Vật lý 12 Chủ đề 4 sóng âm

MỤC LỤC A TĨM TẮT LÍ THUYẾT Sóng âm cảm giác âm 2 Những đặc trung vật lí âm Các đặc tính sinh lí âm .3 Các nguồn nhạc âm Vai trò dây đàn bầu đàn đàn ghi ta B PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG TOÁN .4 Dạng CÁC BÀI TỐN LIÊN QUAN ĐẾN CÁC ĐẶC TÍNH VẬT LÝ CỦA ÂM Sự truyền âm .5 Cường độ âm Mức cường độ âm .8 Phân bố lượng âm truyền .10 Quan hệ cường độ âm, mức cường độ âm nhiều điểm 15 BÀI TẬP TỰ LUYỆN DẠNG .18 Dạng CÁC BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN NGUỒN NHẠC ÂM 24 Miền nghe 24 Nguồn nhạc âm 25 CHỦ ĐỀ SÓNG ÂM A TĨM TẮT LÍ THUYẾT Sóng âm cảm giác âm a Thí nghiệm: Lấy thép mỏng, giữ cố định đầu, đầu tự dao động (xem hình) Khi cho thép dao động vật phát dao động âm Lá thép ngắn tần số dao động lớn Khi tần số nằm khoảng 16 Hz đến 20000 Hz ta nghe thấy âm thép phát b Giải thích + Khi phần thép cong phía làm cho lớp khơng khí liền trước nén lại lớp khơng khí liền sau giãn Do thép dao động làm cho lớp khơng khí nằm sát hai bên bị nén dãn liên tục Nhờ truyền áp suất khơng khí mà nén, dãn lan truyền xa dần, tạo thành sóng dọc khơng khí Sóng có tần số tần số dao động thép Khi sóng truyền đến tai ta làm cho áp suất khơng khí tác dụng lên màng nhĩ dao động với tần số Màng nhĩ bị dao động tạo cảm giác âm c Nguồn âm sóng âm + Nguồn âm: vật dao động phát âm Tần số âm phát tần số dao động nguồn âm + Sóng âm sóng dọc học truyền mơi trường khí, lỏng rắn (khi truyền chất lỏng chất khí sóng dọc truyền chất rắn sóng dọc sóng ngang) + Sóng âm nghe (âm thanh) có tần số nằm khoảng từ 16 Hz đến 20000 Hz + Sóng âm có tần số nhỏ 16 Hz gọi sóng hạ âm Sóng âm có tần số lớn 20000 Hz gọi sóng siêu âm Tai ta không nghe hạ âm siêu âm Một số loài vật nghe hạ âm (con sứa, voi, chim bồ câu ), số khác nghe siêu âm (con dơi, dế, chó, cá heo ) d Môi trường truyền âm Tốc độ truyền âm + Môi trường truyền âm Sóng âm truyền mơi trường rắn, lỏng, khí, khơng truyền chân không + Tốc độ truyền âm phụ thuộc vào tính đàn hồi mật độ mơi trường − Nói chung, vận tốc chất rắn lớn chất lỏng, chất lỏng lớn chất khí − Tốc độ âm thay đổi theo nhiệt độ − Những vật liệu bông, nhung, xốp v.v truyền âm tính đàn hồi chúng Chúng dùng để làm vật liệu cách âm Những đặc trung vật lí âm a Tần số âm: đặc trung vật lí quan trọng âm b Cường độ âm mức cường độ âm + Năng lượng âm: Sóng âm lan đến đâu làm cho phần tử mơi trường dao động Như vậy, sóng âm mang lượng Năng lượng âm tỉ lệ với bình phương biên độ sóng âm + Cường độ âm (I) điểm lượng sóng âm truyền tải qua đơn vị diện tích đặt vng góc với phương truyền âm đơn vị thời gian Đơn vị cường độ âm W/m2 + Mức cường độ âm: L ( B ) = lg I I = 10−2 W / m (là ngưỡng nghe ứng với âm có I0 tần số 1000 Hz), làm cường độ âm chuẩn chung cho âm có tần số khác Đơn vị mức cường độ âm ben (B) đê−xi−hen (dB); B = 10 (dB), c Đồ thị li độ âm + Muốn cho dễ khảo sát thực nghiệm, người ta chuyển dao động âm thành dao động điện Mắc hai đầu dây micrơ với chốt tín hiệu vào dao động kí điện tử Sóng âm đập vào màng micrô làm cho màng dao động, khiến cho cường độ dịng điện qua micrơ biến đổi theo quy luật với li độ dao động âm Trên hỉnh dao động kí xuất đường cong sáng biểu diễn biến đổi cường độ dòng điện theo thời gian (đồ thị li độ âm) Căn vào đó, ta biết quy luật biến đổi cùa sóng âm truyền tới theo thời gian (Hình 1) Các đặc tính sinh lí âm a Độ cao + Độ cao âm đặc trưng sinh lí âm, phụ thuộc vào tần số âm + Âm có tần số lớn cao Âm có tần số nhỏ thấp (càng trầm) b Âm sắc + Âm sắc đặc trưng sinh lí âm, giúp ta phân biệt âm nguồn khác phát Âm sắc có liên quan mật thiết với đồ thị dao động âm + Sóng âm nhạc cụ phát sóng tổng hợp nhiều sóng âm phát lúc Các sóng có tần số là: f, 2f, 3f, 4f v.v có biên độ A 1, A2, A3, A4 khác nhau.  + Âm có tần số f gọi âm hay hoạ âm thứ nhất; âm có tần số 2f, 3f, 4f gọi hoạ âm thứ hai, thứ ba, thứ tư v.v Hoạ âm có biên độ mạnh định độ cao âm mà nhạc cụ phát + Dao động âm tổng hợp dao động tuần hồn khơng điều hồ Đường biểu diễn dao động âm tổng hợp đường hình sin mà đường có tính chất tuần hồn, có hình dạng phức tạp Mỗi dao động tổng hợp ứng với âm sắc định Chính mà hai nhạc cụ khác (đàn kèn chẳng hạn) phát hai âm có độ cao (cùng tần số) có âm sắc hồn tồn khác + Tóm lại, âm sắc phụ thuộc vào hoạ âm cường độ họa âm + Những âm mà dao động chúng có tính chất tuần hồn nói gọi nhạc âm chúng nhạc cụ phát Ngồi nhạc âm cịn có tạp âm hay tiếng động âm mà dao động chúng khơng có tính chất tuần hồn; tiếng đập, gõ, tiếng sấm nổ v.v c Độ to + Độ to âm đặc trưng sinh lí âm phụ thuộc cường độ âm tần số âm + Ngưỡng nghe cùa âm cường độ âm nhỏ âm để gây cảm giác âm Ngưỡng nghe phụ thuộc tần số âm Âm có tần số 1000−5000 (Hz), ngưỡng nghe vào ( ) −12 W / m (cịn gọi cường độ âm chuẩn), âm có tần số 50 (Hz), ngưỡng nghe khoảng I0 = 10 10−7 ( W / m ) Âm có cường độ âm lớn nghe to Vì độ to âm phụ thuộc tần số âm nên hai âm có cường độ âm, có tần số khác gây cảm giác âm to, nhỏ ( −7 khác Ví dụ: Âm có tần số 1000 (Hz) với cường độ 10 W / m ) âm nghe to, ( ) −7 đó, âm có tần số 50 (Hz) có cường độ 10 W / m lại âm nhỏ Do cường độ âm không đủ đặc trưng cho độ to âm + Ngưỡng đau cường độ âm lớn mà cịn gây cảm giác âm Lúc có cảm giác đau đón tai + Miền nghe miền nằm phạm vi từ ngưỡng nghe đến ngưỡng đau Các nguồn nhạc âm Tiếng hình thành do: + Các dây dao động (ghita, pianô, viôlông) + Các màng dao động ( trống định âm, trống có dây tăng âm) + Các cột khơng khí dao động (sáo, kèn, boa, đàn ống) + Các miêng gỗ, tâm đá, thép dao động (đàn phím gỗ, đàn marimba, đàn đá) Vai trị dây đàn bầu đàn đàn ghi ta + Trong đàn ghi ta, dây đàn đóng vai trò vật phát dao động âm Dao động thông qua giá đỡ, dây đàn gắn mặt bầu đàn làm cho mặt bầu đàn dao động + Bầu đàn đóng vai trị hộp cộng hưởng có khả cộng hưởng nhiều tần số khác Bầu đàn ghi ta có hình dạng riêng làm gỗ đặc biệt nên có khả cộng hưởng tăng cường số ho âm xác định, tạo âm sắc đặc trưng cho loại đàn B PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG TOÁN Bài tốn liên quan đến đặc tính vật lý âm Bài toán liên quan đến nguồn nhạc âm Dạng CÁC BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN CÁC ĐẶC TÍNH VẬT LÝ CỦA ÂM Sự truyền âm * Thời gian truyền âm môi trường môi trường (v2 < v1): * Gọi t thời gian từ lúc phát âm lúc nghe âm phản xạ l   t1 = v l l  ⇒ ∆t = t − t1 = −  l v v t =  v2  * Gọi t thời gian từ lúc phát âm lúc nghe âm phản xạ t = 2l v Ví dụ 1: Một người dùng búa gõ vào đầu vào 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 m Hướng dẫn l l 0,12 ( s ) = t k − t n = − ⇒ l ≈ 42 ( m ) ⇒ Chọn A 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 độ âm sắt A 1582 m/s B 1376 m/s C 1336 m/s D 1348 m/s Hướng dẫn 1376 1376 3,3 = t s − t k = − ⇒ v = 1376 ( m / s ) ⇒ Chọn B 320 v Ví dụ 3: Sóng âm truyền chất rắn sóng dọc sóng ngang lan truyền với tốc độ khác Tại trung tâm phịng chống thiên tai nhận hai tín hiệu từ vụ động đất cách khoảng thời gian 270 s Hỏi tâm chấn động đất cách nơi nhận tín hiệu bao xa? Biết tốc độ huyền sóng lịng đất với sóng ngang sóng dọc km/s km/s A 570 km B 730km C 3600 km D 3200 km Hướng dẫn l l ∆t 270 ∆t = − ⇒l = = = 3600 ( km ) ⇒ 1 1 v1 v Theo ra: Chọn C − − v1` v Chú ý: Tốc độ âm phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường tuân theo hàm bậc nhất: v1  λ1 = f  v1 = v0 + aT1 ⇒   v = v + aT2 λ = v  f Ví dụ 4: Từ điểm A sóng âm có tần số 50 Hz huyền 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 hên AB giảm bước sóng Biết rằng, nhiệt độ tăng thêm 1°K tốc độ âm tăng thêm 0,5 m/s Hãy tìm khoảng cách AB A 484 m B 476 m C 238 m D 160 m Hướng dẫn v1 v1   λ = λ = = 6,8  v1 = v0 + aT1  f  f ⇒ ⇒   v = v + aT2 λ = v λ = v = ( m )  f  f k = 35 ⇒ AB = kλ1 = ( k − 1) λ ⇒ AB = k.6,8 = ( k − 1) ⇒  ⇒ Chọn C AB = 238 Ví dụ 5: Một sóng âm có tần số xác định truyền khơng khí nước với tốc độ 320 m/s 1440 m/s Khi sóng âm truyền từ nựớc khơng khí bước sóng A tăng 4,4 lần B giảm 4,5 lần C tăng 4,5 lần D giảm 4,4 lần.  Hướng dẫn λ n v n T 1440 = = = 4,5 ⇒ Chọn B λ k v k T 320 Ví dụ 6: Một thép mỏng, đầu cố định, đầu lại kích thích để dao động với chu kì khơng đổi 0,04 ms Âm thép phát A âm mà tai người nghe B nhạc âm C hạ âm D siêu âm Hướng dẫn * 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 1 f= = = 2500 ( Hz ) ⇒ Chọn D T 0,04.10−3 Ví dụ 7: Một nam châm điện dùng dịng điện xoay chiều có chu kì 62,5 (μs) Nam châm tác dụng lên thép mỏng làm cho thép dao động điều hịa 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 Tần số dòng điện fđ = = 16000(Hz) T Tần số dao động thép :f = 2fd = 32000 (Hz) > 20000(Hz) ⇒ Chọn D Ví dụ 8: 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 Thời gian sóng âm phải thỏa mãn: t = 2L ⇒ L = 1360(m) v => Chọn C Ví dụ 9: Tai người phân biệt âm giống chúng tới tai chênh thời gian lượng nhỏ 0,ls Một người đứng cách tường khoảng L, bắn phát súng 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 ≥34m D L ≤ 34m Hướng dẫn  2L ≤ 0,1 ⇒ L ≤ 17 ( m ) Thời gian sóng âm phải thỏa mãn: t = v ⇒ Chọn B Ví dụ 10: Một người thả viên đá từ miệng giếng đến đáy giếng khơng nước sau 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 11,25 m A 1,5385 s B 1,5375 s C 1,5675 s D s Hướng dẫn Giai đoạn 1: Hòn đá rơi tự Giai đoạn 2: Hòn đá chạm vào đáy giếng phát âm truyền đến tai người Thời gian vât rơi: h = gt12 ⇒ t1 = 2h = g 2.11, 25 = 1,5 ( s ) 10 Thời gian âm truyền từ đáy đến tai người : t = h 11, 25 = = 0,0375(s) v 300 ⇒ t1 + t = 1,5375(5) => Chọn B Ví dụ 11: 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/s2 Độ sâu giếng A 41,42 m B 40,42 m C 45,00 m D 38,42 m Hướng dẫn: Thời gian vât rơi: h = gt12 ⇒ t1 = 2h = 0, 2h g Thời gian âm truyền từ đáy đến tai người : t = h h = v 300 h = 3,15 ⇒ h = 45 ( m ) ⇒ Chọn C 300 Ví dụ 12: Các dơi bay tìm mồi cách phát sau thu nhận sóng siêu âm phản xạ từ mồi Giả sử dơi muỗi bay thẳng đến gần với tốc độ so với Trái Đất dơi 19 m/s, muỗi m/s Ban đầu, từ miệng dơi phát sóng âm, gặp muỗi sóng phản xạ trở lại, dơi thu nhận sóng sau 1/6 s kể từ phát Tốc độ truyền sóng âm khơng khí 340 m/s Khoảng thời gian để dơi gặp muỗi (kể từ phát sóng) gần với giá trị sau đây? A s B 1,5 s C 1,2 s D 1,6 s Hướng dẫn: t1 + t = 3,15  → 0, 2h + Gọi A, B vị trí ban đầu dơi muỗi; M N vị trí muỗi gặp sóng siêu âm lần đầu vị trí dơi nhận sóng siêu âm phản xạ lần đầu Quãng đường dơi quãng đường sóng siêu âm sau thời gian 1/6 s 19   AN = 19 = ( m ) là:   AN + 2MN = 340 = 340 ( m ) ⇒ MN = 107 ( m )  6 Thời gian muỗi từ B đến M thời gian sóng siêu âm từ A đến M: 19 107 + AN + MN = 359 ( s ) t1 = = v 340 1080 359 359 = Quãng đường muỗi từ B đến M: BM = ( m) 1080 4080 19 107 359 ⇒ AB = AN + BN + BM = + + ≈ 30 ( m ) 4080 Gọi Δt khoảng thời gian để dơi gặp muỗi: AB 39 Sdoi + Smuoi = AB ⇒ ∆t = = = 1,5 ( s ) ⇒ Chọn B v doi + v muoi 19 + Cường độ âm Mức cường độ âm Cường độ âm I (Đơn vị W/m2) điểm lượng gửi qua đơn vị diện tích đặt vng góc với phương truyền âm A A P = điểm đơn vị thời gian: I = = St 4πr t 4πr Cường độ âm tỉ lệ với bình phương biên độ âm: A  I I = µA ⇒ =  ÷ I1  A1  Mức cường đô âm L đươc định nghĩa L ( B ) = lg I , với I cường độ âm điểm xét I0 I0 cường độ âm chuẩn (I = 10−12W/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 0,2mm có cường độ âm W/m2 Cường độ âm điểm dố biên độ âm 0,3 mm? A 2,5 W/m2 B 3,0 W/m2 C 4,0 W/m2 D 4,5 W/m2 Hướng dẫn 2 A  A  I I = µA ⇒ =  ÷ I = I1  ÷ = 4,5 ( W / m ) ⇒ Chọn D I1  A1   A1  Chú ý: Nếu liên quan đến cường độ âm mức cường độ â ta sử dụng công thức I L ( B ) = lg ⇔ I = I0 10 L( B ) I0 Thực tế, mức cường độ âm thường đo đơn vị dB nên ta đối đơn vị Ben để tính tốn thuận lợi Ví dụ 2: Tại điểm A nằm cách xa nguồn âm có mức cường độ âm 90dB Cho cường độ âm chuẩn 10−12 (W/m2) Cường độ âm A là: A 10−5 (W/m2) B 10−4 (W/m2) C 10−3 (W/m2) D 10−2 (W/m2) Hướng dẫn Đổi L = 90 dB = B I L = lg ⇒ I = I0 10L = 10 −12.109 = 10 −3 ( W / m ) ⇒ Chọn C I0 Ví dụ 3: Khi nguồn âm phát với tần số f cường độ âm chuẩn 10 −12 (W/m2) mức cường độ âm điểm M cách nguồn khoảng r 40 dB Giữ nguyên công suất phát thay đổi f để cường độ âm chuấn 10 −10 (W/m2) M, mức cường độ âm A 80 dB B 60 dB C 40 dB D 20 dB Hướng dẫn I   L1 = lg I I I I 10−12  01 ⇒ L − L1 = lg − lg = lg 01 ⇒ L − = lg −10  I02 I 01 I02 10  L = lg I  I 02  ⇒ L = ( B ) ⇒ Chọn D Chú ý: Khi cường độ âm tăng 10n lần, độ to tăng n lần mức cường độ âm tăng thêm n(B): n I ' = 10 I ⇔ L ' = L + n ( B ) Ví dụ 4: Tại vị trí mơi trường truyền âm, cường độ âm tăng gấp 100 lần giá trị cường độ âm ban đầu mức cường độ âm A giảm 20 B B tăng thêm 20 B C tăng thêm 10dB D giảm 10 dB Hướng dẫn I ' = 10 L ⇔ L ' = L + ( B ) ⇒ Chọn B Ví dụ 5: Một sóng âm truyền khơng khí Mức cường độ âm điểm M điểm N 40 dB 70 dB Cường độ âm N lớn cường độ âm M A 1000 lần B 40 lần C lần D 10000 lần Hướng dẫn   L B − L M = ( B ) I ' = 10 n I ⇔ L ' = L + n ( B ) ⇒  ⇒ Chọn A  I N = 10 I M Chú ý: Nếu liên quan đến tỉ số cường độ âm hiệu mức cường độ âm từ I L ( B ) = lg I I 10 L2 ( B) I L B L B −L B ⇒ I = I0 10 ( ) ⇒ = L ( B) = 10 ( ) ( ) I0 I1 I0 10 Ví dụ 6: Năm 1976 ban nhạc Who đạt kỉ lục buổi hoà 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 I2 I = 10L2 ( B ) − L1 ( B) ⇒ = 1012 −9,2 ≈ 631 ⇒ Chọn B I1 I1 Chú ý: Cường độ âm tỉ lệ với cơng suất nguồn âm tì lệ với số nguồn âm giống nhau: n P I2 P n = 10L2 ( B) − L1 ( B) = = = I1 P1 n1P0 n1 Ví dụ 7: Trong buổi hịa 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 C 60 D 10 Hướng dẫn I2 I = 10L2 ( B ) − L1 ( B) ⇒ = 1012 −9,2 ≈ 631 ⇒ Chọn B I1 I1 Chú ý: Nếu liên quan đến mức cường độ âm tổng hợp ta xuất phát từ  I = I010 L( B)  L1 ( B ) L B L B L B L B L B L B I = I1 + I → I0 10 ( ) = I0 10 ( ) − 10 ( ) ⇒ 10 ( ) = 10 ( ) + 10 ( )  I1 = I0 10  L2 ( B )  I = I0 10 Ví dụ 8: Tại điểm nghe đồng thời hai âm: âm truyền tới có mức cường độ 68 dB âm phản xạ có mức cường độ 60 dB Mức cường độ âm toàn phần điểm A 5dB B 68,64 dB C 66,19 dB D 62,5 dB Hướng dẫn ( ) 10 L( B) = 10 L1 ( B) ⇒ 10 L ( B) = 10 6,8 + 10 ⇒ L ≈ 6,864 ( B ) ⇒ Chọn B Ví dụ 9: (THPTQG − 2017) Hình bên đồ thị biếu diễn phụ thuộc mức cường độ âm L theo cường độ âm I Cường độ âm chuẩn gần với giá trị sau đây? A 0,31A B 0,35A C 0,37A D 0,33A Hướng dẫn I I a L 0,5 * Từ L = lg ⇒ = 10 ⇒ = 10 ⇒ I = 0,316a ⇒ Chọn A I0 I0 I0 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 mơi trường P cường độ âm tai môt điểm M cách O khoảng r I = 4πr * Nếu truyền m lượng âm giảm a% so với lượng lúc đầu cường độ âm điểm M cách O khoảng r Hướng dẫn r P I= = 2 4πr 4π ( x + b ) I( x = )  + b   = 4 = ÷ ⇒b=2 I( x = )  b  L  = I0 10  P  x = ⇒ 2,5.10−9 = ⇒ P = 4π.10 −8  π + ( )  ⇒ Chọn B Câu 9: (THPTQG 2017) Tại điểm trục Ox có nguồn âm điểm phát âm đẳng hướng môi trường Hình vẽ bên đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ âm I điểm trục Ox theo tọa độ x Cường độ âm chuẩn I = 10−12W/m2 M điểm trục Ox có tọa độ x = 4m Mức cường độ âm M có giá trị gần với giá trị sau đây? A 22,4dB B 24dB C 23,5dB D 23dB Hướng dẫn I= r P = 2 4πr 4π ( x + b ) ⇒ Chọn B  I 2+b 4 = ( x = ) =  ÷ ⇒b=2 I( x = )  b    P  = I0 10 L  x = ⇒ 2,5.10 −9 = ⇒ P = 4π.10 −8 π + ( )   −8  x = ⇒ 4π.10 = 10−12.10 L ⇒ L = 2, 44 ( dB )  π + ( )  BÀI TẬP TỰ LUYỆN DẠNG PHẦN Bài 1: Nhà vật lí người Pháp Bi−Ơ dùng búa gõ vào đầu vào gang dài 951,25 m Người thứ hai đầu áp tai vào gang nghe âm tiếng gõ hai lần (một lần qua không khỉ, lần qua gang) Khoảng thời gian hai lần nghe 2,5 s Biết tốc độ truyền âm khơng khí 340 (m/s) Tốc độ truyền âm gang là  A 3194 m/s B 2999 m/s C 1000 m/s D 2500 m/s Bài 2: Một người dùng búa gõ nhẹ vào đường sắt cách 1056 m, người thứ hai áp tai vào đường dắt nghe thấy tiếng gõ sớm 3s so với tiếng gõ nghe khơng khí Tốc độ âm khơng khí 330m/s Tốc độ âm sắt là: A 1238 m/s B 1376 m/s C 1336 m/s D 5280 m/s Bài 3: Nếu khoảng thời gian từ nhìn thấy tiếng sét đến nghe thấy tiếng sấm phút khoảng cách từ nơi sét đánh đến người quan sát bao nhiêu? Tốc độ truyền âm khơng khí 340 (m/s) A 402 m B 299 m C 10 m D 20400 m Bài 4: Một người đứng áp tai vào đường ray Người thứ đứng cách khoảng x gõ mạnh búa vào đường ray Người thứ nghe thấy tiếng búa cách khoảng thời gian 14/3 s Biết tốc độ truyền âm khơng khí 340 m/s Tốc độ truyền âm thép gấp 15 lần khơng khí Tính x A 42 m, B 299 m C 10 m D 1700 m, Bài 5: Một nam châm điện dùng dịng điện xoay chiều có chu kì 0,1 (s) 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 Bài 6: Người ta gõ vào thép nghe thấy âm phát ra, quan sát thấy hai điểm gần phương truyền sóng dao động ngược pha cách m Tốc độ truyền âm 5000 m/s Tần số âm phát A 625 Hz B 725 Hz C 645 Hz D 425 Hz Bài 7: Sóng âm truyền thép với tốc độ 5000 m/s Hai điểm thép dao động lệch pha π/2 mà gần cách đoạn 1,54 m Tần số âm A 920 Hz B 7800Hz C 812 Hz D 900 Hz Bài 8: Micro dịch chuyên tới vị trí cách loa m So sánh với âm thu vị tri 10 m, âm vị trí khác âm cũ A biên độ B bước sóng C tốc độ truyền sóng D tần số Bài 9: Một người lấy búa gõ mạnh vào đầu ống kim loại thép có chiều dài L Người khác đầu ống nghe thấy hai âm sóng truyền dọc theo ống sóng truyền qua khơng khí cách khoảng thời gian giây Biết vận tốc truyền âm kim loại khơng khí vkl = 5900 m/s vkk = 340 m/s Chiều dài L A 200 m B 280 m C 361 m D 400 m Bài 10: Hai nhân viên đường sắt cách 1100 m, người lấy búa gõ mạnh vào đường ray, người áp tai vào đường ray nghe hai âm, âm truyền thép đến trước sau s có âm khác truyền từ khơng khí đến Biết vận tốc truyền âm khơng khí 340,0m/s, vận tốc truyền âm thép A 5500m/s B 4700 m/s C 4675 m/s D 2120 m/s Bài 11: Tốc độ âm khơng khí 320 m/s Tai người khơng thể phân biệt hai âm giống chúng tới tai chênh thời gian lượng nhỏ 0,1 s Một người đứng cách vách đá khoảng L, bắn phát súng nghe thấy tiếng A L > 16 m B L < 16 m C L > 32m D L < 32m Bài 12: Một người thả viên đá từ miệng giếng đến đáy giếng cạn s sau nghe thấy tiếng động viên đá chạm đáy giếng Cho biết tốc độ âm không 340 m/s, lấy g = 10 m/s Độ sâu giếng A 41,42 m B 40,42 m C 39,42 m D 38,42 m Bài 13: Tại nơi bên bờ vực sâu, người thả rơi viên đá xuống vực, sau thời gian s người nghe thấy tiếng viên đá va vào đáy vực Coi chuyển động rơi viên đá rơi tự do, lấy g = 10m/s2; tốc độ âm khơng khí 340m/s Độ sâu đáy vực A 19 m B 340 m C 680 m D 20 m Bài 14: Tại điểm phương tmyền sóng âm với biên độ 0,4 mm, có cường độ âm 1,5 W/m2 Cường độ âm điểm biên độ âm 0,8 mm? A 2,5 W/m2 B 6,0 W/m2 C 4,0 W/m2 D 4,5 W/m2 Bài 15: Tại điểm phương truyền sóng âm với biên độ 0,12 mm, có cường độ âm 1,8 W/m2 Cường độ âm điểm biên độ âm 0,36 mm? A 0,6 W/m2 B 2,7 W/m2 C 5,4 W/m2 D 16,2 W/m2 Bài 16: Khi nguồn âm phát với tần số f cường độ âm chuân 10 12 (W/m 2) 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 −11 (W/m2) M, mức cường độ âm A 30 dB B 60 dB C 40 dB D 20 dB Bài 17: Mức cường độ âm tính cơng 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 18: Với I0 cường độ âm chuẩn, I cường độ âm Khi mức cường độ âm L = Ben A I = 2I0 B I= 0,5I0 C I = 102I0 D I = 10−2I0 Bài 19: Mức cường độ âm 30 dB Hãy tính cường độ âm theo đơn vị W/m Biết cường độ âm chuẩn 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 20: Một mức cường độ âm tăng thêm 30 dB Hỏi cường độ âm tăng lên gấp lần? A 1000 B 300 C 100 D 10000 Bài 21: Cường độ âm tăng 100 lần thỉ mức cường độ âm tăng dB? A 10 dB B 20 dB C 30 dB D 40 dB Bài 22: Hãy tính tỉ số cường độ âm tiếng la thét có mức cường độ âm 80 dB với cường độ tiếng nói thầm với mức cường độ âm 20 dB A.100000 B 1000000 C 10000000 D 100000000 Bài 23: Trong thí nghiệm dùng nguồn âm giống Tại N đặt nguồn phát sóng âm đến M M ta đo mức cường độ âm 30 dB Nếu M đo mức cường độ âm 40 dB N ta phải đặt tổng số nguồn âm giống A 20 nguồn B 50 nguồn C nguồn D 40 nguồn Bài 24: Tại N có nguồn âm nhỏ phát sóng âm để M M ta đo mức cường độ âm 30 dB Nếu M đo mức cường độ âm 40 dB thỉ N ta phải đặt tổng số nguồn âm giống A 20 nguồn B 50 nguồn C 10 nguồn D 100 nguồn Bài 25: Tại N có nguồn âm nhỏ phát sóng âm đến M M ta đo mức cường độ âm 30dB Nếu M đo mức cường độ âm 50dB N ta phải đặt tổng số nguồn âm giống là: A 20 nguồn B 50 nguồn C 10 nguồn D 100 nguồn Bài 26: Tại điểm nghe đồng thời hai âm tần số: âm truyền tới có mức cường độ 75 dB âm truyền tới có mức cường độ 65 dB Mức cường độ âm toàn phần điểm A 10 dB B 75,41 dB C 140 dB D 70 dB Bài 27: Một sóng âm có dạng hình cầu phát từ nguồn có cơng suất W Giả sử lượng phát bảo toàn Cường độ âm điểm cách nguồn 1,0 m A 0,8 (W/m2) B 0,018 (W/m2) C 0,013 (W/m2) D 0,08 (W/m2) Bài 28: Bạn đứng trước nguồn âm khoảng d Nguồn phát sóng âm theo phương Bạn 50,0 m lại gần nguồn thấy cường độ âm tăng lên gấp đơi Tính khoảng cách d A 42 m B 299 m C 171 m D 10000 m Bài 29: Một nguồn điểm O phát sóng âm có cơng suất khơng đổi mơi trường truyền âm đẳng hướng không hấp thụ âm Hai điểm A, B cách nguồn âm r r2 Biết cường độ âm A gấp lần cường độ âm B Tỉ số r2/r1 A B 0,5 C 0,25 D Bài 30: Một nguồn âm điểm phát sóng âm vào khơng khí tới hai điểm M, N cách nguồn âm 10 m 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 đẳng hướng Chọn phương án A aM = 2aN B aM = aN C aM = 4aN D aM = aN Bài 31: Một dàn loa có cơng suất 10 W hoạt động hết công suất, phát âm đẳng hướng Cho cường độ âm chuẩn 10−12 (W/m2) Bỏ qua hấp thụ phản xạ âm môi trường Mức cường độ âm điểm cách loa 2,0 m A 113 dB B 26,0 dB C 110 dB D 119dB Bài 32: Công suất âm cực đại máy nghe nhạc gia đình 10 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/m2) Nếu mở to hết cỡ mức cường độ âm khoảng cách m A 89 dB B 98 dB C 107 dB D 102 dB Bài 33: Một nguồn âm coi nguồn điểm, phát công suất âm W Cường độ âm chuẩn 10−12 (W/m2) Môi trường coi không hấp thụ phản xạ âm Mức cường độ âm điểm cách nguồn 10 m A 83 dB B 86 dB C 89 dB D 93 dB Bài 34: Tại điểm A nằm cách xa nguồn âm O (coi nguồn điểm) khoảng 1,5 m, mức cường độ âm 90 dB Cho biết cường độ âm chuẩn 10−12 (W/m2) Giả sử nguồn âm môi trường đẳng hướng Tính cơng suất phát âm nguồn O A, 12,4 mW B 12,5 mW C 28,3 mW D 12,7 mW Bài 35: 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 40 m có mức cường độ âm 36,02 dB Cho biết cường độ âm chuấn 10 −12 (W/m2) Giả sử nguồn âm môi trường đẳng hướng Tính cơng suất phát âm nguồn O A 1,256 mW B 0,2513 mW C 2,513 mW D 0,1256 mW Bài 36: 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 mức cường độ âm 90 dB 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 khơng hấp thụ âm cường độ âm chuẩn 10−12 (W/m2) A 5256 (J) B 16299 (J) C 9,314(J) D 10,866 (J) Bài 37: Nguồn điểm S phát sóng âm đắng hướng không gian điểm S, A, B nằm phương truyền sóng (A, B phía so với S, AB = 61,2 m) Điểm M trung điểm AB cách S khoảng 50 m có cường độ âm W/m2 Năng lượng sóng âm giới hạn bời mặt cầu tâm S qua A B, biết vận tốc truyền âm khơng khí 340 m/s 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 38: Nguồn điểm S phát sóng âm đẳng hướng khơng gian điểm S, A, B nằm phương truyền sóng (A, B phía so với S, AB = 61,2 m) Điểm M trung điểm AB cách S khoảng 50 m có cường độ âm 0,2 W/m2 Năng lượng sóng âm giới hạn mặt cầu tâm S qua A B, biết vận tốc truyền âm khơng khí 340 m/s môi trường không hấp thụ âm A 1131 (J) B 525,6 (J) C 5652 (J) D 565,2 (J) Bài 39: Mức cường độ âm điểm A trước loa khoảng m 70 dB Các sóng âm loa phát phân bố theo hướng Cho biết cường dộ âm chuẩn 10 −12 (W/m2) Coi mơi trường hồn tồn khơng hấp thụ âm Hãy tính cường độ âm loa phát điểm B năm cách m trước loa Bỏ qua hấp thụ âm không khí 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 40: 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/m2) Coi mơi trường hồn tồn khơng hấp thụ âm Già sử nguồn âm môi trường đẳng hướng Tính cường độ B cách O khoảng 10 m A 10−5 (W/m2) B 10−4 (W/m2) C 10−3 (W/m2) D 10−2 (W/m2) Bài 41: Khi khoảng cách đến nguồn âm tăng lên 100 lần mức cường độ âm giảm nửa Mức cường độ âm vị trí trước tăng khoảng cách A 80 dB B 20 dB C 60 dB D Thiếu kiện để tính Bài 42: Nguồn âm S phát âm có cơng suất P khơng đổi, truyền đẳng hướng phương Tại điểm A cách S đoạn lm, mức cường độ âm 70 dB Điểm B cách nguồn 10 m có mức cường độ âm là: A 40 dB B 45dB C 50 dB D 55 dB Bài 43: Một nguồn âm điểm N phát âm theo hướng Tại điểm A cách N 10 m có mức cường độ âm L0 (dB) điểm B cách N 20 m mức cường độ âm A L0 − 4(dB)° B 0,25L0 (dB) C 0,5L0 (dB) D L0 −6 (dB) Bài 44: Mức cường độ âm điểm A trước loa khoảng m 70 dB Các sóng âm loa phát phân bố theo hướng Hãy tính mức cường độ âm loa phát điểm B nằm cách m trước loa Bỏ qua hấp thụ âm khơng khí phản xạ âm A 56 dB B 57 dB C 30 dB D 40 dB.  Bài 45: Tại nơi cách nguồn âm điểm đẳng hướng 20m có mức cường độ âm 30dB Bỏ qua tắt dần âm Mức cường độ âm điểm cách nguồn 10m là: A 56 dB B 57 dB C 36 dB D 59 dB Bài 46: Một dàn loa phát âm đẳng hướng Mức cường độ âm đo điểm cách loa khoảng a 2a 50 dB L Giá trị L A 25,0 dB B 44,0 dB C 49,4 dB D 12,5 dB Bài 47: Mức cường độ âm nguồn S gây điểm M L, cho S tiến lại gần M đoạn 62 m mức cường độ âm tăng thêm 0,7 B Khoảng cách từ S đến M A 210 m B 209 m C 112m D 42,9 m Bài 48: Tại điểm O có nguồn điểm phát sóng âm đẳng hướng không gian công suất không đổi, môi trường không hấp thụ âm Mức cường độ âm điểm A O khoảng 50 m 60 dB để mức cường độ âm giảm xuống cịn 40 dB cân phải dịch chuyển điểm A xa O thêm khoảng A 500 m B 50 m C 450m D 45m Bài 49: Tốc độ truyền âm A phụ thuộc vào cường độ âm B phụ thuộc vào độ to âm C không phụ thuộc vào nhiệt độ mơi trường D phụ thuộc vào tính đàn hồi khối lượng riêng môi trường Bài 50: Lượng lượng sóng âm truyền đơn vị thời gian qua đơn vị diện tích đặt vng góc với phương truyền A độ to âm B cường độ âm C mức cường độ âm D cơng suất âm Bài 51: Sóng siêu âm khơng sử dụng vào việc sau đây? A Dùng để soi phận thể B Dùng để nội soi dày C Phát khuyết tật khối kim loại D Thăm dò: đàn cá; đáy biển Bài 52: Phát biểu sau không ? A chất vật lý sóng âm, sóng siêu âm, sóng hạ âm đêu sóng B sóng siêu âm sóng âm mà tai người khơng nghe thấy dược C Dao động âm có tần số miên từ 16 Hz đến 20 kHz D sóng âm sóng dọc Bài 53: Tốc độ truyền âm mơi trường sẽ? A có giá trị với môi trường B tăng độ đàn hồi môi trường lớn C giảm khối lượng riêng mơi trường tăng D có giá trị cực đại truyền chân không Bài 54: Tại điểm O môi trường đẳng hướng, không hấp thụ âm, có 20 nguồn âm điểm, giống với cơng suất phát âm khơng đổi Tại điểm A có mức cường độ âm 20 dB Để trung điểm M đoạn OA cho OM = OA/k Tại O đặt thêm 30 nguồn âm giống mức cường độ â M 40dB Giá trị k A B 10 / C D 25 Bài 55: Tại điểm O môi trường đẳng hướng, khơng hấp thụ âm, có 20 nguồn âm điểm, giống với công suất phát âm không đổi Tại điểm A có mức cường độ âm 20 dB Để trung điểm M đoạn OA có mức cường độ âm 40 dB số nguồn âm giống nguồn âm cần đặt thêm O A 480 B 30 C 500 D 20 Bài 56: 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 B, B B Mức cường độ âm trung điểm M đoạn AB A 2,6 B B 1,7 B C 3,4 B D 2,5 B Bài 57: Một nguồn âm đẳng hướng phát từ O Gọi A B hai điểm nằm hên phưong truyền phía so với O Mức cường độ âm A 50 dB, B 30 dB Tính mức cường độ âm trung điểm M AB Coi môi trường không hấp thụ âm A 34,6 dB B 35,2 dB C 37,2 dB D 38,5 dB Bài 58: Tại O đặt nguồn điểm phát sóng âm đẳng hướng khơng gian, mơi trường không hấp thụ âm Ba điểm A, M, B theo thứ tự, nằm đường thẳng qua O (cùng phía với O) cho AM = 2.MB Mức cường độ âm A B, B B Mức cường độ âm M A 2,6 B B 1,7 B C 2,3 B D 2,5 B Bài 59: Một nguồn âm đẳng hướng phát từ O Gọi A B hai điểm nằm phương truyền phía so với O Mức cường độ âm A 100 dB, B 40 dB Tính mức cường độ âm trung điểm M AB Coi môi trường không hấp thụ âm A 46 dB B 86 dB C 70 dB D 43 dB Bài 60: 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 20 dB Mức cường độ âm trung điểm M đoạn AB A 27 dB B 25 dB C 26 dB D 43 dB Bài 61: Tù 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 1°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 Bài 62: Trên đường thẳng cố định môi trường đẳng hướng, không hấp thụ âm phản xạ âm, máy thu cách nguồn âm khoảng d thu âm có mức cường độ âm L; dịch chuyển máy thu xa nguồn âm thêm 18 m mức cường độ âm thu L − 20 (dB) Khoảng cách d A m B m C m D 10 m Bài 63: (ĐH−2014) Để ước lượng độ sâu giếng cạn nước, người dùng đồng hồ bấm giây, ghé sát tai vào miệng giếng thả đá rơi tự từ miệng giếng; sau s người nghe thấy tiếng đá đập vào đáy giếng Giả sử tốc độ truyền âm khơng khí 330 m/s, lấy g = 9,9 m/s2 Độ sâu ước lượng giếng A 43 m B 45 m C 39 m D 41 m 1.A 2.D 3.D 4.D 5.A 6.A 7.C 8.A 9.C 10.C 11.B 12.A 13.A 14.B 15.D 16.A 17.A 18.C 19.B 20.A 21.B 22.B 23.D 24.C 25.D 26.B 27.D 28.C 29.D 30.A 31.A 32.D 33.C 34.C 35.D 36.C 37.C 38.A 39.D 40.A 41.A 42.C 43.D 44.A 45.C 46.B 47.C 48.C 49.D 50.B 51.C 52.D 53.B 54.C 55.A 56.D 57.B 58.C 59.A 60.A 61.C 62.A 63.D Dạng CÁC BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN NGUỒN NHẠC ÂM 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 ≤ Imax ⇒ 4πr P ≤r≤ 4πI max P 4πI 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 λ v v l =k =k ⇒ f =k (với k = 1, 2, 3….) 2f 2l Tần số âm f1 = v v , họa âm bậc f = = 2f1 , họa âm bậc ba 2l 2l v = 3f1 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 (sự phản xạ xảy đầu để hở) Khi chiều dài ống phù hợp với bước sóng sóng âm f3 = Trong âm nhạc, khoảng cách hai nốt nhạc quãng tính cung nửa cung (nc) Mỗi quãng tám chia thành 12 nC Hai nốt nhạc cách nửa cung hai âm (cao, thấp) tương ứng với hai nốt nhạc có tần số thỏa mãn f c12 = 2f112 Tập hợp tất âm quãng tám gọi gam (âm giai) Xét gam với khoảng cách từ nốt Đồ đến nốt Rê, Mi, Fa, Sol, La Si, Đô tương ứng nc, nc, nc, 11C , nc, 11 nc, 12 nc VD: Nốt Rê cách nút La 7nc nên nốt La có tần số 440 Hz tần số nốt Rê thỏa mãn: 440 12 12 = f => f ≈ 294 (Hz) Ví dụ : 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/m2) 10 (W/m2) Hỏi cách còi tiếng cịi bắt đầu gây cảm giác đau cho người đó? A 0,1m B 0,2m C 0,3m D 0,4m Hướng dẫn P   I = 4πr I  r2  I  ⇒ =  ÷ ⇒ r2 = r1 = 104 10−10 = 0,1( m )  P I max  r1  Imax I = max  π r  ⇒ Chọn A Ví dụ 2: Một sợi dây đàn dài 80 cm dao động tạo sóng dùng dây với tốc truyền sóng 20 m/s Tần số âm dây đàn phát A 25 Hz B 20 Hz C 12,5 Hz D 50 Hz Hướng dẫn λ v v v l = k = k ⇒ f = k ⇒ f1 = = 12,5 ( Hz ) ⇒ Chọn C 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 Hướng dẫn D 40 cm λ 2l ⇒λ= ⇒ λ max = 2l = 160 ( cm ) ⇒ Chọn B 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 v  f = 2l v v f3 = 3,5f → = 3,5 ⇒ l ' = l = 60 ( cm ) ⇒ Chọn C  2l ' 2l 3, f = v  2l ' Ví dụ 5: Một ống sáo dài 0,6 m bịt kín đầu đầu để hở Cho vận tốcc truyền âm khơng khí 300 m/s Hai tần số cộng hướng thấp vào ống sáo A 125 Hz 250 Hz B 125 Hz 375 Hz C 250 Hz 750 Hz C 250Hz 500Hz Hướng dẫn λ v v f1 = 125 ( Hz ) l = ( 2n + 1) = ( 2n + 1) ⇒ f = ( 2n + 1) = ( 2n + 1) 125 ⇒  4f 4l f = 375 ( Hz ) ⇒ Chọn B 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, cịn đầu A nút bụng Nếu đầu A bụng âm nghe to λ λ l = ( 2n − 1) ⇒ l = 4 λ λ Nếu đầu A nút âm nghe nhỏ l = n ⇒ l = 2 l =n 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 v 340  λ = f = 680 = 0,5 ( m )  λ l = ( 2n + 1) λ ⇒ l = 0,125 ( m ) ⇒ h max = 15 − l = 2,5 ( cm ) =  4 ⇒ Chọn A Ví dụ 7: Một âm thoa nhỏ đặt miệng ống khơng khí hình trụ AB, chiều dài l ống 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 Hưởng dẫn λ λ l = ( 2n + 1) ⇒ l = = 13 ⇒ λ = 52 ( cm ) 4 l 65 ⇒ Sn = Sb = + 0, = + 0,5 = ⇒ Chọn B 0,5λ 0,5.52 Chú ý: Nếu hai lần thí nghiệm liên tiếp nghe âm to nghe âm nhỏ λ = l − l ⇒ λ = 2( l − l ) Nếu lần nghiệm đầu nghe âm to lần thí nghiệm nghe âm nghe λ âm nhỏ = l − l ⇒ λ = ( l − l ) Tốc độ truyền âm: v = λf 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 nưóc chảy khỏi ống Hai lần cộng hưởng gần xảy chiều dài cột khí 0,175 m 0,525 m Tốc độ truyền âm khơng khí A 280m/s B 358 m/s C 338 m/s D 328 m/s Hướng dẫn λ = l − l ⇒ λ = ( l − l ) = ( 0,525 − 0,175 ) = 0, ( m ) ⇒ v = λf = 280 ( m / s ) ⇒ Chọn A 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 thuỷ tinh Thay đổi độ cao cột khơng khí bỉnh 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 không 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 λ = l − l ⇒ λ = ( l − l ) = ( 50 − 35 ) = 30 ( cm ) ⇒ v = λf = 300 ( m / s ) ⇒ Chọn B Chú ý: Nếu ống khí đầu bịt kín, đầu để hở mà nghe âm to đầu bịt kín nút λ v v v đầu để hở bụng: l = ( 2n + 1) = ( 2n = 1) ⇒ f = ( 2n + 1) ⇒ f min1 = 4f 4l 4l Nếu ống để hở hai đầu mà nghe âm to hai đầu bụng hai λ v v v l =k =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 D 195,25 Hz Hướng dẫn λ v v v l = ( 2n + 1) = ( 2n = 1) ⇒ f = ( 2n + 1) ⇒ f min1 = 4f 4l 4l λ v v v l =k =k ⇒ f = k ⇒ f = ⇒ f = 2f min1 = 261( Hz ) 2f 2l 2l ⇒ Chọn C Ví dụ 11: Trong âm nhạc, khoảng cách hai nốt nhạc quãng tính cung nửa cung (nc) Mỗi quãng tám chia thành 12 nC Hai nốt nhạc cách nửa cung hai âm (cao, thấp) tương ứng với hai nốt nhạc có tần số thỏa mãn f c12 = 2ft12 Tập họp tất âm quãng tám gọi gam (âm giai) Xét gam với khoảng cách từ nốt Đồ đến nốt Rê, Mi, Fa, Sol, La, Si, Đô tương ứng nc, nc, nc, nc , nc, 11 nc, 12 nc Trong gam này, âm ứng với nốt La có tần số 440 Hz âm ứng với nốt Si có tần số A 330 Hz B 392 Hz C 494 Hz D 415 Hz Hướng dẫn 12 Từ nốt La đến nốt Si cách 2nc nên fSi12 = 22.f La ⇒ fSi12 = 2.2.44012 ⇒ fSi = 493,8833 ( Hz ) ⇒ Chọn C Ví dụ 12: Ở Việt Nam, phổ biến loại sáo trúc có lỗ bấm, lỗ thổi lỗ định âm (là lỗ để sáo phát âm bản) Các lỗ bấm đánh số 1, 2, 3, 4, 5, tính từ lỗ định âm; lỗ phát âm có tần số cách âm tính cung theo thứ tự; cung, cung, 2,5 cung, 3,5 cung, 4,5 cung, 5,5 cung Coi lỗ bấm ống sáo rút ngắn Hai lỗ cách cung nửa cung (tính từ lỗ định âm) có tỉ số chiều dài đến lỗ thổi tương ứng 8/9 15/16 Giữa chiều dài L, từ lỗ thổi đến lỗ thứ I tần số f i (i = ÷ 6) âm phát từ lơ tn theo cơng thức L = v (v tốc độ truyền âm khơng khí 340 m/s) Một ống sáo phát âm có tần 4f1 số f= 440 Hz Lỗ thứ phát âm có tần số A 392 Hz B 494 Hz C 751,8 Hz Hướng dẫn D 257,5 Hz Gọi khoảng cách lỗ 0, 1, 2, 3, 4, đến lỗ thổi L0, L1, L2, L3, L4, L5 L5 L5 L L3 L L1 8 15 8 1280 = = = Ta biến đổi: L0 L L3 L L1 L 9 16 9 2187 Từ L = L f L v 2187 ⇒ = ⇒ f5 = f = 440 ≈ 751,8 ( Hz ) ⇒ Chọn C 4f1 L0 f5 L5 1280 Ví dụ 13: Một đàn ghi ta có phần dây dao động dài l = 40 cm, căng hai giá A B hình vẽ Đầu cán có khắc lồi C, D, E Chia cán thành ô 1, 2, Chỉ gảy đàn mà khơng ấn ngón tay vào dây đàn dao động phát âm la quãng ba (La3) có tần số 440 Hz Ấn vào ô phần dây dao động CB = l , ấn vào phần dây dao động DB = l , Biết âm phát cách nửa cung, quãng nửa cung ứng với tỉ số tần số bằng: a = 12 = 1,05946 hay 1/a = 0,944 Khoảng cách AC có giá trị là: A 2,12 cm B 2,34 cm C 2,24 cm D 2,05 cm Hướng dẫn v  AB = l = 2f CB f  ⇒ = = Theo ra:  v AB f1 a CB = l =  2f1  1 ⇒ CA = AB − CB = AB 1 − ÷ = 40 ( − 0,944 ) = 2, 24 ( cm ) ⇒ Chọn C  a PHẦN Bài 1: Một nguồn âm O (coi nguồn điểm) công suất 4n (mW) Giả sử nguồn âm môi trường đẳng hướng, bỏ qua hấp thụ âm phản xạ âm môi trường Cho biết ngưỡng nghe ngưỡng đau âm 10 −11 (W/m2) 10−3(W/m2) Để nghe âm mà khơng có cảm giác đau phải đúưg phạm vi trước O? A 1m − 10000 m B 1m − 1000m C 10m − 1000m D 10 m − 10000 m Bài 2: Mức cường độ âm điểm A trước loa khoảng m 70 dB Các sóng âm loa phát sóng cầu Một người đứng trước loa 100 m bắt đầu khơng nghe âm loa phát Cho biết cường độ chuẩn âm 10 −12 (W/m2) Bỏ qua hấp thụ âm khơng khí phản xạ âm Hãy xác định ngưỡng nghe tai người (theo đơn vị W/m2) A 10−8 (W/m2) B 10−9(W/m2) C 10−10 (W/m2) D 10−11 (W/m2) Bài 3: Tại nơi cách nguồn âm điểm đẳng hướng 20 m có mức cường độ âm 30 dB Bỏ qua tắt dần âm Biết ngưỡng nghe cường độ âm chuẩn 10 −12 (W/m2) Xác đinh khoảng cách từ nguồn tới nơi mà âm khơng cịn nghe A r > 0,63 km B r > 0,62 km C r > 0,64 km D r > 0,65 km Bài 4: Âm đàn gita có chu kì (ms) Trong tần số sau tần số KHÔNG phải hoạ âm đàn A 1200 Hz B 1000 Hz C 1500 Hz D 5000 Hz Bài 5: Một dây đàn hai đầu cố định dài 1,5 m, dao động phát âm Tốc độ sóng dây 250 m/s Chọn phương án SAI A Tần số âm 83,3 Hz B Chu kì hoạ âm bậc 6.10−3 s C Bước sóng hoạ âm bậc m D Tần số hoạ âm bậc 130 Hz Bài 6: Một dây đàn viôlon hai đầu cố định, dao động, phát âm ứng với nốt nhạc la có tần số 440 Hz Tốc độ sóng dây 250 m/s Hỏi độ dài dây bao nhiêu? A 0,42 m B 0,28 m C 10 m D 0,36 m Bài 7: Một dây đàn phát âm có tần số 400 Hz hoạ âm có tần số 800 Hz, tai người nghe âm có tần số A 400 Hz B 600 Hz C 1200 Hz D 800 Hz Một ống sáo dài m đầu bịt kín đầu để hở, thổi luồng khí vào miệng sáo dao động phát âm Tốc độ sóng âm ống sáo 340 m/s Bài 8: Tính tần số âm A 127 Hz B 85 Hz C 129 Hz D 130 Hz Bài 9: Tính chu kì hoạ âm bậc A 127 ms B 128 ms C 129 ms D 2,35 ms Bài 10: Tính bước sóng hoạ âm bậc A 200 m/s B 300 m C 1,33 m D 1,34 m Bài 11: Một ống sáo dài l = 0,5m phát âm có tần số 440 Hz, cắt ngắn chiều dài ống sáo nửa ống sáo phát hoạ âm bậc có tần số bao nhiêu? Coi tốc độ truyền âm không đổi A 1320 Hz B 880 Hz C 2640 Hz D 220 Hz Bài 11:Một ống sáo dọc có miệng lỗ thổi (nguồn âm, nút sóng) cách lỗ ứng với âm la cao 19 cm Tốc độ truyền âm khơng khí nhiệt độ phịng lúc thổi sáo 331 (m/s) Bài 12: Tính tần số âm la cao (âm bản) A 435,5 Hz B 85 Hz C 129 Hz D 130 Hz Bài 13: Tính khoảng cách miệng lỗ thổi lỗ ứng với âm đô cao (âm bàn, có tần số 518 Hz) ống sáo A 0,825 m B 0,16 m C 0,625 m D 0,875 m Bài 14: Biết có âm la trầm (âm bản) âm đô trầm (âm bản) có tần số nửa tần số âm la cao cao Hãy tính khoảng cách hai lỗ ứng với hai âm la khoảng cách hai lỗ ứng với hai âm đô ống sáo A 0,825 m B 0,855 m C 0,05 m D 0,06 m Bài 15: Một sáo (kín đầu, hở đầu) phát âm nốt nhạc La tần số 440,0 Hz Tần số nhỏ họa âm sáo phát A 1320 Hz B 880,0 Hz C 1760 Hz D 440,0 Hz Bài 16: Trong ống thẳng, dài m, hai đầu hở, tượng sóng dừng xảy với âm có tần số f Biết ống có nút sóng tốc độ truyền âm 330 m/s Tần số f có giá trị A 165 Hz B 330 Hz C 495 Hz D 660 Hz Bài 17: Một ống sáo dài 80 cm, hở đầu, tạo sóng dừng ống sáo với âm cực đại đầu ống, khoảng ống sáo có nút sóng Bước sóng âm A 80 cm B 40 cm C 160 cm D 120 cm Bài 18: Một âm thoa nhỏ đặt miệng ống khơng khí hình trụ AB, chiều dài 75 cm Khi âm thoa dao động ta thấy ống có sóng dừng ổn định với bước sóng 12 cm Biết với ơng khí đầu B nút sóng, đầu A bụng sóng Số nút sóng phần hai đầu A, B A 12 B 13, C 14 D 15 Bài 19: Một âm thoa phát tần số 440 Hz, đặt sát miệng bình trụ đựng nước có mực nước cách miệng bình cho âm phát từ miệng bình to Tốc độ truyền âm khơng khí 330 m/s Hỏi cần rót thêm vào bình cột nước có chiều cao tối thiểu âm hở nên nhỏ nhất? A 37,5 cm B 27,5 cm C 18,75 cm D.17,85 cm Bài 20: Mực nước ống thuỷ tinh đặt thẳng đứng, chiều dài 1,0 m điều chỉnh vị trí ống Một âm thoa dao động với tần số 680 Hz đặt đầu hở ống Tốc độ truyền âm khơng khí 340 m/s Hỏi mực nước vị trí nghe âm phát to nhất? Chọn phương án sai A 0,825 m B 0,875 m C 0,625 m D 0,125m Bài 21: Một âm thoa có tần số 850 Hz đặt sát miệng ống nghiệm hình trụ đáy kín đặt thẳng đứng cao 80 cm Đổ dần nước vào ống nghiệm đến độ cao 30 cm thấy âm khuyếch đại lên mạnh, biết tốc độ truyền âm khơng khí từ 300 m/s đến 350 m/s Hỏi đổ thêm nước vào ống nghiệm có thêm vị trí mực nước cho âm khuyếch đại mạnh? A B C D.4 Bài 22: Cho ống trụ chứa nước, dùng âm thoa tạo dao động Âm miệng ống to hai lần liên tiếp ứng với khoảng cách từ miệng ống đến mặt nước 75 mm 25 mm Biết tốc độ truyền âm khơng khí 340 m/s Tần số âm A 3400 Hz B 3300 Hz C 3500 Hz D 3600 Hz Bài 23: Một ống thuỷ tinh bên có pit tơng dịch chuyển ống Ở miệng ống người ta đặt âm thoa tạo sóng âm lan truyền vào ống với tốc độ 340 m/s, ống xuất sóng dừng nghe âm miệng ống rõ Người ta dịch chuyển pit tông đoạn 40 cm ta lại nghe âm rõ lần thứ hai Tần số âm thoa có giá trị A 272 Hz B 212,5 Hz C 850 Hz D 425 Hz Bài 24: Đặt âm thoa phía miệng hình trụ rót nước vào ống cách từ từ người ta nhận thấy âm phát nghe to khoảng cách từ mặt chất lỏng ống đến miệng ống nhận hai giá trị liên tiếp h = 25 cm h2 = 75 cm Hãy xác định tần số f âm thoa tốc độ truyền âm khơng khí 340 m/s? A 272 Hz B 340 Hz C 850 Hz D 425 Hz Bài 25: Một sóng âm có tần số 320 Hz truyền từ miệng ống thẳng đứng có chứa nước Mực nước điều chỉnh từ từ cho tượng sóng dừng với âm nghe to tạo nên liên tiếp ứng với mực nước 20 cm 70 cm Tốc độ truyền âm ống A 293 m/s B 271 m/s C 320 m/s D 311 m/s Bài 26: Lắp xi lanh lồng pittong âm thoa lên giá cho hai nhánh âm thoa nằm mặt phẳng chứa trục xilanh, vng góc với trục xi lanh nhánh âm thoa nằm gần sát đầu hở xilanh Dùng búa cao su gõ nhẹ, đặn vào nhánh âm thoa, đồng thời dịch chuyển dần pittong xa đầu hở xilanh Lắng nghe âm phát xác định hai vị trí gần pittong nghe thấy âm to cách ∆l Bước sóng sóng âm truyền khơng khí A ∆l B ∆l C 0,5 ∆l D 0,25 ∆l Bài 27: Một ống có đầu bịt kín đầu để hở tạo họa âm bậc có tần số 360 Hz Nếu người ta để hở đầu âm tạo có tần số A 522 Hz B 120 Hz C 261 Hz D 240 Hz Bài 28: Xác định tần số âm nghe (âm bản) áp chặt tai vào đầu ống A 435,5 Hz B 85 Hz C 128 Hz D 130 Hz Bài 29: Hỏi tần số âm nghe (âm bản) di chuyển ống xa dần ống hai đầu để hở A 435,5 Hz B 85 Hz, C 128 Hz D 256 Hz 1.C 11.C 21.A 2.B 12.A 22.A 3.A 13.B 23.D 4.B 14.D 24.B 5.D 15.A 25.C 6.B 16.A 26.B 7.A 17.A 27.D 8.B 18.A 28.C HẾT - 9.D 19.C 29.D 10.C 20.A 30 ... không ? A chất vật lý sóng âm, sóng siêu âm, sóng hạ âm đêu sóng B sóng siêu âm sóng âm mà tai người khơng nghe thấy dược C Dao động âm có tần số miên từ 16 Hz đến 20 kHz D sóng âm sóng dọc Bài... 20.A 21.B 22.B 23.D 24. C 25.D 26.B 27.D 28.C 29.D 30.A 31.A 32.D 33.C 34. C 35.D 36.C 37.C 38.A 39.D 40 .A 41 .A 42 .C 43 .D 44 .A 45 .C 46 .B 47 .C 48 .C 49 .D 50.B 51.C 52.D 53.B 54. C 55.A 56.D 57.B 58.C... 5: Một sóng âm có tần số xác định truyền khơng khí nước với tốc độ 320 m/s 144 0 m/s Khi sóng âm truyền từ nựớc khơng khí bước sóng A tăng 4, 4 lần B giảm 4, 5 lần C tăng 4, 5 lần D giảm 4, 4 lần.