Lý thuyết đại cương và Bài tập xác định các đại lượng đặc trưng của Sóng âm

LÝ THUYẾT ĐẠI CƯƠNG VÀ BÀI TẬP XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CỦA SÓNG ÂM

1. Dạng 1: Các câu hỏi lí thuyết về Sóng âm

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: 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.

Ví dụ 12: [ 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.

2. Dạng 2: Xác định các đại lượng đặc trưng của sóng âm (Tần số, bước sóng, vận tốc).

- Bước 1: Tóm tắt đề: Đề cho gì?, hỏi gì? Và đổi các đơn vị sang các đơn vị hợp pháp

Bước 2: Xác lập mối quan hệ giữa các đại lượng cho và đại lượng tìm thông qua các công thức:

Cộng hưởng âm:

Hai đầu là nút sóng khi cộng hưởng âm :  \(\ell = {\rm{k}}\frac{\lambda }{2}({\rm{k}} \in {^ * })\)

Số bụng sóng = số bó sóng = k. Số nút sáng = k+1

Một đầu là nút sóng còn một đầu là bụng sóng:

\(\ell = ({\rm{k + 0,5)}}\frac{\lambda }{2}({\rm{k}} \in )\)

Số bó (bụng) sóng nguyên = k; Số bụng sóng = số nút sóng = k+1

Tốc độ truyền sóng:   \({\rm{v = f}}\lambda {\rm{ = }}\frac{\lambda }{{\rm{T}}}\)

- Bước 3: Suy ra biểu thức xác định đại lượng tìm theo các đại lượng cho và các dữ kiện.

- Bước 4: Thực hiện tính toán để xác định giá trị đại lượng tìm và lựa chọn câu trả lời đúng.

Ví dụ 1: Một ống sáo dài 75 cm, một đầu bịt kín một đầu hở, biết vận tốc truyền âm trong không khí là 340 m/s. Xác định tần số lớn nhất mà ống sáo phát ra mà một người bình thường có thể nghe được? (Kết quả gần đúng đến 2 số sau dấu phẩy).

A. 19,72 kHz.                    B. 19,94 kHz                         

C. 20,06 kHz.                    D. 19,83 kHz

Lời giải:

Trong ống sáo có một đầu bịt kín và một đầu để hở.

Ta có:

\(\begin{array}{l} \ell = ({\rm{k + 0,5)}}\frac{\lambda }{2} = ({\rm{k + 0,5)}}\frac{{\rm{v}}}{{2{\rm{f}}}}\\ \Rightarrow {\rm{f = }}\frac{{({\rm{k + 0,5) v}}}}{{2\ell }} \end{array}\)

Để người bình thường có thể nghe được : f ≤ 20000 Hz

\(\begin{array}{l} \Rightarrow ({\rm{k + 0,5)}}\frac{{\rm{v}}}{{2\ell }} \le 20000\\ \Rightarrow {\rm{k}} \le {\rm{87,7}}\\ \Rightarrow {{\rm{k}}_{{\rm{max}}}} = 87 \end{array}\)

Do đó tần số lớn nhất là : \({{\rm{f}}_{{\rm{max}}}} = 19,83\) kHz. 

Chọn D

Ví dụ 2: Cho hai nguồn sóng âm kết hợp A, B đặt cách nhau 2 m dao động cùng pha nhau. Di chuyển trên đoạn AB, người ta thấy có 5 vị trí âm có độ to cực đại. Cho biết tốc độ truyền âm trong không khí là 350 m/s. Tần số f của nguồn âm có giá trị thoả mãn

A. 350 Hz ≤ f ≤ 525 Hz                                                   B. 175 Hz < f < 626,5 Hz

C. 350 Hz < f < 525 Hz                                                   D. 175 Hz ≤ f < 262,5 Hz

Lời giải:

Gọi O là trung điểm của 2 nguồn suy ra O là cực đại ( Do 2 nguồn cùng pha )

Khoảng cách giữa 2 cực đại trên AB là: \({\rm{i = }}\frac{\lambda }{2}\)

Để có 5 cực đại trên AB thì mỗi bên có 2 cực đại suy ra khoảng cách từ nguồn đến O là:

\(\begin{array}{l} 2\frac{\lambda }{2} < {\rm{d < 3}}\frac{\lambda }{2}\\ \Leftrightarrow \frac{{350}}{{\rm{f}}} < 1 < 1,5.\frac{{350}}{{\rm{f}}}\\ \Rightarrow 350 < {\rm{f < 525}}{\rm{.}} \end{array}\)

Chọn C.

Ví dụ 3: Cột khí trong ống thủy tinh có độ cao l có thể thay đổi được nhờ điều chỉnh mực nước trong ống. Đặt một âm thoa trên miệng ống thủy tinh đó. Khi âm thoa dao động, nó phát ra âm cơ bản, ta thấy trong cột khí có một sóng dừng ổn định. Khi độ cao của cột khí nhỏ nhất \({\ell _0} = 13\,cm\)  ta nghe được âm to nhất, biết đầu A hở là một bụng sóng, đầu B là nút sóng, tốc độ truyền âm là 340 m/s. Tần số âm do âm thoa phát ra là:

A. 563,8 Hz                       B. 658 Hz                              

C. 653,8 Hz                       D. 365,8 Hz

Lời giải:

Khoảng các từ bụng sóng đến nút liền kề là \(\frac{\lambda }{4}\)

Khi đó:

\(\begin{array}{l} {\ell _0} = \frac{\lambda }{4} = 13{\rm{ cm}}\\ {\rm{ }} \Rightarrow \lambda {\rm{ = 52 cm}}\\ \Rightarrow {\rm{f = }}\frac{{\rm{v}}}{\lambda } = \frac{{340}}{{0,52}} = 653,8Hz \end{array}\)

Chọn C.

Ví dụ 4: Hai nguồn âm nhỏ S1, S2 giống nhau (được coi là hai nguồn kết hợp) phát ra âm thanh cùng pha và cùng biên độ. Một người đứng ở điểm N với S1N = 3m và S2N = 3,375m. Tốc độ truyền âm trong không khí là 330 m/s. Tìm bước sóng dài nhất để người đó ở N không nghe được âm thanh từ hai nguồn S1, S2 phát ra:

A. \(\lambda = 1{\rm{ m}}\)                  B. \(\lambda = 0,5{\rm{ m}}\)         

C. \(\lambda = 0,4{\rm{ m}}\)                 D\(\lambda = 0,75{\rm{ m}}\)

Lời giải:

Để ở N không nghe được âm thì tại N là cực tiểu giao thoa.

Do 2 nguồn ngược pha nên tại N sóng âm có biên độ cực tiểu khi:

\({{\rm{d}}_1} - {{\rm{d}}_2} = ({\rm{k + 0,5)}}\lambda \Rightarrow \lambda {\rm{ = }}\frac{{0,375}}{{{\rm{k + 0,5}}}}\)

Bước sóng dài nhất ứng với \({{\rm{k}}_{\min }} = 0 \Rightarrow \lambda = 0,75{\rm{ cm}}\)

Chọn D.

...

---Để xem tiếp nội dung Các bài tập trắc nghiệm xác định các đại lượng đặc trưng của Sóng âm, các em vui lòng đăng nhập vào trang Chúng tôi để xem online hoặc tải về máy tính---

 

Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Lý thuyết đại cương và Bài tập xác định các đại lượng đặc trưng của Sóng âm môn Vật lý 12. Để xem toàn bộ nội dung 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:

Chúc các em học tập tốt !

Tham khảo thêm

Bình luận

Có Thể Bạn Quan Tâm ?