Một sợi dây đàn hồi căng ngang, đang có sóng dừng ổn định. Trên dây, A là một điểm nút, B là vị trí cân bằng của một điểm bụng gần A nhất với AB = 15 cm, M là một điểm trên dây có vị trí cân bằng cách A một khoảng 10 cm. Biết trong một chu kỳ sóng, khoảng thời gian mà tốc độ dao động của phần tử B không lớn hơn vận tốc cực đại của phần tử M là 0,2 s. Tốc độ truyền sóng trên dây là

A. 1 m/s.

B. 2,4 m/s.

C. 1,8 m/s.

D. 1,2 m/s.

Xem lời giải

Câu hỏi trong đề: Đề thi Đánh giá năng lực ĐHQG Hà Nội năm 2024 - 2025 có đáp án (Đề 2) !!

Bắt đầu thi

Quảng cáo

Trả lời:

Giải bởi Vietjack

Một sợi dây đàn hồi căng ngang, đang có sóng dừng ổn định. Trên dây, A là một điểm nút, B là vị trí cân bằng của một điểm bụng gần A nhất với AB = 15 cm (ảnh 1)

Bước sóng: \(\frac{{\rm{\lambda }}}{4} = {\rm{AB}} \Rightarrow {\rm{\lambda }} = 4.15 = 60\;\,{\rm{cm}}{\rm{.}}\)

Biên độ của M là: \({{\rm{A}}_{\rm{M}}} = \left| {2{\rm{a}}{\rm{.}}\cos \left( {2{\rm{\pi }}.\frac{{10}}{{60}}} \right)} \right| = {\rm{a}}\)

Vận tốc cực đại của phần tử M và N là \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{v_{M\max }} = {\rm{\omega }}a}\\{{v_{B\max }} = {\rm{\omega }}.2a}\end{array}} \right.\).

Áp dụng giản đồ vecto quay:

Ta có \({\rm{\alpha }} = {\mathop{\rm arcos}\nolimits} \frac{{{\rm{a\omega }}}}{{2a{\rm{\omega }}}} = \frac{{\rm{\pi }}}{3}\).

Thời gian trong 1 chu kì mà tốc độ dao động của phần tử B không lớn hơn vận tớc cực đại của phần tử M là: \(\Delta {\rm{t}} = \frac{{\rm{T}}}{{2{\rm{\pi }}}}.4\left( {\frac{{\rm{\pi }}}{2} - \alpha } \right) = \frac{{\rm{T}}}{{2{\rm{\pi }}}}.4.\left( {\frac{{\rm{\pi }}}{2} - \frac{{\rm{\pi }}}{3}} \right) = \frac{{\rm{T}}}{3} = 0,2\;{\rm{s}} \Rightarrow {\rm{T}} = 0,6\;{\rm{s}}\).

Tốc độ truyền sóng trên dây là: \({\rm{v}} = \frac{{\rm{\lambda }}}{{\rm{T}}} = \frac{{60}}{{0,6}} = 100\;{\rm{cm}}/{\rm{s}} = 1\;{\rm{m}}/{\rm{s}}\). Chọn A.

Sách thầy cô Vietjack biên soạn:

Xem thêm »

Bình luận

CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ

Câu 1

Bạn Hưng đang trên chiếc thuyền tại vị trí \[A\] cách bờ sông \(2\;\,{\rm{km}}\), bạn dự định chèo thuyền vào bờ và tiếp tục chạy bộ theo một đường thẳng để đến một địa điểm \({\rm{B}}\) tọa lạc ven bờ sông, \({\rm{B}}\) cách vị trí \[O\] trên bờ gần với thuyền nhất là \(4\;\,{\rm{km}}\) (hình vẽ). Biết rằng bạn Hưng chèo thuyền với vậntốc \(6\;\,{\rm{m}}/{\rm{h}}\) và chạy bộ trên bờ với vận tốc \(10\;\,{\rm{km}}/{\rm{h}}.\) Khoảng thời gian ngắn nhất để bạn Hưng từ vị trí xuất phát đến được điểm B là\[A\left( {1\,;\,\,1} \right),\,\,B\left( {4\,;\,\, - 3} \right).\]

A. 40 phút.

B. 44 phút.

C. 30 phút.

D. 38 phút.

Lời giải

Media VietJack

Đặt \(OP = x\,\,(0 < x < 4) \Rightarrow BP = 4 - x\,;\,\,AP = \sqrt {4 + {x^2}} .\)

Khoảng thời gian để anh Ba từ vị trí xuất phát đến được điểm \(B\) là:

\({t_{\left( x \right)}} = {t_{AP}} + {t_{PB}} = \frac{{\sqrt {4 + {x^2}} }}{6} + \frac{{4 - x}}{{10}}(h)\,\, \Rightarrow {t'_{\left( x \right)}} = \frac{x}{{6\sqrt {4 + {x^2}} }} - \frac{1}{{10}}.\)

\({t'_{\left( x \right)}} = 0 \Leftrightarrow \frac{x}{{6\sqrt {4 + {x^2}} }} - \frac{1}{{10}} = 0 \Leftrightarrow 3\sqrt {4 + {x^2}} = 5x \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{0 < x < 4}\\{4{x^2} = 9}\end{array} \Leftrightarrow x = \frac{3}{2}.} \right.\)

Bảng biến thiên:

\(x\)	0	\(\frac{3}{2}\)	4
\(t'\left( x \right)\)	\( - \)	0 +
\(t\left( x \right)\)	\(\frac{{11}}{{15}}\)		\(\frac{{\sqrt 5 }}{3}\)
		\(\frac{2}{3}\)

Từ bảng biến thiên suy ra khoảng thời gian ngắn nhất để anh Ba từ vị trí xuất phát đến được điểm \({\rm{B}}\) là: \({t_{\min }} = \frac{2}{3}(h) = \frac{2}{3}.60\) (phút) \( = 40\) (phút). Chọn A.

Câu 2