Trong một thí nghiệm về giao thoa sóng nước, hai nguồn sóng kết hợp \({O_1}\) và \({O_2}\) dao động cùng pha, cùng biên độ. Chọn hệ tọa độ vuông góc \(Oxy\) (thuộc mặt nước) với gốc tọa độ là vị trí đặt nguồn \({O_1}\) còn nguồn \({O_2}\) nằm trên trục \(Oy\). Hai điểm \(P\) và \(Q\) nằm trên \(Ox\) có \(OP = 4,5\;cm\) và \(OQ = 8\;cm\). Dịch chuyển nguồn \({O_2}\) trên trục \(Oy\) đến vị trí sao cho góc \(P{O_2}Q\) có giá trị lớn nhất thì phần tử nước tại \(P\) không dao động còn phần tử nước tại \(Q\) dao động với biên độ cực đại. Biết giữa \(P\) và \(Q\) không còn cực đại nào khác. Trên đoạn \(OP\), điểm gần \(P\) nhất mà các phần tử nước dao động với biên độ cực đại cách \(P\) một đoạn là

A. \(2,5\;cm\).

B. \(3,4\;cm\).

C. \(1,1\;cm\).

D. \(2,0\;cm\).

Xem lời giải

Câu hỏi trong đề: (2023) Đề thi thử Vật Lí THPT Chuyên Biên Hòa - Hà Nam có đáp án !!

Bắt đầu thi

Quảng cáo

Trả lời:

Giải bởi Vietjack

Trong một thí nghiệm về giao thoa sóng nước, hai nguồn sóng kết hợp O1 (ảnh 1)

+ Góc PO₂Q max khi (tan (PO₂Q))max

\[\tan (P{O_2}Q) = \tan (Q{O_2}O - P{O_2}O) = \frac{{\tan Q{O_2}O - \tan P{O_2}O}}{{1 + \tan Q{O_2}O\tan P{O_2}O}} = \frac{{\frac{8}{{O{O_2}}} - \frac{{4,5}}{{O{O_2}}}}}{{1 + \frac{8}{{O{O_2}}}\frac{{4,5}}{{O{O_2}}}}} = \frac{{3,5}}{{O{O_2} + \frac{{36}}{{O{O_2}}}}} \le \frac{{3,5}}{{2\sqrt {36} }}\](AD bất đẳng thức Cosi ở mẫu) Dấu bằng xảy ra khi \[O{O_2} = \frac{{36}}{{O{O_2}}}\]hay \[O{O_2} = \sqrt {36} = 6\,cm\];

+ Khi đó:

\[Q{O_2} = \sqrt {{8^2} + {6^2}} = 10\,cm\] và \[P{O_2} = \sqrt {4,{5^2} + {6^2}} = 7,5\,cm\]

+ Vì Q là cực đại nên: \[Q{O_2} - QO = k\lambda \Rightarrow 10 - 8 = k\lambda \Leftrightarrow k\lambda = 2(1)\]

+ P là cực tiểu gần Q nhất nên

\[\begin{array}{l}P{O_2} - PO = \left( {k + 0,5} \right)\lambda \Leftrightarrow 7,5 - 4,5 = \left( {k + 0,5} \right)\lambda \\ \Leftrightarrow \left( {k + 0,5} \right)\lambda = 3(2)\end{array}\]

+ Từ (1) và (2) suy ra: \[\lambda = 2\,cm\] và k = 1.

+ Do đó: Cực đại gần P nhất là cực đại bậc 2 có \[{d_2} - {d_1} = 2\lambda = 4cm \Leftrightarrow \sqrt {{6^2} + d_1^2} - {d_1} = 2,2 \Rightarrow {d_1} = 2,5cm\]

+ Điểm cực đại này cách P một khoảng a = OP – d₁ = 4,5 – 2,5 = 2 cm. Chọn đáp án \[D\]

Hot: 500+ Đề thi thử tốt nghiệp THPT các môn, ĐGNL các trường ĐH... file word có đáp án (2025). Tải ngay

Sách thầy cô Vietjack biên soạn:

Xem thêm »

Bình luận

CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ

Câu 1

Nguồn sóng kết hợp là các nguồn sóng

A. Cùng phương, cùng tần số cùng biên độ, độ lệch pha không đổi theo thời gian.

B. Cùng phương, cùng tần số và độ lệch pha không đổi theo thời gian

C. Cùng tần số, cùng biên độ, độ lệch pha không đổi theo thời gian.

D. Cùng phương, cùng biên độ, cùng pha, tần số không đổi theo thời gian.

Lời giải

Các nguồn sóng kết hợp là các nguồn sóng dao động cùng phương, cùng tần số và độ lệch pha không đổi theo thời gian. Chọn đáp án \(B\)

Câu 2

Một con lắc đơn có chiều dài 1 dao động điều hòa với biên độ góc \({\alpha _0}\) tại nơi có gia tốc trọng trường g. Ở thời điểm t vật có tốc độ v, lúc đó vật có li độ góc là

A. \(\alpha = \pm \sqrt {\alpha _0^2 + \frac{{{v^2}}}{{\;g\ell }}} \quad \quad \)

B. \(\alpha = \pm \sqrt {\alpha _0^2 - \frac{{{v^2}\ell }}{g}} \)

C. \(\alpha = \pm \sqrt {\alpha _0^2 - \frac{{{v^2}}}{{\;g\ell }}} \)

D. \(\alpha = \pm \sqrt {\alpha _0^2 + \frac{{{v^2}\ell }}{g}} \)

Lời giải

Con lắc đơn dao động điều hòa có phương trình li độ cong \[s = {S_0}\cos \left( {\omega t + \varphi } \right) \Rightarrow \cos \left( {\omega t + \varphi } \right) = \frac{s}{{{S_0}}}\]biểu thức vận tốc \[v = - \omega {S_0}\sin \left( {\omega t + \varphi } \right) \Rightarrow \sin \left( {\omega t + \varphi } \right) = \frac{{ - v}}{{\omega {S_0}}}\]

Vì \[\begin{array}{l}{\sin ^2}\left( {\omega t + \varphi } \right) + {\cos ^2}\left( {\omega t + \varphi } \right) = 1\\ \Rightarrow {\left( {\frac{{ - v}}{{\omega {S_0}}}} \right)^2} + {\left( {\frac{s}{{{S_0}}}} \right)^2} = 1\\ \Rightarrow {\left( {\frac{v}{\omega }} \right)^2} + {s^2} = S_0^2 \Leftrightarrow {\left( {l{\alpha _0}} \right)^2} = {\left( {l{\alpha _0}} \right)^2} + {\left( {\frac{v}{\omega }} \right)^2} \Leftrightarrow {\alpha _0}^2 = {\alpha ^2} + \frac{{{v^2}}}{{gl}}v\`i :{\omega ^2} = \frac{g}{l}\\ \Rightarrow {\alpha _{}}^{} = \pm \sqrt {\alpha _0^2 - \frac{{{v^2}}}{{gl}}} \end{array}\]

Chọn đáp án \(C\)

Câu 3