Tài liệu Sóng dừng

HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Tùng GV : CHỦ ĐỀ : SÓNG DỪNG ( 1 Tiết ) PHẦN I. TÓM TẮT LÍ THUYẾT 1. Sự phản xạ của sóng : - Nếu vật cản cố định thì tại điểm phản xạ, sóng phản xạ luôn luôn ngược pha với sóng tới và triệt tiêu lẫn nhau - Nếu vật cản tự do thì tại điểm phản xạ, sóng phản xạ luôn luôn cùng pha với sóng tới và tăng cường lẫn nhau 2. Sóng dừng : Sóng tới và sóng phản xạ nếu truyền theo cùng một phương, thì có thể giao thoa với nhau, và tạo thành một hệ sóng dừng. - Trong sóng dừng, một số điểm luôn đứng yên gọi là nút, một số điểm luôn dao động với biên độ cực đại gọi là bụng. - Khoảng cách giữa 2 nút liên tiếp hoặc 2 bụng liên tiếp bằng nửa bước sóng - Sóng dừng là sự giao thoa của sóng tới và sóng phản xạ, Điều kiện để có sóng dừng trên sợi dây kv k  f  , với k là số bụng sóng có trên dây. 2 2l 1 λ (2k  1)v * Khi một đầu cố định, một đầu tự do : l = (k + )  f  2 2 4l * Khi hai đầu cố định : l  với k là số bụng sóng có trên dây. PHẦN II. TRẮC NGHIỆM LÍ THUYẾT Câu 1. Trên một dây có hiện tượng sóng dừng thì A. tất cả phần tử trên dây đều đứng yên. B. xuất hiện trên dây có những bụng sóng xen kẽ với nút sóng. C. tất cả các điểm trên dây đều dao động với biên độ cực đại. D. tất cả các điểm trên dây đều chuyển động với cùng một tốc độ. Câu 2. Khi có sóng dừng trên một sợi dây đàn hồi thì khoảng cách giữa hai bụng sóng liên tiếp bằng A. một phần tư bước sóng. B. một bước sóng. C. nửa bước sóng. D. hai bước sóng. Câu 3. Khi có sóng dừng trên sợi dây đàn hồi thì A. tất cả các điểm của dây đều dừng dao động. B. nguồn phát sóng dừng dao động. C. trên dây có những điểm dao động với biên độ cực đại xen kẽ với những điểm đứng yên. D. trên dây chỉ còn sóng phản xạ, còn sóng tới thì dừng lại. Câu 4. Sóng dừng xảy ra trên dây đàn hồi cố dịnh khi chiều dài của A. dây bằng một phần tư bước sóng. B. bước sóng gấp đôi chiều dài của dây. C. dây bằng bước sóng. D. bước sóng bằng một số lẻ chiều dài của dây. Câu 5. Khi có sóng dừng trên dây đàn hồi thì A. tất cả các điểm trên dây đều dừng lại không dao động. B. nguồn phát sóng ngừng dao động còn các điểm trên dây vẫn dao động. C. trên dây có các điểm dao động mạnh xen kẽ với các điểm đứng yên. D. trên dây chỉ còn sóng phản xạ, còn sóng tới bị triệt tiêu. Câu 6. Khi xảy ra hiện tượng sóng dừng trên, khoảng cách giữa hai nút sóng liên tiếp là A. hai lần bước sóng. B. một bước sóng. C. một nửa bước sóng. D. một phần tư bước sóng. TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 1/10 HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ GV : Trần Thanh Tùng Câu 7. Điều kiện có sóng dừng trên dây chiều dài ℓ khi một đầu dây cố định và đầu còn lại tự do là A. ℓ = kλ. B. ℓ = kλ/2. C. ℓ = (2k + 1)λ/2. D. ℓ = (2k + 1)λ/4. Câu 8. Điều kiện có sóng dừng trên dây chiều dài ℓ khi cả hai đầu dây cố định hay hai đầu tự do là A. ℓ = kλ. B. ℓ = kλ/2. C. ℓ = (2k + 1)λ/2. D. ℓ = (2k + 1)λ/4. Câu 9. Một dây đàn hồi có chiều dài ℓ, hai đầu cố định. Sóng dừng trên dây có bước sóng dài nhất là A. λmax = ℓ/2. B. λmax = ℓ. C. λmax = 2ℓ. D. λmax = 4ℓ. Câu 10. Một dây đàn hồi có chiều dài L, một đầu cố định, một đầu tự do. Sóng dừng trên dây có bước sóng dài nhất là A. λmax = ℓ/2. B. λmax = ℓ. C. λmax = 2ℓ. D. λmax = 4ℓ. ĐÁP ÁN 1 B 2 C 3 C 4 B 5 C 6 C 7 D 8 B 9 C 10 D PHẦN III. TRẮC NGHIỆM BÀI TẬP A. CÁC DẠNG BÀI TẬP CẤP ĐỘ NHẬN BIẾT - VẬN DỤNG DẠNG 1: PHA DAO ĐỘNG Phương pháp: Chú ý các điểm dao động khi có sóng dừng chỉ có thể đồng pha hay ngược pha, các điểm trên cùng một bó sóng luôn dao động cùng pha, và ngược pha với bó bên cạnh. Ví dụ : Trên một sợi dây đàn hồi có sóng dừng. Xét hai điểm M, N trên dây không trùng với vị trí của nút sóng, độ lệch pha giữa M và N không thể nhận giá trị nào sau đây? A.  B. /2 C. 2 D. 0 Bài giải: Hai điểm chỉ có thể đồng pha hoặc ngược pha nên không thể nhận đáp án B DẠNG 2: SÓNG DỪNG TRÊN DÂY Phương pháp:  (k �N * ) 2 Số bụng sóng = số bó sóng = k ; Số nút sóng = k + 1 Một đầu là nút sóng còn một đầu là bụng sóng:  l  (2k  1) (k �N ) 4 Số bó (bụng) sóng nguyên = k; Số bụng sóng = số nút sóng = k + 1 * Hai đầu là nút sóng: l  k Ví dụ : Một nam điện có dòng điện xoay chiều tần số 50Hz đi qua. Đặt nam châm điện phía trên một dây thép AB căng ngang với hai đầu cố định, chiều dài sợi dây 60cm. Ta thấy trên dây có sóng dừng với 2 bó sóng. Tính vận tốc sóng truyền trên dây A.60m/s B. 60cm/s C.6m/s D. 6cm/s Bài giải: Vì nam châm có dòng điện xoay chiều chạy qua lên nó sẽ tác dụng lên dây một lực tuần hoàn làm dây dao động cưỡng bức.Trong một chu kỳ dòng điện đổi chiều 2 lần nên nó hút dây 2 lần . Vì vậy tần số dao động của dây = 2 lần tần số của dòng điện. Tần số sóng trên dây là: f’ = 2.f =2.50 =100Hz  Vì trên dây có sóng dừng với 2 bó sóng nên: AB = L = 2. �   L  60cm 2 Ta có: v =  . f  60.100  6000cm / s  60m / s  Chọn A DẠNG 3: SÓNG DỪNG TRONG CỘT KHÔNG KHÍ l là chiều dài của cột khí trong ống, đầu kín là nút đầu hở là bụng của sóng dừng trong ống khí TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 2/10 HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Tùng GV : Ví dụ : Một ống khí có một đầu bịt kín, một đàu hở tạo ra âm cơ bản có tần số 112Hz. Biết tốc độ truyền âm trong không khí là 336m/s. Bước sóng dài nhất của các họa âm mà ống này tạo ra bằng: A. 1m. B. 0,8 m. C. 0,2 m. D. 2m.  4l Bài giải: Điều kiện để có sóng dừng trong ống: l  2k  1    (*) 4 2k  1 v v v  f   2k  1  2k  1 f 0 ( f 0  : tần số âm cơ bản)  4l 4l v v 112  l  0,75m Âm cơ bản ứng với k 0 . Ta có: f 0 112Hz  4l 4.112 4l Từ (*) ta thấy các hoạ âm có  max khi  2k  1 min 3 (với k 1 ) .Vậy: max  1  m  . Chọn A. 3 B. CÁC DẠNG BÀI TẬP CẤP ĐỘ VẬN DỤNG CAO DẠNG 4: THAY ĐỔI TẦN SỐ f1 là tỉ số 2 số nguyên liên tiếp thì f min  f1  f 2 ( 2 đầu cố định ) f2 f1 f  f2  Nếu có 2 tần số liên tiếp mà là tỉ số 2 số nguyên lẻ liên tiếp thì f min  1 ( có 1 đầu tự do ) f2 2  Nếu có 2 tần số liên tiếp mà  Khi chỉ thay đổi tần số thì số nút tăng them bao nhiêu số bụng cũng tăng bấy nhiêu - 2 đầu cố định : Δf = Δk. v 2l - 1 đầu cố định, 1 đầu tự do : Δf = Δk. 2v 4l Ví dụ 1 : Một sợi dây đàn hồi dài có sóng dừng với 2 tần số liên tiếp là 30Hz và 50Hz. Chọn phương án đúng. A. Dây có một đầu cố định và một đầu tự do. Tần số nhỏ nhất để có sóng dừng khi đó là 30Hz. B. Dây có một đầu cố định và một đầu tự do. Tần số nhỏ nhất để có sóng dừng khi đó là 10Hz. C. Dây có hai đầu cố định. Tần số nhỏ nhất để có sóng dừng khi đó là 30Hz. D. Dây có hai đầu cố định. Tần số nhỏ nhất để có sóng dừng khi đó là 10Hz. f1 3 30  50   f min  Bài giải: Nhận xét 10 Hz chọn B f2 5 2 Ví dụ 2 : Trên một sợi dây dài 1m, một đầu cố định, một đầu gắn với cần rung với tần số thay đổi được. Ban đầu trên dây có sóng dừng. Khi tần số tăng thêm 20Hz thì số nút trên dây tăng thêm 7 nút. Tính tốc độ truyền sóng trên dây. A. 5,71 m/s B. 14,29 m/s C. 0,83 m/s D. 2 m/s Bài giải: Δf = Δk. v Δf 20 40 = 2.1. = = 5,71m / s chọn A  v = 2l. 2l Δk 7 7 DẠNG 5: LIÊN HỆ VẬN TỐC, LI ĐỘ, BIÊN ĐỘ SÓNG DỪNG Liên hệ vận tốc, li độ và biên độ sóng dừng. M cách nút đoạn x  AM  Amax sin 2x  ; M cách bụng đoạn y  AM  Amax cos 2y  Nếu M, N nằm trên cùng bó sóng hoặc các bó cùng chẵn, cùng lẻ thì : 2x M 2y M sin cos u M vM     AM   2x N 2y N u N vN AN sin cos  TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ  - Trang 3/10 HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ GV : Trần Thanh Tùng Nếu M, N nằm trên 2 bó sóng liền kề hoặc các bó chẵn, bó lẻ thì : 2x M 2y M sin cos u M vM     AM   2x N 2y N uN vN AN sin cos   Ví dụ : Một sóng dừng trên dây đàn hồi dài với bước sóng 60cm. Ba điểm theo thứ tự E, M, N trên dây với EM = 3 MN = 30cm và M là điểm bụng. Khi vận tốc dao động tại N là 3cm / s thì tốc độ dao động tại E là A. 3cm / s B. 2cm/s. C. 1,5cm/s. D. 2 cm / s 3 Bài giải : Nhận xét E, N nằm trên 2 bó sóng liền kề vE  vN 2 (  30) 2 2 60   v E  . 3  2cm / s chọn B 2 10 3 3 cos 60 DẠNG 3: CỰC ĐẠI GIAO THOA GẦN ĐƯỜNG TRUNG TRỰC NHẤT cos Khi 2 nguồn kết hợp cùng pha, đường trung trực là cực đại giữa  4 Ví dụ: Giao thoa giữa 2 nguồn S1 và S2 có phương trình lần lượt là u1=A1cost và u2 = A2cos(t + ). Trên đường nối hai nguồn, trong số những điểm có biên độ dao động cực đại thì điểm M gần đường 1 trung trực nhất ( nằm phía S2 ) cách đường trung trực bước sóng. Giá trị  có thể là 8 2 2   A. B.  C. D.  3 3 2 2 Khi 2 nguồn kết hợp lệch pha cực đại giữa lệch về phía nguồn trễ pha hơn một đoạn x  ( 1   2 ) Bài giải : Nhận xét  < 0 ta có   .  1       Chọn D 4 8 2 PHẦN IV. TRẮC NGHIỆM BÀI TẬP Câu 1: Một sợi dây căng giữa hai điểm cố định cách nhau 75cm. Người ta tạo sóng dừng trên dây. Hai tần số gần nhau nhất cùng tạo ra sóng dừng trên dây là 150Hz và 200Hz. Vận tốc truyền sóng trên dây đó bằng: A. 7,5m/s B. 300m/s C. 225m/s D. 75m/s Câu 2: Một sợi dây dài l = 1,2 m có sóng dừng với 2 tần số liên tiếp là 40 Hz và 60 Hz. Xác định tốc độ truyền sóng trên dây? A. 48 m/s B. 24 m/s C. 32 m/s D. 60 m/s Câu 3: Một sợi dây căng giữa hai điểm cố định cách nhau 80cm. Hai sóng có tần số gần nhau liên tiếp cùng tạo ra sóng dừng trên dây là f1=70 Hz và f2=84 Hz. Tìm tốc độ truyền sóng trên dây. Biết tốc độ truyền sóng trên dây không đổi. A 11,2m/s B 22,4m/s C 26,9m/s D 18,7m/s Câu 4: Một âm thoa có tần số dao động riêng f = 900Hz đặt sát miếng ống hình trụ cao 1,2m. Đổ dần nước vào ống đến độ cao 20cm(so với đáy) thì thấy âm được khuếch đại rất mạch. Tốc độ truyền âm trong không khí là? Giới hạn Tốc độ truyền âm trong không khí khoảng từ 300m/s đến 350m/s A. 353ms/s B. 340m/s C. 327m/s D. 315m/s Câu 5: Trên một sợi dây căng ngang đang có sóng dừng. Xét 3 điểm A, B, C với B là trung điểm của đoạn AC. Biết điểm bụng A cách điểm nút C gần nhất 10 cm. Khoảng thời gian ngắn nhất là giữa hai lần liên tiếp để điểm A có li độ bằng biên độ dao động của điểm B là 0,2 s. Tốc độ truyền sóng trên dây là: A. 0,5 m/s. B. 0,4 m/s. C. 0,6 m/s. D. 1,0 m/s. TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 4/10 HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Tùng GV : ĐÁP ÁN 1 D 2 A 3 C 4 C 5 A PHẦN V. LUYỆN TẬP Câu 1. Sóng dừng trên một sợi dây đàn hồi căng ngang với chu kỳ T, bước sóng λ. Trên dây, A là nút sóng, B là bụng sóng gần A nhất, C là một điểm trên dây Trong khoảng AB thỏa mãn AB = 4AC. Khoảng thời gian ngắn nhất giữa hai lần mà li độ dao động của phần tử tại B bằng biên độ dao động của phần tử tại C là A. T/4 B. T/6 C. T/8 D. 3T/18 Câu 2. M, N, P là 3 điểm liên tiếp nhau trên một sợi dây mang sóng dừng có cùng biên độ 4 cm, và không phải là điểm bụng. Biết MN = NP = 10 cm. Tính biên độ tại bụng sóng và bước sóng. A. 4 cm, 60 cm B. 8cm, 40 cm C. 8 cm, 60 cm D. 4 cm, 40 cm Câu 3. Một sóng dừng trên một sợi dây có dạng u = 40sin(2,5πx)cos(ωt) (mm), Trong đó u là li độ tại thời điểm t của một điểm M trên sợi dây mà vị trí cân bằng của nó cách gốc tọa độ O đoạn x (x tính bằng mét, t đo bằng s). Khoảng thời gian ngắn nhất giữa hai lần liên tiếp để một chất điểm trên bụng sóng có độ lớn li độ bằng biên độ của điểm N cách nút sóng 10 cm là 0,125 s. Tốc độ truyền sóng trên sợi dây là: A. 320 cm/s B. 160 cm/s C. 80 cm/s D. 100 cm/s Câu 4. Một sợi dây đàn hồi căng ngang, đang có sóng dừng ổn định. Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp sợi dây duỗi thẳng là 0,1 s tốc độ truyền sóng trên dây là 3 m/s. Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên sợi dây dao động cùng pha và có biên độ dao động bằng một nửa biên độ của bụng sóng là A. 20 cm B. 30 cm C. 10 cm D. 8 cm Câu 5. Sóng dừng trên một sợi dây đàn hồi căng ngang với bước sóng λ, biên độ tại bụng sóng là A b. Trên dây, hai điểm M, N cách nhau 1,125λ, tại M là một nút sóng. Số điểm trên MN dao động với biên độ bằng 0,7Ab là A. 4 B. 6 C. 3 D. 5 ĐÁP ÁN 1 2 3 4 5 D D B A D CHỦ ĐỀ : SÓNG ÂM ( 1 TIẾT ) PHẦN I. TÓM TẮT LÍ THUYẾT 1. Khái niệm và đặc điểm. a. Khái niệm. Sóng âm là sự lan truyền các dao động âm trong các môi trường rắn, lỏng, khí. b. Đặc điểm. * Tai con người chỉ có thể cảm nhận được (nghe được) các âm có tần số từ 16 Hz đến 20000Hz. * Các sóng âm có tần số nhỏ hơn 16 Hz được gọi là hạ âm. * Các sóng âm có tần số lớn hơn 20000 Hz được gọi là siêu âm. * Tốc độ truyền âm giảm trong các môi trường theo thứ tự : rắn, lỏng, khí. Tốc độ truyền âm phụ thuộc vào tính chất môi trường, nhiệt độ của môi trường và khối lượng riêng của môi trường. Khi nhiệt độ tăng thì tốc độ truyền âm cũng tăng. 2. Các đặc trưng sinh lý của âm. * Âm có 3 đặc trưng sinh lý là : độ cao, độ to và âm sắc. Các đặc trưng của âm nói chung phụ thuộc vào cảm thụ âm của tai con người. a. Độ cao : Đặc trưng cho tính trầm hay bổng của âm, phụ thuộc vào tần số âm. Âm có tần số lớn gọi là âm bổng và âm có tần số nhỏ gọi là âm trầm. b. Độ to : Là đại lượng đặc trưng cho tính to hay nhỏ của âm, phụ thuộc vào tần số âm và mức cường độ âm. TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 5/10 HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ GV : Trần Thanh Tùng * Cường độ âm : Là năng lượng mà sóng âm truyền trong một đơn vị thời gian qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền âm. P * Công thức tính I = , trong đó P là công suất của nguồn âm, S là diện tích miền truyền âm. S P 2 * Khi âm truyền trong không gian thì S = 4πR � I = . Đơn vị : P(W), S(m2), I(W/m2). 4πR 2 I * Mức cường độ âm : Là đại lượng được tính bởi công thức: L(B) = log . Trong đó I là cường I0 độ âm tại điểm cần tính, I0 là cường độ âm chuẩn (âm ứng với tần số f = 1000 Hz) có giá trị là: I0 = 10 – 12 (W/m2). Trong thực tế thì người ta thường sử dụng đơn vị nhỏ hơn Ben để tính mức cường độ âm, đó là dexiBen c. Âm sắc : Là đại lượng đặc trưng cho sắc thái riêng của âm, giúp ta có thể phân biệt được hai âm có cùng độ cao, cùng độ to. Âm sắc phụ thuộc vào dạng đồ thị dao động của âm (hay tần số và biên độ âm). 3. Nhạc âm và tạp âm. * Nhạc âm là những âm có tần số xác định * Tạp âm là những âm có tần số không xác định và đồ thị dao động là những đường cong phức tạp. 4. Họa âm. * Một âm khi phát ra được tổng hợp từ một âm cơ bản và các âm khác gọi là họa âm. * Âm cơ bản có tần số f1 còn các họa âm có tần số bằng bội số tương ứng với âm cơ bản. * Họa âm bậc hai có tần số f2 = 2f1 * Họa âm bậc ba có tần số f3 = 3f1… * Họa âm bậc n có tần số fn = n.f1 5. Ngưỡng nghe, ngưỡng đau, miền nghe được * Ngưỡng nghe : là giá trị nhỏ nhất của mức cường độ âm mà tai con người có thể nghe được. * Ngưỡng đau : là giá trị lớn nhất của mức cường độ âm mà tai con người có thể chịu đựng được. * Miền nghe được : là giá trị của mức cường độ âm trong khoảng giữa ngưỡng nghe và ngưỡng đau. PHẦN II. TRẮC NGHIỆM LÍ THUYẾT Câu 1. Chọn câu sai trong các câu sau? A. Môi trường truyền âm có thể là rắn, lỏng hoặc khí. B. Những vật liệu như bông, xốp, nhung truyền âm tốt. C. Vận tốc truyền âm thay đổi theo nhiệt độ. D. Đơn vị cường độ âm là W/m2. Câu 2. Âm thanh do người hay một nhạc cụ phát ra có đồ thị được biểu diễn bằng đồ thị có dạng A. đường hình sin. B. biến thiên tuần hoàn. C. hypebol. D. đường thẳng. Câu 3. Sóng âm A. chỉ truyền trong chất khí. B. truyền được trong chất rắn, lỏng và chất khí. C. truyền được cả trong chân không. D. không truyền được trong chất rắn. Câu 4. Sóng âm là sóng cơ học có tần số khoảng A. 16 Hz đến 20 kHz. B. 16Hz đến 20 MHz. C. 16 Hz đến 200 kHz. D. 16Hz đến 200 kHz. Câu 5. Siêu âm là âm thanh A. có tần số lớn hơn tần số âm thanh thông thường. B. có tần số từ 16 Hz đến 20000 Hz. TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 6/10 HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Tùng GV : C. có tần số trên 20000 Hz. D. có tần số dưới 16 Hz. Câu 6. Với cùng một cường độ âm tai người nghe thính nhất với âm có tần số A. từ trên 10000 Hz đến 20000 Hz. B. từ 16 Hz đến dưới 1000 Hz. C. từ trên 5000 Hz đến 10000 Hz. D. từ 1000 Hz đến 5000 Hz. Câu 7. Điều nào sau đây là sai khi nói về sóng âm? A. Sóng âm là sóng cơ học dọc truyền được trong môi trường vật chất kể cả chân không. B. Sóng âm có tần số nằm trong khoảng từ 16 Hz đến 20000 Hz. C. Sóng âm không truyền được trong chân không. D. Vận tốc truyền âm phụ thuộc nhiệt độ. Câu 8. Khi nói về sóng âm, phát biểu nào sau đây là sai? A. Ở cùng một nhiệt độ, tốc độ truyền sóng âm trong không khí nhỏ hơn tốc độ truyền sóng âm trong nước. B. Sóng âm truyền được trong các môi trường rắn, lỏng và khí. C. Sóng âm trong không khí là sóng dọc. D. Sóng âm trong không khí là sóng ngang. Câu 9. Hai âm có cùng độ cao là hai âm có A. cùng tần số. B. cùng biên độ. C. cùng bước sóng. D. cùng biên độ và tần số. Câu 10. Âm sắc là một đặc tính sinh lí của âm phụ thuộc vào A. vận tốc âm. B. bước sóng và năng lượng âm. C. tần số và biên độ âm. D. bước sóng. Câu 11. Độ cao của âm là một đặc tính sinh lí của âm phụ thuộc vào A. vận tốc âm. B. năng lượng âm. C. tần số âm D. biên độ. Câu 12. Các đặc tính sinh lí của âm bao gồm A. độ cao, âm sắc, năng lượng âm. B. độ cao, âm sắc, cường độ âm. C. độ cao, âm sắc, biên độ âm. D. độ cao, âm sắc, độ to. 1 B 2 A 3 B 4 A 5 C 6 D 7 A 8 D 9 A 10 C 11 C 12 D PHẦN III. TRẮC NGHIỆM BÀI TẬP A. CÁC DẠNG BÀI TẬP CẤP ĐỘ NHẬN BIẾT - VẬN DỤNG DẠNG 1: XÁC ĐỊNH TẦN SỐ SÓNG ÂM Phương pháp: * Hai đầu là nút sóng khi công hưởng âm : lk  ( k �N * ) 2 Số bụng sóng = số bó sóng = k ; Số nút sóng = k + 1 * Một đầu là nút sóng còn một đầu là bụng sóng: l  (2k  1)  (k �N ) 4 Số bó (bụng) sóng nguyên = k; Số bụng sóng = số nút sóng = k + 1 * Tốc độ truyền sóng: v = f =  . T Ví dụ : Một ống sáo dài 80cm, một đầu bịt kín một đầu hở, biết vận tốc truyền âm trong không khí là 340m/s. Xác định tần số lớn nhất mà ống sáo phát ra mà một người bình thường có thể nghe được A. 19,87 kHz. B. 19,98 kHz. C. 18,95kHz. D. 19,66 kHz. Bài giải: Ta có : l = (2k + 1) v  v = (2k + 1) => f = (2k + 1) 4f 4 4l * Để người bình thường có thể nghe được : f  20000 Hz => (2k + 1) v  20000 => k  93,6 4l TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ => kmax = 93 => fmax  19,87.103 Hz.Chọn A - Trang 7/10 HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ GV : Trần Thanh Tùng DẠNG 2: SỰ TRUYỀN ÂM Phương pháp:  Thời gian truyền âm trong môi trường 1 và 2 ( v1 > v2 ) : t   Thời gian từ lúc phát âm đến khi nghe âm phản xạ : t  l l  v 2 v1 2l v Ví dụ : Sóng âm khi truyền trong chất rắn có thể là sóng dọc hoặc sóng ngang và lan truyền với tốc độ khác nhau. Tại trung tâm phòng chống thiên tai nhận được hai tín hiệu từ một vụ động đất cách nhau một khoảng thời gian 240s. Hỏi tâm chấn động cách nơi nhận tín hiệu bao xa ? Biết tốc độ truyền sóng ngang và sóng dọc trong lòng đất lần lượt là 5km/s và 8 km/s A.570 km B. 730 km C. 3500 km D. 3200 km. t  Bài giải: t 240 l  3200 km / s l l  1 1 1 1  Chọn D   v 2 v1 v 2 v1 5 8 DẠNG 3: XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ ÂM, MỨC CƯỜNG ĐỘ ÂM Công thức : Cường độ âm I  P 4r 2 Mức cường độ âm : L lg I (B) I0 I 2 r12  2 10 L2  L1 Suy ra : I I 0 .10 ; I1 r2 L Ví dụ : Một nguồn O phát sóng âm có công suất không đổi trong một môi trường đẳng hướng và không hấp thụ âm. Tại điểm A , mức cường độ âm là 40dB. Nếu tăng công suất của nguồn âm lên 4 lần nhưng không đổi tần số thi mức cường độ âm tại A là : A. 52dB B. 67dB C.46 dB . D. 160dB Bài giải: LA = lg IA P = 4B ; IA = I1 4R 2 * tăng công suất của nguồn âm lên 4 lần => IA’ = 4IA => LA’ = lg 4I A IA = lg + lg4 = 4,6B = 46dB. Chọn C I1 I1 B. CÁC DẠNG BÀI TẬP CẤP ĐỘ VẬN DỤNG CAO DẠNG 4: LIÊN HỆ CƯỜNG ĐỘ ÂM GIỮA CÁC ĐIỂM TRÊN PHƯƠNG TRUYỀN ÂM Giả sử 3 điểm A,M và B trên phương truyền âm liên hệ theo hệ thức xrM  yrB  zrA thì ta có : x.10  0,5. LM  y.10  0,5. LB  z.10  0,5. LA ( L : Ben ) Bài toán : Ba điểm O, A, B cùng nằm trên một nữa 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 A là 60dB, tại B là 20dB. Mức cường độ âm tại trung điểm M của đoạn AB là A. 26dB. B. 17dB. C. 34dB. D. 40dB. Bài giải: Nhận xét 2rM rA  rB Ta có : 2.10  0,5. LM 10  0,5.2  10  0,5.6  LM 2,6 B 26dB chọn A DẠNG 5: CƯỜNG ĐỘ ÂM TỈ LỆ VỚI CÔNG SUẤT NGUỒN ÂM I2 I P n 10 L2  L1 và 2  2  2 ( L : Ben ) I1 I 1 P1 n1 Bài toán : Trong một buổi hòa nhạc, giả sử có 5 chiếc kèn đồng giống nhau cùng phát sóng âm thì tại điểm M có mức cường độ âm là 50dB. Để tại M có mức cường độ âm 60dB thì số kèn đồng cần thiết là A. 50 B. 6. C. 60. D. 10 TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 8/10 HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Trần Thanh Tùng Giải : áp dụng công thức GV : n2 I 2  10 6 5  n2 10.n1 50 chọn A n1 I 1 DẠNG 6: NGUỒN NHẠC ÂM Phương pháp: - Trên dây đàn có sóng dừng, âm phát ra cùng tần số dao động của dây f k - Tần số cơ bản f  v với k = 1; 2; 3 … 2l v v v ; họa âm bậc 2 f 2 ; họa âm bậc 3 f 3 ….. 2l 2l 2l - Trong âm nhạc Đồ Rê Mi Fa nc : nữa cung Hai nốt nhạc cách nhau k nữa cung : f c12 2 k f t12 Sol La Si Đô Ví dụ : Một người chơi đàn ghita khi bấm trên dây để dây có chiều dài 0,24m và 0,2m sẽ phát ra âm cơ bản có tần số tương ứng bằng với tần số có họa âm bậc n và ( n+1) phát ra khi không bấm trên dây. Chiều dài của dây đàn khi không bấm là A. 0,42m B. 0,28m C. 1,2m D. 0,36m  v  f1  2l1   ' v Bài giải: ta có  f1  theo đề bài f1 nf 1'' và f 1' (n  1) f1'' 2l 2   '' v  f1  2l0  Suy ra : f1'  f1  f1''  v v v 1 1 1      l 0 1,2m  2l 2 2l1 2l 0 0,2 0,24 l 0 PHẦN IV. TRẮC NGHIỆM BÀI TẬP Câu 1: Mức cường độ âm tại vị trí cách loa 1 m là 50 dB. Một người xuất phát từ loa, đi ra xa nó thì thấy: khi cách loa 100 m thì không còn nghe được âm do loa đó phát ra nữa. Lấy cường độ âm chuẫn là I0 = 10-12 W/m2, coi sóng âm do loa đó phát ra là sóng cầu. Xác định ngưỡng nghe của tai người này. A. 25dB B. 60dB C.10 dB . D. 100dB Câu 2: Một nguồn O phát sóng âm có công suất không đổi trong một môi trường đẳng hướng và không hấp thụ âm. Tại điểm A , mức cường độ âm là 40dB. Nếu tăng công suất của nguồn âm lên 4 lần nhưng không đổi tần số thi mức cường độ âm tại A là : A. 52dB B. 67dB C.46 dB . D. 160dB Câu 3: Nguồn âm đặt tại O có công suất truyền âm không đổi. Trên cùng nửa đường thẳng 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 A. 346 56 B. 256 81 OC bằng: OA 276 C. 21 D. 75 81 Câu 4: 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? A. 8 người. B. 18 người. C. 12. người. D. 15 người. TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 9/10 HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ GV : Trần Thanh Tùng Câu 5: hai điểm nam cùng một phía của nguồn âm,trên cùng một phương truyền âm cách nhau một khoàng bằng a ,có muc cường độ âm lần lượt là LM=30dB và LN=10dB.biết nguồn âm là đẳng hướng.nếu nguồn âm đó dặt tại điểm M thì mức cường độ âm tại N là A.12dB B.7dB C.11dB D.9dB ĐÁP ÁN 1 C 2 C 3 B 4 D 5 A PHẦN V. LUYỆN TẬP Câu 1. Nguồn âm điểm S phát ra sóng âm truyền Trong môi trường đẳng hướng. Có hai điểm A, B nằm trên cùng đường thẳng nỗi nguồn S và cùng bên so với nguồn. Mức cường độ âm tại A là 80 dB, tại B là 40 dB. Bỏ qua hấp thụ âm, mức cường độ âm tại trung điểm AB là A. 40 dB. B. 40 dB. C. 46 dB. D. 60 dB. Câu 2. Hai điểm M và N nằm ở cùng một phía của nguồn âm, trên cùng một phương truyền âm cách nhau một khoảng bằng a, có mức cường độ âm lần lượt là LM = 30 dB và LN = 10 dB. Biết nguồn âm là đẳng hướng. Nếu nguồn âm đó đặt tại điểm M thì mức cường độ âm tại N là A. 12 dB. B. 7 dB. C. 11 dB. D. 9 dB. Câu 3. Mức cường độ âm do một nguồn âm S gây ra tại một điểm M là L. Nếu tiến thêm một khoảng d = 50 m thì mức cường độ âm tăng thêm 10 dB. Khoảng cách SM là A. 73,12 cm. B. 7,312 m. C. 73,12 m. D. 7,312 km. Câu 4. 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 OA = OB. Tính tỉ số A. B. C. D. Câu 5. Hai âm cùng tần số có mức cường độ âm chênh lệch nhau là 15 dB. Tỉ số cường độ âm của chúng là: A. 120 B. 1200 C. 10 10. D. 10 Câu 6. Một nguồn âm O, phát sóng âm theo mọi phương như nhau. Hai điểm A, B nằm trên cùng đường thẳng đi qua nguồn O và cùng bên so với nguồn. Khoảng cách từ B đến nguồn lớn hơn từ A đến nguồn bốn lần. Nếu mức cường độ âm tại A là 60 dB thì mức cường độ âm tại B xấp xỉ bằng: A. 48 dB B. 15 dB C. 20 dB D. 160 dB Câu 7. Công suất âm thanh cực đại của một máy nghe nhạc gia đình là 10 W. Cho rằng cứ truyền trên khoảng cách 1 m, năng lượng âm bị giảm 5% so với lần đầu do sự hấp thụ của môi trường truyền âm. Biết I0 = 10-12 W/m2. Nếu mở to hết cỡ thì mức cường độ âm ở khoản g cách 6 m là: A. 102 dB B. 107 dB C. 98 dB D. 89 dB Câu 8. 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 r 1 và r2. Biết cường độ âm tại A r2 gấp 4 lần cường độ âm tại B. Tỉ số bằng r1 A. 2. B. 1/2 C. 4. D. 1/4 Câu 9. 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. 10000 lần B. 1000 lần C. 40 lần D. 2 lần Câu 10. Một người đứng cách nguồn âm một khoảng R. Khi người đó tiến lại gần nguồn âm một khoảng l = 126,8 m thì thấy cường độ âm tăng gấp 3 lần. Giá trị chính xác của R là A. 300 m B. 200 m C. 150m D. 100m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 C C C A C A A A A A TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 10/10