Bài tập về Đặc trưng vật lí của âm

1.Lý thuyết

1. Âm. Nguồn âm

a. Âm là gì?

- Sóng âm là những sóng cơ truyền trong các môi trường rắn, lỏng, khí.

- Tần số của sóng âm cũng là tần số âm

b. Nguồn âm

Một vật dao động phát ra âm là một nguồn âm. Tần số của âm phát ra bằng tần số dao động của nguồn âm.

c. Âm nghe được, hạ âm, siêu âm

Sóng âm được chia thành 3 loại

d. Sự truyền âm

- Trong mỗi môi trường, sóng âm truyền với một tốc độ xác định. Tốc độ truyền âm trong các môi trường: v_rắn > v_lỏng > v_khí .

- Âm hầu như không truyền được qua các chất xốp như bông, len,... Những chất đó gọi là những chất cách âm.

- Sóng âm không truyền được trong chân không.

2. Những đặc trưng vật lí của âm

- Tần số âm (f): là một trong những đặc trưng vật lí quan trọng nhất của âm.

- Cường độ âm (I): là đại lượng đo bằng lượng năng lượng mà sóng âm tải qua một đơn vị diện tích đặt tại điểm đó, vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian. Đơn vị: W/m²

- Mức cường độ âm (L): $L=10\log \frac{I}{I_o}\left(dB\right)=\log \frac{I}{I_o}\left(B\right)$

- Đồ thị dao động: Khi cho nhạc cụ phát ra âm cơ bản có tần số f₀ thì đồng thời nhạc cụ đó cũng phát ra âm có tần số 2f₀, 3f₀,... gọi là các họa âm bậc 2, bậc 3,... Các họa âm có biên độ khác nhau. Tổng hợp tất cả các đồ thị của tất cả các họa âm trong một nhạc âm ta được đồ thị dao động của nhạc âm đó.

2.Bài tập tự luyện

Bài 1: Một nguồn phát âm coi là nguồn điểm phát âm đều theo mọi phương. Mức cường độ âm tại điểm M lúc đầu là 80 dB. Nếu tăng công suất của nguồn âm lên 20% thì mức cường độ âm tại M là bao nhiêu?

A. 95 dB.        B. 125 dB.

C. 80,8 dB.      D. 62,5 dB.

Lời giải:

Bài 2: Một sóng âm truyền trong không khí với tốc độ 340 m/s và bước sóng 34 cm. Tần số của sóng âm này là:

A. 500 Hz.       B. 2000 Hz.

C. 1000 Hz.      D. 1500 Hz.

Lời giải:

Bài 3: Tại điểm O trong môi trường đẳng hướng không hấp thụ âm và phản xạ âm, phát ra âm với công suất không đổi. Trên tia Ox theo thứ tự có ba điểm A, B, C sao cho OC = 4OA. Biết mức cường độ âm tại B là 2 B, tổng mức cường độ âm tại A và C là 4 B. Nếu AB = 20 m thì:

A. BC = 40 m.      B. BC = 80 m.

C. BC = 30 m.      D. BC = 20 m.

Lời giải:

Bài 4: Trong môi trường truyền âm, tại hai điểm A và B có mức cường độ âm lần lượt là 90 dB và 40 dB với cùng cường độ âm chuẩn. Cường độ âm tại A lớn gấp bao nhiêu lần so với cường độ âm tại B?

A. 2,25 lần.      B. 3600 lần.

C. 1000 lần.      D. 100000 lần.

Lời giải:

Bài 5: Một phòng hát karaoke có diện tích 20 m², cao 4 m (với điều kiện hai lần chiều rộng BC và chiều dài AB chênh nhau không quá 2 m để phòng trông cân đối) với dàn âm gồm bốn loa như nhau có công suất lớn, hai cái đặt ở góc A, B của phòng, hai cái treo trên góc trần A′, B′. Đồng thời còn có một màn hình lớn được gắn trên tường ABB’A’ để người hát ngồi tại trung điểm M của CD có được cảm giác sống động nhất.

- Bỏ qua kích thước của người và loa, coi rằng loa phát âm đẳng hướng và tường hấp thụ âm tốt. Hỏi có thể thiết kế phòng để người hát chịu được loa có công suất lớn nhất là bao nhiêu?

A. 842 W.      B. 535 W.

C. 723 W.      D. 796 W.

Lời giải:

Bài 6: Cường độ âm được đo bằng:

A. oát trên mét vuông.

B. oát.

C. niutơn trên mét vuông.

D. niutơn trên mét.

Lời giải:

Bài 7: Hai nguồn âm giống nhau được đặt tại hai điểm A, B cách nhau một khoảng AB = L = 2 m, phát cùng một âm đơn, cùng tần số 1500 Hz. Vận tốc truyền âm trong không khí là v = 340 m/s. Gọi I là trung điểm của AB, điểm O trên đường trung trực AB sao cho D = OI = 45 m. Từ O vẽ đường Ox song song với AB. Xác định khoảng cách của hai điểm gần nhau nhất trên Ox mà nghe thấy âm nhỏ nhất. Giả thiết λ << L; L << d.

A. 11,33 m.      B. 7,83 m.

C. 5,1 m.        D. 5,67 m.

Lời giải:

Bài 8: Tại điểm O trong môi trường đẳng hướng, không hấp thụ âm, có 9 nguồn âm điểm, giống nhau với công suất phát âm không đổi. Tại điểm A có mức cường độ âm 20 dB. M là một điểm thuộc OA sao cho OM = OA/5. Để M có mức cường độ âm là 40 dB thì số nguồn âm giống các nguồn âm trên cần đặt tại O bằng:

A. 4.       B. 36.

C. 10.      D. 30.

Lời giải:

Bài 9: Từ điểm A bắt đầu thả rơi tự do một nguồn phát âm có công suất không đổi, khi chạm đất tại B nguồn âm đứng yên luôn. Tại C, ở khoảng giữa A và B (nhưng không thuộc AB), có một máy M đo mức cường độ âm, C cách AB là 12 m. Biết khoảng thời gian từ khi thả nguồn đến khi máy M thu được âm có mức cường độ âm cực đại, lớn hơn 1,528 s so với khoảng thời gian từ đó đến khi máy M thu được âm không đổi; đồng thời hiệu hai khoảng cách tương ứng này là 11 m. Bỏ qua sức cản không khí, lấy g = 10 m/s². Hiệu giữa mức cường độ âm cuối cùng và đầu tiên xấp xỉ:

A. 4,68 dB.      B. 3,74 dB.

C. 3,26 dB.      D. 6,72 dB.

Lời giải:

Bài 10: Khi cường độ âm tăng lên 10n lần, thì mức cường độ âm sẽ:

A. Tăng thêm 10n dB.

B. Tăng lên 10n lần.

C. Tăng thêm 10ⁿ dB.

D. Tăng lên n lần.

Lời giải:

Câu 11. (Câu 11 Đề thi ĐH 2014 – Mã đề 319): Trong môi trường đẳng hướng và không hấp thụ âm, có 3 điểm thẳng hàng theo đúng thứ tự A; B; C với AB = 100 m, AC = 250 m. Khi đặt tại A một nguồn điểm phát âm công suất P thì mức cường độ âm tại B là 100 dB. Bỏ nguồn âm tại A, đặt tại B một nguồn điểm phát âm công suất 2P thì mức cường độ âm tại A và C là

    A. 103 dB và 99,5 dB

    B. 100 dB và 96,5 dB.

    C. 103 dB và 96,5 dB.

    D. 100 dB và 99,5 dB.

Lời giải:

Đáp án: A

Câu 12. (Câu 38 Đề thi ĐH 2014 – Mã đề 319): Trong âm nhạc, khoảng cách giữa hai nốt nhạc trong một quãng được tính bằng cung và nửa cung (nc). Mỗi quãng tám được chia thành 12 nc. Hai nốt nhạc cách nhau nửa cung thì hai âm (cao, thấp) tương ứng với hai nốt nhạc này có tần số thỏa mãn f_c¹² =2 f_t¹². Tập hợp tất cả các âm trong một quãng tám gọi là một gam (âm giai). Xét một gam với khoảng cách từ nốt Đồ đến các nốt tiếp theo Rê, Mi, Fa, Sol, La, Si, Đô tương ứng là 2 nc, 4 nc, 5 nc, 7 nc , 9 nc, 11 nc, 12 nc. Trong gam này, nếu âm ứng với nốt La có tần số 440 Hz thì âm ứng với nốt Sol có tần số là

    A. 330 Hz

    B. 392 Hz

    C. 494 Hz

    D. 415 Hz

Lời giải:

Đáp án: B

Câu 13. (Câu 36 Đề thi THPT QG 2015 – Mã đề 138): Tại vị trí O trong một nhà máy, một còi báo cháy (xem là nguồn điểm) phát âm với công suất không đổi. Từ bên ngoài một thiết bị xác định mức cường độ âm chuyển động thẳng từ M hướng đến O theo hai giai đoạn với vận tốc ban đầu bằng 0 và gia tốc có độ lớn 0,4m/s² cho đến khi dừng lại tại N (cổng nhà máy). Biết NO = 10m và mức cường độ âm (do còi phát ra) tại N lớn hơn mức cườn độ âm tại M là 20dB. Cho rằng môi trường truyền âm là đẳng hướng và không hấp thụ âm. Thời gian thiết bị đó chuyển động từ M đến N có giá trị gần giá trị nào nhất sau đây?

    A. 27s.

    B. 32s

    C. 47s

    D. 25s

Lời giải:

Đáp án: B

Câu 14. (Câu 38 Đề thi THPT QG 2016 – Mã đề 536): Cho 4 điểm O, M, N và P nằm trong một môi trường truyền âm. Trong đó, M và N nằm trên nửa đường thẳng xuất phát từ O, tam giác MNP là tam giác đều. Tại O, đặt một nguồn âm điểm có công suất không đổi, phát âm đẳng hướng ra môi trường. Coi môi trường không hấp thụ âm. Biết mức cường độ âm tại M và N lần lượt là 50 dB và 40 dB. Mức cường độ âm tại P là

    A. 43,6 dB

    B. 38,8 dB

    C. 35,8 dB

    D. 41,1 dB

Lời giải:

Đáp án: D

Câu 15. (Câu 34 Đề thi Thử nghiệm 2017): Tần số của âm cơ bản và họa âm do một dây đàn phát ra tương ứng bằng với tần số của sóng cơ để trên dây đàn có sóng dừng. Trong các họa âm do dây đàn phát ra, có hai họa âm ứng với tần số 2640 Hz và 4400 Hz. Biết âm cơ bản của dây đàn có tần số nằm trong khoảng từ 300 Hz đến 800 Hz. Trong vùng tần số của âm nghe được từ 16 Hz đến 20 kHz, có tối đa bao nhiêu tần số của họa âm (kể cả âm cơ bản) của dây đàn này?

    A. 37.

    B. 30.

    C. 45.

    D. 22.

Lời giải:

Đáp án: C

Câu 16. (Câu 13 Đề thi Tham khảo 2017): Tai con người có thể nghe được những âm có tần số nằm trong khoảng

    A. từ 16 kHz đến 20 000 Hz.

    B. từ 16 Hz đến 20 000 kHz.

    C. từ 16 kHz đến 20 000 kHz.

    D. từ 16 Hz đến 20 000 Hz.

Lời giải:

Đáp án: D

Tay người có thể nghe được âm thanh có tần số từ 16 Hz đến 20000 Hz

Câu 17. (Câu 18 Đề thi Tham khảo 2017): Các chiến sĩ công an huấn luyện chó nghiệp vụ thường sử dụng chiếc còi như hình ảnh bên. Khi thổi, còi này phát ra âm, đó là

    A. tạp âm.

    B. siêu âm.

    C. hạ âm.

    D. âm nghe được.

Lời giải:

Đáp án: B

Chó có thể nghe được siêu âm

Câu 18. (Câu 21 Đề thi THPT QG 2017 – Mã đề 201): Biết cường độ âm chuẩn là 10¹²W/m². Khi cường độ âm tại một điểm là 10^-5 W/ m². thì mức cường độ âm tại điếm đó là

    A.9B.

    B. 7 B.

    C. 12 B.

    D.5B.

Lời giải:

Đáp án: B

L = lg.I/I₀ = 7B

Câu 19. (Câu 29 Đề thi THPT QG 2017 – Mã đề 201): Hình bên là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của mức cường độ âm L theo cường độ âm I. Cường độ âm chuẩn gần nhất với giá trị nào sau đây?

    A. 0,3la.

    B. 0,35a.

    C. 0,37a.

    D. 0,33a.

Lời giải:

Đáp án: A

Từ đồ thị ta thấy khi I = a thì L = 0,5 (B). Áp dụng công thức L = lg.I/I₀ => I₀ = a/√10 = 0,31a

Câu 20. (Câu 19 Đề thi THPT QG 2017 – Mã đề 202): Biết cường độ âm chuẩn là 10¹² W/m².. Khi cường độ âm tại một điểm là 10^-4 W/ m². thì mức cường độ âm tại điểm đó bằng

    A. 80 dB.

    B. 50 dB.

    C. 60 dB.

    D. 70 dB.

Lời giải:

Đáp án: A

Bài 21: 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. 40 lần.      B. 1000 lần.

C. 2 lần.       D. 10000 lần.

Lời giải:

Bài 22: 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 r1 và r2. Biết cường độ âm tại A gấp 4 lần cường độ âm tại B. Tỉ số r2/r1 bằng:

A. 4.         B. 0,5.

C. 0,25.      D. 2.

Lời giải:

Bài 23: Khi nói về sóng âm, phát biểu nào sau đây là sai?

A. Biên độ dao động của sóng âm càng lớn thì âm càng cao.

B. Sóng âm là một sóng cơ.

C. Tốc độ truyền âm phụ thuộc vào bản chất của môi trường truyền âm.

D. Sóng âm không truyền được trong chân không.

Lời giải:

Bài 24: Sóng âm không truyền được trong:

A. thép.

B. không khí.

C. chân không.

D. nước.

Lời giải:

Bài 25: Tại O có một nguồn phát âm thanh đẳng hướng với công suất không đổi. Một người đi bộ từ A đến C theo 1 đường thẳng và lắng nghe âm thanh từ nguồn O thì nghe thấy cường độ âm tăng từ I đến 4I rồi lại giảm xuống I. Khoảng cách AO bằng:

Lời giải: