Bài tập — Bài 15: Thực hành: Đo tốc độ truyền âm

Phần 1: Câu hỏi Trắc nghiệm (Nhận biết & Thông hiểu)

Câu 1. Nội dung nào sau đây phản ánh đúng kiến thức cần ghi nhớ trong bài Bài 15: Thực hành: Đo tốc độ truyền âm? A. Bỏ qua các khái niệm cơ bản và chỉ học thuộc lòng kết quả cuối cùng mà không cần hiểu bản chất. B. Chỉ áp dụng kiến thức trong một trường hợp duy nhất, không cần kiểm tra điều kiện hay đơn vị. C. Cộng hưởng trong ống: âm to rõ nhất khi cột khí thỏa mãn điều kiện cộng hưởng. D. Các nội dung trong bài hoàn toàn độc lập và không có mối liên hệ nào với thực tiễn hay các bài học khác.

Câu 2. Khi học và vận dụng bài Bài 15: Thực hành: Đo tốc độ truyền âm, khẳng định nào dưới đây là chính xác? A. Không cần đọc kĩ đề bài hay phân tích dữ kiện trước khi thực hiện các bước giải. B. Mọi khái niệm trong bài đều có thể thay thế tùy ý cho nhau mà không làm thay đổi kết quả. C. Chỉ cần ghi đáp số ngắn gọn, bỏ qua toàn bộ bước lập luận, giải thích và kiểm tra lại. D. Hai lần cộng hưởng liên tiếp cách nhau $\frac{\lambda}{2}$ ; $v = \lambda f$ .

Câu 3. Theo phần Kiến thức trọng tâm của bài Bài 15: Thực hành: Đo tốc độ truyền âm, phát biểu nào sau đây là đúng? A. Mục đích của bài thực hành là đo tốc độ truyền âm trong không khí bằng phương pháp cộng hưởng trong ống khí hoặc bằng dao động kí điện tử, rồi so sánh với giá trị lí thuyết khoảng $340$ m/s ở nhiệt độ phòng. B. Kết luận ngay kết quả khi chưa đối chiếu với quy tắc hoặc định nghĩa trong bài học. C. Thay đổi toàn bộ quy tắc trọng tâm của bài học theo cảm tính cá nhân. D. Bỏ qua việc rèn luyện qua ví dụ minh họa và bài tập thực hành của tiết học.

Câu 4. Để nắm vững và vận dụng tốt bài Bài 15: Thực hành: Đo tốc độ truyền âm, học sinh cần lưu ý điều nào sau đây? A. Không cần ghi nhớ các lưu ý trọng tâm vì chúng không ảnh hưởng đến việc làm bài tập. B. Đặt âm thoa có tần số $f$ đã biết dao động gần miệng ống, từ từ tăng chiều dài cột khí. C. Áp dụng ngược lại hoàn toàn so với quy tắc và hướng dẫn trong phần kiến thức trọng tâm. D. Chỉ cần đọc lướt tiêu đề bài học mà không cần nắm vững nội dung chi tiết từng mục.

Phần 2: Bài tập Tự luận & Thực hành theo tiết học

Bài 1 (Cơ bản — Hệ thống hóa kiến thức trọng tâm). Dựa vào phần Kiến thức trọng tâm của bài Bài 15: Thực hành: Đo tốc độ truyền âm, em hãy trình bày các khái niệm, quy tắc hoặc nội dung cốt lõi của tiết học và nêu ý nghĩa của chúng.

Bài 2 (Thực hành — Phân tích & Giải mẫu theo ví dụ tiết học). Đọc kĩ tình huống/ví dụ trọng tâm của tiết học dưới đây, sau đó tự trình bày lại các bước thực hiện và nêu nhận xét rút ra:

Dùng âm thoa tần số $512$ Hz, hai lần cộng hưởng liên tiếp trong ống khí cách nhau $33$ cm. Tính tốc độ truyền âm.

Bài 3 (Vận dụng — Áp dụng quy tắc ghi nhớ vào bài tập). Vận dụng các điểm ghi nhớ trọng tâm của bài Bài 15: Thực hành: Đo tốc độ truyền âm để giải thích hoặc thực hiện yêu cầu thực hành mở rộng sau:

Lời giải: Hai lần cộng hưởng liên tiếp cách nhau $\frac{\lambda}{2} = 33$ cm, nên $\lambda = 66$ cm $= 0,66$ m. Tốc độ truyền âm: $v = \lambda f = 0,66 \cdot 512 \approx 338$ m/s, gần với giá trị lí thuyết trong không khí ở nhiệt độ phòng.

Bài 4 (Luyện tập học kì — Mức độ Cơ bản). Sóng truyền trên một sợi dây với tốc độ $24$ m/s, tần số $12$ Hz. Hai điểm trên dây cách nhau $0,5$ m dao động lệch pha nhau bao nhiêu?

Bài 5 (Luyện tập học kì — Mức độ Thông hiểu). Sóng âm truyền trong không khí với tốc độ $340$ m/s, tần số $340$ Hz. Hai điểm gần nhất dao động cùng pha cách nhau bao nhiêu?

Bài 6 (Luyện tập học kì — Mức độ Vận dụng & Nâng cao). Một con lắc lò xo dao động điều hòa với cơ năng $W = 0,1$ J, biên độ $A = 10$ cm. Tính độ cứng của lò xo.

Phần 3: Đáp án & Hướng dẫn giải chi tiết

1. Đáp án phần Trắc nghiệm

Bảng đáp án: 1-C, 2-D, 3-A, 4-B.
Giải thích chi tiết:
- Câu 1 (C): Khẳng định đúng theo mục Ghi nhớ của bài: "Cộng hưởng trong ống: âm to rõ nhất khi cột khí thỏa mãn điều kiện cộng hưởng."
- Câu 2 (D): Khẳng định đúng theo nội dung cốt lõi của tiết học: "Hai lần cộng hưởng liên tiếp cách nhau $\frac{\lambda}{2}$ ; $v = \lambda f$ ."
- Câu 3 (A): Khẳng định chuẩn xác theo phần Kiến thức trọng tâm: "Mục đích của bài thực hành là đo tốc độ truyền âm trong không khí bằng phương pháp cộng hưởng trong ống khí hoặc bằng dao động kí điện tử, rồi so sánh với giá trị lí thuyết khoảng $340$ m/s ở nhiệt độ phòng."
- Câu 4 (B): Khẳng định đúng theo hướng dẫn trọng tâm của bài: "Đặt âm thoa có tần số $f$ đã biết dao động gần miệng ống, từ từ tăng chiều dài cột khí."

2. Hướng dẫn giải phần Tự luận & Thực hành

Bài 1:
- Nội dung cốt lõi cần trình bày: Mục đích của bài thực hành là đo tốc độ truyền âm trong không khí bằng phương pháp cộng hưởng trong ống khí hoặc bằng dao động kí điện tử, rồi so sánh với giá trị lí thuyết khoảng $340$ m/s ở nhiệt độ phòng. Phương án ống cộng hưởng: dùng một ống thủy tinh dài, một đầu hở, một đầu nối với bình nước để thay đổi chiều dài cột không khí trong ống.
- Tổng kết ghi nhớ: Cộng hưởng trong ống: âm to rõ nhất khi cột khí thỏa mãn điều kiện cộng hưởng.; Hai lần cộng hưởng liên tiếp cách nhau $\frac{\lambda}{2}$ ; $v = \lambda f$ .; Lặp lại phép đo và lấy trung bình để giảm sai số.
Bài 2:
- Hướng dẫn phân tích & trình bày: Dựa trực tiếp vào dữ kiện trong ví dụ minh họa của tiết học: Dùng âm thoa tần số $512$ Hz, hai lần cộng hưởng liên tiếp trong ống khí cách nhau $33$ cm. Tính tốc độ truyền âm.
- Lưu ý khi trình bày: Xác định rõ yêu cầu, áp dụng đúng quy tắc/khái niệm trong mục 1 và kiểm tra lại kết quả cuối cùng.
Bài 3:
- Phương pháp giải: Áp dụng các quy tắc ghi nhớ của bài Bài 15: Thực hành: Đo tốc độ truyền âm (Cộng hưởng trong ống: âm to rõ nhất khi cột khí thỏa mãn điều kiện cộng hưởng.; Hai lần cộng hưởng liên tiếp cách nhau $\frac{\lambda}{2}$ ; $v = \lambda f$ .; Lặp lại phép đo và lấy trung bình để giảm sai số.).
- Lời giải mẫu/Nhận xét: Lời giải: Hai lần cộng hưởng liên tiếp cách nhau $\frac{\lambda}{2} = 33$ cm, nên $\lambda = 66$ cm $= 0,66$ m. Tốc độ truyền âm: $v = \lambda f = 0,66 \cdot 512 \approx 338$ m/s, gần với giá trị lí thuyết trong không khí ở nhiệt độ phòng.
Bài 4: $\lambda = \dfrac{v}{f} = 2$ m; $\Delta\varphi = \dfrac{2\pi \cdot 0,5}{2} = \dfrac{\pi}{2}$ rad.
Bài 5: $\lambda = \dfrac{v}{f} = 1$ m.
Bài 6: $k = \dfrac{2W}{A^2} = \dfrac{0,2}{0,01} = 20$ N/m.

Phần 1: Câu hỏi Trắc nghiệm (Nhận biết & Thông hiểu)

\frac{\lambda}{2}

;

v = \lambda f

340

m/s ở nhiệt độ phòng. B. Kết luận ngay kết quả khi chưa đối chiếu với quy tắc hoặc định nghĩa trong bài học. C. Thay đổi toàn bộ quy tắc trọng tâm của bài học theo cảm tính cá nhân. D. Bỏ qua việc rèn luyện qua ví dụ minh họa và bài tập thực hành của tiết học.

f

đã biết dao động gần miệng ống, từ từ tăng chiều dài cột khí. C. Áp dụng ngược lại hoàn toàn so với quy tắc và hướng dẫn trong phần kiến thức trọng tâm. D. Chỉ cần đọc lướt tiêu đề bài học mà không cần nắm vững nội dung chi tiết từng mục.

Phần 2: Bài tập Tự luận & Thực hành theo tiết học

Dùng âm thoa tần số $512$ Hz, hai lần cộng hưởng liên tiếp trong ống khí cách nhau $33$ cm. Tính tốc độ truyền âm.

Lời giải: Hai lần cộng hưởng liên tiếp cách nhau $\frac{\lambda}{2} = 33$ cm, nên $\lambda = 66$ cm $= 0,66$ m. Tốc độ truyền âm: $v = \lambda f = 0,66 \cdot 512 \approx 338$ m/s, gần với giá trị lí thuyết trong không khí ở nhiệt độ phòng.

Bài 4 (Luyện tập học kì — Mức độ Cơ bản). Sóng truyền trên một sợi dây với tốc độ

24

m/s, tần số

12

Hz. Hai điểm trên dây cách nhau

0,5

m dao động lệch pha nhau bao nhiêu?

Bài 5 (Luyện tập học kì — Mức độ Thông hiểu). Sóng âm truyền trong không khí với tốc độ

340

m/s, tần số

340

Hz. Hai điểm gần nhất dao động cùng pha cách nhau bao nhiêu?

Bài 6 (Luyện tập học kì — Mức độ Vận dụng & Nâng cao). Một con lắc lò xo dao động điều hòa với cơ năng

W = 0,1

J, biên độ

A = 10

cm. Tính độ cứng của lò xo.

Phần 3: Đáp án & Hướng dẫn giải chi tiết

1. Đáp án phần Trắc nghiệm

Bảng đáp án: 1-C, 2-D, 3-A, 4-B.

Giải thích chi tiết:

Câu 1 (C): Khẳng định đúng theo mục Ghi nhớ của bài: "Cộng hưởng trong ống: âm to rõ nhất khi cột khí thỏa mãn điều kiện cộng hưởng."
Câu 2 (D): Khẳng định đúng theo nội dung cốt lõi của tiết học: "Hai lần cộng hưởng liên tiếp cách nhau $\frac{\lambda}{2}$ ; $v = \lambda f$ ."
Câu 3 (A): Khẳng định chuẩn xác theo phần Kiến thức trọng tâm: "Mục đích của bài thực hành là đo tốc độ truyền âm trong không khí bằng phương pháp cộng hưởng trong ống khí hoặc bằng dao động kí điện tử, rồi so sánh với giá trị lí thuyết khoảng $340$ m/s ở nhiệt độ phòng."
Câu 4 (B): Khẳng định đúng theo hướng dẫn trọng tâm của bài: "Đặt âm thoa có tần số $f$ đã biết dao động gần miệng ống, từ từ tăng chiều dài cột khí."

2. Hướng dẫn giải phần Tự luận & Thực hành

Bài 1:

Nội dung cốt lõi cần trình bày: Mục đích của bài thực hành là đo tốc độ truyền âm trong không khí bằng phương pháp cộng hưởng trong ống khí hoặc bằng dao động kí điện tử, rồi so sánh với giá trị lí thuyết khoảng $340$ m/s ở nhiệt độ phòng. Phương án ống cộng hưởng: dùng một ống thủy tinh dài, một đầu hở, một đầu nối với bình nước để thay đổi chiều dài cột không khí trong ống.
Tổng kết ghi nhớ: Cộng hưởng trong ống: âm to rõ nhất khi cột khí thỏa mãn điều kiện cộng hưởng.; Hai lần cộng hưởng liên tiếp cách nhau $\frac{\lambda}{2}$ ; $v = \lambda f$ .; Lặp lại phép đo và lấy trung bình để giảm sai số.

Bài 2:

Hướng dẫn phân tích & trình bày: Dựa trực tiếp vào dữ kiện trong ví dụ minh họa của tiết học: Dùng âm thoa tần số $512$ Hz, hai lần cộng hưởng liên tiếp trong ống khí cách nhau $33$ cm. Tính tốc độ truyền âm.
Lưu ý khi trình bày: Xác định rõ yêu cầu, áp dụng đúng quy tắc/khái niệm trong mục 1 và kiểm tra lại kết quả cuối cùng.

Bài 3:

Phương pháp giải: Áp dụng các quy tắc ghi nhớ của bài Bài 15: Thực hành: Đo tốc độ truyền âm (Cộng hưởng trong ống: âm to rõ nhất khi cột khí thỏa mãn điều kiện cộng hưởng.; Hai lần cộng hưởng liên tiếp cách nhau $\frac{\lambda}{2}$ ; $v = \lambda f$ .; Lặp lại phép đo và lấy trung bình để giảm sai số.).
Lời giải mẫu/Nhận xét: Lời giải: Hai lần cộng hưởng liên tiếp cách nhau $\frac{\lambda}{2} = 33$ cm, nên $\lambda = 66$ cm $= 0,66$ m. Tốc độ truyền âm: $v = \lambda f = 0,66 \cdot 512 \approx 338$ m/s, gần với giá trị lí thuyết trong không khí ở nhiệt độ phòng.

Bài 4:

\lambda = \dfrac{v}{f} = 2

\Delta\varphi = \dfrac{2\pi \cdot 0,5}{2} = \dfrac{\pi}{2}

rad.

Bài 5:

\lambda = \dfrac{v}{f} = 1

Bài 6:

k = \dfrac{2W}{A^2} = \dfrac{0,2}{0,01} = 20

N/m.