Chuyên đề Vật lý 11 Giao thoa sóng

Giao thoa sóng Vật lý 11 có đáp án

Chuyên đề Vật lý 11: Giao thoa sóng giúp học sinh khám phá hiện tượng đặc trưng của sóng cơ khi các sóng kết hợp gặp nhau. Nội dung tập trung vào điều kiện giao thoa, cực đại, cực tiểu và cách xác định vị trí các điểm giao thoa, phù hợp để ôn luyện Vật lý 11 KNTT và rèn kỹ năng giải bài tập.

A. GIAO THOA SÓNG

1. Hiện tượng giao thoa của hai sóng trên mặt nước

Định nghĩa: hiện tượng 2 sóng (kết hợp) gặp nhau tạo nên các gợn sóng ổn định (gọi là vân giao thoa).

Giải thích:

- Những điểm đứng yên: 2 sóng gặp nhau ngược pha, triệt tiêu nhau.

- Những điểm dao động rất mạnh: 2 sóng gặp nhau cùng pha, tăng cường lẫn nhau.

2. Phương trình sóng tổng hợp

Giả sử: \({u_1} = {\rm{ }}{u_2} = {\rm{ }}A\cos \left( {\omega t} \right)\) là hai nguồn sóng dao động cùng pha

\(= > {\rm{ }}{u_{1M}} = {\rm{ }}Acos\left( {\omega t{\rm{ }} - {\rm{ }}2\pi \frac{{{d_1}}}{\lambda }} \right)\) và \({u_{2M}} = {\rm{ }}A\cos {\rm{ }}\left( {\omega t - {\rm{ }}2\pi \frac{{{d_2}}}{\lambda }} \right)\)

Phương trình sóng tổng hợp tại M:

\({u_M} = 2A\left| {\cos \frac{{\pi ({d_2} - {d_1})}}{\lambda }} \right|.\cos \left( {\omega t - \frac{{\pi \left( {{d_2} + {d_1}} \right)}}{\lambda }} \right)\)

3. Cực đại và cực tiểu giao thoa

Biên độ dao động tổng hợp tại M

A = A+ A+ 2A₁A₂cosΔφ = 2A²(1+cosΔφ) (2)

Hay \({A_M} = 2A\left| {\cos \frac{{\Delta \varphi }}{2}} \right|\)

Độ lệch pha của hai dao động

Kết hợp (1) và (2) ta suy ra: \(\Delta \varphi = \frac{{2\pi }}{\lambda }\left( {{d_2} - {d_1}} \right)\)

Vị trí các cực đại giao thoa

\(d_2 - d_1 = kλ ; ;k \in \mathbb{Z}\)

Những điểm cực đại giao thoa là những điểm dao động với biên độ cực đại A_M = 2A. Đó là những điểm có hiệu đường đi của 2 sóng tới đó bằng một số nguyên lần bước sóng λ(trong đó có đường trung trực của S₁S₂ là cực đại bậc 0: k = 0; cực đại bậc 1: k =±1………)

Vị trí các cực tiểu giao thoa

\({d_2} - {\rm{ }}{d_1} = {\rm{ }}\left( {k{\rm{ }} + \frac{1}{2}} \right)\lambda ;k \in \mathbb{Z}\)

Những điểm cực tiểu giao thoa là những điểm dao động với biên độ cực tiểu A_M = 0. Đó là những điểm ứng với những điểm có hiệu đường đi của 2 sóng tới đó bằng một số nửa nguyên lần bước sóng λ (trong đó cực tiểu bậc 1: k = 0; -1; cực tiểu bậc hai k = =1; -2)

Chú ý: Khoảng cách giữa hai gợn lồi (biên độ cực đại) liên tiếp hoặc hai gợn lõm (biên độ cực tiểu) liên tiếp trên đoạn S₁ S₂ bằng λ/2; một cực đại và một cực tiểu liên tiếp là λ/4.

Hiện tượng giao thoa là hiện tượng đặc trưng của sóng

4. Điều kiện giao thoa sóng

Hai sóng gặp nhau phải là 2 sóng kết hợp được phát ra từ 2 nguồn kết hợp, tức là 2 nguồn:

- Dao động cùng phương, cùng chu kỳ (hay cùng tần số)

- Có hiệu số pha không đổi theo thời gian

B. BÀI TẬP GIAO THOA SÓNG CÓ ĐÁP ÁN

Câu 1. Hai sóng kết hợp là hai sóng:

1. Có chu kì bằng nhau
2. Có tần số gần bằng nhau
3. Có tần số bằng nhau và độ lệch pha không đổi
4. Có bước sóng bằng nhau

Câu 2. Chọn câu trả lời đúng. Hai sóng nào sau đây không giao thoa được với nhau

1. Hai sóng có cùng tần số, cùng biên độ.
2. Hai sóng có cùng tần số và cùng pha.
3. Hai sóng có cùng tần số, cùng biên độ và hiệu pha không đổi theo thời gian.
4. Hai sóng có cùng tần số, cùng năng lượng và hiệu pha không đổi theo thời gian

Câu 3. Khi một sóng mặt nước gặp một khe chắn hẹp có kích thước nhỏ hơn bước sóng thì

1. sóng vẫn tiếp tục truyền thẳng qua khe.
2. sóng gặp khe và phản xạ lại.
3. sóng truyền qua khe giống như khe là một tâm phát sóng mới.
4. sóng gặp khe sẽ dừng lại.

Câu 4. Chọn câu trả lời đúng

1. Giao thoa sóng nước là hiện tượng xảy ra khi hai sóng có cùng tần số gặp nhau trên mặt thoáng.
2. Nơi nào có sóng thì nơi ấy có hiện tượng giao thoa.
3. Hai sóng có cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian là hai sóng kết hợp
4. Hai nguồn dao động có cùng phương, cùng tần số là hai nguồn kết hợp.

Câu 5. Trong hiện tượng giao thoa sóng của hai nguồn kết hợp đồng pha, những điểm trong môi trường truyền sóng là cực tiểu giao thoa khi hiệu đường đi của sóng từ hai nguồn tới là: (với k Z)

A.\({d_2}-{d_1} = {\rm{ }}k\frac{\lambda }{2}\;\)               B. \({d_2} - {\rm{ }}{d_1} = {\rm{ }}\left( {2k{\rm{ }} + {\rm{ }}1} \right)\frac{\lambda }{2}\)

C. \({d_2} - {\rm{ }}{d_1} = {\rm{ }}k\lambda \;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;\)        D. \({d_2} - {d_1} = {\rm{ }}\left( {2k{\rm{ }} + {\rm{ }}1} \right)\frac{\lambda }{4}\) 

Câu 6. 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 π/3              B. cùng pha nhau

C. ngược pha nhau.                     D. lệch pha nhau góc π/2

📄 Do dung lượng nội dung lớn, tài liệu chi tiết được cung cấp dưới dạng file tải về.

ĐÁP ÁN BÀI TẬP

1C	2A	3C	4C	5B	6B	7B	8C
9A	10D	11B	12B	13A	14 B	15 A	16C

-----------------------------------

Nắm chắc kiến thức về giao thoa sóng giúp học sinh xác định chính xác điều kiện cực đại, cực tiểu và vận dụng hiệu quả vào từng dạng bài. Thông qua hệ thống bài tập có đáp án, học sinh có thể tự kiểm tra phương pháp giải, củng cố kiến thức và nâng cao kỹ năng ôn luyện Vật lý 11.