng không đổi
khi truyền đi. Khoảng cách ngắn nhất từ nguồn S1 đến điểm M nằm trên đường trung trực của S1S2 mà
phần tử nước tại M dao động ngược pha với các nguồn là:
A. 66 mm

B. 68 mm

C. 72 mm
Lời giải

Ta có: f = 25 Hz, λ =

v
= 0,8cm
f

Phương trình sóng của 2 nguồn là:
u = a cos ( 50πt )

Phương trình sóng tại điểm M là:
2πd 

u M = 2a cos  50πt −
÷.
λ 

Điểm M dao động ngược pha với nguồn khi

D. 70 mm


d = ( k + 0,5 ) λ = 0,8 ( k + 0,5 ) ≥

AB
= 6,5 ⇒ k ≥ 7, 625 ⇒ k min = 8 .
2

Khi đó d min = 6,8cm . Chọn B.
BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Câu 1: Trên mặt nước tại hai điểm A, B có hai nguồn sóng kết hợp dao động cùng pha, lan
truyền với bước sóng λ . Biết AB = 11λ . Xác định số điểm dao động với biên độ cực đại và
ngược pha với hai nguồn trên đoạn Ab (không tính hai điểm A, B):
A. 12

B. 23

C. 11

D. 21

Câu 2: Hai mũi nhọn A, B cách nhau 8 cm gắn vào đầu một cần rung có tần số f = 100 Hz , đặt
chạm nhẹ vào mặt một chất lỏng. Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng v = 0,8 m / s . Hai nguồn
A, B dao động theo phương thẳng đứng với cùng phương trình u A = u B = a cos ( ωt ) cm . Một
điểm M trên mặt chất lỏng cách đều A, B một khoảng d = 8cm . Tìm trên đường trung trực của
AB một điểm M1 gần M nhất và dao động cùng pha với M.
A. MM 2 = 0, 2 cm; MM1 = 0, 4 cm

B. MM 2 = 0,91cm; MM1 = 0,94 cm

C. MM 2 = 9,1cm; MM1 = 9, 4 cm

D. MM 2 = 2 cm; MM1 = 4 cm

Câu 3: Trên mặt nước có hai nguồn sóng giống hệt nhau A và B cách nhau một khoảng
AB = 24 cm . Bước sóng λ = 2,5cm . Hai điểm M và N trên mặt nước cùng cách đều trung điểm
của đoạn AB một đoạn 16 cm và cùng cách đều 2 nguồn sóng A và B. Số điểm trên đoạn MN
dao động cùng pha với 2 nguồn là:
A. 7

B. 8

C. 6

D. 9

Câu 4: Trên mặt nước có hai nguồn kết hợp S1 ,S2 cách nhau 6 2 cm dao động có phương trình
u = a cos ( 20πt ) mm . Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 0, 4 m / s và biên độ sóng không đổi

trong quá trình truyền. Điểm gần nhất ngược pha với các nguồn nằm trên đường trung trực của
S1S2 cách S1S2 một đoạn:
A. 6 cm

B. 2 cm

C. 3 2 cm

D. 18 cm

Câu 5: Ở mặt thoáng của một chất lỏng có hai nguồn sóng kết hợp S1 và S2 cách nhau 20 cm,
dao động theo phương thẳng đứng với phương trình u = 2 cos 40πt ( mm ) . Biết tốc độ truyền
sóng trên mặt chất lỏng là 40 cm / s . Phần tử O thuộc bề mặt chất lỏng là trung điểm của S1S2 .


Điểm trên mặt chất lỏng thuộc trung trực của S1S2 dao động cùng pha với O, gần O nhất, cách O
đoạn bằng:
A. 6,6 cm

B. 8,2 cm

C. 12 cm

D. 16cm

Câu 6: Trong hiện tượng giao thoa sóng nước, hai nguồn sóng tại A và B cách nhau 10 cm dao
động cùng pha, cùng tần số f = 40 Hz . Gọi H là trung điểm đoạn AB, M là điểm trên đường
trung trực của AB và dao động cùng pha với hai nguồn. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là
80 cm / s . Khoảng cách gần nhất từ M đến H là:
A. 6, 24 cm

B. 3,32 cm

C. 2,45 cm

D. 4,25 cm

Câu 7: Trên mặt chất lỏng có hai nguồn sóng kết hợp phát ra hai dao động u1 = a cos ωt;

u 2 = a sin ωt . Khoảng cách giữa hai nguồn là S1S2 = 3, 25λ . Hỏi trên đoạn S1S2 có mấy điểm cực
đại dao động cùng pha với u 2 .
A. 3 điểm

B. 4 điểm

C. 5 điểm

D. 6 điểm

Câu 8: Hai nguồn sóng kết hợp trên mặt nước cách nhau một đoạn S1S2 = 9λ phát ra dao động
u = cos ( ωt ) . Trên đoạn S1S2 , số điểm có biên độ cực đại cùng pha với nhau và ngược pha với

nguồn (không kể hai nguồn) là:
A. 8

B. 9

C. 17

D. 16

Câu 9: Trên mặt nước có hai nguồn kết hợp AB cùng pha cách nhau một đoạn 12cm đang dao
động vuông góc với mặt nước tạo ra sóng với bước sóng 1,6 cm. Gọi C là một điểm trên mặt
nước cách đều hai nguồn và cách trung điểm O của đoạn AB một khoảng 8cm. Hỏi trên đoạn
CO, số điểm dao động cùng pha với nguồn là:
A. 2

B. 3

C. 4

D. 5

Câu 10: Trên mặt nước có hai nguồn kết hợp AB cùng pha cách nhau một đoạn 12cm đang dao
động vuông góc với mặt nước tạo ra sóng với bước sóng 1,6 cm. Gọi C là một điểm trên mặt
nước cách đều hai nguồn và cách trung điểm O của đoạn AB một khoảng 8cm. Hỏi trên đoạn
CO, số điểm dao động ngược pha với nguồn là:
A. 2

B. 3

C. 4

D. 5

Câu 11: Hai nguồn kết hợp S1 ,S2 cách nhau một khoảng 50 mm trên mặt nước phát ra hai sóng
kết hợp có phương trình u1 = u 2 = 2 cos ( 200πt ) mm . Vận tốc truyền sóng trên mặt nước là


0,8 m / s . Điểm gần nhất dao động cùng pha với nguồn trên đường trung trực của S1S2 cách
nguồn S1 bao nhiêu
A. 16 mm

B. 32 mm

C. 8 mm

D. 24 mm

Câu 12: Hai nguồn sóng kết hợp trên mặt nước cách nhau một đoạn S1S2 = 9λ cùng phát ra dao
động u = cos ( 20πt ) . Trên đoạn S1S2 , số điểm có biên độ cực đại cùng pha với nhau và ngược
pha với nguồn (không kể hai nguồn) là:
A. 8

B. 9

C. 17

D. 16

Câu 13: Trên mặt nước phẳng lặng có hai nguồn điểm dao động S1 và S2 . Biết S1S2 = 10 cm , tần
số và biên độ dao động của S1 ,S2 là f = 120 Hz, a = 0,5cm . Khi đó trên mặt nước, tại vùng giữa

S1 và S2 người ta quan sát thấy có 5 gợn lồi và những gợn này chia đoạn S1S2 thành 6 đoạn mà
hai đoạn ở hai đầu chỉ dài bằng một nửa các đoạn còn lại. Bước sóng λ có giá trị là
A. λ = 4 cm

B. λ = 8cm

C. λ = 2 cm

D. λ = 6 cm

Câu 14: Hai nguồn sóng kết hợp trên mặt nước S1 ,S2 dao động với phương trình:
u1 = a sin ( ωt ) , u 2 = a cos ( ωt ) S1S2 = 6λ . Điểm M gần nhất trên trung trực của S1S2 dao động

cùng pha với u1 cách S1 ,S2 bao nhiêu?
A. 25λ / 8

B. 23λ / 8

C. 29λ / 8

D. 21λ / 8

Câu 15: Trong hiện tượng giao thoa sóng nước, hai nguồn sóng tại A và B cách nhau 20 cm dao
động cùng pha, cùng tần số f = 40 Hz . Gọi H là trung điểm đoạn AB, M là điểm trên đường
trung trực của AB và dao động cùng pha với hai nguồn. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là
60 cm / s . Khoảng cách gần nhất từ M đến H là
A. 6,2 cm

B. 3,2 cm

C. 2,4 cm

D. 4,2 cm

LỜI GIẢI CHI TIẾT
Câu 1: Số điểm dao động với biên độ cực đại trên khoảng AB là N = 21
Gọi O là trung điểm của AB. O cách A một khoảng 5,5λ
⇒ O dao động ngược pha với nguồn
⇒ Trên khoảng AB có 11 điểm dao động cực đại và ngược pha với nguồn. Chọn C


Câu 2: Ta có: λ =

u1 = 2a cos

v
= 0,8cm . Phương trình sóng tại điểm trên trung trực của AB là:
f

π ( d 2 − d1 )

π ( d1 + d 2 ) 
2πd 

cos  200πt −
÷ = 2a cos  200πt −
÷
λ
λ
λ 




(với d1 = d 2 = d = IA ). Ta có: u M = 2a cos ( 200πt )
Điểm M gần M1 nhất cùng pha với M thỏa mãn d M − d M1 = ±λ = ±0,8
 M M = M O − MO = d 2 − 42 − d 2 − 4 2 = 0,91cm
 d1 = 8,8
1
1
⇔ 8 − d1 = ±0,8 ⇒ 
⇒ 1
. Chọn B.
 d1 = 7, 2  M1M = 0,94 cm
Câu 3: Phương trình sóng tại điểm I trên trung trực là:
u1 = 2a cos

π ( d 2 − d1 )

π ( d1 + d 2 )
cos  ωt −
λ
λ



2πd 

÷ = 2a cos  ωt −
÷. ( d1 = d 2 = d = IA )
λ 



Điểm cùng pha với 2 nguồn thỏa mãn d = kλ . Gọi O là trung điểm của AB
Số điểm dao động cùng pha với nguồn trên đoạn OM thỏa mãn 12 ≤ kλ ≤ 122 + 162 .

⇔ 4,8 ≤ k ≤ 8 ⇔ k = 5, 6, 7,8
Do đó trên MN có tổng cộng 8 điểm dao động cùng pha với 2 nguồn. Chọn B.
Câu 4: Ta có: λ =

u M = 2a cos

v
= 4 ( cm ) . Phương trình sóng tại điểm M trên trung trực là:
f

π ( d 2 − d1 )

π ( d1 + d 2 )
cos  20 πt −
λ
λ


Để M dao động ngược pha với nguồn thì
Mặt khác d >


2πd 

÷ = 2a cos  20 πt −
÷. ( d1 = d 2 = d )
λ




2πd
= ( 2k + 1) π ⇔ d = ( k + 0,5 ) λ = 4 ( k + 0,5 ) .
λ

AB
⇒ 4 ( k + 0, 5 ) > 3 2 ⇔ k > 0,56 ⇒ d min = 6 ⇔ k = 1 .
2

(

⇒ d ( M;S1S2 ) = 62 − 3 2

)

2

= 3 2 . Chọn C.


Câu 5: Ta có: λ =

u M = 2a cos

v
= 2 ( cm ) . Phương trình sóng tại điểm M trên trung trực là:
f

π ( d 2 − d1 )

π ( d1 + d 2 ) 
2πd 

cos  40πt −
÷ = 2a cos  40πt −
÷.
λ
λ
λ 




(với d1 = d 2 = d = MA ). Khi đó M và O cùng pha ⇔ d M − d O = kλ
Khoảng cách nhỏ nhất ⇔ d M − d O = λ = 2 ⇔ 102 + OM 2 − 10 = 2 ⇔ OM = 6, 6 cm . Chọn A.
Câu 6: Ta có: λ =
u M = 2a cos

π ( d 2 − d1 )
λ

v
= 2 ( cm ) . Phương trình sóng tại điểm M trên trung trực là:
f


π ( d1 + d 2 ) 
2πd 

cos  ωt −
÷ = 2a cos  ωt −
÷. ( d1 = d 2 = d = MA )
λ
λ 




M cùng pha với 2 nguồn ⇔
Mặt khác d >

2πd
= k2π ⇔ d = 2k .
λ

AB
= 5 ⇒ k > 2,5 ⇒ d min = 6 ⇒ MH min = 6 2 − 52 = 3,32cm . Chọn B.
2

Câu 7: Gọi M là một điểm nằm trên đoạn S1S2
1

M có biên độ cực đại khi d 2 − d1 =  k + ÷λ và d1 + d 2 = 3, 25λ ⇒ d 2 = ( 1,5 − 0,5k ) λ
4

M dao động cùng pha với u 2 khi d = MS2 = k′λ với −S1S2 < d 2 < O ⇒ −3, 25 ≤ k ′ ≤ 0
Vậy k ′ = 0; −1; −2; −3 ⇒ k ′ = ( 1,5 − 0,5k )
Lúc này ứng với mỗi giá trị k’ lại có một giá trị k nguyên thỏa mãn ⇒ Có 4 điểm thỏa mãn.
Chọn B.
Câu 8: Số điểm dao động biên độ cực đại trên khoảng S1S2 là N = 17
Hai điểm ngược pha liên tiếp nhau cách nhau một khoảng d =

λ
2

Trung điểm của S1S2 cách S1 một khoảng 4,5λ ⇒ O dao động ngược pha với S1S2
⇒ Có 9 điểm dao động biên độ cực đại và ngược pha với nguồn. Chọn B.


Câu 9: Gọi d là khoảng cách từ một điểm trên đoạn CO đến A
Điểm dao động trên CO dao động cùng pha với nguồn khi d = kλ
Ta có: AO ≤ d ≤ AC ⇔ 6 ≤ kλ ≤ 10 ⇔ 3,75 ≤ k ≤ 6, 25
⇒ Có 3 điểm dao động cùng pha với nguồn. Chọn B.
Câu 10: Gọi d là khoảng cách từ một điểm trên đoạn CO đến A
Điểm dao động trên CO dao động ngược pha với nguồn khi d = ( k + 0,5 ) λ
Ta có: AO ≤ d ≤ AC ⇔ 6 ≤ ( k + 0,5 ) λ ≤ 10 ⇔ 3, 25 ≤ k ≤ 5, 25
⇒ Có 2 điểm dao động ngược pha với nguồn. Chọn A
Câu 11: Gọi d là khoảng cách từ điểm M đến nguồn S1
Điểm trên đường trung trực dao động cùng pha với nguồn O khi d = kλ
Mặt khác ta có: d1 > AO ⇔ kλ > 25 ⇔ k > 3,125
M gần nguồn nhất ⇒ k = 4 ⇒ d = 8 mm . Chọn C.
 AB 
− 1 = 17 điểm (không kể
Câu 12: Số điểm dao động biên độ cực đại trên đoạn AB là N = 2 
 λ 
AB). Ta có S1O = 4,5λ ⇒ điểm O dao động ngược pha với 2 nguồn.
⇒ Số điểm dao động biên độ cực đại và ngược pha với 2 nguồn là 9 điểm. Chọn B
Câu 13: Hai cực đại liên tiếp cách nhau

λ
λ
⇒ khoảng cách giữa nguồn và cực đại gần nhất là
2
4

λ
λ
⇒ AB = 4 + 2 = 2,5λ = 10 ( cm ) ⇒ λ = 4 ( cm ) . Chọn A.
2
4
Câu 14: Pha dao động của M: ϕM =

ϕ1 − ϕ2 2πd1
π 2πd1

=− −
2
λ
4
λ

π 2πd1
π
λ
= − + k2π ⇔ d1 = + kλ
M cùng pha với u1 ⇒ − −
4
λ
2
8
Mặt khác: d1 >

S1S2
λ
⇔ + kλ > 3λ ⇔ k > 2,875
2
8


M gần nhất trên trung trực của hai nguồn ⇒ k = 3 ⇒ d1 =
Câu 15: Pha dao động của M: ϕM =
M cùng pha với hai nguồn ⇒
Mặt khác: d1 >

25λ
. Chọn A.
8

2πd1
λ

2πd1
= k2π ⇔ d1 = kλ
λ

AB
⇔ kλ > 10 ⇔ k > 6, 66
2
2

AB 
M gần với trung trực nhất ⇒ k = 7 ⇒ d1 = 10,5cm ⇒ MH = d − 
÷ = 3, 2cm . Chọn B.
 2 
2
1

Đây là 1 trích đoạn nhỏ của bộ tài liệu
“Chuyên đề môn Vật Lý lớp 12 năm 2020
Đặng Việt Hùng”
Xem thử và đăng ký bản đầy đủ tại link sau:
https://tailieudoc.vn/chuyen-de-mon-vat-lylop-12-nam-2020-dang-viet-hung.html



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×