Cường độ sóng và năng lượng sóng lớp 11 (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập Cường độ sóng và năng lượng sóng lớp 11 chương trình sách mới hay, chi tiết với bài tập tự luyện đa dạng giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Cường độ sóng và năng lượng sóng.

Cường độ sóng và năng lượng sóng lớp 11 (cách giải + bài tập)

A. Lí thuyết và 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 (W)

S là diện tích mà năng lượng sóng truyền qua trong một khoảng thời gian Δt (m²). Với sóng cầu thì S = 4πR²

E là năng lượng sóng (J)

- Đơn vị cường độ sóng: W/m²

B. Ví dụ minh hoạ

Ví dụ 1: 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/m².

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 4,50.10^-9 W. Tính diện tích bề mặt của micro này.

Hướng dẫn giải

a) Ta có: $\text{P}=I\cdot 4\pi r^2=6,0\cdot {10}^{-5}\cdot 4\pi \cdot {\left(200\right)}^2\approx 30,2W$.

b) Diện tích bề mặt của micro: $S=\frac{P\text{'}}{I}=\frac{4,50\cdot {10}^{-9}}{6,00\cdot {10}^{-5}}=0,75 c{m}^2$.

Ví dụ 2: Một còi báo động phát sóng âm trong một môi trường đẳng hướng. Tại vị trí cách còi một khoảng bằng 75,0 m, cường độ âm đo được bằng 0,010 W/m². Ở khoảng cách 15,0 m, cường độ âm bằng bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

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

Suy ra: $I_2=I_1\frac{r_1^2}{r_2^2}=0,010\cdot {\left(\frac{75,0}{15,0}\right)}^2=0,25{\text{W/m}}^{\text{2}}$.

C. Bài tập minh hoạ

Câu 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/m². Xem gần đúng sóng âm không bị môi trường hấp thụ. Ở khoảng cách nào từ vị trí của còi thì sóng âm có cường độ bằng 0,010 W/m²?

Câu 2. Biết cường độ ánh sáng của Mặt Trời đo được tại Trái Đất là 1,37.10³ W/m² và khoảng cách từ Mặt Trời đến Trái Đất là 1,50.10¹¹ m. Hãy tính công suất bức xạ sóng ánh sáng của Mặt Trời.

Câu 3.

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

b, Một chiếc loa phát ra âm thanh đẳng hướng trong không gian. Biết cường độ âm tại điểm cách loa 5m là 10^-5W/m². Tìm công suất của loa?

Câu 4: Một còi báo động phát sóng âm trong một môi trường đẳng hướng. Tại vị trí cách còi một khoảng 75,0m cường độ âm đo được bằng 0,010 W/m². Ở khoảng cách 15,0m cường độ âm bằng bao nhiêu?

Câu 5: Xét tại vị trí M cách nguồn âm điểm (nguồn phát sóng âm trong môi trường đồng chất, đẳng hướng) một khoảng 200m, cường độ âm đo được bằng 6,0.10^-5 W/m².

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 4,5.10^-9 W. Tính diện tích bề mặt của micro này.

Câu 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?

Câu 7. Một sóng có biên độ 5,00 cm và cường độ tương ứng là 200 W/m². Biết cường độ sóng tỉ lệ thuận với bình phương biên độ sóng.

a) Nếu biên độ của sóng nói trên tăng lên thành 10,00 cm thì cường độ của sóng là bao nhiêu?

b) Nếu cường độ của sóng giảm xuống còn 100 W/m² thì biên độ tương ứng là bao nhiêu?

Câu 8. Một bóng đèn công suất 100 W phát ra ánh sáng theo mọi phương. Coi bóng đèn là một điểm, hãy xác định cường độ sóng gây ra bởi bóng đèn tại một điểm cách bóng đèn 2,00 m.

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí 11 hay, chi tiết khác:

• Bài tập về sóng ngang, sóng dọc
• Xác định loại bức xạ dựa vào tần số hoặc bước sóng
• Bài tập về vệ tinh địa tĩnh
• Bài toán liên quan đến cực đại - cực tiểu trong giao thoa sóng cơ
• Vị trí vân sáng, vân tối, Khoảng vân

---