Đề ôn tập Vật lí số 04: Sóng, âm và quang học

Đề tự biên soạn. Bỏ qua suy hao khi không nêu khác; coi môi trường đồng tính và đẳng hướng. Lấy tốc độ âm trong không khí theo số liệu riêng từng câu; dùng c=3,0×10⁸ m/s trong chân không.

Phần I. Trắc nghiệm nhiều lựa chọn

1. Câu 1. Sóng có tần số 100 Hz. Chu kì dao động là: A. 100 s   B. 10 s   C. 0,010 s   D. 0,1 s.
2. Câu 2. Sóng âm truyền trong không khí với tốc độ 340 m/s, tần số 170 Hz. Bước sóng bằng: A. 0,5 m   B. 1 m   C. 510 m.   D. 2 m
3. Câu 3. Sóng âm truyền trong không khí là sóng cơ: A. dọc   B. ngang   C. điện từ   D. đứng trong mọi trường hợp.
4. Câu 4. Với nguồn âm giữ nguyên tần số, tăng biên độ dao động thường làm âm nghe: A. cao hơn   B. thấp hơn   C. to hơn.   D. đổi tốc độ
5. Câu 5. Trong cùng điều kiện nghe, độ cao của âm liên hệ chủ yếu với: A. tần số   B. công suất nguồn   C. khoảng cách   D. nhiệt độ người nghe.
6. Câu 6. Hai sóng đồng tần số gặp nhau cùng pha tại một điểm. Điều kiện cực đại giao thoa có thể viết cho hiệu đường đi Δd là: A. Δd=(n+1/2)λ   B. Δd=nλ   C. Δd=λ/4   D. Δd=(2n+1)λ, với n nguyên.
7. Câu 7. Nhiễu xạ sóng thể hiện rõ khi kích thước khe hoặc vật cản: A. cùng bậc với bước sóng   B. luôn lớn vô hạn   C. bằng không trong mọi tình huống   D. chỉ phụ thuộc biên độ.
8. Câu 8. Một tiếng vang trở lại sau 0,40 s. Lấy tốc độ âm trong không khí là 340 m/s. Khoảng cách từ người phát âm đến mặt phản xạ gần nhất là: A. 17 m   B. 34 m   C. 136 m   D. 68 m.
9. Câu 9. Sóng điện từ trong chân không là sóng: A. dọc   B. ngang   C. không mang năng lượng   D. chỉ truyền trong chất rắn.
10. Câu 10. Tất cả sóng điện từ trong chân không có tốc độ: A. phụ thuộc tần số   B. bằng tốc độ âm   C. bằng c   D. bằng 0.
11. Câu 11. Một nguồn âm phát tần số 500 Hz tiến thẳng đến người nghe đứng yên với tốc độ 10 m/s. Lấy tốc độ âm trong không khí là 340 m/s. Tần số người nghe nhận được gần bằng: A. 485 Hz   B. 515 Hz   C. 500 Hz   D. 550 Hz.
12. Câu 12. Vật ở rất xa trục chính của thấu kính hội tụ mỏng. Ảnh của vật điểm trên trục tạo gần: A. tâm quang học   B. vô cực   C. mặt phẳng vật   D. mặt phẳng tiêu ảnh.
13. Câu 13. Ảnh của vật qua gương phẳng là ảnh: A. thật, ngược chiều, lớn gấp đôi   B. ảo, cùng chiều và bằng vật   C. thật, cùng chiều   D. ảo, ngược chiều.
14. Câu 14. Chiết suất môi trường n=c/v. Nếu c=3,0×10⁸ m/s và ánh sáng truyền trong môi trường với v=2,0×10⁸ m/s thì n bằng: A. 1,5   B. 0,67   C. 2,0   D. 6,0.
15. Câu 15. Theo định luật phản xạ ánh sáng, góc phản xạ: A. luôn bằng 90°   B. bằng góc tới   C. bằng hai lần góc tới   D. không phụ thuộc góc tới.
16. Câu 16. Trong chân không, tốc độ truyền ánh sáng đơn sắc: A. tăng khi tần số tăng   B. giảm khi bước sóng tăng   C. bằng c với mọi tần số.   D. bằng tốc độ âm
17. Câu 17. Khi ánh sáng truyền xiên từ không khí vào thủy tinh đứng yên, đại lượng không đổi qua mặt phân cách là: A. tốc độ   B. bước sóng   C. chiết suất.   D. tần số
18. Câu 18. Sóng siêu âm được định nghĩa ở mức phổ thông là âm có tần số: A. trên 20 000 Hz   B. dưới 20 Hz   C. đúng 20 Hz   D. bằng 1 000 Hz.

Phần II. Đúng/Sai

Câu 1. Sóng âm

1. Sóng âm cần môi trường vật chất để truyền.
2. Trong sóng âm truyền qua không khí, các phần tử không khí chuyển dời theo sóng từ nguồn đến người nghe.
3. Tăng tần số của âm chắc chắn làm tăng biên độ nguồn.
4. Khi gặp một vật cản thích hợp, sóng âm có thể bị phản xạ; nếu âm phản xạ đến tai đủ muộn, ta có thể nghe tiếng vang.

Câu 2. Hiệu ứng Doppler và tốc độ âm

1. Khi nguồn âm và người nghe đều đứng yên so với không khí, tần số nghe được bằng tần số phát ra.
2. Nguồn âm lùi xa người nghe đứng yên làm tần số nghe được thấp hơn tần số phát ra.
3. Khi nguồn âm chuyển động trong không khí ở cùng điều kiện, tốc độ truyền âm trong không khí cũng thay đổi theo tốc độ của nguồn.
4. Người nghe chuyển động tiến gần một nguồn âm đứng yên sẽ nhận được tần số cao hơn tần số nguồn phát.

Câu 3. Phản xạ và khúc xạ ánh sáng

1. Góc phản xạ được đo giữa tia phản xạ và pháp tuyến tại điểm tới.
2. Khoảng cách ảnh ảo đến gương phẳng bằng khoảng cách vật đến gương.
3. Khi ánh sáng đổi môi trường đứng yên, tần số đổi còn tốc độ luôn giữ nguyên.
4. Chiết suất bằng tốc độ ánh sáng trong chân không chia tốc độ trong môi trường.

Câu 4. Thấu kính và sóng điện từ

1. Ảnh của vật ở vô cực qua thấu kính hội tụ tạo gần mặt phẳng tiêu ảnh.
2. Tia tử ngoại có bước sóng dài hơn tia hồng ngoại.
3. Sóng điện từ có thể truyền trong chân không mà không cần môi trường vật chất.
4. Khi ánh sáng khúc xạ sang môi trường khác, bước sóng có thể thay đổi do tốc độ đổi trong khi tần số giữ nguyên.

Phần III. Trả lời ngắn

1. Câu 1: Nguồn dao động có tần số 200 Hz. Tính tần số góc (rad/s), lấy π≈3,14.
2. Câu 2: Một âm truyền trong không khí có tần số f=200 Hz và bước sóng λ=1,70 m. Tính tốc độ truyền âm (m/s).
3. Câu 3: Tính chiết suất nếu c=3,0×10⁸ m/s, v=2,0×10⁸ m/s.
4. Câu 4: Tia tới gương phẳng hợp với pháp tuyến góc 35°. Tính góc phản xạ.
5. Câu 5: Vật điểm ở vô cực trên trục chính qua thấu kính hội tụ tiêu cự 15 cm. Ảnh tạo cách thấu kính bao nhiêu cm?
6. Câu 6: Hai nguồn kết hợp dao động cùng pha. Tại điểm M, hiệu đường đi của hai sóng là 1,20 m và M là cực đại giao thoa bậc 3. Tính bước sóng (m).

Đáp án và lời giải

Phần I

1. Câu 1. C. Chu kì là nghịch đảo tần số: T=1/f=1/100=0,010 s.
2. Câu 2. D. Dùng hệ thức sóng: λ=v/f=340/170=2 m.
3. Câu 3. A. Trong khí, dao động phần tử song song hướng truyền sóng âm nên đây là sóng dọc.
4. Câu 4. C. Biên độ lớn hơn thường tương ứng âm nghe to hơn, còn độ cao gắn với tần số.
5. Câu 5. A. Tai cảm nhận tần số cao là âm cao, tần số thấp là âm trầm.
6. Câu 6. B. Cực đại khi hai sóng cùng pha đến điểm xét, hiệu đường đi Δd=nλ với n nguyên.
7. Câu 7. A. Nhiễu xạ rõ khi kích thước khe/vật cản xấp xỉ bước sóng hoặc không lớn hơn nhiều.
8. Câu 8. D. Thời gian 0,40 s là thời gian âm đi đến mặt phản xạ rồi quay lại. Quãng đường một chiều là d=vt/2=340×0,40/2=68 m.
9. Câu 9. B. Điện trường và từ trường dao động vuông góc hướng truyền, nên sóng điện từ là sóng ngang.
10. Câu 10. C. Trong chân không, sóng điện từ truyền với tốc độ ánh sáng c.
11. Câu 11. B. Nguồn tiến lại gần làm bước sóng phía trước nguồn ngắn hơn, nên tần số quan sát tăng: f_obs=f_s v/(v−v_s)=500×340/(340−10)=515,15 Hz, xấp xỉ 515 Hz.
12. Câu 12. D. Tia từ vật ở rất xa gần song song trục chính, hội tụ gần tiêu điểm ảnh.
13. Câu 13. B. Gương phẳng cho ảnh ảo, cùng chiều, có kích thước bằng vật.
14. Câu 14. A. Chiết suất tỉ số tốc độ: n=c/v=3,0/2,0=1,5.
15. Câu 15. B. Góc phản xạ bằng góc tới, cả hai đo với pháp tuyến.
16. Câu 16. C. Tốc độ ánh sáng trong chân không là hằng số c, không phụ thuộc tần số.
17. Câu 17. D. Tần số do nguồn quyết định nên giữ nguyên tại mặt phân cách; tốc độ và bước sóng đổi.
18. Câu 18. A. Theo quy ước phổ thông, siêu âm có tần số trên ngưỡng nghe xấp xỉ 20 kHz.

Phần II

1. Câu 1. a Đúng; b Sai; c Sai; d Đúng. a) Âm cần môi trường vật chất. b) Phần tử không khí dao động quanh vị trí cân bằng, còn trạng thái dao động và năng lượng truyền đi. c) Tần số và biên độ là các đặc trưng khác nhau; đổi tần số không bắt buộc biên độ tăng. d) Sóng âm có thể phản xạ ở vật cản; độ trễ đủ lớn giúp ta nghe tiếng vang.
2. Câu 2. a Đúng; b Đúng; c Sai; d Đúng. a) Khi không có chuyển động tương đối giữa nguồn và người nghe, không có dịch Doppler nên hai tần số bằng nhau. b) Nguồn lùi xa làm tần số quan sát giảm. c) Tốc độ âm do môi trường và điều kiện truyền quyết định, không tăng theo tốc độ nguồn. d) Người nghe tiến gần nguồn đứng yên sẽ nhận được tần số cao hơn.
3. Câu 3. a Đúng; b Đúng; c Sai; d Đúng. a) Góc phản xạ được đo từ pháp tuyến. b) Trong gương phẳng, ảnh nằm sau gương một khoảng bằng khoảng cách vật trước gương. c) Khi khúc xạ, tần số giữ nguyên, còn tốc độ thay đổi theo môi trường. d) Chiết suất n=c/v.
4. Câu 4. a Đúng; b Sai; c Đúng; d Đúng. a) Vật ở vô cực tạo ảnh gần tiêu điểm ảnh. b) Tia tử ngoại có bước sóng ngắn hơn tia hồng ngoại. c) Sóng điện từ truyền được trong chân không, không cần môi trường vật chất. d) Khi khúc xạ, tần số giữ nguyên còn tốc độ và bước sóng có thể thay đổi.

Phần III

1. Câu 1: ω=2πf=2×3,14×200=1 256 rad/s (xấp xỉ 1,26×10³ rad/s).
2. Câu 2: v=fλ=200×1,70=340 m/s.
3. Câu 3: Chiết suất tỉ số tốc độ: n=c/v=3,0/2,0=1,5.
4. Câu 4: 35°.
5. Câu 5: 15 cm, tại tiêu điểm ảnh.
6. Câu 6: Với cực đại giao thoa bậc n, Δd=nλ. Do đó λ=Δd/n=1,20/3=0,40 m.

Nguồn tham khảo

• Cục Quản lý chất lượng, Bộ GDĐT: cấu trúc đề thi từ năm 2025.
• NIST: tốc độ ánh sáng trong chân không.
• NASA: phổ sóng điện từ.
• NASA: sóng cơ cần môi trường truyền; sóng điện từ truyền được trong chân không.
• OpenStax College Physics 2e, §27.3: Young’s Double Slit Experiment — constructive interference occurs when the path-length difference is an integer multiple of wavelength.
• OpenStax College Physics 2e, §17.2: Speed of Sound, Frequency, and Wavelength — echo return time is proportional to source distance; the measured time covers the outward and return paths.
• OpenStax College Physics 2e, §17.4: Doppler Effect and Sonic Booms — relative motion toward or away from one another changes observed frequency; sound speed remains fixed by the medium and its conditions.
• OpenStax University Physics, vol. 2, §16.5: thứ tự phổ điện từ và quan hệ bước sóng–tần số.

Đáp án số đã được tính lại từ công thức; đề chờ giáo viên Vật lí thẩm định.