Bài 10. Đặc trưng vật lí của âm

Lý thuyết

Bài 10.1 trang 25 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 12

Hãy chọn phát biểu đúng. Người có thể nghe được âm có tần số

A. từ 16 Hz đến 20 000 Hz.              B. Từ thấp tới cao              

C. dưới 16 Hz.                                    D. Trên 20 000 Hz

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng A

Bài 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6, 10.7, 10.8 trang 26 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 12

10.2. Chỉ ra phát biểu sai.

Âm LA của một cái đàn ghita và của một cái kèn có thể có cùng

A. tần số.                                        B. cường độ.

C. mức cường độ.                        D. đồ thị dao động.

10.3. Hãy chọn phát biểu đúng.Cường độ âm được xác định bằng

A. áp suất tại một điểm trong môi trường mà sóng âm truyền qua.

B. biên độ dao động của các phần tử của môi trường (tại điểm mà sóng âm truyền qua).

C. năng lượng mà sóng âm chuyển trong một đơn vị thời gian qua một đơn vị diện tích (đặt vuông góc với phương truyền sóng).

D. cơ năng toàn phần của một thể tích đơn vị của môi trường tại điểm mà sóng âm truyền qua.

10.4. Đơn vị của mức cường độ âm là

A. Oát.                                        B. Đêxiben.

C. Oát trên mét vuông.             D. Niutơn trên mét vuông.

10.5. Hãy chọn phát biểu đúng.

Khi cường độ âm tăng gấp 100 lần thì mức cường độ âm tăng

A. 100 dB.              B. 20 dB.              C. 30 dB.            D. 40 dB.

10.6. Khi nói về siêu âm, phát biểu nào sau đây là sai ?

A. Siêu âm có thể truyền trong chất rắn.

B. Siêu âm có tần số lớn hơn 20 KHz.

C. Siêu âm có thể truyền được trong chân không.

D. Siêu âm có thể bị phản xạ khi gặp vật cản

10.7. Một sóng âm truyền trong một môi trường. Biết cường độ âm tại một điểm gấp 100 lần cường độ âm chuẩn của âm đó thì mức cường độ âm tại điểm đó là

A. 10 dB.              B. 100 dB              C. 20 dB.             D. 50 dB.

10.8. 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. 10 000 lần.                      B. 1 000 lần.          

C. 40 lần.                             D. 2 lần.

Hướng dẫn giải

10.2	10.3	10.4	10.5	10.6	10.7	10.8
D	C	B	B	C	C	A

Bài 10.9 trang 27 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 12

Một âm có cường độ 10 w/m² sẽ gây ra nhức tai. Giả sử một nguồn âm kích thước nhỏ s đặt cách tai một khoảng d = 1 m.

a)  Để âm do nguồn phát ra làm nhức tai, thì công suất  P của nguồn phải bằng bao nhiêu ?

b)  Giả sử nguồn có công suất đó. Hỏi mức cường độ âm do nguồn gây ra tại một điểm ở cách 1 km là bao nhiêu ?

Hướng dẫn giải

a) Cường độ âm I do một nguồn điểm có công suất P gây ra tại một điểm ở cách nguồn môt khoảng Rỉa : \(I = {P \over {4\pi {R^2}}}\,\) do đó \(P = 4\pi {R^2}I\)

với R = 1 m, I = 10 w/m², ta được :P = 4.3,14.10 = 125,6 W.

b) Ở khoảng cách 1 km = 1 000 m, cường độ âm giảm 1000² = 10⁶ lần so với khoảng cách 1 m, tức là : \(I' = {I \over {{{10}^6}}} = {{10} \over {{{10}^6}}} = {10^{ - 5}}\,\,{\rm{W}}/{m^2}\).

Vậy mức cường độ âm tính ra đêxiben là: \(L = 10\lg {{I'} \over I} = 10\lg {{{{10}^{ - 5}}} \over {{{10}^{ - 12}}}} = 70\,dB\)

Bài 10.10 trang 27 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 12

Loa của một máy thu thanh gia đình có công suất âm thanh P = 1 W khi mở to hết công suất.

a) Tính mức cường độ âm do loa đó tạo ra tại một điểm ở trước máy 4 m.

b) Để ở tại điểm ấy, mức cường độ âm chỉ còn 70 dB, phải giảm nhỏ công suất của loa bao nhiêu lần ?

Hướng dẫn giải

a) Theo bài ra ta có

\(I = {P \over {4\pi {R^2}}} = {1 \over {4.3,{{14.4}^2}}} = {5.10^{ - 3}}\,\,{\rm{W}}/{m^2} \\ L = 10\lg {I \over {{I_0}}} = 10\lg {{{{5.10}^{ - 3}}} \over {{{10}^{ - 12}}}} = 97\,dB\)

b)  Cường độ âm I' ứng với mức 70 dB hay 7 B là :

I' = 10⁷I₀= 10⁷.10^-12 = 10^-5 w/m²

Vây phải giam nhỏ công suất của loa : \(N = {{{{5.10}^{ - 3}}} \over {{{10}^{ - 5}}}} = 500\) lần.

Bài 10.11 trang 27 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 12

Mức cường độ âm do một nguồn S gây ra tại một điểm M là L; cho nguồn S tiến lại gần M một khoảng D thì mức cường độ tăng thêm được 7 dB.

a) Tính khoảng cách R từ s tới M, biết D = 62 m.

b) Biết mức cường độ âm tại M là 73 dB, hãy tính công suất của nguồn.

Hướng dẫn giải

a) Gọi I là cường độ âm tại M và I' là cường độ âm tại điểm ở gần hơn, ta có :

\(I = {P \over {4\pi {R^2}}}\,;I' = {P \over {4\pi {{\left( {R - D} \right)}^2}}}\,;\Delta L = 10\lg \,\,{{I'} \over I}\)

do đó   \(\Delta L = 10\lg \,\,{{{R^2}} \over {{{\left( {R - D} \right)}^2}}} = 20.\lg {R \over {R - D}}\)

với \(\Delta L = 7dB,D = 62m\) ta được :

\(\lg {R \over {R - D}} = {7 \over {20}} \approx \lg 2,24\)

 Do đó \(R = {{2,24} \over {1,24}}D = {{56} \over {31}}.62 = 112m\)

b) Ta có : \(L = 10\lg {I \over {{I_0}}}\)

với \({I_0} = {10^{ - 12}};L = 73\)  ta được :

\(\lg {I \over {{I_0}}} = 7,3 = 7 + 0,3 = \lg {10^7} + \lg 2 = \lg ({2.10^7})\)

Vậy \(I = {2.10^7}{I_0} = {2.10^7}{.10^{ - 12}} = {2.10^{ - 5}}{\rm{W}}/{m^2}\) và

\(P = 4\pi {R^2}I = 4.3,{14.112^2}{.2.10^{ - 5}} \approx 3,15W\)

Bài 10.12 trang 27 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 12

Trong một cuộc thí nghiêm nhằm xác định tốc độ âm trong không, khí, có hai nhóm nhà vật lí ở cách nhau 18 612 m. Mỗi nhóm luân phiên bắn một phát đại bác, để nhóm kia đo thời gian t từ lúc thấy lửa loé ra ở miệng súng, đến lúc nghe thấy tiếng nổ. Giá trị trung bình của các phép đo là t= 54,6 s. Hỏi:

a) Việc bắn và đo luân phiên nhằm mục đích gì ?

b) Tốc độ âm thanh trong các điều kiện của thí nghiêm là bao nhiêu ?

Hướng dẫn giải

a) Việc bắn và đo luân phiên nhằm mục đích loại trừ ảnh hưởng của gió.

b) Tốc độ âm thanh trong các điều kiện của thí nghiêm là \( v={18612\over 54,6}=341 m/s\)

Bài 10.13 trang 27 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 12

Giả sử tốc độ âm trong không khí là 333 m/s. Một tia chớp loé ra ở cách một khoảng l, và thời gian từ lúc chớp loé đến lúc nghe thấy tiếng sấm là t.

a) Tìm hệ thức liên hệ giữa l và t.

b) Nêu một quy tắc thực nghiệm để tính l, khi đo được t.

Hướng dẫn giải

a) Hệ thức liên hệ giữa l và t:

\( l=v.t=333.t (m)={1\over 3}t (km)\)

b) Quy tắc thực nghiệm: "Số đo l ra kilômét, bằng một phần ba số đo tính ra giây" hay là "lấy số đo thời gian t (bằng giây) chia cho 3, thì đư số đo l bằng kilômét".