The Collectors

Trong thí nghiệm giao thoa sóng với hai nguồn kết hợp A, B trên...

Câu hỏi: Trong thí nghiệm giao thoa sóng với hai nguồn kết hợp A, B trên mặt nước, dao động cùng pha. Xét hai điểm C, D thuộc đường thẳng Ay vuông góc với AB tại A, với CA = 9 cm, DA = 16 cm. Dịch chuyển nguồn B dọc theo đường thẳng chứa AB đến khi góc CBD là lớn nhất thì thấy C và D thuộc hai cực đại giao thoa liền kề. Gọi M là điểm nằm trên Ay dao động với biên độ cực tiểu. Giá trị lớn nhất của AM là
A. 42,25 cm
B. 58,25 cm
C. 37,5 cm
D. 71,5 cm
Phương pháp:
Điều kiện cực đại giao thoa: ${{d}_{2}}-{{d}_{1}}=k\lambda $
Điều kiện cực tiểu giao thoa: ${{d}_{2}}-{{d}_{1}}=\left( k+\dfrac{1}{2} \right)\lambda $
Công thức lượng giác: $\tan (a-b)=\dfrac{\tan a-\tan b}{1+\tan a\tan b}$
Bất đẳng thức Cô – si: $a+b\ge 2\sqrt{ab}$ (dấu "=" xảy ra $\Leftrightarrow a=b$ )
Cách giải:
Ta có hình vẽ:
image15.png

Để $CB{{D}_{\max }}\Rightarrow {{\alpha }_{\max }}\Rightarrow {{(\tan \alpha )}_{\max }}$
Xét $\tan \alpha =\tan (ABD-ABC)=\dfrac{\tan ABD-\tan ABC}{1+\tan ABD\tan ABC}$
$\Rightarrow \tan \alpha =\dfrac{\dfrac{AD}{AB}-\dfrac{AC}{AB}}{1+\dfrac{AD}{AB}\cdot \dfrac{AC}{AB}}=\dfrac{AD-AC}{AB+\dfrac{AD.AC}{AB}}=\dfrac{7}{AB+\dfrac{144}{AB}}$
Để ${{(\tan \alpha )}_{\max }}\Rightarrow {{\left( AB+\dfrac{144}{AB} \right)}_{\min }}$
Áp dụng bất đẳng thức Cô – si, ta có:
$AB+\dfrac{144}{AB}\ge 2\sqrt{AB\cdot \dfrac{144}{AB}}\Rightarrow {{\left( AB+\dfrac{144}{AB} \right)}_{\min }}\Leftrightarrow AB=12(cm)$
AB AB AB Tại C, D là hai cực đại liên tiếp
→ D là cực đại bậc k, C là cực đại bậc (k+1), ta có:
$\left\{ \begin{array}{*{35}{l}}
DB-DA=\sqrt{D{{A}^{2}}+A{{B}^{2}}}-DA=k\lambda \Rightarrow k\lambda =4 \\
CB-CA=\sqrt{C{{A}^{2}}+A{{B}^{2}}}-CA=(k+1)\lambda \Rightarrow (k+1)\lambda =6 \\
\end{array}\Rightarrow \lambda =2(cm) \right.$
Xét điểm E là cực tiểu xa A nhất → E là cực tiểu bậc 1 (k = 0) Ta có:
$EB-EA=\dfrac{1}{2}\lambda \Rightarrow \sqrt{E{{A}^{2}}+A{{B}^{2}}}-EA=\dfrac{1}{2}\lambda $
$\Rightarrow \sqrt{E{{A}^{2}}+{{12}^{2}}}-EA=1\Rightarrow EA=71,5(cm)$
Đáp án D.
 

Câu hỏi này có trong đề thi

Quảng cáo

Back
Top