Chủ đề 4 image marked

Chủ đề SĨNG ÂM CÁC BÀI TỐN LIÊN QUANG ĐẾN CÁC ĐẶC TÍNH VẬT LÝ CỦA ÂM Phương pháp giái 1) Sự truyền âm * Thời gian truyền âm môi trường môi trường ( v2  v1 ) l  t1 = v 1   t = t2 − t1 = −  v2 v1 t = l  v2 * Gọi t thời gian từ lúc phát âm đến lúc nghe âm phản xạ t = 2l v Ví dụ 1: Người dùng búa gõ vào đầu nhôm Người thứ hai đầu áp tai vào nhôm nghe âm tiếng gõ hai lần (một lần qua không khí, lần qua nhơm) Khoảng thời gian hai lần nghe 0,12 s Hỏi độ dài nhôm bao nhiêu? Biết tốc độ truyền âm nhơm khơng khí 6260 (m/s) 331 (m/s) A 42 m B 299 m C 10 m D 10000 Hướng dẫn: Chọn đáp án A 0,12 ( s ) = tk − tn = l l −  l  42 ( m ) 331 6260 Ví dụ 2: Một người dùng búa gõ nhẹ vào đường sắt cách 1376 m, người thứ hai áp tai vào đường sắt nghe thấy tiếng gõ sớm 3,3 s so với tiếng gõ nghe khơng khí Tốc độ âm khơng khí 320 m/s Tốc đọ âm sắt A 1238 m/s B 1367 m/s C 1336 m/s D 1348 m/s Hướng dẫn: Chọn đáp án B 3,3 = ts − tk = 1376 1376 −  v  1376 ( m / s ) 320 v Chú ý: Tốc độ âm phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường tuân theo hàm bậc nhất: v  1 =  f v1 = v0 + aT1    v2 = v0 + aT2  = v2  f Ví dụ 3: Từ điểm A sóng âm có tần số 50 Hz truyền tới điểm B với tốc độ 340 m/s khoảng cách từ A đến B số nguyên lần bước sóng Sau đó, nhiệt độ mơi trường tăng thêm 20 K khoảng cách từ A đến B số nguyên lần bước sóng số bước sóng quan sát AB giảm bước sóng Biết rằng, nhiệt độ tăng thêm 10 K tốc độ âm tăng thêm 0,5 m/s Hãy tìm khoảng cách AB A 484 m B 476 m C 714 m D 160 m Hướng dẫn: Chọn đáp án B v  1 = = 6,8 ( m )  f v1 = v0 + aT1 = 340    v2 = v0 + aT2 = 340 + 0,5.20 = 350  = v2 = ( m )  f k = 70 ( m )  AB = k 1 = ( k − ) 2  AB = k 6,8 = ( k − )    AB = 476 ( m ) Ví dụ (ĐH – 2007): Một sóng âm có tần số xác định truyền khơng khí nước với tốc độ 330 m/s 1452 m/s Khi sóng âm truyền từ nước khơng khí bước sóng A tăng 4,4 lần B giảm lần C tăng lần D giảm 4,4 lần Hướng dẫn: Chọn đáp án D n vnT 1452 = = = 4, k vk T 330 Ví dụ (ĐH – 2008): Một thép mỏng, đầu cố định, đầu lại kích thích để dao động với chu kì khơng đổi 0,08 s Âm so thép phát A âm mà tai người nghe B nhạc âm C hạ âm D siêu âm Hướng dẫn: Chọn đáp án C * Sóng âm nghe sóng học có tần số khoảng từ 16 Hz đến 20000 Hz * Sóng có tần số lớn 20000 Hz gọi sóng siêu âm * Sóng có tần số nhỏ 16 Hz gọi sóng hạ âm: f = 1 = = 12,5 ( Hz ) T 0,08 Ví dụ 6: Một nam châm điện dùng dòng điện xoay chiều có chu kì 62,5 (μs) Nam châm tác dụng lên thép mỏng làm cho thép dao động điều hòa tạo sóng âm Sóng âm phát truyền khơng khí là: A Âm mà tai người nghe B Sóng ngang C Hạ âm D Siêu âm Hướng dẫn: Chọn đáp án D  Tần số dòng điện: fd = = 16000 ( Hz) T Tần số dao động thép: f = fd = 32000 ( Hz)  20000 ( Hz)  Ví dụ 7: Một người đứng gần chân núi hú lên tiếng Sau s nghe tiếng vọng lại, biết tốc độ âm khơng khí 340 m/s Khoảng cách từ chân núi đến người A 1333 m B 1386 m C 1360 m D 1320 m Hướng dẫn: Chọn đáp án C Thời gian sóng âm phải thỏa mãn: t = 2L  L = 1360 ( m) v Ví dụ 8: Tai người khơng thể phân biệt âm giống chúng tới tai chênh lệch thời gian lượng nhỏ 0,1s Một người đứng cách tường khoảng L, bắn phát sung Người nghe thấy tiếng nổ L thỏa mãn điều kiện tốc độ âm khơng khí 340 m/s A L ≥ 17 m B L ≤ 17 m C L ≥ 34 m D L ≤ 34 m Hướng dẫn: Chọn đáp án B Thời gian sóng âm phải thỏa mãn: t= 2L  0,1  L  17 ( m ) v Ví dụ 9: Một người thả viên đá từ miệng giếng đến đáy giếng khơng nước sau nghe thấy tiếng động viên đá chạm đáy giếng? Cho biết tốc độ âm khơng khí 300 m/s, lấy g = 10 m / s2 Độ sâu giếng 11,25m A 1,5385 s B 1,5375 s Hướng dẫn: Chọn đáp án B C 1,5675 s D 2s Giai đoạn 1: Hòn đá rơi tự Giai đoạn 2: Hòn đá chạm vào đáy giếng phát âm truyền đến tai người  gt12 2h 2.11,25  t1 = = = 1,5( s) Thêi gian vËt r¬i: h =  g 10  h 11,25  Thêi gian âm truyền từ đá y đến tai ngư ời: t2 = v = 300 = 0,0375( s)  t + t2 = 1,5375 ( s ) Ví dụ 10: Một người thả viên đá từ miệng giếng đến đáy giếng cạn 3,15 s sau nghe thấy tiếng động viên đá chạm đáy giếng Cho biết tốc độ âm khơng khí 300 m/s, lấy g = 10 m/s Độ sâu giếng A 41,42 m B 40,42 m C 45,00 m D 38,42 m Hướng dẫn: Chọn đáp án C  gt12 2h Thêi gian vË t r¬i: h =  t1 = = 0,2h   g  h h Thời gian âm truyền từ đá y ®Õn tai ng­ êi: t2 = v = 300 t + t2 =3,15 ⎯⎯⎯⎯ → 0, 2h + h = 3,15  h = 45 ( m ) 300 2) Cường độ âm Mức cường độ âm Cường độ âm I ( Đơn vị W/m ) điểm lượng gửi qua đơn vị diện tích đặt vng góc với phương truyền âm điểm đơn vị thời gian: I = A A P = = St 4 r t 4 r I  A2  =  Cường độ âm tỉ lệ với bình phương biện độ âm: I =  A  I1  A1  2 Mức cường độ âm L định nghĩa L ( B ) = lg I , với I cường độ âm điểm xét I0 I cường độ âm chuẩn ( I0 =10-12 W/m2 ứng với tần số f = 1000 Hz) Đơn vị L ben(B) đêxiben 1dB = 0,1B Ví dụ 1: Tại điểm phương truyền sóng âm với biên độ 0,2 mm, có cường độ âm W/m Cường độ âm điểm biên độ âm 0,3 mm? B 3,0 W/m A 2,5 W/m C 4,0 W/m D 4,5 W/m Hướng dẫn: Chọn đáp án D 2 A  I A  I =  A  =   I = I1   = 4,5 ( W / m ) I1  A1   A1  Chú ý: Nếu liên quan đến cường độ âm mức cường độ âm ta sử dụng công thức L ( B ) = lg I  I = I 10 L( B ) I0 Thực tế, mức cường độ âm thường đo đơn vị dB nên ta đổi đơn vị Ben để tính tốn cho thuận lợi Ví dụ 2: Tại điểm A nằm cách xa nguồn âm có mức cường độ âm 90 dB Cho cường độ âm chuẩn 10−12 ( W/m ) Cường độ âm A A 10-5 ( W/m ) B 10-4 ( W/m ) C 10-3 ( W/m ) D 10-2 ( W/m ) Hướng dẫn: Chọn đáp án C Đổi L = 90 dB = B L = lg I  I = I 10 L = 10−12.109 = 10−3 ( W/m ) I0 Ví dụ 3: Khi nguồn âm phát với tần số f cường độ âm chuẩn 10−12 ( W/m ) mức cường độ âm điểm M cách nguồn khoảng r 40 dB Giữ nguyên công suất phát thay đổi f để cường độ âm chuẩn 10−10 ( W/m ) M, mức cường độ âm A 80 dB B 60 dB C 40 dB D 20 dB Hướng dẫn: Chọn đáp án D I   L1 = lg I I 01 I I 10−12  01  L − L = lg − lg = lg  L − = lg  L2 = ( B )  2 I 02 I 01 I 02 10−10  L = lg I  I 02  Chú ý: Khi cường độ âm tăng 10n lần , độ to tăng n lần mức cường độ âm tăng thêm n(B): I ' = 10n I  L ' = L + n ( B ) Ví dụ 4(CĐ-2010): Tại vị trí mơi trường truyền âm, cường độ âm tăng gấp 10 lần giá trụ cường độ âm ban đầu mức cường độ âm A giảm 10 B B tăng thêm 10 B C tăng thêm 10 dB D giảm 10 dB Hướng dẫn: Chọn đáp án C I ' = 10I  L ' = L + 1( B )  L '− L = 10 ( dB ) Ví dụ (ĐH-2009): Một sóng âm truyền khơng khí Mức cường độ âm điểm M điểm N 40 dB 80 dB Cường độ âm N lớn cường độ âm M A 1000 lần B 40 lần C lần D 10000 lần Hướng dẫn: Chọn đáp án D  LN − LM = ( B ) I ' = 10n I  L ' = L + n ( B )    I N = 10 I M Chú ý: Nếu liên quan đến tỉ số cường độ âm hiệu mức cường độ âm từ L ( B ) = lg I 10 ( ) I I L B L B −L B  I = I 10 ( )  = L ( B ) = 10 ( ) ( ) I0 I1 I 10 L B Ví dụ 6: Năm 1976 ban nhạc Who đạt kỉ lục buổi hòa nhạc ầm ỹ nhất: mức cường độ âm trước hệ thống loa 120 dB Hãy tính tỉ số cường độ âm ban nhạc buổi biểu diễn với cường độ búa máy hoạt động với mức cường độ âm 92 dB A 620 B 631 C 640 D 650 Hướng dẫn: Chọn đáp án B I2 I = 10 L2 ( B )− L1 ( B )  = 1012−9,2  631 I1 I1 Chú ý: cường độ âm tỉ lệ với công suất nguồn âm tỉ lệ với số nguồn âm giống nhau: I2 P nP n = 10 L2 ( B )− L1 ( B ) = = = I1 P1 n1 P0 n1 Ví dụ 7: Trong buổi hòa nhạc, giả sử kèn đồng giống phát sóng âm điểm M có mức cường độ âm 50 dB Để M có mức cường độ âm 60 dB số kèn đồng cần thiết A 50 B Hướng dẫn: Chọn đáp án A C 60 D 10 I2 n n = 10 L2 ( B )− L1 ( B ) =  106−5 =  n2 = 50 I1 n1 Chú ý: Nếu liên quan đến mức cường độ âm tổng hợp ta xuất phát từ  I = I 10 L( B )   L1 ( B ) L B L B L B L B L B L B I = I1 + I ⎯⎯⎯→ I 10 ( ) = I 10 ( ) + 10 ( )  10 ( ) = 10 ( ) + 10 ( )  I1 = I 10  L1 ( B )   I = I 10 ( ) Ví dụ 8: Tại điểm nghe đồng thời hai âm: âm truyền tới có mức cường độ 65 dB âm phản xạ có mức cường độ 60 dB Mức cường độ âm toàn phần điểm A dB B 125 dB C 66,19 dB D 62,5 dB Hướng dẫn: Chọn đáp án C 10L( B) = 10L1 ( B ) + 10L2 ( B )  10L( B ) = 106,5 + 106  L  6,619 ( B ) 3) Phân bố lượng âm truyền Giả sử nguồn âm điểm phát công suất P từ điểm O, phân bố theo hướng * Nếu bỏ qua hấp thụ âm phản xạ âm môi trường cường độ âm điểm M cách O khoảng r I = P 4 r * Nếu truyền m lượng âm giảm a% so với lượng lúc đầu cường độ âm điểm M cách O khoảng r I= P (100% − r.a% ) 4 r * Nếu truyền m lượng âm giảm a% so với lương m trước cường độ ân điểm M cách O khoảng r P (100% − a % ) I= 4 r r Ví dụ 1: Một sóng âm có dạng hình cầu phát từ nguồn có cơng suất W Giả sử lượng phát bảo toàn Cho cường độ âm chuẩn 10 −12 (W/ m ) Tính cường độ âm mức cường độ âm điểm cách nguồn 2,5m Hướng dẫn: I= W I 0, 013 =  0, 013 ( W / m )  L = log = log −12  10,11( B ) 2 4 r 4 2,5 I0 10 Ví dụ 2: Nguồn âm phát sóng âm theo phương Giả sử lượng phát bảo toàn Ở trước nguồn âm khoảng d có cường độ âm I Nếu xa nguồn âm thêm 30 m cường độ âm I/9 Khoảng cách d A 10 m B 15 m C 30 m D 60 m Hướng dẫn: Chọn đáp án B I B  rA  P  d  I=  =   =   d = 15 ( m ) 4 r I A  rB   d + 30  Ví dụ 3: Một nguồn âm phát sóng âm vào khơng khí tới hai điểm M, N cách nguồn âm 5m 20 m Gọi aM , aN biên độ dao động phần tử vật chất M N Coi môi trường hồn tồn khơng hấp thụ âm Giả sử nguồn âm môi trường đằng hướng Chọn phương án A aM = 2aN B aM = aN C aM = 4aN D aM = aN Hướng dẫn: Chọn đáp án C P 2   aM  r I M  rN  a I = =    M = N =  aM = a N 4 r     = I N  rM  aN rM  aN  I = a2  Ví dụ 4: Công suất âm cực đại máy nghe nhạc 20 W Cho rằng, truyền khoảng cách m lượng âm giảm 5% so với lần đầu hấp thụ môi trường truyền âm Cho biết cường độ âm chuẩn 10 −12 (W/ m ) Nếu mở to hết cỡ cường độ âm mức cường độ âm khoảng cách m bao nhiêu? Hướng dẫn: Chọn đáp án I= W (100% − 6.5% ) 20.0, I =  0, 030947 ( W / m2 )  L = lg  10, 49 ( B ) 2 4 r 4 I0 Ví dụ 5: Tại điểm A nằm cách xa nguồn âm O(coi nguồn điểm) khoảng m, mức cường độ âm 90 dB Cho biết cường độ âm chuẩn 10 −12 (W/ m ) Giả sử nguồn âm mơi trường đằng hướng Tính cơng suất phát âm nguồn O A mW B 28,3 mW Hướng dẫn: Chọn đáp án C C 12,6 mW D 12,6 W  I = I 10L = 10−12.109 = 10−3 (W / m2 )   W  W = 4 r I = 12,6.10−3 (W ) I = 4 r  Ví dụ 6: Tại điểm M nằm cách xa nguồn âm O(coi nguồn điểm) khoảng x, mức cường độ âm 50 dB Tại điểm N nằm tia OM xa nguồn âm so với M khoảng 40m có mức cường độ âm 37 dB Cho biết cường độ âm chuẩn 10−12 (W / m2 ) Giả sử nguồn âm môi trường đẳng hướng Tính cơng suất nguồn O A 0,1673 mW B 0.2513 mW C 2,513 mW D 0,1256 mW Hướng dẫn: Chọn đáp án A I r  P  x  3,7 −5 I= = I 10 L  =   = 10 L2 − L1    = 10 4 r I1  r2   x + 40   x  11,5379 ( m) P = 4 x I 10 L1 = 4 11,53792.10−12.105  1,673.10−4 (W ) Chú ý: Nếu bỏ qua hấp thụ âm mơi trường cơng suất O cơng suất mặt cầu có tâm O: PO = PA = PB = P = 4 r I = 4 r I 10 2 L Thời gian âm từ A đến B: t = AB / v Năng lượng âm nằm hai mặt cầu bán kính OA,OB: A = P.t = P.AB / v Ví dụ 7: Nguồn điểm O phát sóng âm đẳng hướng không gian Ba điểm O, A, B nằm phương truyền sóng (A, B phía so với O, AB = 70 m) Điểm M điểm thuộc AB cách O khoảng 60 m có cường độ âm 1,5 W / m Năng lượng sóng âm giới hạn mặt cầu tâm O qua A B, biết vận tốc truyền âm khơng khí 340 m/s mơi trường không hấp thụ âm A 5256 (J) B 16299 (J) Hướng dẫn: Chọn đáp án B P = 4 r I = 4 702.1,5 = 29400 ( W ) t= AB AB 60  A = P = 29400 = 16299 ( J ) v v 340 C 10,866 (J) D 10866 (J) Chú ý: 2  rA   rA  L 1) Nếu cho LA để tính I B ta làm sau: I B =   I A =   I 10 A  rB   rB  2) Nếu cho LA để tính I B ta làm sau: I B  rA  W L I= = I 10  =   = 10 LB − LA 4 r I A  rB  Ví dụ 8: Mức cường độ âm điểm A trước loa khoảng 1,5 m 60 dB Các sóng âm loa phát phân bố theo hướng Cho biết cường độ âm chuẩn 10−12 (W / m2 ) Coi mơi trường hồn tồn khơng hấp thụ âm Hãy tính cường độ âm loa phát điểm B nằm cách 5m trước loa Bỏ qua hấp thụ âm khơng khí phảm xạ âm A 10−5 ( W / m ) B 9.10−8 ( W / m ) C 10−3 ( W / m2 ) D 4.10−7 ( W / m ) Hướng dẫn: Chọn đáp án B 2 r  r   1,5  I B =  A  I A =  A  I 10 LA =   10−12.106 = 9.10−8 ( W / m2 )    rB   rB  Ví dụ 9: Khoảng cách từ điểm A đến nguồn âm gần 10n lần khoảng cách từ điểm B đến nguồn âm Biểu thức sau so sánh mức cường độ âm A LA mức cường độ âm B LB ? A LA = 10nLB B LA = 10n.LB C LA − LB = 20n ( dB) D LA = 2n.LB Hướng dẫn: Chọn đáp án C I B  rA  =   = 10 LB − LA  10−2 n = 10 LB − LA  LB − LA = −2n ( B ) I A  rB  Ví dụ 10: Một nguồn âm nguồn điểm phát âm đằng hướng khơng gian Giả sử khơng có hấp thụ phản xạ âm Tại điểm cách nguồn âm 10 m mức cường độ âm 80 dB Tại điểm cách nguồn âm m mức cường độ âm A 100 dB B 110 dB Hướng dẫn: Chọn đáp án A C 120 dB D 90 dB 2 I  r1   10  =   = 10 L2 − L1    = 10 L2 −8  L2 − = ( B )  L2 = 10 ( B ) I1  r2  1 Ví dụ 11: Một máy bay bay độ cao 100 mét, gây mặt đất phía tiếng ồn có mức cường độ âm 120 dB Muốn giảm tiếng ồn tới mức chịu 100dB máy bay phải bay cao độ cao A 316 m B 500 m C 1000 m D 700 m Hướng dẫn: Chọn đáp án C 2  100  I2  r  10 −12 =   = 10 L2 − L1    r2 = 1000 ( m )  = 10 I1  r2  r   Chú ý: 1) Các toán trên P khơng đổi xuất phát từ công thức chung: 2 I A  r  P I = A = = I 10 L  =   =   = 10 L2 − L1 4 r I1  A2   r2  2) Nếu nguồn âm cấu tạo từ n nguồn âm giống nguồn có cơng suất P0 cơng suất nguồn P = nP0 Áp dụng tương tụ ta có dạng tốn mới: nP P  I = I 10 L = = 2  n' r   4 r 4 r L '− L  10 =    n  r'  I ' = I 10 L ' = P ' = n ' P 0  4 r '2 4 r '2  Ví dụ 12: Tại điểm O môi trường đẳng hướng, không hấp thụ âm, có nguồn âm điểm, giống với công suất phát âm không đổi Tại điểm A có mức cường độ âm 20dB M điểm thuộc OA cho OM = OA/3 Để M có mức cường độ âm 30 dB số nguồn âm giống nguồn âm cần đặt O A B C 10 D 30 Hướng dẫn: Chọn đáp án C 10 L '− L n' r  n' =    103− = ( 3)  n ' = 10 n  r' Ví dụ 13 (ĐH-2012): Tại điểm O mơi trường đẳng hướng, khơng hấp thụ âm, có nguồn âm điểm, giống với công suất phát âm khơng đổi Tại điểm A có mức cường độ âm 20 dB Để trung điểm M đoạn OA có mức cường độ âm 30 dB số nguồn âm giống cần đặt thêm O A B C D Hướng dẫn: Chọn đáp án B 10 L '− L n' r  n' =    103− = ( )  n ' =  n = − = n  r' Chú ý: Trên đường thẳng có bốn điểm theo thứ tụ O, A, M B Nếu AM=nMB hay rM − rA = n ( rB − rM )  ( n + 1) rM = nrB + rA Nếu nguồn âm điểm đặt O, xuất phát từ công thức I= P P = I 10L  r = 10−0,5 L 4 r 4 I Thay công thức vào ( n + 1) rM = nrB + rA ( n +1) 10−0,5L M = n.10−0,5 LB + 10−0,5 LA Nếu M trung điểm AB n = nên 2.10−0,5 LM = 10−0,5 LB + 10−0,5 LA Ví dụ 14 (ĐH-2010): Ba điểm O, A, B nằm nửa đường thẳng xuất phát từ O Tại O đặt nguồn điểm phát sóng âm đẳng hướng không gian, môi trường không hấp thụ âm Mức cường độ âm A 60 dB, B 20 dB Mức cường độ âm trung điểm M đoạn AB A 26 dB B 17 dB C 34 dB Hướng dẫn: Chọn đáp án A I= P = I 10L  r = 4 r WO = 4 I P rM = rA + rB 10−0,5 L ⎯⎯⎯⎯ → 4 I  2.10−0,5 LM = 10−0,5 LA + 10−0,5 LB  2.10−0,5 LM = 10−3 + 10−1  10−0,5 LM = 0,0505  LM  2,6 ( B ) D 40 dB Kinh nghiệm giải nhanh: Nếu có hệ thức xrM = yrB + zrA ta thay r 10 −0,5 L được: x.10−0,5 LM = y.10−0,5 LB + z.10−0,5 LA Ví dụ 15: Tại O đặt nguồn điểm phát sóng âm đẳng hướng khơng gian, môi trường không hấp thụ âm Ba điểm A, M, B theo thứ tự, nằm đường thẳng qua O cho AM = 3MB Mức cường độ âm A B, B B Mức cường độ âm M A 2,6 B B 2,2 B C 2,3 B D 2,5 Hướng dẫn: Chọn đáp án B Từ hệ thức AM = 3MB suy rM − rA = ( rB − rM )  4rM = 3rB + rA , thay r 10 −0,5 L  4.10−0,5 LM = 3.10−0,5 LB + 10−0,5 LA  4.10−0,5 LM = 3.10 −0,5.2 + 10 −0,5.4  LM  2, 22 ( B ) Chú ý: Nếu điểm O nằm A B M làtrung điểm AB 2rM = rA − rB (nếu r A  rB hay LA  LB ) 2rM = rB − rA (nếu r A  rB hay LA  LB ) Ví dụ 16: Ba điểm A, O, B theo thứ tự nằm đường thẳng xuất phát từ O (A B phía O) Tại O đặt nguồn điểm phát sóng âm đẳng hướng không gian, môi trường không hấp thụ âm Mức cường độ âm A 40 dB, B 15dB Mức cường độ âm trung điểm M đoạn AB A 27,0 dB B 25,0 dB C 21,5 dB D 23,5 dB Hướng dẫn: Chọn đáp án C Vì LA  LB tức r A  rB nên 2rM = rB − rA  2.10−0,5 L = 10−0,5 L − 10−0,5 L M B A  2.10−0,5 LM = 10−0,5.1,5 − 10−0,5.4  LM  2,15 ( B ) Ví dụ 17: Một nguồn âm đẳng hướng phát từ O Gọi M N hai điểm nằm phương truyền phía so với O Mức cường độ âm M 40 dB, N 20 dB Tính mức cường độ âm trung điểm N đặt nguồn âm M Coi môi trường không hấp thụ âm A 20,6 dB B 21,9 dB Hướng dẫn: Chọn đáp án C C 20,9 dB D 22,9 dB I = I 10L = P r= 4 r P 10−0,5 L 4 I rON − rOM = r MN  10−0,5 LN − 10−0,5 LM = 10−0,5 LMN  10−0,5.2 − 10−0,5.4 = 10−0,5 LMN  LM  2,09B CÁC BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN NGUỒN NHẠC ÂM Phương pháp giải 1) Miền nghe Ngưỡng nghe âm cường độ âm nhỏ âm để gây cảm giác âm Ngưỡng đau cường độ âm lớn mà gây cảm giác âm Lúc có cảm giác đau đớn tai Miền nghe miền nằm phạm vi từ ngưỡng nghe đến ngưỡng đau I  I = P  I max  4 r P r 4 I max P 4 I 2) Nguồn nhạc âm Giải thích tạo thành âm dây dao động: dây xuất sóng dừng có chỗ sợi dây dao động với biên độ cực đại( bụng sóng), đẩy khơng khí xung quanh cách tuần hồn phát sóng âm tương đối mạnh có tần số dao động dây l=k  v =k  2f f =k Tần số âm f1 = v 2l (với k = 1; 2; 3;…) v v v , họa âm bậc f = = f1 , họa âm bậc f3 = = f1 , 2l 2l 2l Giải thích tạo thành âm cột khơng khí dao động: Khi sóng âm (sóng dọc) truyền qua khơng khí ống, chúng phản xạ ngược lại đầu trở lại qua ống ( phản xạ xảy đầu để hở) Khi chiều dài ống phù hợp với bước sóng sóng âm ( l = k  ,  1 l =  k +  ) ống xuất sóng dừng  2 Ví dụ 1: Một còi coi nguồn âm điểm phát âm phân bố theo hướng Cách nguồn âm 10 km người vừa đủ nghe thấy âm Biết ngưỡng nghe ngưỡng đau âm 10−9 ( W / m ) 10 ( W / m ) Hỏi cách còi tiếng còi bắt đầu gây cảm giác đau cho người đó? A 0,1 m B 0,2 m C 0,3 m D 0,4 m Hướng dẫn: Chọn đáp án A P   I = 4 r I  r2  I   =    r2 = r1 = 104 10−10 = 0,1( m )  I max  r1  I max I = P max  4 r2  Ví dụ 2: Một sợi dây đàn dài 80 cm dao động tạo sóng dừng dây với tốc độ truyền sóng 20 m/s Tần số dây đàn phát A 25 Hz B 20 Hz C 12,5 Hz D 50 Hz Hướng dẫn: Chọn đáp án C l=k  v v v =k  f = k  f1 = = 12,5 ( Hz ) 2f 2l 2l Ví dụ 3: Một dây đàn có chiều dài 80 cm giữ cố định hai đầu Âm dây đàn phát có bước sóng dài để dây có sóng dừng với đầu nút? A 200 cm B 160 cm C 80 cm D 40 cm Hướng dẫn: Chọn đáp án B l=n   = 2l  max = 2l = 160 ( cm ) n Ví dụ 4: Một dây đàn có chiều dài 70 cm, gảy phát âm có tần số f Người chơi bấm phím đàn cho dây ngắn lại để phát âm có họa âm bậc với tần số 3,5f Chiều dài dây lại A 60 cm B 30 cm C 10 cm D 20 cm Hướng dẫn: Chọn đáp án A v  f =  v v  2l f3' =3,5 f ⎯⎯⎯ ⎯ →3 = 3,5  l ' = l = 60 ( cm )  2l ' 2l 3,5 f' =3 v  2l '  Ví dụ 5: Một ống sáo dài 0,6 m bịt kín đầu đầu để hở Cho vận tốc truyền âm khơng khí 300 m/s Hai tần số cộng hưởng thấp thổi vào ống sáo A 125 Hz 250 Hz B 125 Hz 375 Hz C 250 Hz 750 Hz D 250 Hz 500 Hz Hướng dẫn: Chọn đáp án B l = ( 2n + 1)  = ( 2n + 1)  f1 = 125 ( Hz ) v v  f = ( 2n + 1) = ( 2n + 1) 125   4f 4f  f = 375 ( Hz ) Chú ý: Nếu dùng âm thoa để kích thích dao động cột khí ( chiều cao cột khí thay đổi cách thay đổi mực nước), có sóng dừng cột khí đầu B ln ln nút, đầu A nút bụng Nếu đầu A bụng âm nghe to l = ( 2n − 1)  lmin =   Nếu đầu A nút âm nghe nhỏ l = n   lmin =  Ví dụ 6: Sóng âm truyền khơng khí với tốc độ 340 m/s Một ống có chiều cao 15 cm đặt thẳng đứng rót nước từ từ vào để thay đổi chiều cao cột khí ống Trên miệng ống đặt âm thoa có tần số 680 Hz Đổ nước vào ống đến độ cao cực đại gõ vào âm thoa nghe âm phát to nhất? A 2,5 cm B cm C 4,5 cm D 12,5 cm Hướng dẫn: Chọn đáp án A v 340  = = = 0,5 ( m )  f 680   l = ( 2n + 1)   l =  = 0,125 ( m )  h = 15 − l = 2,5 ( cm ) max   4 Ví dụ 7: Một âm thoa nhỏ đặt miệng ống không khí hình trụ AB, chiều dài l ống khí thay đổi nhờ dịch chuyển mực nước đầu B Khi âm thoa dao động ta thấy ống có sóng dừng ổn định Khi chiều dài ống thích hợp ngắn 13 cm âm nghe to Biết với ống khí đầu B nút sóng, đầu A bụng sóng Khi dịch chuyển mực nước đầu B để chiều dài 65 cm ta lại thấy âm nghe rõ Tính số nút sóng ống A B C D Hướng dẫn: Chọn đáp án B    l = ( 2n + 1)  lmin = = 13   = 52 ( cm )  4   65  Sn = Sb = + 0,5 = + 0,5 =  0,5 0,5.52  Chú ý: Nếu hai lần thí nghiệm liên tiếp nghe đượ câm to nghe âm nhỏ  = l2 − l1   = ( l2 − l1 ) Nếu lần thí nghiệm đầu nghe âm to lần thí nghiệm nghe âm nghe âm nhỏ  = l2 − l1   = ( l2 − l1 ) Tốc độ truyền âm: v =  f Ví dụ 8: Một âm thoa đặt phía miệng ống, cho âm thoa dao động với tần số 400 Hz Chiều dài cột khí ống thay đổi cách thay đổi mực nước ống Ống đổ đầy nước, sau cho nước chảy khỏi ống Hai lần cộng hưởng gần xảy chiều dài cột khí 0,16 m 0,51 m Tốc độ truyền âm khơng khí A 280 m/s B 358 m/s C 338 m/s D 328 m/s Hướng dẫn: Chọn đáp án A  = l2 − l1   = ( l2 − l1 ) = ( 0,51 − 0,16 ) = 0, ( m )  v =  f = 280 ( m / s ) Ví dụ 9: Để đo tốc độ truyền sóng âm khơng khí ta dùng âm thoa có tần số 1000 Hz biết để kích thích dao động cột khơng khí bình thủy tinh Thay đổi độ cao cột khơng khí bình cách đổ dần nước vào bình Khi chiều cao cột khơng khí 50 cm âm phát nghe to Tiếp tục đổ thêm dần nước vào bình lại nghe âm to Chiều cao cột khơng khí lúc 35 cm Tính tốc độ truyền âm A 200 m/s B 300 m/s C 350 m/s D 340 m/s Hướng dẫn: Chọn đáp án B  = l2 − l1   = ( l2 − l1 ) = ( 50 − 35 ) = 30 ( cm )  v =  f = 300 ( m / s ) Chú ý: Nếu ống khí đầu bịt kín, đầu để hở mà nghe âm to đầu bịt kín nút đầu để hở bụng:  v v v l = ( 2n + 1) = ( 2n + 1)  f = ( 2n + 1)  f min1 = 4f 4l 4l Nếu ống khí để hở hai đầu mà nghe âm to hai đầu hai bụng: l=k  v v v =k  f = k  f = 2f 2l 2l Ví dụ 10: Một ống có đầu bịt kín tạo âm nốt Đơ có tần số 130,5 Hz Nếu người ta để hở đầu âm tạo có tần số bao nhiêu? A 522 Hz B 491,5 Hz C 261 Hz Hướng dẫn: Chọn đáp án C  v v v  l = ( 2n + 1) = ( 2n + 1) f  f = ( 2n + 1) 4l  f min1 = 4l   v l = k  = k v  f = k v  f =  2f 2l 2l  fmin = fmin1 = 261( Hz ) D 195,25 Hz  ... 0,5 m/s Hãy tìm khoảng cách AB A 48 4 m B 47 6 m C 7 14 m D 160 m Hướng dẫn: Chọn đáp án B v  1 = = 6,8 ( m )  f v1 = v0 + aT1 = 340    v2 = v0 + aT2 = 340 + 0,5.20 = 350  = v2 = ( m )... đáy giếng Cho biết tốc độ âm không khí 300 m/s, lấy g = 10 m/s Độ sâu giếng A 41 ,42 m B 40 ,42 m C 45 ,00 m D 38 ,42 m Hướng dẫn: Chọn đáp án C  gt12 2h Thêi gian vË t r¬i: h =  t1 = = 0,2h ... khơng khí 340 m/s môi trường không hấp thụ âm A 5256 (J) B 16299 (J) Hướng dẫn: Chọn đáp án B P = 4 r I = 4 702.1,5 = 2 940 0 ( W ) t= AB AB 60  A = P = 2 940 0 = 16299 ( J ) v v 340 C 10,866