SBT Vật lí 12 Bài 10: Đặc trưng vật lý của âm | Giải SBT Vật Lí lớp 12

68 lượt xem

Chúng tôi giới thiệu Giải sách bài tập Vật Lí lớp 12 Bài 10: Đặc trưng vật lý của âm chi tiết giúp học sinh xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập trong SBT Vật Lí 12. Mời các bạn đón xem:

Bài giảng Vật Lí 12 Bài 10: Đặc trưng vật lý của âm

Giải SBT Vật Lí 12 Bài 10: Đặc trưng vật lý của âm

Bài 10.1 trang 26 SBT Vật Lí 12: Người có thể nghe được âm có tần số

A. từ $16 H z$ đến $20000 H z$ .

B. từ thấp đến cao.

C. dưới $16 H z$ .

D. trên $20000 H z$ .

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết phân loại sóng âm

Lời giải:

Người có thể nghe được âm có tần số từ $16 H z$ đến $20000 H z$ .

Chọn A

Bài 10.2 trang 26 SBT Vật Lí 12: Chỉ ra phát biểu sai.

Âm $L A$ của một cái đàn ghita và của một cái kèn có thể cùng

A. tần số. B. cường độ.

C. mức cường độ. D. đồ thị dao động.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về đặc điểm sinh lí của sóng âm

Lời giải:

Âm $L A$ của một cái đàn ghita và của một cái kèn phát ra âm sắc khác nhau nên sẽ khác đồ thị giao động âm.

Chọn D

Bài 10.3 trang 26 SBT Vật Lí 12: 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.

Phương pháp giải:

Sử dụng định nghĩa cường độ âm.

Lời giải:

Cường độ âm được xác định bằng 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).

Chọn C

Bài 10.4 trang 27 SBT Vật Lí 12: Đơn vị của mức cường độ âm là

A. Oát.

B. Đêxiben.

C. Oát trên mét vuông.

D. Niutơn trên mét vuông.

Phương pháp giải:

Sử dụng đơn vị mức cường độ âm

Lời giải:

Đơn vị của mức cường độ âm là Đêxiben $(d B)$

Chọn B

Bài 10.5 trang 27 SBT Vật Lí 12: Khi cường độ âm tăng gấp $100$ lần thì mức cường độ âm tăng

A. $100 d B$ . B. $20 d B$ .

C. $30 d B$ . D. $40 d B$ .

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính mức cường độ âm: $L = 10 \log \frac{I}{I_{0}}$

Lời giải:

+ Khi $I_{1} = I \Rightarrow L = 10 \log \frac{I}{I_{0}} (d B)$

+ Khi $I_{2} = 100 I$

$\begin{array}{l} \Rightarrow L = 10 \log \frac{100 I}{I_{0}} \\ = 10 \log 100 + 10 \log \frac{I}{I_{0}} \\ = 20 + L (d B) \end{array}$

Chọn B

Bài 10.6 trang 27 SBT Vật Lí 12: 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 $20 K H z$ .

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

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

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết đặc điểm của siêu âm.

Lời giải:

C – sai vì: Siêu âm không thể truyền được trong chân không.

Chọn C

Bài 10.7 trang 27 SBT Vật Lí 12: 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. $10 d B$ . B. $100 d B$ .

C. $20 d B$ . D. $50 d B$ .

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính mức cường độ âm: $L = 10 \log \frac{I}{I_{0}} (d B)$

Lời giải:

Ta có $I = 100 I_{0}$

$\Rightarrow L = 10 \log \frac{I}{I_{0}} = 10 \log 100 = 20 (d B)$

Chọn C

Bài 10.8 trang 27 SBT Vật Lí 12: Một sóng âm truyền trong không khí. Mức cường độ âm tại điểm $M$ và tại điểm $N$ lần lượt là $40 d B$ và $80 d B$ . Cường độ âm tại $N$ lớn hơn cường độ âm tại $M$

A. $10000$ lần. B. $1000$ lần.

C. $40$ lần D. $2$ lần.

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính mức cường độ âm: $L = 10 \log \frac{I}{I_{0}} (d B)$

Lời giải:

Ta có: $L = 10 \log \frac{I}{I_{0}} (d B)$

$\begin{array}{l} \Rightarrow L_{N} - L_{M} = 10 \log \frac{I_{N}}{I_{0}} - 10 \log \frac{I_{M}}{I_{0}} \\ = 10 \log \frac{I_{N}}{I_{M}} \end{array}$

$\begin{array}{l} \Leftrightarrow 80 - 40 = 10 \log \frac{I_{N}}{I_{M}} \\ \Rightarrow \frac{I_{N}}{I_{M}} = 10^{4} = 10000 \end{array}$

Chọn A

Bài 10.9 trang 27 SBT Vật Lí 12: Một âm có cường độ $10 W / m^{2}$ 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 $1 k m$ là bao nhiêu?

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính cường độ âm tại một điểm cách nguồn khoảng d: $I = \frac{P}{4 π d^{2}}$

Sử dụng công thức tính mức cường độ âm: $L = 10 \log \frac{I}{I_{0}} (d B)$

Lời giải:

a) Cường độ âm tại một điểm cách nguồn khoảng d:

$I = \frac{P}{4 π d^{2}} \Rightarrow P = 4 π d^{2} . I = 4 π 1^{2} .10 = 40 π (W)$

b) Cường độ âm do nguồn gây ra tại một điểm ở cách $1 k m$ là

$I = \frac{P}{4 π d^{2}} = \frac{40 π}{4 π {.1000}^{2}} = 10^{- 5} (W / m^{2})$

Mức cường độ âm tại đó là: $L = 10 \log \frac{I}{I_{0}} = 10 \log \frac{10^{- 5}}{10^{- 12}} = 70 (d B)$

Bài 10.10 trang 28 SBT Vật Lí 12: Loa của một máy thu âm 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 $70 d B$ , phải giảm nhỏ công suất của loa bao nhiêu lần?

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính cường độ âm tại một điểm cách nguồn khoảng $d$ : $I = \frac{P}{4 π d^{2}}$

Sử dụng công thức tính mức cường độ âm: $L = 10 \log \frac{I}{I_{0}} (d B)$

Lời giải:

a) Cường độ âm $I = \frac{P}{4 π d^{2}} = \frac{1}{4 π {.4}^{2}} \approx {5.10}^{- 3} (W / m^{2})$

Mức cường độ âm: $L = 10 \log \frac{I}{I_{0}} = 10 \log \frac{{5.10}^{- 3}}{10^{- 12}} \approx 97 (d B)$

b) Cường độ âm $I^{'}$ ứng mức cường độ âm chỉ còn $70 d B$

Ta có:

$\begin{array}{l} L = 10 \log \frac{I}{I_{0}} \\ \Leftrightarrow 70 = 10 \log \frac{I}{10^{- 12}} \\ \Rightarrow I = 10^{- 5} (W / m^{2}) \end{array}$

Ta có

$\begin{array}{l} I = \frac{P}{4 π d^{2}} \Rightarrow \frac{P_{1}}{P_{2}} = \frac{I_{1}}{I_{2}} \\ = \frac{{5.10}^{- 3}}{10^{- 5}} = 500 \\ \Rightarrow P_{2} = \frac{P_{1}}{500} \end{array}$

Vậy phải giảm nhỏ công suất của loa $500$ lần thì thỏa mãn yêu cầu bài toán.

Bài 10.11 trang 28 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 $7 d B$ .

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

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

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính cường độ âm tại một điểm cách nguồn khoảng d: $I = \frac{P}{4 π d^{2}}$

Sử dụng công thức tính mức cường độ âm: $L = 10 \log \frac{I}{I_{0}} (d B)$

Lời giải:

a) Ta có $I = \frac{P}{4 π d^{2}} \Rightarrow \frac{I_{2}}{I_{1}} = {(\frac{d_{1}}{d_{2}})}^{2} (1)$

$L = 10 \log \frac{I}{I_{0}} (d B) \Rightarrow L_{2} - L_{1} = 10 \log \frac{I_{2}}{I_{1}} (2)$

Từ (1)(2) $\Rightarrow L_{2} - L_{1} = 20 \log \frac{d_{1}}{d_{2}} (d B)$

$\begin{array}{l} \Rightarrow L_{2} - L_{1} = 20 \log \frac{R}{R - D} \\ \Leftrightarrow 7 = 20 \log \frac{R}{R - 62} \Rightarrow R = 112 m \end{array}$

b) Ta có, mức cường độ âm:

$\begin{array}{l} L = 10 \log \frac{I}{I_{0}} (d B) \\ \Leftrightarrow 73 = 10 \log \frac{I}{10^{- 12}} \\ \Rightarrow I = {2.10}^{- 5} (W / m^{2}) \end{array}$

Lại có:

$I = \frac{P}{4 π d^{2}} \Rightarrow P = 4 π d^{2} I = 4 π {.112}^{2} .2 {.10}^{- 5} = 3, 15 W$

Bài 10.12 trang 28 SBT Vật Lí 12: Trong một cuộc thí nghiệm nhằm xác định tốc độ âm trong không khí, có hai nhóm nhà vật lí cách nhau $18612 m$ . Mỗi nhóm luân phiên bắn một phát đại bác, để nhóm kia đo thời gian $t$ từ lúc thấy lửa tóe 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 nghiệm là bao nhiêu?

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính tốc độ $v = \frac{s}{t}$

Lời giải:

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

b) Tốc độ âm thanh trong các điều kiện của thí nghiệm:

$v = \frac{s}{t} = \frac{18612}{54, 6} = 341 m / s$

Bài 10.13 trang 28 SBT Vật Lí 12: Giả sử tốc độ âm trong không khí là $333 m / s$ . Một tia chớp lóe ra ở cách một khoảng $l$ , và thời gian từ lúc chớp lóe 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 $t$ .

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính tốc độ $v = \frac{s}{t}$

a) Ta có: $l = v t = 333 t (m) \approx \frac{1}{3} (k m)$

b) Quy tắc thực nghiệm: Số đo $l$ ra kilomet bằng $\frac{1}{3}$ số đo $t$ tính ra giây hay số đo thời gian $t$ bằng giây chia cho $3$ thì được số đo $l$ bằng kilomet.

Giải SGK, SBT, Chuyên đề Vật Lý Lớp 12