Trong một thí nghiệm giao thoa sóng nước, hai nguồn \({{S}_{1}}\) và \({{S}_{2}}\) cách nhau \(16cm\), dao động theo phương vuông góc với mặt nước, cùng biên độ, cùng pha, cùng tần số \(80Hz\). Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là \(40cm/s\). Ở mặt nước, gọi d là đường trung trực của đoạn \({{S}_{1}}{{S}_{2}}\). Trên d, điểm M ở cách \({{S}_{1}}10cm\); 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?
Suy nghĩ trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiBước sóng: \(\lambda =\frac{v}{f}=\frac{40}{80}=0,5\left( cm \right)\)
Điểm \(M,N\) nằm trên đường trung trực của \({{S}_{1}}{{S}_{2}}\)
Ta có \(\left\{ \begin{array}{*{35}{l}} {{d}_{2M}}={{d}_{1M}}={{d}_{M}} \\ {{d}_{2N}}={{d}_{1N}}={{d}_{N}} \\ \end{array} \right.\)
Độ lệch pha giữa hai điểm \(M,N\) là:
\(\Delta \varphi ={{\varphi }_{M}}-{{\varphi }_{N}}=\frac{2{{d}_{M}}}{\lambda }-\frac{2{{d}_{N}}}{\lambda }=\frac{2\left( {{d}_{M}}-{{d}_{N}} \right)}{\lambda }\)
Điểm N cùng pha với điểm M, ta có: \(\Delta \varphi =k2\pi \Rightarrow \frac{2\left( {{d}_{M}}-{{d}_{N}} \right)}{\lambda }=k2\pi \Rightarrow {{d}_{M}}-{{d}_{N}}=k\lambda \)
Điểm N gần M nhất \(\Rightarrow {{k}_{\min }}=\pm 1\Rightarrow {{d}_{M}}-{{d}_{N}}=\pm \lambda \)
\(\Rightarrow \left( \begin{array}{*{35}{l}} {{d}_{M}}-{{d}_{N}}=\lambda \Rightarrow {{d}_{N}}={{d}_{M}}-\lambda =9,5\left( cm \right) \\ {{d}_{M}}-{{d}_{N}}=-\lambda \Rightarrow {{d}_{N}}={{d}_{M}}+\lambda =10,5\left( cm \right) \\ \end{array} \right.\)
Với \({{d}_{N}}=9,5cm\), ta có:
\(MN=IM-IN=\sqrt{{{d}_{M}}^{2}-{{S}_{1}}{{I}^{2}}}-\sqrt{{{d}_{N}}^{2}-{{S}_{1}}{{I}^{2}}}\approx 0,88\left( cm \right)=8,8\left( mm \right)\)
Với \({{d}_{N}}=10,5cm\), ta có:
\(MN=IN-IM=\sqrt{{{d}_{N}}^{2}-{{S}_{1}}{{I}^{2}}}-\sqrt{{{d}_{M}}^{2}-{{S}_{1}}{{I}^{2}}}=0,8\left( cm \right)=8\left( mm \right)\)
Đề thi thử THPT QG năm 2022 môn Vật Lý
Trường THPT Chuyên Thái Bình