Sóng âm: Định nghĩa; Công thức và 4 dạng bài tập có đáp án

392

Tailieumoi.vn xin giới thiệu đến các quý thầy cô, các em học sinh đang trong quá trình ôn tập tài liệu Sóng âm: Định nghĩa; Công thức và 4 dạng bài tập có đáp án, tài liệu bao gồm có định nghĩa, công thức tính và các dạng bài tập, giúp các em học sinh có thêm tài liệu tham khảo trong quá trình ôn tập, củng cố kiến thức và chuẩn bị cho kì thi môn Vật lí sắp tới. Chúc các em học sinh ôn tập thật hiệu quả và đạt được kết quả như mong đợi. 

Sóng âm: Định nghĩa; Công thức và 4 dạng bài tập có đáp án

1. Định nghĩa:

+ Sóng âm là những sóng cơ truyền trong các môi trường rắn, lỏng và khí.

+ Nguồn âm là các vật dao động phát ra âm.

2. Phân loại sóng âm (Dựa vào tần số):

- Sóng âm nghe được: Là sóng âm có tần số trong khoảng từ 16Hz đến 20000Hz gây ra cảm giác thính giác.

- Sóng siêu âm: Là sóng âm mà có tần số lớn hơn 20000Hz không gây ra cảm giác thính giác ở người (tai người không nghe được nhưng chó, dơi, cá heo,.. vẫn có thể nghe được siêu âm).

- Sóng hạ âm: Là sóng âm mà có tần số nhỏ hơn 16Hz không gây ra cảm giác thính giác ở người (tai người không nghe được nhưng voi, chim bồ câu,.. vẫn có thể nghe được hạ âm).

- Nhạc âm và tạp âm: Nhạc âm là âm có tần số xác định (ví dụ: mỗi nốt nhạc Đồ, rê, mi, fa, son, la, si, đô là nhạc âm). Tạp âm là âm có tần số không xác định (tiếng trống, tiếng cồng chiêng, tiếng ồn ào ngoài phố…).

3. Sự truyền âm:

+ Âm chỉ truyền qua được các môi trường rắn, lỏng, khí, không truyền được trong chân không.

+ Trong cùng một môi trường, sóng âm có vận tốc xác định. Vận tốc sóng âm trong chất rắn là lớn nhất và trong chất khí là nhỏ nhất: vrắn > vlỏng > vkhí

+ Trong chất lỏng và chất khí sóng âm là sóng dọc còn trong chất rắn sóng âm gồm cả sóng ngang và sóng dọc.

4. Các đặc trưng vật lý của sóng âm: Là các đặc trưng có tính khách quan định lượng, có thể đo đạc tính toán được. Bao gồm các đại lượng như: Chu kì, tần số, biên độ, năng lượng, cường độ, mức cường độ, đồ thị dao đọng âm…

1) Cường độ âm I (W/m2): Là đại lượng đo bằng năng lượng mà sóng (E) mà sóng mà sóng âm tải qua một đơn vị diện tích tại điểm đó, vuông góc với phương truyền sóng trong 1 đơn vị thời gian: I = E/t.S = P/S .

Trong đó: P(W) là công suất phát âm của nguồn; S (m2) là diện tích mặt vuông góc với phương truyền âm (với sóng cầu thì S là diện tích mặt cầu S = 4πR2).

+ Cường độ âm tỉ lệ với bình phương biên độ âm: I ~ a2

+ Năng lượng âm khi sóng âm di chuyển quảng đường AB: ΔE = P.t = P.AB/v

+ Cường độ âm toàn phần: I = ΣIi = I1 + I2 + ... + In

+ Nếu âm truyền đẳng hướng và môi trường không hấp thụ và phản xạ âm thì có nghĩa là công suất âm không đổi khi truyền đi. Ta có: P = I.S = hằng số.

=> I1S1 = I2S2

=> I1R12 = I2R22

2) Mức cường độ âm: Đối với tai con người, giá trị tuyệt đối của cường độ âm I không quan trọng bằng giá trị tỉ đối của I so với một giá trị I0 nào đó chọn làm chuẩn. Người ta định nghĩa mức cường độ âm L là lôgarít thập phân của tỉ số I/Io .

L(B) = log I/Io hoặc L(dB) = 10. logI/Io (công thức thường dùng)

(Ở tần số âm f = 1000Hz thì Io = 10-12 W/m2 gọi là cường độ âm chuẩn)

* Đơn vị mức cường độ âm là Ben (ký hiệu: B).

- Như vậy mức cường độ âm bằng 1, 2, 3, 4 B... điều đó có nghĩa là cường độ âm I lớn gấp 10, 102, 103, 104... cường độ âm chuẩn Io.

- Trong thực tế người ta thường dùng đơn vị đêxiben (ký hiệu: dB), bằng 1/10 ben.

- Số đo L bằng đêxiben lớn gấp 10 số đo bằng ben: L(dB) = 10. logI/Io

- Khi L = 1dB, thì I lớn gấp 1,26 lần Io. Đó là mức cường độ âm nhỏ nhất mà tai ta có thể phân biệt được.

Chú ý: Để cảm nhận được âm thì cường độ âm âm I ≥ Io hay mức cường độ âm L ≥ 0.

Ta thường dùng dB hơn B (1B = 10dB)

3) Đồ thị dao động của âm: là tổng hợp đồ thị dao động của tất cả các họa âm trong một nhạc âm. Đồ thị không còn là đường sin điều hòa mà là một đường phước tạp và có chu kì.

- Âm cơ bản: Là âm có tần số nhỏ nhất do 1 nhạc cục phát ra.

- Khi cho một nhạc cụ phát ra âm có tần số f0 thì nhạc cụ đó cũng sẽ phát ra những âm có tần số f là bội của f0 được gọi là họa âm thứ k: fk = kfo

- Đồ thị dao động của những âm có cùng tần số và biên độ nhưng do các nhạc cụ khác nhau phát ra là khác nhau

Lưu ý:

Các họa âm của các nhạc cụ khác nhau có thể có tần số giống nhau nhưng biên độ khác nhau, và số họa âm khác nhau nên dù cùng một nốt nhạc giống nhau khi phát ra từ các nhạc cụ khác nhau thì đồ thị dao động âm sẽ khác nhau. Nhờ vậy ta phân biệt được âm này với âm kia.

4) Công thức suy luận tổng quát: Trong môi trường truyền âm, xét 2 trường hợp tổng quát:

Trường hợp 1: tại điểm A có khoảng cách tới nguồn âm có công suất P1 là R1 thì máy thu đo được mức cường độ âm là L1.

Trường hợp 2: tại điểm B có khoảng cách tới nguồn âm có công suất P2 là R2 máy thu đo được mức cường độ âm là L2.

 Sóng âm là gì ? Công thức, đặc trưng vật lí của sóng âm hay, chi tiết nên ta luôn có hệ thức sau:

Sóng âm là gì ? Công thức, đặc trưng vật lí của sóng âm hay, chi tiết

(Ở đây L đo bằng đơn vị Ben – B)

+ Nếu nguồn âm không thay đổi trong cả hai trường hợp thì ta có:

Sóng âm là gì ? Công thức, đặc trưng vật lí của sóng âm hay, chi tiết

5. Các đặc trưng sinh lý của âm: Là các đặc trưng có tính chủ quan định tính, do sự cảm nhận của thính giác người nghe. Bao gồm: Độ to, độ cao, âm sắc…

Bảng liên hệ giữa đặc trưng sinh lý và đặc trưng vật lý của sóng âm.

Đặc trưng sinh lý của âm Đặc trưng vật lý của sóng âm

Độ cao

- Gắn liền với tần số.

- Âm cao (thanh – bổng) có tần số lớn

- Âm thấp (trầm – lắng) có tần số nhỏ

- Không phụ thuộc vào năng lượng âm.

- Ở cùng một cường độ, âm cao dễ nghe hơn âm trầm

Tần số hoặc chu kì

Độ to

- Gắn liền với mức cường độ âm. Phụ thuộc vào tần số âm.

- Ngưỡng nghe là cường độ âm nhỏ nhất mà còn cảm nhận được. Ngưỡng nghe phụ thuộc vào tần số âm.

- Ngưỡng đau là cường độ âm đủ lớn đem lại cảm giác đau nhức tai.

=> Miền nghe được có cường độ thuộc khoảng ngưỡng nghe và ngưỡng đau

Mức cường độ âm (biên độ, năng lượng, tần số âm)

Âm sắc

- Là sắc thái của âm thanh, giúp ta phân biệt các âm phát ra bởi các nguồn khác nhau (cả khi chúng có hoặc không cùng độ cao, độ to).

- Liên quan mật thiết tới đồ thị dao động âm và phụ thuộc vào tần số âm và biên độ âm.

Đồ thị âm (bao gồm: Biên độ, năng lượng, tần số âm và cấu tạo nguồn phát âm)

6. Tần số âm phát ra ở một số nhạc cụ

1) Tần số do đàn phát ra (hai đầu dây cố định => hai đầu là nút sóng).

f = k. v/2L (k ∈ N*)

Ứng với k = 1 => âm phát ra âm cơ bản có tần số f1 = v/2L

k = 2, 3, 4 ... có các hoạ âm bậc 2 (tần số 2f1), bậc 3 (tần số 3f1) ...

Lưu ý: Mỗi sợi dây được kéo bằng một lực căng τ (N) và có mật độ dài μ (kg/m) thì có tốc độ truyền sóng trên dây là: v = √(τ/μ) , do vậy ta có thể thay đổi tần số dây đàn phát ra bàng cách thay đổi lực căng tác dụng lên dây đàn.

2) Tần số do ống sáo phát ra (một đầu bịt kín, một đầu để hở => một đầu là nút sóng, một đầu là bụng sóng).

Ứng với k = 0 => âm phát ra âm cơ bản có tần số f1 = v/4L

k = 1, 2, 3 ... có các hoạ âm bậc 3 (tần số 3f1), bậc 5 (tần số 5f1) ...

Như vậy một ống sáo một đầu kín, một đầu hở chỉ có thể phát ra các họa âm có số bậc lẻ. Độ dài của ống càng lớn thì âm phát ra có tần số càng nhỏ, âm phát ra cành trầm.

7. Các dạng bài tập về Sóng âm

1) Sự truyền sóng âm trong các môi trường vật chất.

Phương pháp giải:

* Tốc độ và mức độ lan truyền của sóng cơ phụ thuộc rất nhiều vào tính đàn hồi của môi trường, môi trường có tính đàn hồi càng cao tốc độ sóng cơ càng lớn và khả năng lan truyền càng xa, bởi vậy tốc độ và mức độ lan truyền sóng cơ giảm theo thứ tự môi trường: Rắn > lỏng > khí.

* Gọi v1, v2 lần lượt là vận tốc truyền sóng âm trong môi trường 1 và môi trường 2, giả sử v1 > v2.

Thời gian truyền âm trong hai môi trường lần lượt là: t1 = d/v1; t2 = d/v2

(d là quảng đường sóng âm cùng đi được trong cả hai môi trường)

Độ chênh lệch thời gian truyền trong hai môi trường là: Δt = t2 - t1 = d/v2 - d/v1

* Nếu trong cùng một môi trường, thời gian từ lúc phát âm đến khi nghe được âm phản xạ là: t = 2d/v .

* Bất kì sóng nào (với nguồn sóng đứng yên so với máy thu) khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác thì bước sóng, năng lượng, vận tốc, biên độ, phương truyền có thể thay đổi nhưng tần số và chu kì thì không đổi và luôn bằng tần số, chu kì dao động của nguồn sóng

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

=> bước sóng trong 1 môi trường tỉ lệ với vận tốc sóng trong môi trường đó.

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Một người dùng búa gõ vào đầu một thanh nhôm. Người thứ hai ở đầu kia áp tai vào thanh nhôm và nghe được âm của tiếng gõ âm hai lần (một lần trong không khí, một lần qua thanh nhôm). Khoảng thời gian giữa hai lần nghe được là 0,12s. Hỏi độ dài của thanh nhôm là bao nhiêu ? Biết vận tốc truyền âm trong nhôm và trong không khí lần lượt là 6260m/s và 331m/s.

A. 42m     B. 299m    C. 10m    D. 10000m

Hướng dẫn giải:

Chọn A.

Gọi l là độ dài của thanh nhôm và cũng là quảng đường sóng âm đi được trong cả hai môi trường.

Ta có:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Ví dụ 2: (ĐH-2007): Một sóng âm có tần số xác định truyền trong không khí và trong nước với vận tốc lần lượt là 330 m/s và 1452 m/s. Khi sóng âm đó truyền từ nước ra không khí thì bước sóng của nó sẽ

A. giảm 4,4 lần    B. giảm 4 lần    C. tăng 4,4 lần    D. tăng 4 lần

Hướng dẫn giải:

Chọn A.

Khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác thì tần số sóng không thay đổi nên ta có:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Vậy khi sóng âm đó truyền từ nước ra không khí thì bước sóng của nó sẽ giảm 4,4 lần.

Ví dụ 3: (ĐH – 2014): Để ước lượng độ sâu của một giếng cạn nước, một người dùng đồng hồ bấm giây, ghé sát tai vào miệng giếng và thả một hòn đá rơi tự do từ miệng giếng; sau 3s thì người đó nghe thấy tiếng hòn đá đập vào đáy giếng. Giả sử tốc độ truyền âm trong không khí là 330 m/s, lấy g = 9,9 m/s2. Độ sâu ước lượng của giếng là

A. 39 m.     B. 43 m.     C. 41 m.     D. 45 m.

Hướng dẫn giải:

Chọn C .

Sau 3s sau khi thả, người đó nghe thấy tiếng của hòn đá đập vào thành giếng, thời gian 3s đó chính là: thời gian hòn đá rơi từ miệng giếng đến đáy giếng cộng với thời gian tiếng động của hòn đá truyền từ đáy giếng lên tới miệng giếng, vào tai ta khiến tai ta nghe được.

Thời gian hòn đá rơi từ miệng giếng đến đáy giếng (đây là chuyển động rơi tự do của hòn đá): Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Thời gian tiếng động của hòn đá truyền từ đáy giếng lên tới miệng giếng (Đây là quá trình chuyển động thẳng đều của âm thanh với tốc độ truyền âm v = 330m/s): t2 = h/v

Từ đó ta có:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

2) Bài toán về cường độ âm và mức cường độ âm.

Phương pháp giải:

* Cường độ âm I (W/m2):

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Với E(J), P(W) là năng lượng, công suất phát âm của nguồn; S (m2) là diện tích mặt vuông góc với phương truyền âm (với sóng cầu thì S là diện tích mặt cầu S = 4πR2).

Cường độ âm tỉ lệ với bình phương biên độ âm: Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

* Mức cường độ âm: Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng) (công thức thường dùng)

(Ở tần số âm f = 1000Hz thì Io = 10-12 W/m2 gọi là cường độ âm chuẩn)

Chú ý: Để cảm nhận được âm thì cường độ âm âm I ≥ Io hay mức cường độ âm L ≥ 0.

Ví dụ minh họa

Ví dụ 4: Tại một điểm A cách nguồn âm N (nguồn điểm) một khoảng NA = 1m, có mức cường độ âm là LA = 90dB. Biết ngưỡng nghe của âm đó là Io = 0,1nW/m2. Hãy tính cường độ âm đó tại A:

A. 0,1 W/m2    B. 1 W/m2    C. 10 W/m2    D. 0,01 W/m2

Hướng dẫn giải:

Chọn A.

Ta có:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Ví dụ 5: Tại một điểm trên phương truyền sóng âm với biên độ 0,2 mm, có cường độ âm bằng 2 W/m2. Cường độ âm tại điểm đó sẽ bằng bao nhiêu nếu tại đó biên độ âm bằng 0,3mm?

A. 2,5 W/m2.    B. 3,0 W/m2.    C. 4,0 W/m2.    D. 4,5 W/m2.

Hướng dẫn giải:

Chọn D.

Ta có:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Ví dụ 6: Một người đứng cách nguồn âm một khoảng d thì cường độ âm là I. Khi người đó tiến ra xa nguồn âm một đoạn 40 m thì cường độ âm giảm chỉ còn I/9. Tính khoảng cách d.

A. 10m    B. 20m.    C. 25m.    D. 30m.

Hướng dẫn giải:

Chọn B.

Cường độ âm tại khoảng cách d và khoảng cách d + 40 lần lượt là:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Ta có:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Ví dụ 7: Tại một phòng nghe nhạc, tại một vị trí mức cường độ âm tạo ra từ nguồn là 84dB, mức cường độ âm phản xạ ở bức tường phía sau là 72dB. Cho rằng bức tường không hấp thụ âm. Cường độ âm toàn phần tại vị trí đó gần giá trị nào nhất sau đây?

A. 77dB.    B. 79dB.    C. 8dB.    D. 83dB.

Hướng dẫn giải:

Chọn D.

Tại một vị trí ta sẽ nghe được đồng thời hai âm, do đó cường độ âm toàn phần tại vị trí này là: I = I1 + I2.

Mặt khác: I1 = Io. 10L1 ; I2 = Io. 10L2

Suy ra mức cường độ âm toàn phần tại vị trí này thỏa mãn hệ thức sau:

10L = 10L1 + 10L2

=> L = 8,43B = 84,3 dB

3) Bài toán liên quan đến sự phân bố năng lượng sóng âm khi truyền đi.

Phương pháp giải:

Tại một điểm O, nguồn âm điểm phát công suất P, phân bố đều theo mọi hướng.

* Nếu bỏ qua sự hấp thụ âm và phản xạ âm của môi trường thì cường độ âm tại một điểm M cách O một khoảng R là: I = P/4πr2

* Nếu cứ truyền đi 1m năng lượng âm giảm x% so với năng lượng lúc đầu thì cường độ âm tại một điểm M cách O một khoảng R là: Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

* Nếu cứ truyền đi 1m, năng lượng âm giảm y% so với năng lượng 1m ngay trước đó thì cường độ tại một điểm M cách O một khoảng R là: Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Chú ý: Nếu bỏ qua sự hấp thụ âm của môi trường thì công suất tại O bằng công suất trên mặt cầu có tâm O, bàn kính R: Po = PA = PB = P = 4π.R2.I = 4π.R2.Io.10L.

Thời gian âm đi từ mặt cầu A sang mặt cầu B là: t = AB/v.

Năng lượng âm nằm giữa hai mặt cầu bán kính OA, OB là: ∆E = P.t = P.AB/v.

Ví dụ minh họa

Ví dụ 8: (QG 2017 Mã 202). Một nguồn âm điểm S phát âm đẳng hướng với công suất không đổi trong một môi trường không hấp thụ và không phản xạ âm. Lúc đầu, mức cường độ âm do S gây ra tại điểm M là L (dB). Khi cho S tiến lại gần M thêm một đoạn 60 m thì mức cường độ âm tại M lúc này là L + 6 (dB). Khoảng cách từ S đến M lúc đầu là:

A. 80,6 m.    B. 120,3 m.    C. 200 m.    D. 40 m.

Hướng dẫn giải:

Chọn B.

Ta có:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

=> R = 120,3m

Ví dụ 9: Công suất âm thanh cực đại của một máy nghe nhạc gia đình là 20 W. Cho rằng cứ truyền trên khoảng cách 1 m, năng lượng âm bị giảm 5% so với lần đầu do sự hấp thụ của môi trường truyền âm. Biết Io =10-12 W/m2. Nếu mở to hết cỡ thì mức cường độ âm ở khoảng cách 6m là:

A. 102 dB    B. 105 dB    C. 98 dB    D. 89 dB

Hướng dẫn giải:

Chọn B.

Vì cứ truyền trên khoảng cách 1 m, năng lượng âm bị giảm 5% so với lần đầu do sự hấp thụ của môi trường truyền âm nên cường độ âm nhận được tại vị trí cách nguồn 6 m là:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Mức cường độ âm tại vị trí này là: L = log I/Io = 10,49B

Ví dụ 10: Sóng âm phát ra từ nguồn S truyền theo một đường thẳng đến A và B (A, B cùng phía so với S và AB = 100 m). Điểm M là trung điểm AB và cách S 70 m có mức cường độ âm 40 dB. Biết vận tốc âm trong không khí là 340 m/s và cho rằng môi trường không hấp thụ âm (cường độ âm chuẩn Io = 10-12W/m2). Năng lượng của sóng âm trong không gian giới hạn bởi hai mặt cầu tâm S qua A và B là

A. 207,9 μJ     B. 207,9 mJ     C. 20,7mJ    D. 181,1 μJ

Hướng dẫn giải:

Chọn D.

Tại M có: LM = 40dB = 4B = log I/Io → I = Io.104 = 10-8 W/m2.

Suy ra công suất nguồn âm: P = I.S = I.4π.R2 = 10-8. 4π.702 = 1,96π.10-4 W.

Năng lượng của sóng âm trong không gian giới hạn bởi hai mặt cầu tâm S qua A và B là:

∆E = P.t = P.AB/v = 1,96.π.10-4.100/340 = 1,811.10-4 J

4) Quan hệ cường độ âm, mức cường độ âm tại nhiều điểm trong môi trường truyền âm có vị trí thỏa mãn trên một điều kiện hình học.

Phương pháp giải:

Vận dụng linh hoạt các kiến thức về định lý hình học cùng với các suy luận vật lý sau:

a) Mức cường độ âm phụ thuộc khoảng cách:

Trên một đường thẳng có bốn điểm theo đúng thứ tự là O, A, M và B.

Nếu AM = nMB ↔ RM – RA = n(RB – RM) ↔ (n + 1).RM = nRB + RA.

Nếu nguồn âm đặt tại O, từ công thức Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Thay vào công thức: (n + 1).RM = nRB + RA ta nhận được:

(n+1).10-0,5LM = n.10-0,5LB + 10-0,5LA

Nếu M là trung điểm của AB thì n = 1 nên 2.10-0,5LM = 10-0,5LB + 10-0,5LA

b) Mức cường độ âm và công suất - số nguồn âm:

- Cường độ âm tỉ lệ với công suất của nguồn âm và tỉ lệ với số nguồn âm giống nhau:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

- Nếu nguồn âm được cấu tạo từ n nguồn giống nhau, mỗi nguồn có công suất Po thì công suất của cả nguồn P = n.Po , ta có:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

- Liên quan giữa cường độ âm và mức cường độ âm, ta sử dụng công thức:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

- Khi cường độ âm tăng 10n (lần), độ to tăng n (lần) và mức cường độ âm tăng thêm n (B):

I2 = 10nI1 ↔ L2 = L1 + n (B)

Cường độ âm tỉ lệ công suất nguồn âm và tỉ lệ với số nguồn âm giống nhau:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

c) Mức cường độ âm phụ thuộc khoảng cách và số nguồn âm.

Nếu nguồn âm được cấu tạo từ n nguồn giống nhau, mỗi nguồn có công suất P0, thì công suất của cả nguồn là P = n.Po. Áp dụng tương tự như trên, ta có:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

d) Công thức suy luận tổng quát: Trong môi trường truyền âm, xét 2 trường hợp tổng quát:

Trường hợp 1: tại điểm A có khoảng cách tới nguồn âm có công suất P1 là R1 thì máy thu đo được mức cường độ âm là L1.

Trường hợp 2: tại điểm B có khoảng cách tới nguồn âm có công suất P2 là R2 máy thu đo được mức cường độ âm là L2.

 Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng) nên ta luôn có hệ thức sau:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

(Ở đây L đo bằng đơn vị Ben – B)

+ Nếu nguồn âm không thay đổi trong cả hai trường hợp thì ta có:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Ví dụ minh họa

Ví dụ 11: (Quốc gia – 2010). Ba điểm O, A, B cùng nằm trên một nửa đường thẳng xuất phát từ O. Tại O đặt một nguồn điểm phát sóng âm đẳng hướng ra không gian, môi trường không hấp thụ âm. Mức cường độ âm tại A là 60 dB, tại B là 20 dB. Mức cường độ âm tại trung điểm M của đoạn AB là:

A. 26 dB.     B. 17 dB.     C. 34 dB.     D. 40 dB.

Hướng dẫn giải:

Chọn A.

Ta có:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

=> RB = 100 RA

M là trung điểm của AB sẽ cách nguồn âm O một đoạn:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Ví dụ 12: (ĐH-2013). Tại điểm O trong môi trường đẳng hướng, không hấp thụ âm, có 2 nguồn âm điểm, giống nhau với công suất phát âm không đổi. Tại điểm A có mức cường độ âm 20 dB. Để tại trung điểm M của đoạn OA có mức cường độ âm là 30 dB thì số nguồn âm giống các nguồn âm trên cần đặt thêm tại O bằng

A. 4.     B. 3.    C. 5.    D. 7.

Hướng dẫn giải:

Chọn B.

Mức cường độ âm:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Để tại M có LM = 30dB thì tại điểm O cần phải có 5 nguồn âm nhưng do tại O lúc đầu có 2 nguồn âm nên chỉ cần đặt thêm là 3 nguồn âm.

Ví dụ 13: Từ điểm A bắt đầu thả rơi tự do một nguồn âm phát âm với công suất không đổi, khi chạm đất tại B nguồn âm đứng yên. Tại C ở khoảng cách giữa A và B (nhưng không thuộc AB), có một máy M đo mức cường độ âm, C cách AB 12cm. Biết khoảng thời gian từ khi thả nguồn đến khi máy M thu được âm có mức cường độ âm cực đại, lớn hơn 1,528s so với khoảng thời gian từ đó đến khi máy M thu được âm có mức cường độ âm không đổi đồng thời hiệu hai khoảng cách này là 11m. Bỏ qua sức cản không khí. Lấy g = 10m/s2. Hiệu mức cường độ âm cuối cùng và đầu tiên xấp xỉ.

A. 4,68dB    B. 3,74dB    C. 3,26dB    D. 6,27dB

Hướng dẫn giải:

Chọn B.

Gọi thời gian nguồn âm rơi từ A đến H và từ H đến B lần lượt là là t1, t2.

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Ta có:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Mặt khác t1 – t2 = 1,528s, thay vào hệ (1):

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Vì t1 – t2 = 1,528s → t1 > 1,528s, do đó ta nhận nghiệm t1 = 1,79s

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Thay số:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Ví dụ 14: (QG – 2015) Tại vị trí O trong một nhà máy, một còi báo cháy (xem là nguồn âm điểm) phát âm với công suất không đổi. Từ bên ngoài một thiết bị xác định mức cường độ âm chuyển động thẳng từ M hướng đến O theo hai giai đoạn với vận tốc ban đầu bằng 0 và gia tốc có độ lớn 0,4 m/s2 cho đến khi dừng lại tại N (cổng nhà máy). Biết NO = 10m và mức cường độ âm (do còi phát ra) tại N lớn hơn mức cường độ âm tại M là 20 dB. Cho rằng môi trường truyền âm là đẳng hướng và không hấp thụ âm. Thời gian thiết bị đó chuyển động từ M đến N có giá trị gần giá trị nào sau đây nhất?

A. 27 s.     B. 47 s.     C. 32 s.     D. 25 s.

Hướng dẫn giải:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Chọn C.

+ Ta có:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Vậy MN = 90m

Xe chuyển động thành hai giai đoạn trên MN, nửa giai đoạn đầu là nhanh dần đều, nửa giai đoạn sau là chậm dần đều với gia tốc có cùng độ lớn

=> t = 2√(MN/2a) = 30s

Ví dụ 15: Một nguồn âm P phát ra âm đẳng hướng được đặt tại O. Hai điểm A, B nằm cùng trên một phương truyền sóng có mức cường độ âm lần lượt là 60dB và 40dB, biết OA vuông góc với OB. Điểm H là hình chiếu vuông góc của O lên AB. Xác định mức cường độ âm tại H?

A. 60,91dB     B. 59,82dB    C. 60,04dB     D. 59,61dB

Hướng dẫn giải:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Chọn C.

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

=> OB2 = 100 OA2

Chọn OA = 1 đơn vị → OB2 = 100.

Từ hình học ta có:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

8. Bài tập vận dụng

Câu 1. Cảm giác về âm phụ thuộc những yếu tố nào?

A. Nguồn âm và môi trường truyền âm.

B. Nguồn âm và tai người nghe.

C. Môi trường truyền âm và tai người nghe.

D. Tai người nghe và giây thần kinh thị giác.

Lời giải:

Chọn B.

Phụ thuộc vào cường độ âm và tai người hay nguồn âm và tai người.

Câu 2. Độ cao của âm phụ thuộc vào yếu tố nào của âm?

A. Độ đàn hồi của nguồn âm.

B. Biên độ dao động của nguồn âm.

C. Tần số của nguồn âm.

D. Đồ thị dao động của nguồn âm.

Lời giải:

Chọn C.

Độ cao của âm là đặc trưng sinh lí của âm, phụ thuộc vào tần số âm.

Câu 3. Tai con người có thể nghe được những âm có mức cường độ âm trong khoảng nào?

A. Từ 0 dB đến 1000 dB.

B. Từ 10 dB đến 100 dB.

C. Từ -10 dB đến 100dB.

D. Từ 0 dB đến 130 dB.

Lời giải:

Chọn D.

Tai người có thể nghe âm có mức cường độ từ 0 đến 130 dB.

Câu 4. Âm cơ bản và hoạ âm bậc 2 do cùng một dây đàn phát ra có mối liên hệ với nhau như thế nào?

A. Hoạ âm có cường độ lớn hơn cường độ âm cơ bản.

B. Tần số hoạ âm bậc 2 lớn gấp đôi tần số âm cơ bản.

C. Tần số âm cơ bản lớn gấp đôi tần số hoạ âm bậc 2.

D. Tốc độ âm cơ bản lớn gấp đôi tốc độ hoạ âm bậc 2.

Lời giải:

Chọn B.

Âm cơ bản có tần số f, hoạ âm có tần số 2f, 3f …

Câu 5. Trong các nhạc cụ, hộp đàn có tác dụng gì?

A. Làm tăng độ cao và độ to của âm;

B. Giữ cho âm phát ra có tần số ổn định.

C. Vừa khuyếch đại âm, vừa tạo ra âm sắc riêng của âm do đàn phát ra.

D. Tránh được tạp âm và tiếng ồn, làm cho tiếng đàn trong trẻo.

Lời giải:

Chọn C.

Tính chất hộp cộng hưởng âm.

Câu 6. Tốc độ truyền âm trong không khí là 340m/s, khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng dao động ngược pha nhau là 0,85m. Tần số của âm là

A. f = 85Hz.             B. f = 170Hz.

C. f = 200Hz.             D. f = 255Hz.

Lời giải:

Chọn C.

Khoảng cách giữa hai điểm dao động ngược pha gần nhau nhất trên một phương truyền sóng là một nửa bước sóng λ = 1,7m. Sau đó áp dụng công thức tính bước sóng λ = v.T = v/f.

Câu 7. Một sóng cơ học có tần số f = 1000Hz lan truyền trong không khí. Sóng đó được gọi là

A. sóng siêu âm.

B. sóng âm.

C. sóng hạ âm.

D. chưa đủ điều kiện để kết luận.

Lời giải:

Chọn B.

Sóng âm là sóng cơ học có tần số từ 16Hz đến 20000Hz. Sóng hạ âm là sóng cơ học có tần số nhỏ hơn 16Hz. Sóng siêu âm là sóng cơ học có tần số lớn hơn 20000Hz.

Câu 8. Sóng cơ học lan truyền trong không khí với cường độ đủ lớn, tai ta có thể cảm thụ được sóng cơ học nào sau đây?

A. Sóng cơ học có tần số 10Hz.

B. Sóng cơ học có tần số 30kHz.

C. Sóng cơ học có chu kỳ 2,0μs.

D. Sóng cơ học có chu kỳ 2,0ms.

Lời giải:

Chọn D.

Từ chu kỳ suy ra tần số, so sánh tần số tìm được với dải tần số 16Hz đến 20000Hz.

Câu 9. Phát biểu nào sau đây là không đúng?

A. Sóng âm là sóng cơ học có tần số nằm trong khoảng từ 16Hz đến 20kHz.

B. Sóng hạ âm là sóng cơ học có tần số nhỏ hơn 16Hz.

C. Sóng siêu âm là sóng cơ học có tần số lớn hơn 20kHz.

D. Sóng âm thanh bao gồm cả sóng âm, hạ âm và siêu âm.

Lời giải:

Chọn D.

Sóng âm thanh chính là sóng âm.

Câu 10. Tốc độ âm trong môi trường nào sau đây là lớn nhất?

A. Môi trường không khí loãng.

B. Môi trường không khí.

C. Môi trường nước nguyên chất.

D. Môi trường chất rắn.

Lời giải:

Chọn D.

Vận tốc âm phụ thuộc vào môi trường đàn hồi, mật độ vật chất môi trường càng lớn thì vận tốc âm càng lớn: vrắn > vlỏng > vkhí.

Câu 11. Một sóng âm 450Hz lan truyền với tốc độ 360m/s trong không khí. Độ lệch pha giữa hai điểm cách nhau 1m trên một phương truyền sóng là

A. ΔΦ = 0,5π(rad).             B. ΔΦ = 1,5π(rad).

C. ΔΦ = 2,5π(rad).             D. ΔΦ = 3,5π(rad).

Lời giải:

Chọn C.

Độ lệch pha giữa hai điểm trên cùng một phương truyền sóng được tính theo công thức: .

Vật lý lớp 12: Lý thuyết - bài tập có đáp án

Câu 12. Phát biểu nào sau đây là không đúng?

A. Nhạc âm là do nhiều nhạc cụ phát ra.

B. Tạp âm là các âm có tần số không xác định.

C. Độ cao của âm là một đặc tính của âm.

D. Âm sắc là một đặc tính của âm.

Lời giải:

Chọn A.

Nhiều nhạc cụ chưa chắc đã phát ra nhạc âm. Ví dụ: Khi dàn nhạc giao hưởng chuẩn bị nhạc cụ, mỗi nhạc công đều thử nhạc cụ của mình khi đó dàn nhạc phát ra một âm thanh hỗn độn, đó là tạp âm. Khi có nhạc trưởng chỉ đạo dàn nhạc cùng phát ra âm có cùng độ cao, đó là nhạc âm.

Câu 13. Phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Âm có cường độ lớn thì tai ta có cảm giác âm đó “to”.

B. Âm có cường độ nhỏ thì tai ta có cảm giác âm đó “bé”.

C. Âm có tần số lớn thì tai ta có cảm giác âm đó “to”.

D. Âm “to” hay “nhỏ” phụ thuộc vào mức cường độ âm và tần số âm.

Lời giải:

Chọn D.

Âm “to” hay “nhỏ” phụ thuộc vào mức cường độ âm và tần số âm.

Câu 14. Nhận xét nào sau đây là không đúng? Một nguồn âm phát ra một âm có tần số không đổi, tần số âm mà máy thu, thu được:

A. tăng lên khi nguồn âm chuyển động lại gần máy thu.

B. giảm đi khi nguồn âm chuyển động ra xa máy thu.

C. tăng lên khi máy thu chuyển động lại gần nguồn âm.

D. không thay đổi khi máy thu và nguồn âm cùng chuyển động hướng lại gần nhau.

Lời giải:

Chọn D.

Theo hiệu ứng ĐốpLe khi nguồn âm và máy thu chuyển động tương đối so với nhau thì tần số máy thu thu được phụ thuộc vào vận tốc tương đối giữa chúng.

Câu 15. Một ống trụ có chiều dài 1m. ở một đầu ống có một píttông để có thể điều chỉnh chiều dài cột khí trong ống. Đặt một âm thoa dao động với tần số 660Hz ở gần đầu hở của ống. Tốc độ âm trong không khí là 330m/s. Để có cộng hưởng âm trong ống ta phải điều chỉnh ống đến độ dài

A. l = 0,75m.             B. l = 0,50m.

C. l = 25,0cm.             D. l = 12,5cm.

Lời giải:

Chọn D.

Để có cộng hưởng âm trong ống thì độ dài ống phải thoả mãn điều kiện lẻ lần một phần tư bước sóng.

Câu 16. Khi nói về sóng âm, phát biểu nào sau đây là ?

A. Ở cùng một nhiệt độ, tốc độ truyền sóng âm trong không khí nhỏ hơn tốc độ truyền sóng âm trong nước.

B. Sóng âm truyền được trong các môi trường rắn, lỏng và khí.

C. Sóng âm trong không khí là sóng dọc.

D. Sóng âm trong không khí là sóng ngang.

Lời giải:

Chọn D.

Sóng âm trong chất khí là sóng dọc.

Câu 17. Phát biểu nào sau đây về đặc trưng sinh lí của âm là ?

A. Độ cao của âm phụ thuộc vào tần số của âm.

B. Âm sắc phụ thuộc vào dạng đồ thị của âm.

C. Độ to của âm phụ thuộc vào biên độ hay mức cường độ của âm.

D. Tai người có thể nhận biết được tất cả các loại sóng âm.

Lời giải:

Chọn D.

Tai người chỉ nhận biết được các sóng âm có tần số từ 16 Hz đến 20000 Hz.

Câu 18. Chọn phát biểu đúng

A. Các nguồn âm khi phát ra cùng âm cơ bản f sẽ tạo ra những âm sắc giống nhau.

B. Âm sắc là một đặc trưng sinh lí giúp ta phân biệt được các âm có cùng biên độ.

C. Hai âm có cùng độ cao được phát ra từ hai nguồn âm khác nhau sẽ có âm sắc khác nhau.

D. Âm phát ra từ một nhạc cụ sẽ có đường biểu diễn là một đường dạng sin.

Lời giải:

Chọn C.

Hai âm có cùng độ cao nhưng phát ra từ hai nguồn khác nhau sẽ có âm sắc khác nhau.

Câu 19. Hai âm cùng độ cao là hai âm có cùng

A. biên độ.              B. cường độ âm.

C. mức cường độ âm.              D. tần số.

Lời giải:

Chọn D.

Độ cao của âm là một đặc trưng sinh lí phụ thuộc vào tần số âm. Hai cùng độ cao là hai âm cùng tần số.

Câu 20. Khi nói về siêu âm, phát biểu nào sau đây là ?

A. Siêu âm có thể truyền được trong chất rắn.

B. Siêu âm có thể bị phản xạ khi gặp vật cản.

C. Siêu âm có thể truyền được trong chân không.

D. Siêu âm có tần số lớn hơn 20 kHz.

Lời giải:

Chọn C.

Sóng siêu âm là sóng cơ nên không truyền được trong chân không.

Câu 21. Sóng âm truyền trong chất rắn có thể là sóng dọc hoặc sóng ngang và lan truyền với tốc độ khác nhau.Tại trung tâm phòng chống thiên tai nhận được hai tín hiệu từ một vụ động đất cách nhau một khoảng thời gian là 270s. Hỏi tâm chấn động động đất cách nơi nhận được tín hiệu bao xa? Biết tốc độ truyền sóng trong lòng đất với sóng ngang và sóng dọc lần lượt là 5km/s và 8 km/s.

A. 570km.     B. 730km.     C. 3600km.    D. 3200km.

Lời giải:

Chọn D.

Gọi d là khoảng cách từ tâm chấn đến nơi nhận được tín hiệu, đây là quảng đường hai sóng âm đi được trong lòng đất.

Ta có:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

=> d = 3600km

Câu 22. Một người áp tai vào đường ray tàu hỏa nhe tiếng búa gỏ vào đường ray cách đó 1 km. Sau 2,83s người đó nghe tiếng búa gỏ truyền qua không khí. Tính tốc độ truyền âm trong thép làm đường ray. Cho biết tốc độ âm trong không khí là 330 m/s.

A. 2992 m/s.    B. 3992 m/s.    C. 4992 m/s.    D. 1992 m/s.

Lời giải:

Chọn C.

Ta có:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

vthep = 4992 m/s

Câu 23. Từ một điểm A sóng âm có tần số 50Hz truyền tới điểm B với tốc độ 340m/s và khoảng cách từ A đến B bằng một số nguyên lần bước sóng. Sau đó nhiệt độ môi trường tăng thêm 20oK thì khoảng cách từ A đến B bằng một số nguyên lần bước sóng nhưng số bước sóng quan sát được trên AB giảm đi 1 bước sóng. Biết rằng, cứ nhiệt độ tăng thêm 1oK thì tốc độ âm tăng thêm 0,5m/s. Hãy tìm khoảng cách AB.

A. 484m.    B. 476m.     C. 238m.    D. 160m

Lời giải:

Chọn C.

Vì cứ nhiệt độ tăng thêm 1oK thì tốc độ âm tăng thêm 0,5m/s nên tốc độ âm phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường tuân theo hàm bậc nhất.

Ta có: Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

=> ∆v = v2 - v1 = a.(T2 - T1) = a∆T

Với ∆T = 1oK thì ∆v = 0,5m/s → a = 0,5 m/(s.oK).

Ban đầu v1 = 340m/s → λ1 = v1/f = 6,8m.

Nhiệt độ môi trường tăng thêm 20oK thì v2 = v1 + a.∆T = 340 + 0,5.20 = 350m/s.

→ λ2 = v2/f = 350/50 = 7m.

Vì AB = k.λ1 = (k – 1).λ2 ↔ k.6,8 = (k – 1).7 → k = 35 →AB = 238m.

Câu 24. Một người thả một viên đá từ miệng giếng đến đáy giếng không nước, thì sau bao lâu sẽ nghe thấy tiếng động do viên đá chạm đáy giếng. Cho biết tốc độ âm trong không khí là 300 m/s, lấy g = 10 m/s2. Độ sâu của giếng là 11,25 m.

A. 1,5385 s    B. 1,5375 s    C. 1,5675 s    D. 2 s

Lời giải:

Chọn B.

Thời gian nghe thấy tiếng động là thời gian hòn đá rơi từ miệng giếng đến đáy giếng cộng với thời gian tiếng động của hòn đá truyền từ đáy giếng lên tới miệng giếng, vào tai ta khiến tai ta nghe được.

Thời gian hòn đá rơi từ miệng giếng đến đáy giếng (đây là chuyển động rơi tự do của hòn đá):

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Thời gian tiếng động của hòn đá truyền từ đáy giếng lên tới miệng giếng (Đây là quá trình chuyển động thẳng đều của âm thanh với tốc độ truyền âm v = 300m/s):

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Từ đó ta có: t = t1 + t2 = 1,5375s

Câu 25. (Minh họa – 2017) Tại điểm O trong lòng đất đang xảy ra dư chấn của một trận động đất. Ở điểm A trên mặt đất có một trạm quan sát địa chấn. Tại thời điểm t0, một rung chuyển ở O, tạo ra hai sóng cơ (một sóng dọc và một sóng ngang) truyền thẳng đến A và tới A ở hai thời điểm cách nhau 5s. Biết tốc độ truyền sóng dọc và tốc độ truyền sóng ngàng trong lòng đất lần lượt là 8000m/s và 5000m/s. Khoảng cách từ O đến A bằng

A. 66,7 km.     B. 15 km.    C. 115 km.    D. 75,1 km.

Lời giải:

Chọn A.

Gọi d là khoảng cách từ O đến A, theo bài toán thì Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Câu 26. Các con dơi bay và tìm mồi bằng cách phát và sau đó thu nhận các sóng siêu âm phản xạ từ con mồi. Giả sử một con dơi và một con muỗi bay thẳng đến gần nhau với tốc độ so với Trái Đất của dơi là 19m/s, của muỗi là 1m/s. Ban đầu, từ miệng con dơi phát ra sóng âm, ngay khi gặp con muỗi sóng âm phản xạ trở lại, con dơi thu nhận được sóng này sau 1/6s kể từ khi phát. Tốc độ truyền âm trong không khí là 340m/s. Khoảng thời gian để con dơi gặp con muỗi kể từ khi phát sóng gần nhất với giá trị nào gần nhất sau đây ?

A. 1s    B. 1,5s.    C. 1,2s.    D. 1,6s.

Lời giải:

Chọn B.

Gọi O, M lần lượt là vị trí ban đầu của con dơi và muỗi; P là vị trí con muỗi gặp sóng siêu âm lần đầu, Q là vị trí con dơi gặp sóng siêu âm phản xạ lần đầu.

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Quãng đường của con dơi và quảng đường sóng siêu âm đi được sau thời gian 1/6s lần lượt là:

Sdơi = OQ = v1.t = 19.1/6 = 19/6m

Ssóng = OQ + 2.QP = v.t = 340.1/6 = 340/6m

→ PQ = 104/7m.

Thời gian con muỗi đi từ M đến P bằng thời gian sóng siêu âm đi từ O đến P, nên ta có:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Quãng đường muỗi đi từ M đến P là:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

→ OM = OQ + QP + PM ≈ 30m.

Khoảng thời gian để con dơi gặp con muỗi kể từ khi phát sóng là:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Câu 27. Tai người không thể phân biệt được 2 âm giống nhau nếu chúng tới tai chênh nhau về thời gian một lượng nhỏ hơn hoặc bằng 1/15s. Một người đứng cách một bức tường một khoảng L, bắn một phát súng. Người ấy sẽ chỉ nghe thấy một tiếng nổ khi L thỏa mãn điều kiện nào dưới đây nếu tốc độ âm trong không khí là 340 m/s.

A. L ≤ 11,33m.    B. L ≤ 17m.     C. L ≥ 34m.     D. L ≤ 22,67 m.

Lời giải:

Chọn A.

Người ấy sẽ chỉ nghe thấy một tiếng nổ khi âm phản xạ đến tai người sau âm trực tiếp không quá 0,1s.

Vì âm đến bức tường rồi phản xạ đến tai người đã đi quảng đường S = 2L nên ta có:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Câu 28. (ĐH – 2012) Xét điểm M ở trong môi trường đàn hồi có sóng âm truyền qua. Mức cường độ âm tại M là L dB. Nếu cường độ âm tại điểm M tăng lên 100 lần thì mức cường độ âm tại điểm đó bằng

A. 100L dB.    B. L + 100 dB.    C. 20L dB.     D. L + 20 dB.

Lời giải:

Chọn D .

+ Ta có LM = 10 log IM/Io , với I’M = 100IM.

=> LM = 10 log 100IM/Io = 10 log100 + 10 log IM/Io = L + 20 (dB)

Câu 9: (ĐH – 2011) Một nguồn điểm O phát sóng âm có công suất không đổi trong một môi trường truyền âm đẳng hướng và không hấp thụ âm. Hai điểm A, B cách nguồn âm lần lượt là r1 và r2. Biết cường độ âm tại A gấp 4 lần cường độ âm tại B. Tỉ số r2/r1 bằng

A. 4.    B.1/2    C. 1/4     D. 2.

Lời giải:

Chọn D.

Cường độ âm tại một điểm trong môi trường cách nguồn âm có công suất P một đoạn r được xác định bằng biểu thức I = P/4πr2

+ Áp dụng cho bài toán

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Câu 29. (ĐH – 2013) Trên một đường thẳng cố định trong môi trường đẳng hướng, không hấp thụ âm và phản xạ âm, một máy thu ở cách nguồn âm một khoảng d thu được âm có mức cường độ âm là L; khi dịch chuyển máy thu ra xa nguồn âm thêm 9 m thì mức cường độ âm thu được là L -20 dB. Khoảng cách d là:

A. 1 m.     B. 9 m.     C. 8 m.     D. 10 m.

Lời giải:

Chọn A.

Mức cường độ âm tại một điểm cách nguồn âm có công suất P một khoảng r là:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Áp dụng ta được:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Câu 30. Công suất âm thanh cực đại của một máy nghe nhạc là 10 W. Cho rằng khi truyền đi thì cứ mỗi 1 m thì năng lượng âm lại bị giảm 5% so với năng lượng ban đầu do sự hấp thụ của môi trường. Biết cường độ âm chuẩn là Io = 10-12 W/m2. Mức cường độ âm lớn nhất ở khoảng cách 6m gần bằng bao nhiêu ?

A. 10,49 dB    B. 10,21 B    C. 1,21 dB    D. 7,35 dB

Lời giải:

Chọn B.

Cường độ âm lớn nhất ở khoảng cách 6m là: Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Thay số: P = 10W, y = 5%, R = 6m ta được: Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Mức cường độ âm lớn nhất ở khoảng cách này là: Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Câu 31. (QG – 2014) Trong môi trường đẳng hướng và không hấp thụ âm, có 3 điểm thẳng hàng theo đúng thứ tự A; B; C với AB = 100 m, AC = 250 m. Khi đặt tại A một nguồn điểm phát âm công suất P thì mức cường độ âm tại B là 100 dB. Bỏ nguồn âm tại A, đặt tại B một nguồn điểm phát âm công suất 2P thì mức cường độ âm tại A và C là:

A. 103 dB và 99,5 dB    B. 100 dB và 96,5 dB.

C. 103 dB và 96,5 dB.    D. 100 dB và 99,5 dB.

Lời giải:

Chọn A.

+ Khi đặt nguồn âm có công suất P tại A: LB = 100dB = 10 log P/4πAB2

+ Mức cường độ âm tại A khi ta đặt nguồn âm công suất 2P tại điểm B: LA = 10 log 2P/4πAB2

=> LA = LB + 10log2 = 103 (dB)

Tương tự Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Câu 32. Tại O có một nguồn phát âm thanh đẳng hướng với công suất không đổi. Một người mang theo một máy dao động ký điện tử và đi bộ từ A đến C theo một đường thẳng. Người này ghi được âm thanh từ nguồn O và thấy cường độ âm tăng từ I đến 4I rồi lại giảm xuống I. Tỉ số AO/AC bằng:

A. 3/4    B. √3 /3    C. √2 /3    D. 1/3

Lời giải:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Chọn B.

Ta có: IA = IC → OA = OB → ∆OAC cân tại O

 Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

=> OA = 2 OM

Chọn OM = 1đơn vị → OA = 2 đơn vị

Suy ra:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Câu 33. Ba điểm O, A, B cùng nằm trên một nửa đường thẳng xuất phát từ O theo thứ tự, tỉ số giữa cường độ âm tại A và B là IA/IB = 16/9 . Một điểm M nằm trên đoạn OA, cường độ âm tại M bằng 1/4 (IA + IB). Tỉ số OM/OA bằng:

A. 8/5    B. 5/8    C. 16/25     D. 25/16

Lời giải:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Chọn B.

Ta có cường độ âm tại M và N lần lượt là:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Mặt khác:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Câu 34. Nguồn âm tại O có công suất không đổi. Trên cùng đường thẳng qua O có 3 điểm A, B, C cùng nằm về một phía của O và theo thứ tự ta có khoảng cách tới nguồn tăng dần. Mức cường độ âm tại B kém mức cường độ âm tại A là 20dB, mức cường độ âm tại B hơn mức cường độ âm tại C là 20dB. Biết. Tính tỉ số AB /BC.

A. 10    B. 1/10    C. 9    D. 1/9

Lời giải:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Chọn B.

Yêu cầu bài toán: Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Theo giả thiết ta có:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Áp dụng tính chất của dãy tỉ số bằng nhau ta được:

Cách giải Bài toán về đặc trưng vật lí của âm hay, chi tiết (tìm bước sóng, vận tốc, cường độ âm, năng lượng)

Đánh giá

0

0 đánh giá