Đề thi thử THPT Quốc Gia 2019 môn Vật Lý trường THPT Chuyên Bắc Ninh lần 1

Đề thi thử THPT Quốc Gia 2019 môn Vật Lý trường THPT Chuyên Bắc Ninh lần 1 CHỦ ĐỀ 2 SÓNG CƠ HỌC CHUYÊN ĐỀ 4 SÓNG ÂM PHẦN 1 LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM 1 Định nghĩa Sóng âm là những sóng cơ truyền trong các mô[.]

CHỦ ĐỀ 2: SÓNG CƠ HỌC CHUYÊN ĐỀ 4: SÓNG ÂM PHẦN 1: LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM Định nghĩa Sóng âm sóng truyền mơi trường rắn, lỏng, khí Nguồn phát âm Âm vật dao động phát Tần số âm tần số nguồn âm Phân loại theo độ lớn tần số âm - Hạ âm: tần số nhỏ 16 Hz - Âm nghe được: tần số từ 16 Hz đến 20000 Hz - Siêu âm: tần số lớn 20000 Hz Phân loại theo đặc điểm tần số âm - Nhạc âm: Âm có tần số xác định (tiếng nói, nhạc cụ, ) gây cho tai cảm giác dễ chịu - Tạp âm: Âm khơng có tần số xác định (tiếng ồn, ) gây cho tai cảm giác khó chịu Sự truyền âm Âm truyền mơi trường rắn, lỏng, khí Sóng âm khơng truyền chân không Âm không truyền chất xốp bông, len, , gọi chất cách âm Vận tốc truyền âm vận tốc lan truyền dao động Vận tốc truyền âm giảm dần mơi trường rắn, lỏng, khí Ba đặc trưng vật lí âm Đặc trưng thứ nhất: Tần số âm (f) Đặc trưng thứ hai: Cường độ âm (I): đại lượng đo lượng lượng truyền qua đơn vị diện tích đặt vng góc với phương truyền âm điểm xét đơn vị thời gian Đơn vị W/m Mức cường độ âm (L): L log I I0 Trong đó: L: Mức cường độ âm (B) I: Cường độ âm (W/m2) I0: Cường độ âm chuẩn (W/m2) Trang Ngoài đơn vị B (ben) người ta sử dụng đơn vị dB (đêxiben): 1B = 10dB Khi cơng thức tính mức cường độ âm là: L 10log I (dB) I0 Đặc trưng thứ ba: Đồ thị dao động âm: Đồ thị dao động phụ thuộc vào biên độ tần số âm Ba đặc trưng sinh lí âm Khi sóng âm tác dụng vào tai ta loại đặc trưng vật lí lại gây cảm giác cho tai người cảm giác riêng, gọi đặc trưng sinh lí âm Độ cao Độ to Âm sắc Tần số âm Mức cường độ âm Đồ thị dao động âm Tần số cao: âm cao (âm bổng) Mức cường độ âm lớn âm nghe to Giúp ta phân biệt âm nguồn âm khác phát Phụ thuộc Đặc điểm Tần số thấp: âm thấp (âm trầm) Nguồn nhạc âm Khi nhạc cụ phát âm có tần số f0 phát bội số âm 2f 0, 3f0, 4f0, có cường độ khác Âm có tần số f0 gọi âm hay họa âm thứ nhất, âm có tần số 2f 0, 3f0,.4f0, gọi họa âm thứ hai, họa âm thứ ba, Đồ thị dao động nhạc âm tổng hợp tất đồ thị họa âm PHẦN 2: CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: Phương pháp giải Với câu hỏi lí thuyết, vận dụng đặc điểm sóng âm để trả lời câu hỏi Vận dụng tốn sóng kết hợp với Ví dụ: Một thép mỏng đầu cố định, đầu cơng thức sóng âm để giải tập kích thích để dao động với chu kì 0,04 s Âm thép phát hạ âm, siêu âm hay âm nghe được? Từ chu kì sóng ta tính tần số sóng: 1 f  25Hz T 0, 04 Ta thấy: 16Hz f 20000Hz Vậy âm phát âm nghe Nếu nguồn âm có cơng suất P phát sóng cầu Ví dụ: Một loa phát có cơng suất W phát khơng gian cường độ âm điểm cách nguồn sóng cầu khơng gian Tại điểm cách loa m cường độ âm bằng: âm đoạn r tính bởi: Trang I P 4r I P  0, 08W / m 2 4r 4..1 Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Một người đứng gần chân núi hét to sau s người nghe thấy tiếng vọng lại từ phía núi Biết vận tốc sóng âm khơng khí 340 m/s Khoảng cách từ nơi người đứng đến chân núi bằng: A 340m B 680m C 170m D 300m Hướng dẫn Khi người hét lên, sóng âm phát từ miệng, truyền đến vách núi phản xạ lại Gọi khoảng cách từ nơi người đứng đến chân núi L tổng quãng đường mà sóng âm truyền từ lúc hét đến lúc nghe thấy phải 2L Ta có: S v.t suy ra: 2.L 340.2  L 340m  Chọn A  12 Ví dụ 2: Cường độ âm chuẩn I0 10 W / m Tại điểm có cường độ âm 10 -5 W/m2 mức cường độ âm điểm bằng: A 5B B 7B C 2B D 12B Hướng dẫn 5 Bài cho biết cường độ âm điểm xét: I 10 W / m Mức cường độ âm tính bởi:  I  10  L log   log   12  7B  10   I0   Chọn B  12 Ví dụ 3: Tại điềm M có mức cường độ âm 50 dB Biết cường độ âm chuẩn I0 10 W / m Cường độ âm M A 10-3 W/m2 B 10-4 W/m2 C 10-5 W/m2 D 10-7 W/m2 Hướng dẫn Bài cho biết mức cường độ âm M: L = 50 dB nên ta tính cường độ âm Đề cho L với đơn vị dB nên ta sử dụng công thức:  I  I I L 10 log    50 10log    105  I 105 I0 105.10 12 10  W / m I0  I0   I0   Chọn D Ví dụ 4: Nếu cường độ âm điểm tăng lên 100 lần mức cường độ âm điểm A tăng lên 100 lần B tăng lên 10 dB C tăng lên 20 dB D giảm 100 lần Hướng dẫn Lúc đầu điểm M có cường độ âm I mức cường độ âm L (dB): L 10 log I (1) I0 Trang Bây tăng cường độ âm lên 100 lần cường độ âm I’ = 100I Mức cường độ âm L’: L ' 10log I' (2) I0 Lấy (2) trừ (1) ta có: I' I I' I a  I'  L ' L 10 log  10log 10 log 10 log   (Theo tính chất hàm loga: log a  log b log ) I I0 I0 b I I0  L ' L 10log 100I 10 log100 20(dB) I Vậy I tăng lên 100 lần L tăng thêm 20dB  Chọn C Chú ý: Ta ghi nhớ kết tốn để giải nhanh: cường độ âm tăng lên 10 n lần mức cường độ âm tăng thêm 10n dB ngược lại Ví dụ 5: Một sóng âm truyền khơng khí Tại hai điểm M, N có mức cường độ âm 40 dB 60 dB Biết cường độ âm M 0,5 W/m2 Cường độ âm N có giá trị bằng: A 0,05 W/m2 B 0,5 W/m2 C W/m2 D 50 W/m2 Hướng dẫn Cách (Sử dụng cách giải thông thường) Mức cường độ âm M N: L M 10 log I IM (1); L N 10 log N (2) I0 I0 Trừ vế (2) cho (1), ta có: I  IN I  10 log M 10 log  N  I0 I0  IM  I I  60  40 10 log N  log N 2  I N 10 2.0,5 50W / m 0,5 0,5 L N  L M 10 log  Chọn D Cách (Sử dụng kết giải nhanh vừa tìm được) Mức cường độ âm N lớn M lượng: L N  L M 60  40 20 10.2dB Khi mức cường độ âm tăng thêm 10.2 lần cường độ âm phải tăng lên 102 lần 2 Ta có ngay: I N 10 I M 10 0,5 50dB  Chọn D Ví dụ 6: Một nguồn âm có cơng suất khơng đổi phát sóng cầu khơng gian Tại điểm M cách nguồn đoạn m có cường độ âm I Điểm N cách nguồn âm m có cường độ âm bằng: A 2I B I C 4I D I Hướng dẫn Trang Vì nguồn phát sóng cầu khơng gian nên gọi cơng suất nguồn âm P cường độ âm điểm M cách nguồn đoạn rM 4m tính bởi: I M  P (1) 4rM2 Tại điểm N cách nguồn âm rN 8m có cường độ âm bằng: I N  Chia vế (2) cho (1) ta được: P (2) 4rN2 I N rM2 I 42 I   N   IN  I M rN I  Chọn D Bài tập tự luyện Câu Cường độ âm tăng gấp lần mức cường độ âm tương ứng tăng thêm Ben? A 10 lần B 100 lần C 50 lần D 1000 lần Câu Hãy chọn câu Âm hai nhạc cụ khác phát luôn khác A độ cao B độ to C âm sắc D mức cường độ âm Câu Một nguồn âm phát sóng cầu khơng gian, bỏ qua hấp thụ âm Khi khoảng cách từ nguồn âm đến điểm M tăng lên lần cường độ âm M A tăng lần B giảm lần C tăng lần D giảm lần Câu Khi tần số âm tăng lần A độ cao tăng lên B độ cao giảm C độ cao không đổi D độ cao tăng lên lần Câu Sóng học lan truyền khơng khí với cường độ đủ lớn, tai ta cảm thụ sóng học sau đây? A Sóng học có tần số 10Hz B Sóng học có tần số 30 kHz C Sóng học có chu kì s D Sóng học có chu ki ms  12 Câu Cho cường độ âm chuẩn I0 10 W / m Một âm có mức cường độ 80 dB cường độ âm là: A 10-4 W/m2 B 3.10-5 W/m2 C 10-6 W/m2 D 10-20 W/m2 Câu Một loa có cơng suất W mở hết cơng suất, lấy  = 3,14 Cường độ âm điểm cách 400 cm có giá trị bao nhiêu? (âm loa phát dạng sóng cầu) A 5.10-5 W/m2 B W/m2 C 5.10-4 W/m2 D mW/m2 Câu Khi cường độ âm gấp 100 lần cường độ âm chuẩn mức cường độ âm có giá trị là: A 2dB B 20dB C 20B D 100dB Câu Một âm có tần số xác định truyền nhơm, nước, khơng khí với tốc độ tương ứng v1 , v2 , v3 Nhận định sau đúng? A v  v1  v3 B v1  v  v3 C v3  v  v1 D v1  v3  v Câu 10 Một sóng âm truyền thép với vận tốc 5000 m/s Nếu độ lệch pha sóng âm hai điểm gần cách m phương truyền sóng A 1000Hz B 1250Hz C 5000Hz  tần số sóng bằng: D 2500Hz Trang Đáp án: 1–B 2–C 3–D 4–A 5–D 6–A 7–D 8–B 9–B 10 - B Trang ... ? ?10 5 I0 ? ?10 5 .10  12 ? ?10  W / m I0  I0   I0   Chọn D Ví dụ 4: Nếu cường độ âm điểm tăng lên 10 0 lần mức cường độ âm điểm A tăng lên 10 0 lần B tăng lên 10 dB C tăng lên 20 dB D giảm 10 0 lần Hướng... L ? ?10 log I (1) I0 Trang Bây tăng cường độ âm lên 10 0 lần cường độ âm I’ = 10 0I Mức cường độ âm L’: L '' ? ?10 log I'' (2) I0 Lấy (2) trừ (1) ta có: I'' I I'' I a  I''  L '' L ? ?10 log  10 log ? ?10 log... I  10   L log   log   12  7B  10   I0   Chọn B  12 Ví dụ 3: Tại điềm M có mức cường độ âm 50 dB Biết cường độ âm chuẩn I0 ? ?10 W / m Cường độ âm M A 10 -3 W/m2 B 10 -4 W/m2 C 10 -5