Phương pháp Xác Định Cường Độ Sóng Vật Lí 11

Phương pháp xác định cường độ sóng Vật lí 11 có lời giải chi tiết. Các bạn xem để ôn tập và nắm vững kiến thức đã học.

A. PHƯƠNG PHÁP GIẢI

• Tại một vị trí trên phương truyền sóng, độ mạnh yếu của sóng được định nghĩa bởi đại lượng cường độ sóng.

• Cường độ sóng I là năng lượng sóng truyền qua một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian.

$I = \frac{E}{{S.\Delta t}} = \frac{P}{S}$

Trong đó $P = \frac{E}{{\Delta t}}$ là công suất của sóng $\left( W \right)$

$S$ là diện tích mà năng lượng sóng truyền qua trong một khoảng thời gian $\Delta t\left( {{m^2}} \right)$.

Với sóng cầu thì $S = 4\pi {R^2}$

$E$ là năng lượng sóng $\left( J \right)$

• Đơn vị cường độ sóng: $W/{m^2}$

B. BÀI TẬP TỰ LUẬN

Bài 1: Một còi báo động có kích thước nhỏ phát sóng âm trong môi trường đồng chất, đẳng hướng. Ở vị trí cách còi một đoạn $15\;m$, cường độ sóng âm là $0,25\;W/{m^2}$. Xem gần đúng sóng âm không bị môi trường hấp thụ. Ở khoàng cách nào từ vị trí của còi thì sóng âm có cường độ bằng $0,010\;W/{m^2}$ ?

Lời giải:

Vì nguồn âm được xem như một điểm nên cường sộ sóng âm trên một mặt cầu có diện tích $S = 4\pi {r^2}$ (hình 6.5) là như nhau, $r$ là bán kính mặt cầu (khoảng cách từ điểm đang xét đến còi).

Tại vị trí ${r_1} = 15\;m$ và ${r_2}$, ta có ${I_1} = \frac{P}{{4\pi {r_1}^2}}$ và ${I_2} = \frac{P}{{4\pi {r_2}^2}}$

$ \Rightarrow \frac{{{I_1}}}{{{I_2}}} = \frac{P}{{4\pi {r_1}^2}}.\frac{{4\pi {r_2}^2}}{P} = \frac{{{r_2}^2}}{{{r_1}^2}} \Rightarrow {r_2} = {r_1}.\sqrt {\frac{{{I_1}}}{{{I_2}}}} = 15.\sqrt {\frac{{0,25}}{{0,010}}} = 75\,m$

Vậy ở khoảng cách $75\;m$ tính từ vị trí của còi thì sóng âm có cường độ bằng $0,010\;W/{m^2}$.

Bài 2: Biết cường độ ánh sáng của Mặt Trời đo được tại Trái Đất là $1,{37.10^3}\;W/{m^2}$ và khoảng cách từ Mặt Trời đến Trái Đất là $1,{50.10^{11}}\;m$. Hãy tính công suất bức xạ sóng ánh sáng của Mặt Trời.

Lời giải:

Công suất bức xạ sóng ánh sáng của Mặt Trời:

$P = I \cdot S = I \cdot 4\pi {r^2} = 1,37 \cdot 103 \cdot 4\pi \cdot {(1,5 \cdot 1011)^2} = 3,87 \cdot 1026\;W$

Bài 3:

a, Một cái loa có công suất $1\;W$ khi mở hết công suất. Cường độ âm tại điểm cách cái loa $4\;m$ là?

$b$, Một chiếc loa phát ra âm thanh đẳng hướng trong không gian. Biết cường độ âm tại điềm cách loa $5\;m$ là ${10^{ – 5}}\;W/{m^2}$. Tìm công suất của loa?

Lời giải:

a, Cường độ âm là: $I = \left( {W/{m^2}} \right)$

b, Công suất của loa là: $ = I.S = I.4\pi r2 = 10 – 5.4\pi .52 = \pi \left( W \right)$

Bài 4: Một còi báo động phát sóng âm trong một môi trường đằng hướng. Tại vị trí cách còi một khoảng $75,0\;m$ cường độ âm đo được bằng $0,010\;W/{m^2}$. Ở khoảng cách $15,0\;m$ cường độ âm bằng bao nhiêu?

Lời giải:

Ta có $\frac{{{I_1}}}{{{I_2}}} = \frac{P}{{4\pi {r_1}^2}}.\frac{{4\pi {r_2}^2}}{P} = \frac{{{r_2}^2}}{{{r_1}^2}}$

$ \Rightarrow {I_2} = {I_1}.\frac{{{r_2}^2}}{{{r_1}^2}} = 0,010.{\left( {\frac{{75,0}}{{15,0}}} \right)^2} = 0,25\;W/{m^2}$

Bài 5: Xét tại vị trí $M$ cách nguồn âm điểm (nguồn phát sóng âm trong môi trường đồng chất, đẳng hướng) một khoảng $200\;m$, cường độ âm đo được bằng $6,{0.10^{ – 5}}$ $W/{m^2}$.

a. Tính công suất của nguồn âm này.

b. Cho biết công suất được thu nhận ở bề mặt một micro đặt tại vị trí $M$ là $4,5 \cdot {10^{ – 9}}\;W$. Tính diện tích bề mặt của micro này.

Lời giải:

a. Ta có $ = 4\pi {r^2} = 6,00 \cdot {10^{ – 5}} \cdot 4\pi \cdot {(200)^2} \approx 30,2\;W$

b. Diện tích bề mặt của micro: $S = \frac{P}{I} = \frac{{4,{{5.10}^{ – 9}}}}{{6,{{00.10}^{ – 3}}}} = 0,75\,c{m^2}$

Bài 6: Một điểm $M$ cách nguồn âm một khoảng $d$ có cường độ âm $I$, cho nguồn âm dịch chuyển xa điểm $M$ một đoạn $50\;m$ thì cường độ âm giảm 9 lần. Khoảng cách $d$ ban đầu bằng bao nhiêu?

Lời giải:

Khoảng cách $d$ ban đầu là: $\frac{I}{{{I_0}}} = \frac{{{{(d + 90)}^2}}}{{{d^2}}} = 9 \Rightarrow d = 25\,cm$

C. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM

Câu 1: Một cái loa có công suất $1\;W$ khi mở hết công suất biết cường độ âm chuẩn $I0 = 10$ $12\;W/m2$. Tại điềm cách nó $40\;cm$, cường độ âm là:

A. $0,013\;W/{m^2}$

B. $0,113\;W/{m^2}$

C. $0,023\;W/{m^2}$

D. $0,223\;W/{m^2}$

Câu 2: Một người đứng trước cách nguồn âm $S$ một đoạn $D$. Nguồn này phát ra sóng cầu. Khi người đó đi lại gần nguồn âm $50\;m$ thì thấy cường độ âm tăng lên gấp đôi. Khoảng cách $d$ có giá trị là bao nhiêu?

A. $d = 222\;m$.

B. $d = 22,5\;m$.

C. $d = 29,3\;m$.

D. $d = 171\;m$.

Câu 3: Một nguồn âm phát ra sóng âm hình cầu truyền đi giống nhau theo mọi hướng và năng lượng âm được bảo toàn. Lúc đầu ta đứng cách nguồn âm một khoảng $d$, sau đó ta đi Łại gần nguồn thêm $10\;m$ thì cường độ âm nghe được tăng lên 4 lần.

A. $160\;m$

B. $80\;m$

C. $40\;m$

D. $20\;m$

Câu 4: Một nguồn âm phát âm theo mọi hướng giống nhau vào môi trường không hấp thụ âm. Để cường độ âm nhận được tại một điểm giảm đi 4 lần so với vị trí trước thì khoảng cách phài

A. tăng lên 2 lần

B. giảm đi 2 lần

C. tăng lên 4 lần

D. giảm đi 4 lần

Câu 5: Nguồn âm phát ra các sóng âm đều theo mọi phương. Giả sử rằng năng lượng phát ra được bảo toàn. Ở trước nguồn âm một khoảng $d$ có cường độ âm là $I$. Nếu xa nguồn âm thêm $30\;m$ cường độ âm bằng $I/9$. Khoảng cách $d$ là

A. $10\;m$.

B. $15\;m$.

C. $30\;m$.

D. $60\;m$.

Câu 6: Các con dơi bay và tìm mồi bằng cách phát và sau đó thu nhận các sóng siêu âm phản xạ từ con mồi. Giả sử một con dơi và một con muỗi bay thẳng đến gần nhau với tốc độ so với tốc độ Trái đất là của con dơi là $19\;m/s$, con muỗi là $1\;m/s$. Ban đầu, từ miệng con dơi phát ra sóng âm, ngay khi gặp con muỗi sóng phản xạ trở lại, con dơi thu nhận được bước sóng này sau $1/6\;s$ kề từ khi phát. Tốc độ truyền sóng âm trong không khí là $340\;m/s$. Khoảng thời gian để con dơi gặp con muỗi (kể từ khi phát sóng) gần với giá trị nào nhất sau đây?

A. $1\;s$.

B. $1,5\;s$.

C. $1,2\;s$.

D. $1,6\;s$.

ĐÁP ÁN

1	2	3	4	5	6
A	D	D	A	B	B