L thuy t v b i t p v t l l p 12

L thuy t v b i t p v t l l p 12 tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh...

CHỦ ĐỀ 9 SÓNG ÂM Vấn đề 1: Các bài toán liên quan đến các đặc tính vật lý của âm

Kết quả 1: Sự truyền âm

*Thời gian tuyền âm trong môi tường 1 và môi trường 2 lần lượt là v2 v1:

1

1

2 1

2 1 2

Ví dụ 2: Sóng âm khi 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 240 s Hỏi tâm chấn 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 5 km/s và 8 km/s

A 570 km B 730 km C 3500 km D 3200 km

Hướng dẫn

Theo bài ra:  

AB giảm đi 2 bước sóng Biết rằng, cứ nhiệt độ tăng thêm 10K thì tốc độ âm tăng thêm 0,5 m/s Hãy tìm khoảng cách AB

2

6,8340

Giai đoạn 2: Hòn đá chạm và đáy giếng phát ra âm thanh truyền đến tai người

2 1 1

Kết quả 2: Cường độ âm Mức cường độ âm

Cường độ âm I (Đơn vị W/m2) tại một điểm là năng

lượng gửi qua một đơn vị điện tích đặt vuông góc với phương

truyền âm tại điểm đó trong một đơn vị thời gian:

 , với I cường độ âm tại điểm đang xét

và I0 là cường độ âm chuẩn (I0 1012W /m2 ứng với tần số f = 1000 Hz) Đơn vị của L là ben (B)

đơn vị Ben để tính toán thuận lợi

Ví dụ 1: Khi một nguồn âm phát ra với tần số f và cường độ âm chuẩn là 12 2

10 W / m

thì mức cường độ âm tại một điểm M cách nguồn một khoảng r là 40 dB Giữ nguyên công suất phát ra nhưng thay đổi f của nó để cường độ âm chuẩn là 10 2

10 W / m thì cũng tại M, mức cường độ âm

là

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

đề 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 2

4

P I r



*Nếu cứ truyền đi 1m 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

2

.4

*Nếu cứ truyền đi 1 m năng lượng âm giảm a% so với nương lượng 1 m ngay trước đó thì cường độ

âm tại một điểm M cách O một khoảng là r là  

2

.4

âm Cho biết cường độ âm chuẩn 12 2

10 W / m Nếu mở to hết cỡ thì cường độ âm và mức cường

độ âm ở khoảng cách 6 m là bao nhiêu?

có mức cường độ âm là 37 dB Cho biết cường độ âm chuẩn 12 2

10 W / m Giả sử nguồn âm và môi trường đều đẳng hướng Tính công suất của nguồn O

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

suất tại O bằng công suất trên các mặt cầu có tâm O:

Thời gian âm đi từ A đến B: tAB v/

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

một khoảng 60 m có cường độ âm 1,5 W/m2 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 và môi trường không hấp thụ âm

Ví dụ 6 : Mức cường độ âm tại điểm A ở trước một cái loa một khoảng 1,5 m là 60 dB Các sóng

âm do loa đó phát ra phân bố đều theo mọi hướng Cho biết cường độ âm chuẩn 12 2

10 W / m Coi môi trường là hoàn toàn không hấp thụ âm Hãy tính cường độ âm do loa đó phát ra tại điểm B nằm cách 5 m trước loa Bỏ qua sự hấp thụ âm của không khí và sự phản xạ âm

Ví dụ 8: (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

Ví dụ 9: 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 r1 thu được âm có mức cường độ âm là 60 (dB); khi dịch chuyển máy thu ra xa nguồn âm thêm một đoạn a thì mức cường độ âm thu được là 40 (dB); dịch xa tiếp một đoạn x thì mức cường độ âm là 20 (dB) Tính x

Hướng dẫn

0,5 0,5 0.5 3 2

L L L L

L L C

0.5 0

M

Chú ý: Nếu điểm O nằm giữa A và B

và M là trung điểm của AB thì

2r M r Ar B (nếu r A r B hay L A L B )

hoặc 2 r M r Br A (nếu r A r B hay

Ví dụ 15: Ba điểm A, O, B theo thứ tự cùng nằm trên một đường thẳng xuất phát từ O (A và B ở về

2 phía của 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 40 dB, tại B là 15 dB Mức cường độ âm tại trung điểm M của đoạn AB là

Ví dụ 17: Một nguồn âm đặt tại o trong môi trường đẳng hướng Hai điểm M và N trong môi trường tai với O thành một tam giác đều Mức cường độ âm tại M và N đều bằng 25,8 dB Mức cường độ

âm lớn nhất mà một máy thu thu được đặt tại một điểm trên đoạn MN là

Ví dụ 18: Tại O có một nguồn phát âm thanh đẳng hướng với công suất không đổi Một người đi bộ

từ A đến C theo 1 đường thẳng và lắng nghe âm thanh từ nguồn O thì nghe thấy cường độ âm tăng

từ I đến 4I rồi lại giảm xuống I Khoảng cách AO bằng:

A AC A AC / 3 A AC / 3 A AC / 2

Hướng dẫn Tại A và C cường độ âm bằng I còn tại H cường độ âm là 4I Ta thấy, cường độ âm tỉ lệ nghịch với 2

Nếu nguồn âm được cấu tạo từ n nguồn âm giống nhau mỗi nguồn có công suất P0 thì công suất cả nguồn P = nP0 Áp dụng tương tự như trên ta sẽ có dạng toán mới:

L

L L

nP P

L

L L

nP P

 ' 6 6 3

*Từ 2 10 N 10 M 2.10 MN

0,5 L 0,5.2 0,5.4

0 2

2

10

4 100

22

P

I P

0,5L 0

.104

.104

N

M

ON OM

P r

I P r

MN

MN

P r

Vấn đề 2 Các bài toán liên quan đến nguồn nhạc âm

Miền nghe được

Ngưỡng nghe của âm là cường độ âm nhỏ nhất của một âm để có thể gây ra cảm giác âm đó Ngưỡng đau là cường độ của một âm lớn nhất mà còn gây ra cảm giác âm Lúc đó có cảm

giác đau đớn trong tai

Miền nghe được là miền nằm trong phạm vi từ ngưỡng nghe đến ngưỡng đau

Giải thích sự tạo thành âm do dây dao động: khi trên dây xuất hiện sóng dừng có những chỗ

sợ dây dao động với biên độ cực đại (bụng sóng), đẩy không khí xung quanh nó một cách tuần hoàn

và do đó phát ra một sóng âm tương đối mạnh có cùng tần số dao động của dây

Giải thích sự tạo thành âm do cột không khí dao động:

Khi sóng âm (sóng dọc) truyền qua không khí trong một ống,

chúng phản xạ ngược lại ở mỗi đầu và đi trở lại qua ống (sự

phản xạ này vẫn xẩy ra ngay cả khi đầu để hở) Khi chiều dài của ống phù hợp với bước sóng của sóng âm (l k ,

  thì trong ống xuất hiện sóng dừng

Trong âm nhạc, khoảng cách giữa hai nốt nhạc trong một quãng được tính bằng cung và nửa

cung (nc) Mỗi quãng tám được chia thành 12 nc Hai nốt nhạc cách nhau nửa cung thì hai âm (cao,

thấp) tương ứng với hai nốt nhạc này có tần số thỏa mãn f c12 2f t12 Tập hợp tất cả các âm trong

một quãng tám gọi là một gam (âm giai) Xét một gam với khoảng cách từ nốt Đồ đến các nốt tiếp

theo Rê, Mi, Fa, Sol, La, Si, Đô tương ứng là 2 nc, 4 nc, 5 nc, 7 nc, 11 nc, 12 nc

Ví dụ 3: Một người chơi đàn ghita khi bấm trên dây để dây có chiều dai 0,24 m và 0,2 m sẽ phát ra

âm cơ bản có tần số tương ứng bằng với tần số của họa âm bậc n và (n +1) sẽ phát ra khi không bấm trên dây Chiều dài của dây đàn khi không bấm là

Chú ý: Nếu dùng âm thoa để kích thích dao động một cột khí (chiều cao

cột khí có thể thay đổi bằng cách thay đổi mực nước), khi có sóng dừng trong

cột khí đầu B luôn luôn là nút, còn đầu A có thể nút hoặc bụng

Nếu đầu A là bụng thì âm nghe được là to nhất và

một cái âm thoa có tần số 680 Hz Đổ nước vào ống đến độ cao cực đại bao nhiêu thì khi gõ vào âm thoa thì nghe âm phát ra to nhất?

v

m f

âm được khếch đại rất mạnh?

Hướng dẫn

Khi đổ dần nước vào ống nghiệm đến độ cao 30 cm (cột không khí cao

l = 50 cm) thì thấy âm được khuếch đại rất mạnh, có nghĩa là khi đó hiện tượng

sóng dừng xảy ra, âm nghe được to nhất do tại B thành một nút sóng, miệng

Vì n nguyên nên n = 3  Trong đoạn AB có 3 bụng sóng và có 3 nút sóng Vì vậy, khi đổ thêm nước thì sẽ có thêm 2 lần nghe được âm to nhất  Chọn A

Ví dụ 9: Một ống có một đầu bịt kín tạo ra âm cơ bản của nố Đô có tần số 130,5 Hz Nếu người ta

để hở cả đầu đó thì khi đó âm cơ bản tạo có tần số bằng bao nhiêu?

A 522 Hz B 491,5 Hz C 261 Hz D 195,25 Hz

Hướng dẫn

Ví dụ 10: (ĐH-2014) Trong âm nhac, khoảng cách giữa hai nốt nhạc trong một quãng được tính bằng cung và nửa cung (nc) Mỗi quãng tám được chia thành 12 nc Hai nốt nhạc cách nhau nửa

cung thì hai âm (cao, thấp) tương ứng với hai mốt nhạc này có tần số thỏa mãn f 12c2f12t Tập hợp

tất cả các âm trong một quãng tám gọi là một gam (âm giai) Xét một gam với khoảng cách từ nốt

Đồ đến các nốt tiếp theo Rê, Mi, Fa, Sol, La, Si, Đô tương ứng là 2 nc, 4 nc, 5 nc, 7 nc, 9 nc, 11 nc,

12 nc Trong gam này, nếu âm ứng với nốt La có tần số 440 Hz thì âm ứng với nốt Sol có tần số là

Ví dụ 11: Một phòng hát karaoke có diện tích 20 m2, cao 4 m

(với điều kiện hai lần chiều rộng BC và chiều dài AB chênh

nhau không quá 2 m để phòng cân đối) với dàn âm gồm 4 loa

như nhau có công suất lớn, hai cái đặt ở góc A, B của phòng,

hai cái treo trên góc trần A’, B’ Đồng thời còn có một màn hình

lớn full HD được gắn trên tường ABB’A’ để người hái ngồi tại

trung điểm m của CD có được cảm giác sống động nhất Bỏ qua

kích thước của người và loa, coi rằng loa phát âm đẳng hướng

và tường hấp thụ âm tốt Hỏi có thể thiết kế phòng để người hát

chịu được loa có công suất lớn nhất là bao nhiêu?

Hướng dẫn

Gọi x là chiều rộng BC, y là chiều dài AB thì xy20m2 và y2x 2m

Gọi công suất nguồn là P, ngưỡng đau mà người có thể chịu được là 130 dB nên

Cường độ âm đến tai người mà người còn chịu được :

Câu 2 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 hai lần (một lần qua không khím một lần qua thanh nhôm) Khoảng thời gian giữa hai lần nghe được là 0,12 s Hỏi độ dài của thanh nhôm bằng bao nhiêu? Biết tốc độ truyền âm trong nhôm và không khí lần lượt là 6260 (m/s) và 331 (m/s)

Câu 3 Sóng âm khi 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 ở cách

đó 400 km cách nhau một khoảng thời gian 120 s Tốc độ truyền sóng trong lòng đất với sóng ngang

và sóng dọc lần lượt là 5 km/s và v Tìm v

Câu 4 Một nam châm điện dùng dòng điện xoay chiều có chu kì 62,5 s Nam châm tác dụng lên một lá thép mỏng làm cho lá thép dao động điều hòa và tạo ra sóng âm Sóng âm do nó phát ra truyền trong không khí là :

A Âm mà tai người có thể nghe được B Sóng ngang

C Hạ âm D Siêu âm

Câu 5 Một người đứng gần ở chân núi hú lên một tiếng Sau 8 s thì nghe tiếng mình vọng lại, biết tốc độ âm trong không khí là 340 m/s Khoảng cách từ chân núi đến người đó là

10 W /m Cường độ âm đó tại A là

Câu 9 Tại một vị trí trong môi trường truyền âm, khi cường độ âm tăng gấp 10 lần giá trị cường độ

âm ban đầu thì mức cường độ âm

A giảm đi 10 B B tăng thêm 10 B C tăng thêm 10 dB D giảm đi 10 dB

Câu 10 Một sóng âm truyền trong không khí Mức cường độ âm tại điểm M và tại điểm N lần lượt

là 40 dB và 80 dB Cường độ âm tại N lớn hơn cường độ âm tại M

A a M 2a N B a M 2a N 2 C a M 4a N D a M a N

Câu 13 Khoảng cách từ điểm A đến nguồn âm gần hơn 10n lần khoảng cách từ điểm B đến nguồn

âm Biểu thức nào sau đây là đúng khi so sánh mức cường độ âm tại A là LA và mức cường độ âm tại B là LB?

Câu 17 Để tốc độ truyền sóng âm trong không khí ta dùng một âm thoa có tần số 1000 Hz đã biết

để kích thích dao động của một cột không khí trong một bình thủy tinh Thay đổi độ cao của cột không khí trong bình bằng cách đổ dần nước vào bình Khi chiều cao của cột không khí là 50 cm thì

âm phát ra nghe to nhất Tiếp tục đổ thêm dần nước vào bình cho đến khi lại nghe được âm to nhất Chiều cao của cột không khí lúc đó là 35 cm Tính tốc độ truyền âm

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

C 102 dB và 98,2 dB D 100 dB và 99,5 dB

Câu 20 Nguồn âm tại o có công suất không đổi, bỏ qua sự hấp thụ âm và phản xạ âm của môi tường Trên cùng đưởng thẳng qua O có 3 điểm A, B và C cùng nằm về một phía của O và theo thứ

tự có khoảng cách tới nguồn tăng dần Mức cường độ âm tại B kém mức cường độ âm tại A là a (dB), mức cường độ âm tại B hơn mức cường độ âm tại C là 4a (dB) Nếu OA = 2OB/3 thì tỉ số OC/OA là

A 81/16 B 9/4 C 25/16 D 243/32 Câu 21 Một nguồn âm đẳng hướng phát ra từ O Gọi M và N là hai điểm nằm trên cùng một phương truyền và ở cùng một phía so với O Mức cường độ âm tại M là 50 dB, tại N là 20 dB Tính mức cường độ âm tại điểm N khi đặt nguồn âm tại M Coi môi trường không hấp thụ âm

A 20,3 dB B 21,9 dB C 20,9 dB D 22,9 dB

Câu 22 Một nguồn âm đẳng hướng phát ra từ O Gọi M và N là hai điểm nằm trên cùng một phương truyền và ở cùng một phía so với O Mức cường độ âm tại M là 40 dB, tại N là 30 dB Tính mức cường độ âm tại điểm N khi đặt nguồn âm tại trung điểm I của MN Coi môi trường không hấp thụ âm

A 39,3 dB B 21,9 dB C 20,9 dB D 26,9 dB

Câu 23 Tại điểm O trong môi trường đẳng hướng, không hấp thụ âm, có một nguồn âm điểm với công suất phát âm không đổi Hai điểm M và N trong môi trường sao cho OM vuông góc với ON Mức cường độ âm tại M và N lần lượt là L M 40dB L, N 20dB Mức cường độ âm tại trung điểm của MN là

Câu 24 Một nguồn âm đặt tại O trong môi trường đẳng hướng Hai điểm M và N trong môi trường tại với O thành một tam giác vuông cân tại O Mức cường độ âm tại M và N đều bằng 25 dB Mức cường độ âm lớn nhất mà một máy thu thu được đặt tại một điểm trên đoạn MN là

Câu 25 Tại O có một nguồn phát âm thanh đẳng hướng với công suất không đổi Một người đi bộ

từ A đến C theo 1 đường thẳng và lắng nghe âm thanh từ nguồn O thì nghe thấy cường độ âm tăng

từ I đến 4I/3 rồi lại giảm xuống I Khoảng cách AO bằng

Câu 26 Một nguồn âm điểm đặt tại O phát sóng đẳng hướng trong không gian M và N là 2 điểm nằm trên cùng một tia xuất phát từ O P là trung điểm MN Gọi L M,L P, L N lần lượt là cường độ âm tại M, P và N Nếu L ML P 3B thì

A L ML P 2, 56B B L N L P 0, 56B

C L N L M 0, 56B D L ML N 3, 59B

Câu 27 Ba điểm A, O, B theo thứ tự cùng nằm trên một đường thẳng xuất phát từ O (A và B ở về 2 phía của 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 50 dB Nếu mức cường độ âm tại trung đểim M của đoạn AB

là 44 dB thì mức cường đoọ âm tại B là

Câu 28 Một người chơi đàn ghita khi bấm trên dây để dây có chiều dài 0,24 m và 0,2 m sẽ phát ra

âm cơ bản có tần số tương ứng bằng với tần số của họa âm bậc n và (n + 3) phát ra khi không bấm trên dây Chiều dài của dây đàn khi không bấm là

Câu 29 Một âm thoa có tần số dao động riêng 850 Hz được đặt sát một miệng ống nghiệm hình trụ đáy kín đặt thẳng đứng cao 80 cm Đổ dần nước vào ống nghiệm đến độ cao 30 cm thì thấy âm được khếch đại lên rất mạnh Biết tốc độ truyền âm trong không khí có gá trị nằm trong khoảng 30 m/s đến 350 m/s Hỏi khi tiếp tục đổ nước thêm vào ống thì có thêm mấy vị trí mực nước cho âm được khếch đại rất mạnh?

Câu 32 Trên một đường thẳng cố định trong môi trường đẳng hướng, không hấp thụ âm và phản xạ

âm Ban đầu, một máy thu ở cách nguồn âm một khoảng nhất định thu được âm có mức cường độ

âm là 60 (dB) Nếu khi dịch chuyển máy thu ra xa nguồn âm thêm một đoạn a thì mức cường độ âm thu được là 40 (dB) Muốn thu được mức cường độ âm là 20 (dB) thì từ vị trí ban đầu phải dịch xa thêm bao nhiêu?

Câu 33 Một nguồn phát âm coi là nguồn điểm phát âm đều theo mọi phương Mức cường độ âm tại điểm M lúc đầu là 80 dB Nếu tăng công suất của nguồn âm lên 20% thì mức cường độ âm tại M tăng bao nhiêu?