Bài toán về phân bố năng lượng âm khi truyền đi môn Vật Lý 12 năm 2021-2022

Bài 19: 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.. Gọi aM, aN là biên độ dao động của các phần tử vật chất tại M[r]

BÀI TOÁN VỀ PHÂN BỐ NĂNG LƯỢNG ÂM KHI TRUYỀN ĐI MÔN VẬT LÝ 12 NĂM

2021-2022

1 PHƯƠNG PHÁP CHUNG

Giả sử nguồn âm điểm phát công suất P từ điểm O, phân bố

đều theo mọi hướng

* Nếu bỏ qua sự hấp thụ âm và phản xạ âm của môi trường

thì cường độ âm tai môt điểm M cách O một khoảng r là

2

P

I

4 r





* Nếu cứ truyền đi 1 m năng lượng âm giảm a% so với năng

lượng lúc đầu thì cường độ âm tại một điểm M cách O một

khoảng r là

O

r M

2

P 100% r.a%

I

4 r





* Nếu cứ truyền đi 1 m năng lượng âm giảm a% so với năng lượng 1 m ngay trước đó thì cường độ âm tại một điểm M cách O một khoảng r là:  

2

P 100% a%

I

4 r







2 VÍ DỤ MINH HỌA

Ví dụ 1: Một sóng âm có dạng hình cầu được phát ra từ nguồn có công suất 1 W Giả sử rằng năng lượng

phát ra được bảo toàn Cho cường độ âm chuẩn 10−12 (W/m2) Tính cường độ âm và mức cường độ âm tại điểm cách nguồn 2,5 m

Hướng dẫn

0

I

Ví dụ 2: Nguồn âm phát ra các sóng âm đều theo mọi phương Giả sử rằng năng lượng phát ra được bảo

toàn Ở trước nguồn âm một khoảng d có cường độ âm là I Nếu xa nguồn âm thêm 30 m cường độ âm bằng 1/9 Khoảng cách d là

Hướng dẫn

 

2

4 r



Ví dụ 3: (THPTQG − 2017) Một nguồn âm điểm đặt tại O phát âm đẳng hướng với công suất không đổi

trong một môi trường không hấp thụ và phản xạ âm Hai điểm Mvà N cách O lần lượt là r và r − 50 (m) có

A 60 m B 66 m C 142 m C 100m

Hướng dẫn

 

N M 2

r I

4 r

Ví dụ 4: (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 27 m thì mức cường độ âm thu được là L − 20 (dB) Khoảng cách d

là

Hướng dẫn

 

L L

0 2

4 r



 Chọn A

Ví dụ 5: Một nguồn âm điểm S phát âm đẳng hướng với công suất không đổi hơng 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 mộ đoạn 60 m thì mức cường độ âm tại M lúc này là L + 6 (dB) Khoảng cách từ S đến N lúc đầu là

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

Hướng dẫn

* Từ

 

 

L

2

0,6

L 0,6 0 2

P

10 r 120, 3 m

4 r 60





Chọn B

Ví dụ 6: Một nguồn âm điểm phát sóng âm vào trong không khí tới hai điểm M, N cách nguồn âm lần lượt

là 5 m và 20 m Gọi aM, aN là biên độ dao động của các phần tử vật chất tại M và N Coi môi trường là hoàn toàn không hấp thụ âm Giả sử nguồn âm và môi trường đều đẳng hướng Chọn phương án đúng

Hướng dẫn

P

4 r

  



 Chọn C

Ví dụ 7: Công suất âm thanh cực đại của một máy nghe nhạc là 20 W Cho rằng, cứ truyền đi trên khoảng

cách 1 m thì năng lượng âm giảm 5% so với lần đầu do sự hấp thụ của môi trường truyền âm Cho biết

cường độ âm chuẩn 10−12 (W/m2) Nếu mở to hết cỡ thì cường độ âm và mức cường độ âm ở khoảng cách

6 m là bao nhiêu?

Hướng dẫn

0

I



Ví dụ 8: Tại một điểm A nằm cách xa nguồn âm O (coi như nguồn điểm) một khoảng 1 m, mức cường độ

âm là 90 dB Cho biết cường độ âm chuẩn 10−12 (W/m2) Giả sử nguồn âm và môi trường đều đẳng hướng Tính công suất phát âm của nguồn O

A 1 mW B 28,3 mW C 12,6 mW D 12,6 W

Hướng dẫn

 

0

2

I I 10 10 10 10 W / m

P

4 r











Chọn C

Ví dụ 9: Tại một điểm M nằm cách xa nguồn âm O (coi như nguồn điểm) một khoảng x, mức cường độ

âm là 50 dB Tại điểm N nằm trên tia OM và xa nguồn âm hơn so với M một khoảng 40 m có mức cường

độ âm là 37 dB Cho biết cường độ âm chuẩn 10−12 (W/m2) Giả sử nguồn âm và môi trường đều đẳng hướng Tính công suất của nguồn O

A 0,1673 mW B 0,2513 mW C 2,513 mW D 0,1256 mW

Hướng dẫn

 

L L

0 2

4 r



 

1

L

0

P   4 x I 10   4 11,5379 10 10  1, 673.10 W  Chọn A

Chú ý: Nếu bỏ qua sự hấp thụ âm của môi trường

thì công suất tại O bằng công suất trên các mặt cầu

P  P  P    P 4 r I   4 r I 10 Thời gian âm đi từ A đến B: t = AB/v

Năng lượng âm nằm giữa hai mặt cầu bán kính OA,

OB:  A P.t  P.AB / v

A

Ví dụ 10: Nguồn điểm O phát sóng âm đẳng hướng ra không gian Ba điểm O, A, B nằm trên một phương

truyền sóng (A, B cùng phía so với O, AB = 70 m) Điểm M là một điểm thuộc AB cách O một khoảng 60

m có cường độ âm 1,5 W/m2 Năng lượng của sóng âm giới hạn bởi mặt cầu tâm O đi qua A và B, biết vận tốc truyền âm trong không khí là 340 m/s và môi trường không hấp thụ âm

A 5256 (J) B 13971(J) C 16299 (J) D 10866(J)

Hướng dẫn

 

P   4 r I   4 60 1,5  21600  W

 

Chú ý:

1) Nếu cho LA để tính IB ta làm như sau: A

L

2) Nếu cho LA để tính LB ta làm như sau: B A

2

L L

0 2

W

4 r



3 LUYỆN TẬP

Bài 1: Tốc độ âm trong không khí là 320 m/s Tai người không thể phân biệt được hai âm giống nhau nếu

chúng tới tai chênh nhau về thời gian một lượng nhỏ hơn hoặc bằng 0,1 s Một người đứng cách vách đá một khoảng L, bắn một phát súng chỉ nghe thấy một tiếng thì

A L > 16 m B L < 16 m C L > 32m D L < 32m

Bài 2: Một người thả một viên đá từ miệng giếng đến đáy giếng cạn và 3 s sau nghe thấy tiếng động do

viên đá chạm đáy giếng Cho biết tốc độ âm trong không là 340 m/s, lấy g = 10 m/s2 Độ sâu của giếng là

A 41,42 m B 40,42 m C 39,42 m D 38,42 m

Bài 3: Tại một nơi bên bờ vực sâu, một người thả rơi một viên đá xuống vực, sau thời gian 2 s thì người

đó nghe thấy tiếng viên đá va vào đáy vực Coi chuyển động rơi của viên đá là rơi tự do, lấy g = 10m/s2; tốc độ âm trong không khí là 340m/s Độ sâu của đáy vực là

A 19 m B 340 m C 680 m D 20 m

Bài 4: Tại một điểm trên phương tmyền sóng âm với biên độ 0,4 mm, có cường độ âm bằng 1,5 W/m2 Cường độ âm tại điểm đó sẽ bằng bao nhiêu nếu tại đó biên độ âm bằng 0,8 mm?

A 2,5 W/m2 B 6,0 W/m2 C 4,0 W/m2 D 4,5 W/m2

Bài 5: Tại một điểm trên phương truyền sóng âm với biên độ 0,12 mm, có cường độ âm bằng 1,8 W/m2 Cường độ âm tại điểm đó sẽ bằng bao nhiêu nếu tại đó biên độ âm bằng 0,36 mm?

A 0,6 W/m2 B 2,7 W/m2 C 5,4 W/m2 D 16,2 W/m2

Bài 6: Khi một nguồn âm phát ra với tần số f và cường độ âm chuân là 10 12 (W/m2) thì mức cường độ âm

tại một điểm M cách nguồn một khoảng r là 40 dB Giữ nguyên công suất phát nhưng thay đổi f của nó để

cường độ âm chuẩn là 10−11 (W/m2) thì cũng tại M, mức cường độ âm là

A 30 dB B 60 dB C 40 dB D 20 dB

Bài 7: Mức cường độ âm được tính bằng công thức

A L(B) = lg(I/I0) B L(B) = 10.lg(I/I0) C L(dB) = lg(I/I0) D L(B) = 10.1g(I0/I)

Bài 8: Với I0 là cường độ âm chuẩn, I là cường độ âm Khi mức cường độ âm L = 2 Ben thì

A I = 2I0 B I= 0,5I0 C I = 102I0 D I = 10−2I0

Bài 9: Mức cường độ của một âm là 30 dB Hãy tính cường độ của âm này theo đơn vị W/m2 Biết cường

độ âm chuẩn là I0 = 10−12

(W/m2)

A 10−8 (W/m2), B 10−9 (W/m2) C 10−10 (W/m2) D 1011 (W/m2),

Bài 10: Một mức cường độ âm nào đó được tăng thêm 30 dB Hỏi cường độ của âm tăng lên gấp bao nhiêu

lần?

Bài 11: Cường độ âm tăng 100 lần thỉ mức cường độ âm tăng bao nhiêu dB?

A 10 dB B 20 dB C 30 dB D 40 dB

Bài 12: Hãy tính tỉ số cường độ âm của tiếng la thét có mức cường độ âm 80 dB với cường độ của tiếng

nói thầm với mức cường độ âm 20 dB

A.100000 B 1000000 C 10000000 D 100000000

Bài 13: Trong thí nghiệm dùng các nguồn âm giống nhau Tại N đặt 4 nguồn phát sóng âm đến M thì tại

M ta đo được mức cường độ âm là 30 dB Nếu tại M đo được mức cường độ âm là 40 dB thì tại N ta phải

đặt tổng số nguồn âm giống nhau là

A 20 nguồn B 50 nguồn C 4 nguồn D 40 nguồn

Bài 14: Tại N có một nguồn âm nhỏ phát sóng âm để M thì tại M ta đo được mức cường độ âm là 30 dB

Nếu tại M đo được mức cường độ âm là 40 dB thỉ tại N ta phải đặt tổng số nguồn âm giống nhau là

A 20 nguồn B 50 nguồn C 10 nguồn D 100 nguồn

Bài 15: Tại N có một nguồn âm nhỏ phát sóng âm đến M thì tại M ta đo được mức cường độ âm là 30dB

Nếu tại M đo được mức cường độ âm là 50dB thì tại N ta phải đặt tổng số nguồn âm giống nhau là:

A 20 nguồn B 50 nguồn C 10 nguồn D 100 nguồn

Bài 16: Tại một điểm nghe được đồng thời hai âm cùng tần số: âm 1 truyền tới có mức cường độ 75 dB và

âm 2 truyền tới có mức cường độ 65 dB Mức cường độ âm toàn phần tại điểm đó là

A 10 dB B 75,41 dB C 140 dB D 70 dB

Bài 17: Một sóng âm có dạng hình cầu được phát ra từ nguồn có công suất 1 W Giả sử rằng năng lượng

phát ra được bảo toàn Cường độ âm tại một điểm cách nguồn 1,0 m là

A 0,8 (W/m2) B 0,018 (W/m2) C 0,013 (W/m2) D 0,08 (W/m2)

Bài 18: Bạn đang đứng trước nguồn âm một khoảng d Nguồn này phát ra các sóng âm đều theo mọi

phương Bạn đi 50,0 m lại gần nguồn thì thấy rằng cường độ âm tăng lên gấp đôi Tính khoảng cách d

A 42 m B 299 m C 171 m D 10000 m

Bài 19: 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

9 lần cường độ âm tại B Tỉ số r2/r1 bằng

Bài 20: Một nguồn âm điểm phát sóng âm vào trong không khí tới hai điểm M, N cách nguồn âm lần lượt

là 10 m và 20 m Gọi aM, aN là biên độ dao động của các phần tử vật chất tại M và N Coi môi trường là hoàn toàn không hấp thụ âm Giả sử nguồn âm và môi trường đều đẳng hướng Chọn phương án đúng

Bài 21: Một dàn loa có công suất 10 W đang hoạt động hết công suất, phát âm thanh đẳng hướng Cho

cường độ âm chuẩn 10−12 (W/m2) Bỏ qua sự hấp thụ và phản xạ âm thanh của môi trường Mức cường độ

âm tại điểm cách loa 2,0 m là

A 113 dB B 26,0 dB C 110 dB D 119dB

Bài 22: Công suất âm thanh cực đại của một máy nghe nhạc gia đình là 10 W Cho rằng, cứ truyền đi trên

khoảng cách 1 m thì năng lượng âm giảm 5% so với lần đầu do sự hấp thụ của môi trường truyền âm Cho biết cường độ âm chuẩn 10−12 (W/m2) Nếu mở to hết cỡ thì mức cường độ âm ở khoảng cách 6 m là

A 89 dB B 98 dB C 107 dB D 102 dB

Bài 23: Một nguồn âm được coi như một nguồn điểm, phát một công suất âm thanh 1 W Cường độ âm

chuẩn 10−12 (W/m2) Môi trường coi như không hấp thụ và phản xạ âm thanh Mức cường độ âm tại một điểm cách nguồn 10 m là

A 83 dB B 86 dB C 89 dB D 93 dB

Bài 24: Tại một điểm A nằm cách xa nguồn âm O (coi như nguồn điểm) một khoảng 1,5 m, mức cường độ

âm là 90 dB Cho biết cường độ âm chuẩn 10−12 (W/m2) Giả sử nguồn âm và môi trường đều đẳng hướng Tính công suất phát âm của nguồn O

A, 12,4 mW B 12,5 mW C 28,3 mW D 12,7 mW

Bài 25: Tại một điểm M nằm cách xa nguồn âm O (coi như nguồn điểm) một khoảng x, mức cường độ âm

là 50 dB Tại điểm N nằm trên tia OM và xa nguồn âm hơn so với M một khoảng 40 m có mức cường độ

âm là 36,02 dB Cho biết cường độ âm chuấn 10−12 (W/m2) Giả sử nguồn âm và môi trường đều đẳng hướng Tính công suất phát âm của nguồn O

A 1,256 mW B 0,2513 mW C 2,513 mW D 0,1256 mW

Bài 26: Nguồn điểm O phát sóng âm đẳng hướng ra không gian Ba điểm O, A, B nằm trên một phương

truyền sóng (A, B cùng phía so với O, AB = 70 m) Điểm M là một điểm thuộc AB cách O một khoảng 60

m có mức cường độ âm 90 dB Năng lượng của sóng âm giới hạn bởi 2 mặt cầu tâm O đi qua A và B, biết

vận tốc truyền âm trong không khí là 340 m/s, môi trường không hấp thụ âm và cường độ âm chuẩn 10−12 (W/m2)

A 5256 (J) B 16299 (J) C 9,314(J) D 10,866 (J)

Bài 27: Nguồn điểm S phát sóng âm đắng hướng ra không gian 3 điểm S, A, B nằm trên 1 phương truyền

sóng (A, B cùng phía so với S, AB = 61,2 m) Điểm M là trung điểm của AB cách S một khoảng 50 m có cường độ âm 1 W/m2 Năng lượng của sóng âm giới hạn bời 2 mặt cầu tâm S đi qua A và B, biết vận tốc truyền âm trong không khí là 340 m/s và môi trường không hấp thụ âm Lấy π = 3,14

A 5256 (J) B 525,6 (J) C 5652 (J) D 565,2 (J)

Bài 28: Nguồn điểm S phát sóng âm đẳng hướng ra không gian 3 điểm S, A, B nằm trên 1 phương truyền

sóng (A, B cùng phía so với S, AB = 61,2 m) Điểm M là trung điểm của AB cách S một khoảng 50 m có cường độ âm 0,2 W/m2 Năng lượng của sóng âm giới hạn bởi 2 mặt cầu tâm S đi qua A và B, biết vận tốc truyền âm trong không khí là 340 m/s và môi trường không hấp thụ âm

A 1131 (J) B 525,6 (J) C 5652 (J) D 565,2 (J)

Bài 29: Mức cường độ âm tại điểm A ở trước một cái loa một khoảng 1 m là 70 dB Các sóng âm do loa

đó phát ra phân bố đều theo mọi hướng Cho biết cường dộ âm chuẩn 10−12 (W/m2) Coi môi trường là hoàn

toàn không hấp thụ âm Hãy tính cường độ âm do loa đó phát ra tại điểm B năm cách 5 m trước loa Bỏ

qua sự hấp thụ âm của không khí và sự phản xạ âm

A 10−5 (W/m2) B 10−4(W/m2) C 10−3 (W/m2) D 4.10−7 (W/m2)

Bài 30: Tại một điểm A nằm cách xa nguồn âm O (coi như nguồn điểm) một khoảng 1 m, mức cường độ

âm là 90 dB Cho biết cường độ âm chuẩn 10−12 (W/m2) Coi môi trường là hoàn toàn không hấp thụ âm Già sử nguồn âm và môi trường đều đẳng hướng Tính cường độ tại B cách O một khoảng 10 m

A 10−5 (W/m2) B 10−4 (W/m2) C 10−3 (W/m2) D 10−2 (W/m2)

ĐÁP ÁN PHẦN LUYỆN TẬP 1.B 2.A 3.A 4.B 5.D 6.A 7.A 8.C 9.B 10.A 11.B 12.B 13.D 14.C 15.D 16.B 17.D 18.C 19.D 20.A 11.A 22.D 23.C 24.C 25.D 26.C 27.C 28.A 29.D 30.A

Website HOC247 cung cấp một môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thông minh, nội dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, giỏi

về kiến thức chuyên môn lẫn kỹ năng sư phạm đến từ các trường Đại học và các trường chuyên danh

tiếng

xây dựng các khóa luyện thi THPTQG các môn: Toán, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và

Sinh Học

trường PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An và các trường Chuyên khác cùng TS.Trần Nam Dũng, TS Phạm Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo và Thầy Nguyễn Đức Tấn

THCS lớp 6, 7, 8, 9 yêu thích môn Toán phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập ở trường và đạt điểm tốt ở các kỳ thi HSG

dành cho học sinh các khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS Lê Bá Khánh Trình, TS Trần Nam Dũng, TS Phạm Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc

Bá Cẩn cùng đôi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia

các môn học với nội dung bài giảng chi tiết, sửa bài tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo phong phú và cộng đồng hỏi đáp sôi động nhất

- HOC247 TV: Kênh Youtube cung cấp các Video bài giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa bài tập, sửa đề thi

miễn phí từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các môn Toán- Lý - Hoá, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học và Tiếng Anh

Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai

Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi – Tiết kiệm 90%

Học Toán Online cùng Chuyên Gia

HOC247 NET cộng đồng học tập miễn phí HOC247 TV kênh Video bài giảng miễn phí