Trong thí nghiệm giao thoa sóng nước, hai nguồn sóng S1 và S2 cách nhau 11cm dao động theo phương vuông góc với mặt nước với cùng phương trình \({u_1} = {u_2} = 5cos\left( {100\pi t} \right)\left( {mm} \right)\). Tốc độ truyền sóng v = 0,5m/s và biên độ sóng không đổi trong quá trình truyền đi. Chọn hệ trục xOy thuộc mặt phẳng mặt nước khi yên lặng, gốc O trùng với S1, Ox trùng với S1S2. Trong không gian, phía trên mặt nước có một chất điểm chuyển động mà hình chiếu P của nó tới mặt nước chuyển động với phương trình quỹ đạo \(y = x + 2\) và có tốc độ \({v_1} = 5\sqrt 2 cm/s\). Trong thời gian t = 2s kể từ lúc P có tọa độ xP = 0 thì P cắt bao nhiêu vân cực đại trong vùng giao thoa sóng?
A. 22
B. 14
C. 13
D. 15
Lời giải của giáo viên
Bước sóng:
\(\lambda = v.T = v.\frac{{2\pi }}{\omega } = 50.\frac{{2\pi }}{{100\pi }} = 1cm\)
Trên đoạn nối hai nguồn có số cực đại là số giá trị k thỏa mãn:
\(\begin{array}{l}
- \frac{{{S_1}{S_2}}}{\lambda } < k < \frac{{{S_1}{S_2}}}{\lambda } \Rightarrow - \frac{{11}}{1} < k < \frac{{11}}{1} \Rightarrow - 11 < k < 11\\
\Rightarrow k = \pm 10; \pm 9;...0
\end{array}\)
Ta có hình vẽ:
Khi \({x_P} = 0\) , ta có :
\(\left\{ \begin{array}{l}
{S_1}P = 2\\
{S_2}P = \sqrt {{S_1}{S_2}^2 + O{P^2}} = \sqrt {{{11}^2} + {2^2}} = 5\sqrt 5 cm
\end{array} \right.\)
Vậy ta có:
\({S_2}P - {S_1}P = 5\sqrt 5 - 2 = 9,18 = 9,18\lambda \)
Tức là P ban đầu nằm ngoài cực đại bậc 9.
P chuyển động với vận tốc v1, sau thời gian 2 giây thì quãng đường nó đi được là:
\(\begin{array}{l}
S = {v_1}.t = 5\sqrt 2 .2 = 10\sqrt 2 cm\\
\,\,\,\, = \sqrt {{{(x)}^2} + {{(y - 2)}^2}} = \sqrt {{x^2} + {{(x + 2 - 2)}^2}} \\
\Rightarrow x = 10 \Rightarrow y = 12
\end{array}\)
Tọa độ của điểm P lúc đó là (10; 12); tức là x = 10cm; y = 12cm.
Ta có :
\(\left\{ \begin{array}{l}
{S_1}{P_t} = \sqrt {{x^2} + {y^2}} = 2\sqrt {61} cm\\
{S_2}{P_t} = \sqrt {{{(11 - x)}^2} + {y^2}} = \sqrt {145} cm
\end{array} \right.\)
\( \Rightarrow {S_2}{P_t} - {S_1}{P_t} = - 3,57 = - 3,57\lambda \)
Vậy lúc này P nằm ngoài cực đại bậc 3.
Tổng số vân cực đại mà P đã cắt là các vân có:
\(k = 9;8;7; \ldots 0; - 1; - 2; - 3\)
Tổng cộng là 13 vân.
Chọn C.
CÂU HỎI CÙNG CHỦ ĐỀ
Trên một sợi dây đang có sóng dừng. Sóng truyền trên sợi dây có bước sóng λ, khoảng cách giữa hai nút liên tiếp bằng
Trong một phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng các hạt tham gia sau phản ứng so với trước phản ứng sẽ
Vật sáng AB vuông góc với trục chính của thấu kính cho ảnh ngược chiều lớn gấp 4 lần AB và cách AB một khoảng 100cm. Tiêu cự của thấu kính là:
Trong giao thoa ánh sáng qua hai khe Y-âng, khoảng vân giao thoa bằng i. Nếu đặt toàn bộ thiết bị trong chất lỏng có chiết suất n thì khoảng vân giao thoa sẽ là:
Trong công tác phòng chống dịch bệnh COVID-19 người ta thường dùng nhiệt kế điện tử đo trán để đo thân nhiệt nhằm sàng lọc những người có nguy cơ nhiễm bệnh. Thiết bị này hoạt động dựa trên ứng dụng nào?
Một nguồn có E = 3V, r = 1Ω nối với điện trở ngoài R = 2Ω thành mạch điện kín. Công suất của nguồn điện là:
Trong dao động cưỡng bức, phát biểu nào sau đây là đúng?
Hai điện tích điểm \({q_1} = + 3\mu C;{q_2} = - 3\mu C\), đặt trong dầu có \(\varepsilon = 2\) cách nhau một khoảng r = 3cm. Lực tương tác giữa hai điện tích đó là:
Đặt điện áp xoay chiều \(u = {U_0}cos\left( {\omega t} \right)\) vào hai đầu đoạn mạch điện chỉ có tụ điện. Nếu điện dung của tụ điện không đổi thì dung kháng của tụ:
Độ cao là đặc trưng sinh lí của âm, phụ thuộc vào:
Giới hạn quang điện của kẽm là \({\lambda _0} = 0,{35_{}}\mu m\) . Công thoát của electron khỏi kẽm là.
Suất điện động \(e = 100\cos \left( {100\pi t + \pi } \right)\left( V \right)\) có giá trị cực đại là:
Đặt điện áp xoay chiều có tần số góc 100π rad/s vào hai đầu cuộn cảm thuần có độ tự cảm \(L = \frac{{0,2}}{\pi }H\). Cảm kháng của cuộn dây là