Hướng dẫn dạng bài Xác định Cường độ âm và Mức cường độ âm môn Vật lý 12

Trên một đường thẳng cố định trong môi trường đẳng hướng, không hấp thụ 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[r]

XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ ÂM –

MỨC CƯỜNG ĐỘ ÂM

I PHƯƠNG PHÁP

▪ Cường độ âm: I=W=P

t.S S ( đơn vị W/m

2 )

Cường độ âm I tại một điểm là đại lượng đo bằng năng lượng mà sóng âm tải qua đơn vị diện tích đặt tại

điểm đó, vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian

▪ Cường độ âm tại một điểm cách nguồn một đoạn R: I= P 2

4πR ( đơn vị W/m

2 )

Với W(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 2

S=4πR )

▪ Mức cường độ âm:

L

0

I L(dB)=10log

I

2 1

L L

2 1



Với I =100 -12 W/m2 gọi là cường độ âm chuẩn ở f = 1000 Hz

Đơn vị của mức cường độ âm là Ben (B), thường dùng đềxiben (dB): 1B = 10dB

▪ Cường độ âm tại A, B cách nguồn O:

2

2

A B

Càng xa nguồn âm cường độ âm giảm tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách

Tai người cảm thụ được âm: 0 dB đến 130 dB

▪ Xây dựng một số công thức

Ta có:

2 1 2

2

P I

P

P

I

4 R

 





2 1

L L 10 lg 20.lg (dB)

Đặt n nguồn âm giống nhau cùng công suất P0 thì công suất nguồn coi là P = nP0

II BÀI TẬP

Ví dụ 1: Hai âm có mức cường độ âm chênh lệch nhau là 20 đB Tỉ số cường độ âm của chúng là:

Lời giải:

Ví dụ 2: Khi cường độ âm gấp 100 lần cường độ âm chuẩn thì mức cường độ âm có giá trị là:

Lời giải:

Ta có:

0

I L(dB) 10 log 10 log100 20dB

I

Ví dụ 3: [Trích đề thi THPT QG năm 2017] Biết cường độ âm chuẩn là 10-12 W /m2 Khi cường độ âm tại một điểm là 10-5 W /m2 thì mức cường độ âm tại điểm đó là:

Lời giải:

Ta có:

5 12 0





Ví dụ 4: Mức cường độ âm tại vị trí cách loa 1m là 55 dB Một người xuất phát từ loa, đi ra xa nó thì thấy

rằng khi cách loa 100 m thì không còn nghe được âm do loa đó phát ra nữa Lấy cường độ âm chuẩn là

0

I 10 W / m , coi sóng âm do loa đó phát ra là sóng cầu Xác định ngưỡng nghe của tai người này

Lời giải:

2 1

Ví dụ 5: Một nguồn O phát sóng âm có công suất không đổi trong một môi trường đắng hướng và không

hấp thụ âm Tại điểm A, mức cường độ âm là 40 dB Nếu tăng công suất của nguồn âm lên 4 lần nhưng

không đổi tần số thi mức cường độ âm tại A là:

Lời giải:

Ta có:

2 1 2

2

P I

P

P

I

4 R

 





Do đó: L2 log 4 40 46dB.Chọn C

Ví dụ 6: [Trích đề thi THPT QG năm 2017] Một nguồn âm đẳng hướng với công suất không đổi trong

một môi trường hập thụ và phản xạ âm Lúc đầu, mức cường độ âm đo 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:

Lời giải:



Chọn B

Ví dụ 7: Nguồn âm đặt tại O có công suất truyền âm không đổi Trên cùng nửa đường thắng qua O có ba

điểm A, B, C theo thứ tự có khoảng cách tới nguồn tăng dần Mức cường độ âm tại B kém mức cường độ

âm tại A là b (B); mức cường độ âm tại B hơn mức cường độ âm tại C là 3b (B) Biết 4OA = 3OB Coi

sóng âm là sóng cầu và môi trường truyền âm đẳng hướng Tỉ số OC

OA bằng:

A 346

256

276

16 9

Lời giải:

A

4

R 3

Do đó C

A

R  81 Chọn B

Ví dụ 8: [Trích đề thi đại học năm 2012]: 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

Đề 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:

Lời giải:

Gọi P0 là công suất của một nguồn âm điểm, n là số nguồn âm đặt tại O lần sau

2 1

nP

Khi đó 10 logn 20 log1 10 n 5

Vậy cần đặt thêm 3 nguồn âm tại O Chọn B

Ví dụ 9: Trong buổi hòa nhạc được tổ chức ở Nhà Hát lớn Hà Nội nhân dịp kỉ niệm 1000 năm Thăng Long

Một người ngồi dưới khán đài nghe được âm do một chiếc đàn giao hưởng phát ra có mức cường độ âm 12

dB Khi dàn nhạc giao hưởng thực hiện bản hợp xướng người đó cảm nhận được âm là 2,376 B Hỏi dàn

nhạc giao hưởng đó có bao nhiêu người?

Lời giải:

Ban đầu có 1 nguồn âm Khi thực hiện bản hợp xướng có n người ( hay n nguồn âm)

2 1

L L 10 log 10 log 10 log n 23, 76 12

Ví dụ 10: Một nguồn âm được coi là nguồn điểm phát sóng cầu và môi trường không hấp thụ âm Tại một

vị trí sóng âm có biên độ 0,12 mm có cường độ âm tại điểm đó bằng 1,80 W/m2 Hỏi tại vị trí sóng có biên

độ bằng 0,36 mm thì sẽ có cường độ âm tại điểm đó bằng bao nhiêu ?

Lời giải:

Do nguồn âm được coi là nguồn điểm phát sóng cầu và môi trường không hấp thụ âm, nên năng lượng sóng

âm phân bổ đều trên các đường tròn đồng tâm Các vị trí càng xa nguồn, tức là thuộc mặt cầu có bán kính

càng lớn thì năng lượng của sóng âm càng nhỏ, do đó biên độ càng nhỏ

Do môi trường không hấp thụ âm nên

I R  W  A

2 2

2

2 1 2

 

     

Ví dụ 11: Hai điểm M và N nằm ở cùng l phía của nguồn âm trong môi trường đẳng hướng không hấp thụ

âm, trên cùng 1 phương truyền âm có LM =30 dB, LN = 10 dB Nếu nguồn âm đó đặt tại M thì mức cường

độ âm tại N khi đó xấp xỷ là:

Lời giải:

Ta có: LM LN 20 logON 20 ON 10 OM

OM

Khi đó: MN ON OM 9OM.  

Nêu đặt nguồn âm tại M thì ta có: LN LN ' 20 logR ' 20 log 9.OM

Suy ra: LN'10 20log 0,9 10,915(dB).  Chọn D

Ví dụ 12: [Trích đề thi THPT QG năm 2017] Một nguồn âm đặt tại điểm O phát âm đẳng hướng với

công suất không đổi trong một môi trường không hấp thụ và phản xạ âm Hai điểm M và N cách O lần lượt

là r và r – 50 (m) có cường độ âm tương ứng là I và 4I Giá trị của r bằng:

Lời giải:

Ta có:

 

Chọn C

Ví dụ 13: Cho 3 điểm A, B, C thẳng hàng, theo thứ tự xa dần nguồn âm Mức cường độ âm tại A, B, C lần

lượt là 40 dB; 35,9 dB và 30 dB Khoảng cách giữa AB là 30 m và khoảng cách giữa BC là

Lời giải:

Khi đó: OB OA 1,6OA OA 30    OA50m

Lại có: LA LC 20 logOC 10 OC 10.OA AC ( 10 1)OA 108

OA

Do đó BC = 78 m Chọn A

Ví dụ 14: Một nguồn âm S phát ra âm có tần số xác định Năng lượng âm truyền đi phân phối đều trên mặt

cầu tâm S bán kính d Bỏ qua sự phản xạ của sóng âm trên mặt đất và các vật cản Tại điểm A cách nguồn

âm S một khoảng 100 m, mức cường độ âm là 20 dB Xác định vị trí điểm B để tại đó mức cường độ âm

bằng 0

Lời giải:

Ta có: LA LB 20 logOB 20 OB 10OA 1000m

OA

Ví dụ 15: Ba điểm A, B, C thuộc nửa đường thẳng từ A Tại A đặt một nguồn phát âm đằng hướng có công

suất thay đổi Khi PP1 thì mức cường độ âm tại B là 60 dB, tại C là 20 dB Khi PP2thì mức cường độ

âm tại B là 90 dB và mức cường độ âm tại C là

Lời giải:

Ta có: LB LC 40 20 logAC logAC 2

Khi thay đổi công suất ta có: LB' LC' 20 logAC 40 LC' 50 dB

AB

Ví dụ 16: Ba điểm O, M, N 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 M là 70 dB, tại N là 30 dB Nếu chuyển nguồn âm đó sang vị trí M thì mức cường độ âm tại trung điểm MN khi đó là:

Lời giải

Ta có: LM LN 20 logON 40 ON l 00 OM MN 99 OM

OM

Nếu chuyển nguồn âm đó sang vị trí M thì IM R ' 99OM

2

  (với I là trung điểm MN)

Khi đó: LM LI 20 logR ' 20 log49,5OM LI 36,1dB

Ví dụ 17: Một nguồn âm P phát ra âm đẳng hướng Hai điểm A, B nằm cùng trên một phương truyền sóng

có mức cường độ âm lần lượt là 40dB và 30dB Điểm M nằm trong môi trường truyền sóng sao cho

AMB

 vuông cân ở A Xác định mức cường độ âm tại M?

Lời giải:

Ta có: LA LB 20 logOB

OA

Do đó OB 10OAAB 10 1 OA. 

 2

Do đó OM OA 12 2 10. 

Mặt khác



Chọn B

Ví dụ 18: Nguồn âm tại O có công suất không đổi trên cùng đường thẳng qua O có ba điểm A, B, C cùng

nằm về một phía của O và theo thứ tự xa 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 3a (dB) Biết

2

3

 Tính tỉ số OC:

OA

A 81

9

27

32 27

Lời giải:

B

Do đó OC 81.

OA 16 Chọn A

Ví dụ 19: Mức cường độ âm của một âm là L=30 (dB) Hãy tính cường độ âm này theo đơn vị W/m2 Biết cường độ âm chuẩn là 12 2

0

I 10 W / m Mức cường độ âm tính theo đơn vị (dB) là:

A 1018W / m 2 B 10 W / m 9 2 C 10 W / m 3 2 D 10 W / m 4 2

Lời giải:

0

I

10 log 30 I 10 I 10 W / m

I



Ví dụ 20: [Trích đề thi THPT QG năm 2017] Cho 4 điểm O, M, N và P nằm trong một môi trường

truyền âm Trong đó, M và N nằm trên nửa đường thẳng xuất phát từ O, tam giá MNP là tam giác đều Tại

O, đặt một nguồn âm điểm có công suất không đổi, phát âm đẳng hướng ra môi trường Coi môi trường

không hấp thụ âm Biết mức cường độ âm tại M và N lần lượt là 50 dB và 40 dB Mức cường độ âm tại P là

Lời giải:

Ta có: LM LN 20 logON ON 10 OM

OM

Khi đó MNON OM  10 1 OM. 

Đặt OM a MNa 10 1 , ON   a 10

Khi đó:

10 1





Ta có: LP LM 20 logOM 20 log 1 LP 41,1dB

Ví dụ 21: [Trích đề thi THPT QG năm 2015] Tại vị trí O trong một nhà máy, một còi báo cháy (xem là

nguồn 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 không 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 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 nhất sau đây?

Lời giải:

Ta có: LM LN 20 logON OM 10 ON

OM

Do đó MNOM ON 9ON90m

Vật đi từ M đến trung điểm của MN, sau đó chuyển động chậm dần đều và dừng lại tại N nên ta có:

t 2t

Mặt khác MC 1at2 tMC 2MC tMN MN 30s

Vậy giá trị gần nhất là 32 s Chọn B

Ví dụ 21: [Trích đề thi đại học năm 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:

Lời giải:

Gọi h là độ sâu của giếng ta có:

Thời gian rơi tự do của hòn đá là: h 1gt12 t1 2h

h

Ta có: t1 t2 2h h 3 h 41m.

330 0,99

      Chọn C

Ví dụ 21: [Trích đề thi đại học năm 2013] Trên một đường thẳng cố định trong môi trường đẳng hướng,

không hấp thụ 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 9m thì mức cường độ âm thu được là L 20 (dB) Khoảng cách d là

Lời giải:



Ví dụ 22: [Trích đề thi đại học năm 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 2

1

r

r bằng :

1 4

Lời giải:

Ta có:

2

P

Ví dụ 23: [Trích đề thi đại học năm 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 trong 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:

Lời giải:

A

R

R

Mặt khác A B

2



Ví dụ 24: [Trích đề thi đại học Vinh lần 1 - 2017] Xét 2 điểm M, N ở trong môi trường đàn hồi có sóng

âm phát ra từ nguồn S truyền qua Biết S, M, N thẳng hàng và SN = 2SM Ban đầu, mức cường độ âm tại

M là L (dB) Nếu công suất của nguồn phát tăng lên 100 lần thì mức cường độ âm tại điểm N bằng

Lời giải:

Ta có: LN LM 10 logI ' 20 logSM 20 20 log 0,5 14 LN L 14

Chọn A

Ví dụ 25: [Trích đề thi đại học Vinh lần 3 - 2017] Trong môi trường đẳng hướng và không hấp thụ âm,

trên mặt phẳng nằm ngang có 3 điểm O, M, N tạo thành tam giác vuống tại O, với OM = 80m, ON = 60m Đặt tại O một nguồn điểm phát âm công suất P không đổi thì mức cường độ âm tại M là 50 dB Mức cường

độ âm lớn nhất trên đoạn MN xấp xỉ bằng

Lời giải:

Áp dụng hệ thức lượng trong tam giác vuông OMN

Ta có:

OM.ON

Suy ra LH 50 20 log80 54, 4dB.

48

Ví dụ 25: [Trích đề thi chuyên Quốc Học Huế 2017] Trong đêm văn nghệ kỉ niệm 120 năm thành lập

trường Quốc Học Mở màn văn nghệ là lớp 12 Anh, coi mọi học sinh đều hát với cùng cường độ âm và

cùng tần số Khi một học sinh hát thì mức cường độ âm là 68 dB Khi cả lớp cùng hát thì đo được mức

cường độ âm là 80 dB Số học sinh lớp 12 Anh có trong tốp ca này là:

Lời giải:

Ban đầu có 1 nguồn âm Khi cả lớp cùng hát có n người (hay n nguồn âm)

2 1

L L 10 log 10 log 10 log n 80 68 12

Ví dụ 26: Ba điểm S, A, B nằm trên một đường tròn đường kính AB biết AB 2SA Tại S đặt một

nguồn âm đẳng hướng thì mức cường độ âm tại B là 40 dB Mức cường độ âm tại trung điểm AB là?

Lời giải:

Dựa vào hình vẽ ta có AB 2R SA SB R 2







Gọi O là trung điểm của ABSOR

Ta có

B

2

L

I 10

 

 

      

O

L

O

Ví dụ 27: Cho 4 điểm O, A, B, C theo thứ tự đó cùng nằm trên một đường thẳng Tại O đặt một nguồn âm

điểm phát sóng đẳng hướng Mức cường độ âm tại A lớn hơn mức cường độ âm tại B là 20 dB, mức cường

độ âm tại B lớn hơn mức cường độ âm tại C là 20dB Tỉ số AB/BC

Lời giải:

Ta có

A

A B B

L L

2



 

Tiếp tục ta có

B

B C C

L



OC 100







Ví dụ 28: [Trích đề thi thử Chuyên KHTN – 2016] Tại vị trí O trên mặt đất, người ta đặt một nguồn phát

âm với công suất không đổi Một thiết bị xác định mức cường độ âm chuyển động từ M đến N Mức cường

độ âm của âm phát ra từ O do máy thu được trong quá trình chuyển động từ 45 dB đến 50 dB rồi giảm về

40 dB Các phương OM và ON hợp với nhau một góc khoảng?

Lời giải:

Dựa vào hình vẽ  H là điểm có khoảng cách ngắn nhất nên LH = 50dB

Ta có

H M

L

 

Mặt khác

H M

1, 78 OM 1, 78

 

 

Ta có



 

Ví dụ 29: Nguồn âm điểm O phát sóng đẳng hướng ra môi trường không hấp thụ và không phản xạ Điểm

M cách nguồn âm một khoảng R có mức cường độ âm 20dB Tăng công suất nguồn âm lên n lần thì mức

cường độ âm tại N cách nguồn âm một khoảng R/2 là 16 dB Giá trị của n là?

Lời giải:

Ta có

M N

L

Ví dụ 30: Một dàn loa phát âm đẳng hướng Mức cường độ âm đo được tại các điểm cách loa một khoảng

a và 5a lần lượt là 100 dB và L Giá trị của L là?

Lời giải

Ta có

2 1

1

2

L L

o L

d P



 

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

- Luyên thi ĐH, THPT QG: Đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ các Trường ĐH và THPT danh tiếng xây dựng các khóa luyện thi THPTQG các môn: Toán, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và Sinh Học

- Luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán : Ôn thi HSG lớp 9 và luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán các 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 Pham Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo và Thầy Nguyễn Đức Tấn

II Khoá Học Nâng Cao và HSG

- Toán Nâng Cao THCS: Cung cấp chương trình Toán Nâng Cao, Toán Chuyên dành cho các em HS 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

- Bồi dưỡng HSG Toán: Bồi dưỡng 5 phân môn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và Tổ Hợp 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 Pham 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

- HOC247 NET: Website hoc miễn phí các bài học theo chương trình SGK từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả 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