Chuyên đề ôn tập lý thuyết và bài tập trắc nghiệm về Sóng Âm- Nguồn âm môn Vật lý 12

ÔN TẬP LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM VỀ SÓNG ÂM- NGUỒN ÂM

I. ÔN TẬP LÝ THUYẾT

1. Các đặc tính vật lý của âm.

Những âm có một tần số xác định, thường do các nhạc cụ phát ra, gọi là các nhạc âm. Những âm như tiếng búa đập, tiếp sấm, tiếng ồn… không có tần số xác định được gọi là tạp âm. Ta chỉ xét nhưng đặc trưng vật lý của nhạc âm.

▪ Tần số âm: Tần số của của sóng âm cũng là tần số âm.

▪ Cường độ âm:  \(I = \frac{{\rm{W}}}{{t.S}} = \frac{P}{S}\) (đơn vị W / m2).

Cường độ âm I tại một điểm là đại lượng đo bằng năng lượng mà sóng âm tải qua đơn vị diện tích đặt tại điểm đó, vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian.

▪ Cường độ âm tại một điểm cách nguồn một đoạn R:

\({\rm{I}}\,{\rm{ = }}\frac{{\rm{P}}}{{{\rm{4\pi }}{{\rm{R}}^{\rm{2}}}}}\)  ( đơn vị W / m2).

Với W (J), P(W) là năng lượng, công suất phát âm của nguồn, S (m2) là diện tích mặt vuông góc với phương truyền âm (với sóng cầu thì S là diện tích mặt cầu )

▪  Mức cường độ âm:

\(L(B) = \log \frac{I}{{{I_0}}} \Rightarrow \frac{I}{{{I_0}}} = {10^L}\)

Hoặc  

\(\begin{array}{l} L(dB) = 10\log \frac{I}{{{I_0}}}\\ \Rightarrow {L_2} - {L_1} = \log \frac{{{I_2}}}{{{I_0}}} - \log \frac{{{I_1}}}{{{I_0}}} = \log \frac{{{I_2}}}{{{I_1}}}\\ \Leftrightarrow \frac{{{I_2}}}{{{I_0}}} = {10^{{L_2} - {L_1}}} \end{array}\)

Với \({{\rm{I}}_{\rm{0}}}{\rm{ = 1}}{{\rm{0}}^{{\rm{ - 12}}}}{\rm{ W}}/{m^2}\)  gọi là cường độ âm chuẩn ở .

Đơn vị của mức cường độ âm là Ben (B), thường dùng đềxiben (dB): 1B = 10dB.

▪ Âm cơ bản và họa âm : Sóng âm do một nhạc cụ phát ra là tổng hợp của nhiều sóng âm phát ra cùng một lúc. Các sóng này có tần số là f, 2f, 3f..... Âm có tần số f là họa âm cơ bản, các âm có tần số 2f, 3f.... là các hoạ âm thứ 2, thứ 3, .... Tập hợp các hoạ âm tạo thành phổ của nhạc âm nói trên.

▪ Đồ thị dao động âm : của cùng một nhạc âm do các nhạc cụ khác nhau phát ra thì hoàn toàn khác nhau.

2. Các nguồn âm thường gặp:

▪ Dây đàn: Tần số do đàn phát ra (hai đầu dây cố định  hai đầu là nút sóng).

Ta có: \({\rm{f = k}}\frac{{\rm{v}}}{{{\rm{2}}\ell }}\left( {{\rm{k}} \in {\rm{*}}} \right)\)

Ứng với k = l suy ra âm phát ra âm cơ bản có tần số \({{\rm{f}}_{\rm{1}}}{\rm{ = }}\frac{{\rm{v}}}{{{\rm{2}}\ell }}\)

k = 2, 3, 4....có các hoạ âm bậc 2 (tần số 2f1 ), bậc 3 (tần số 3f1)...

▪ Ống sáo: Tần số do ống sáo phát ra (một đầu bịt kín (nút sóng), một đầu để hở (bụng sóng) suy ra (một đầu là nút sóng, một đầu là bụng sóng).

Ta có: \({\rm{f = }}\left( {{\rm{k + 0,5}}} \right)\frac{{\rm{v}}}{{{\rm{2}}\ell }}{\rm{( k}} \in {\rm{)}}\)

Ứng với k=0 ⇒ âm phát ra âm cơ bản có tần số \({{\rm{f}}_{\rm{1}}} = \frac{v}{{4\ell }}\)

k = 2, 3, 4... có các hoạ âm bậc 3 (tần số 3f1 ), bậc 5 (tần số 5f1)........

3. Độ cao

- Độ cao của âm là một đặc trưng sinh lí của âm gắn liền với tần số của âm.

- Âm nghe càng thanh (cao) khi tần số càng lớn. Âm nghe càng trầm (thấp) khi tần số càng nhỏ. Chú ý rằng, tần số 880 Hz gấp đôi 440 Hz nhưng không thể nói âm có tần số 880 Hz cao gấp đôi âm có tần số 440 Hz được.

4. Độ to

- Độ to của âm là một khái niệm nói về đặc trưng sinh lí của âm gắn liền với đặc trưng vật lí mức cường độ âm.

- Tuy nhiên ta không thể lấy mức cường độ âm làm số đo độ to của âm được.

- Độ to của âm phụ thuộc vào cường độ âm, mức cường độ âm và tần số của âm.

5. Âm sắc

- Các nhạc cụ khác nhau phát ra các âm có cùng một độ cao nhưng tai ta có thể phân biệt được âm của từng nhạc cụ, đó là vì chúng có âm sắc khác nhau.

Ví dụ: Một chiếc đàn ghita và một chiếc đàn violon hay một chiếc kèn sacxophon cùng phát ra một nốt la, ở cùng một độ cao. Khi nghe ta dễ ràng phân biệt âm nào do đàn ghi ta, âm nào do violon và âm nào do kèn phát ra là do âm sắc.

- Âm có cùng một độ cao do các nhạc cụ khác nhau phát ra có cùng một chu kì nhưng đồ thị dao động của chúng có dạng khác nhau.

- Vậy, âm sắc là một đặc trưng sinh lí của âm, giúp ta phân biệt âm do các nguồn khác nhau phát ra. Âm sắc có liên quan mật thiết với đồ thị dao động âm.

II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP

Ví dụ 1: Một sóng âm truyền từ không khí vào nước thì: A. Tần số và bước sóng đều thay đổi. B. Tần số không thay đổi, còn bước sóng thay đổi. C. Tần số thay đổi, còn bước sóng không thay đổi. D. Tần số và bước sóng đều không thay đổi.

Lời giải:

Sóng âm truyền qua các môi trường thì tần số song không thay đổi.

Vận tốc song thay đổi nên bước sóng \(\lambda = \frac{{\rm{v}}}{{\rm{f}}}\)  thay đổi. Chọn B.

Ví dụ 2: Khi nói về sóng âm, phát biểu nào sau đây là sai?  A. Sóng cơ có tần số nhỏ hơn 16Hz gọi là sóng hạ âm. B. Sóng hạ âm không truyền được trong chân không. C. Sóng cơ có tần số lớn hơn 20000Hz gọi là sóng siêu âm. D. Sóng siêu âm truyền được trong chân không.

Lời giải

Sóng âm không truyền được trong chân không. Chọn D.

Ví dụ 3: Điều nào sau đây là sai khi nói về sóng âm? A. Sóng âm là sóng cơ học truyền trong các môi trường vật chất như rắn, lỏng, khí. B. Sóng âm là sóng cơ học dọc. C. Sóng âm không truyền được trong chân không. D. Vận tốc truyền âm trong cùng một môi trường thì phụ thuộc vào nhiệt độ.

Lời giải

Sóng âm có thể là sóng ngang, hoặc sóng đọc, tuỳ thuộc vào môi trường sóng truyền qua. Chọn B.

Ví dụ 4: Chọn câu sai trong các câu sau. Sóng âm: A. không truyền được trong chân không. B. truyền được trong cả 3 môi trường rắn, lỏng, khí. C. Có vận tốc truyền phụ thuộc nhiệt độ. D. Chỉ có sóng âm có tần số trong khoảng từ 16Hz đến 2000Hz mới truyền được trong không khí.

Lời giải:

Sóng âm có thể truyền được trong cả ba môi trường rắn lỏng khí và không truyền được trong chân không. Chọn D.

Ví dụ 5: Hãy chọn kết luận đúng : A. Sóng âm không truyền được trong nước . B. Cường độ âm là năng lượng được sóng âm truyền qua 1 đơn vị diện tích trong 1 đơn vị thời gian. C. Vận tốc truyền âm phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường. D. Sóng âm truyền được trong chân không .

Lời giải

Vận tôc truyền âm phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường.

Cường độ âm I tại một điểm là đại lượng đo bằng năng lượng mà sóng âm tải qua đơn vị diện tích đặt tại điểm đó, vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian. Chọn C.

Ví dụ 6: Độ cao của âm phụ thuộc yếu tố nào của nguồn âm.? A. Pha dao động B. Tần số C. Biên độ dao động D. Tất cả các yếu tố trên.

Lời giải:

Độ cao của âm phụ thuộc vào tần số. Chọn B.

Ví dụ 7: Tai ta cảm nhận được âm thanh khác biệt của các nốt nhạc Đô, Rê, Mi, Fa, Sol, La, Si khi chúng phát ra từ một nhạc cụ nhất định là do các âm thanh này khác nhau : A. biên độ âm.                   B. cường độ âm.                     C. tần số âm.                       D. âm sắc.

Lời giải:

Do các âm thanh này khác nhau về tần số âm. Chọn C.

Ví dụ 8: Âm sắc là đặc tính sinh lí của âm phụ thuộc vào A. chỉ tần số                                                                            B. chỉ biên độ.             C. biên độ và tần số.                                                               D. chỉ cường độ âm.

Lời giải:

Âm sắc liên quan mật thiệt đến đồ thị dao động âm nó phụ thuộc vào biên độ và tần số âm. Chọn C.

Ví dụ 9: Hai âm có cùng độ cao, chúng có cùng đặc điểm nào trong các đặc điểm sau ? A. Cùng tần số.                                                                       B. Cùng biên độ.                                               C. Cùng bước sóng trong một môi trường.                            D. Cả đáp án A và C

Lời giải:

Hai âm có cùng độ cao thì có cùng tần số.

Mặt khác nên trong cùng môi trường nó có cùng bước sóng. Chọn D.

Ví dụ 10: Cường độ âm là năng lượng âm: A. Truyền qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc phương truyền âm, đơn vị là W / m2.    B. Truyền trong một đơn vị thời gian, đơn vị là W / m2.  C. truyền trong một đơn vị thời gian qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền âm, đơn vị là W / m2.                           D. truyền trong một đơn vị thời gian qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền âm, đơn vị là J / s.

Lời giải:

Cường độ âm là năng lượng âm truyền trong một đơn vị thời gian qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền âm, đơn vị là W / m2 . Chọn A.

Ví dụ 11: [ Trích đề thi chuyên Hạ Long – Quảng Ninh]. Âm do một chiếc đàn bầu phát ra A. Có âm sắc phụ thuộc vào dạng đồ thị dao động của âm. B. Nghe càng cao khi biên độ âm càng lớn. C. Có độ cao phụ thuộc vào hình dạng và kích thước hộp cộng hưởng. D. Nghe càng trầm khi tần số âm càng lớn.

Lời giải:

Âm sắc phụ thuộc vào dạng đồ thị dao động của âm. 

Chọn A.

Ví dụ 12: Trong quá trình truyền sóng âm trong không gian đẳng hướng từ một nguồn điểm và không có sự hấp thụ âm, năng lượng sóng truyền tới một điểm sẽ: A. giảm tỉ lệ với khoảng cách đến nguồn B. giảm tỉ lệ với bình phương khoảng cách đến nguồn C. giảm tỉ lệ với lập phương khoảng cách đến nguồn D. không đổi

Lời giải:

Năng lượng sóng truyền tới một điểm sẽ giảm tỉ lệ với bình phương khoảng cách đến nguồn. 

Chọn B.

 

Trên đây là toàn bộ nội dung Chuyên đề ôn tập lý thuyết và bài tập trắc nghiệm về Sóng Âm- Nguồn âm môn Vật lý 12 năm 2020. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập .

Các em quan tâm có thể tham khảo thêm các tài liệu cùng chuyên mục:

• 20 câu hỏi trắc nghiệm về năng lượng của vật DĐĐH môn Vật lý 12 năm 2020

• Rèn luyện kỹ năng lập phương trình Dao động điều hòa Vật lý 12

• Bài tập và công thức tính nhanh về Con lắc lò xo, Con lắc đơn trong DĐĐH

Chúc các em học tập tốt !