Câu \(1.\) Cho những phát biểu sau về sóng cơ học, phát biểu nào đúng, phát biểu…
A. Sóng cơ là những dao động cơ lan truyền trong một môi trường chân không
B. Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng và dao động ngược pha
C. Tốc độ truyền sóng là tốc độ lan truyền của phần tử sóng
D. Cường độ sóng là năng lượng sóng truyền qua đơn vị diện tích vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian.
Chúng ta sẽ lần lượt xét từng phát biểu A, B, C, D.
Phát biểu A: Sóng cơ là những dao động cơ lan truyền trong một môi trường chân không
Để xét phát biểu này đúng hay sai, chúng ta cần nhớ lại định nghĩa sóng cơ. Theo Sách giáo khoa Vật lý lớp 11, sóng cơ là những dao động cơ lan truyền trong một môi trường vật chất đàn hồi. Môi trường vật chất đàn hồi có thể là chất rắn, chất lỏng hoặc chất khí. Chân không là môi trường không có vật chất, do đó sóng cơ không thể lan truyền trong chân không.
Vì vậy, phát biểu A là sai.
Phát biểu B: Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng và dao động ngược pha
Chúng ta hãy nhớ lại định nghĩa bước sóng. Bước sóng là quãng đường sóng truyền đi được trong một chu kỳ dao động. Hoặc nói cách khác, bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng và dao động cùng pha. Nếu hai điểm dao động ngược pha, thì khoảng cách giữa chúng không phải là bước sóng.
Ví dụ, nếu hai điểm dao động cùng pha, thì chúng cách nhau một số nguyên lần bước sóng, tức là \( \Delta x = n\lambda \) với \( n = 0, 1, 2, … \). Điểm gần nhau nhất và cùng pha sẽ ứng với \( n=0 \), tức là chính nó, hoặc \( n=1 \), cách nhau một bước sóng.
Còn nếu hai điểm dao động ngược pha, thì chúng cách nhau một số bán nguyên lần bước sóng, tức là \( \Delta x = (n + \frac{1}{2})\lambda \) với \( n = 0, 1, 2, … \). Điểm gần nhau nhất và dao động ngược pha sẽ ứng với \( n=0 \), tức là cách nhau \( \frac{\lambda}{2} \).
Do đó, phát biểu B là sai.
Phát biểu C: Tốc độ truyền sóng là tốc độ lan truyền của phần tử sóng
Chúng ta cần phân biệt rõ hai loại tốc độ: tốc độ truyền sóng và tốc độ dao động của phần tử vật chất.
Tốc độ truyền sóng (hay còn gọi là tốc độ sóng) là tốc độ mà một điểm có trạng thái dao động nhất định (ví dụ: đỉnh sóng, đáy sóng) lan truyền trong môi trường. Đây là tốc độ lan truyền của “hình dạng” sóng.
Tốc độ dao động của phần tử vật chất là tốc độ của các điểm vật chất trong môi trường khi chúng thực hiện dao động xung quanh vị trí cân bằng.
Sách giáo khoa đã chỉ rõ rằng tốc độ truyền sóng không phải là tốc độ dao động của phần tử. Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào tính chất của môi trường (độ đàn hồi, mật độ…), còn tốc độ dao động của phần tử lại phụ thuộc vào biên độ và tần số dao động.
Vì vậy, phát biểu C là sai.
Phát biểu D: Cường độ sóng là năng lượng sóng truyền qua đơn vị diện tích vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian.
Chúng ta cùng xem lại định nghĩa cường độ sóng trong Sách giáo khoa. Cường độ sóng tại một điểm được định nghĩa là năng lượng mà sóng mang truyền qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian.
Công thức liên hệ giữa cường độ sóng \( I \), năng lượng \( \Delta E \), diện tích \( S \), và thời gian \( \Delta t \) là:
\[ I = \frac{\Delta E}{S \Delta t} \]
Đơn vị của cường độ sóng thường là W/m\(^2\).
Phát biểu này hoàn toàn khớp với định nghĩa đã học.
Vì vậy, phát biểu D là đúng.
Kết luận:
Sau khi phân tích từng phát biểu, chúng ta rút ra kết luận:
– Phát biểu A: Sai
– Phát biểu B: Sai
– Phát biểu C: Sai
– Phát biểu D: Đúng
Vậy, trong các phát biểu đã cho, chỉ có phát biểu D là đúng.
Các em về nhà xem lại bài, nắm vững định nghĩa và các khái niệm cơ bản về sóng cơ nhé. Có câu hỏi nào thì cứ hỏi cô.
Đáp án:
\(A – sai; B – sai; C – sai ; D – đúng\)
Giải thích các bước giải:
\(A.\) Sóng cơ không thể truyền trong môi trường chân không vì cần một môi trường vật chất (rắn, lỏng hoặc khí) để truyền sóng. Sóng cơ chỉ có thể truyền trong những môi trường này.
\(B.\) Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm trên phương truyền sóng dao động cùng pha, không phải ngược pha.
\(C.\) Tốc độ truyền sóng là tốc độ mà sóng di chuyển qua không gian, còn phần tử sóng dao động quanh vị trí cân bằng và có một tốc độ dao động riêng, không phải là tốc độ truyền sóng.
\(D.\) Đây là định nghĩa chính xác của cường độ sóng. Cường độ sóng phản ánh năng lượng sóng truyền qua một diện tích vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian.
\(#Skyyy\)
Đáp án:
Giải thích các bước giải:
D