Các dạng bài tập ôn thi THPT Quốc gia môn Vật lí - Dạng 12: Xác định cường độ âm, mức cường độ âm - Đỗ Ngọc Hà (Có lời giải chi tiết)

Nội dung text: Các dạng bài tập ôn thi THPT Quốc gia môn Vật lí - Dạng 12: Xác định cường độ âm, mức cường độ âm - Đỗ Ngọc Hà (Có lời giải chi tiết)

1. DẠNG 12: XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ ÂM, MỨC CƯỜNG ĐỘ ÂM ❖ KIẾN THỨC TRỌNG TÂM - Cường độ âm I tại một điểm M cách nguồn âm O một khoảng r : P P :Công suất nguồntại O I 2 2 4 r 4 r : Diện tích mặt cầu tâm O bán kính OM Đơn vị của cường độ âm: W / m2 - Mức cường độ âm L tại M cĩ cơng thức tính: I 12 2 L log B ;I0 là hằng số (thường lấy I0 10 W / m ) I0 Đơn vị của mức cường độ âm: Ben (B); 1 B 10 dB. P - Hệ thức liên hệ giữa I và L : I I .10L 4 r2 0 Ví dụ 1. (Đại học 2011): Một nguồn điểm O phát sĩng âm cĩ cơng suất khơng đổi trong một mơi trường truyền âm đẳng hướng và khơng hấp thụ âm. Hai điểm A,B cách nguồn âm lần lượt là r1 và r2 . r Biết cường độ âm tại A gấp 4 lần cường độ âm tại B. Tỉ số 2 bằng r1 1 1 A. 4.B. . C. . D. 2. 2 4 Hướng dẫn giải + Cường độ âm tại một điểm trong mơi trường cách nguồn âm cĩ cơng suất P một đoạn r được xác định P bằng biểu thức I 4 r2 + Áp dụng cho bài tốn P  I A 2 2 4 rA I r r I  A B B A 2. P I r r I I B A A B B 2 4 rB  Đáp án D. Ví dụ 2. (THPT QG 2017): Một nguồn âm điểm S phát âm đẳng hướng với cơng suất khơng đổi trong một mơi trường khơng hấp thụ và khơng phản xạ âm. Lúc đầu, mức cường độ âm do S gây ra tại điểm M là L dB . Khi cho S tiến lại gần M thêm một đoạn 60 m thì mức cường độ âm tại M lúc này là L 6 dB . Khoảng cách từ S đến M lúc đầu là A. 80,6 m. B. 120,3 m. C. 200 m. D. 40 m. Trang 1
2. Hướng dẫn giải I Ta cĩ L 10 log dB I0 P I I M 2 r 2 4 r 1 r LM LM 10 log  LM LM 20 log 6 20 log r 120,3 m 2 1 I 2 1 r r 60 M1 2 Đáp án B Ví dụ 3. (THPT QG 2017): Một nguồn âm điểm đặt tại O phát âm đẳng hướng với cơng suất khơng đổi trong một mơi trường khơng hấp thụ và phản xạ âm. Hai điểm M và N cách O lần lượt là r và r 50 m cĩ cường độ âm tương ứng là I và 4I . Giá trị của r bằng A. 66 m. B. 60 m. C. 100 m. D. 142 m. Hướng dẫn giải P P Cường độ âm tại một điểm cách nguồn O một khoảng r được xác định bởi: I S 4 r2 Tại P P P M  I 2 2 S 4 r 4 r 50 4I r2 r 4 2 r 100 m P 2 N  4I P I r 50 r 50 2 2 4 r 50 4 r Đáp án C. Ví dụ 4. (THPT QG 2018): Một nguồn âm điểm đặt tại O phát âm cĩ cơng suất khơng đổi trong mơi trường đẳng hướng, khơng hấp thụ và khơng phản xạ âm. Ba điểm A,B và C nằm trên cùng một hướng truyền âm. Mức cường độ âm tại A lớn hơn mức cường độ âm tại B là a dB , mức cường độ âm tại B 3 OC lớn hơn mức cường độ âm tại C là 3a dB . Biết OA OB. Tỉ số là 5 OA 625 25 625 125 A. . B. . C. . D. . 81 9 27 27 Hướng dẫn giải 2 a 2 I A L L OB 25 OB 10 A B 1010 (1) IB OA 9 OA 2 3a 2 IB L L OC OC 10 B C 1010 (2) IC OB OB 2 2 4a OC OC 25 625 Nhân (1) và (2) vế theo vế ta cĩ: 1010 OA OA 9 81 Đáp án A Trang 2
3. Ví dụ 5. (THPT QG 2017): 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. 0,33a. B. 0,31a. C. 0,35a. D. 0,37a. Hướng dẫn giải I + Ta cĩ L log B I0 + Từ hình vẽ ta nhận thấy khi I a : L 0,5 B Thay vào biểu thức trên ta tìm được: a a I a 0,5 log 0 0,5 0,316 I0 10 Đáp án B. Ví dụ 6. (THPT QG 2017): Tại một điểm trên trục Ox cĩ một nguồn âm điểm phát âm đẳng hướng ra mơi trường Hình bên là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ âm I tại những điểm trên trục Ox theo tọa độ x . Cường độ âm chuẩn 12 2 là I0 10 W.m . M là một điểm trên trục Ox cĩ tọa độ x 4m . Mức cường độ âm tại M cĩ giá trị gần nhất với giá trị nào sau đây? A. 24 dB. B. 23 dB. C. 24,4 dB. D. 23,5 dB. Hướng dẫn giải P P 1 Cường độ âm tại một điểm xác định bởi: I I ~ S 4 r2 r2 Với r là khoảng cách từ điểm đĩ đến nguồn âm Gọi a là khoảng cách từ gốc tọa độ O tới nguồn âm. r a Tại O 1 9 r1 2,5.10 r2 I1 a 2 + Từ hình vẽ ta xác định được r a 2 2 a 2 m 2 r I a 1 2 Tại x 2 2,5 9 I .10 2 4 + Khi M là một điểm trên trục Ox cĩ tọa độ x 4m , ta cĩ: r3 a 4 6 m. Trang 3
4. 2 2 I r 2 1 I 2,5.10 9 5.10 9 M 1 I 1 W.m 2 M I1 r3 6 9 9 9 18 5.10 9 I L M 18 dB M 10 log 10 log 12 24,4 I0 10 Đáp án C. Trang 4