Câu hỏi tự luận Vật lí 7 cánh diều Bài 10: Biên độ, tần số, độ to và độ cao của âm

CHỦ ĐỀ V: ÂM THANH

BÀI 10 - BIÊN ĐỘ, TẦN SỐ, ĐỘ TO VÀ ĐỘ CAO CỦA ÂM

I. NHẬN BIẾT (3 câu)

Câu 1: Em hiểu thế nào về biên độ dao động? Biên độ dao động được đo bằng đơn vị nào?

Trả lời:

• Biên độ của dao động là độ lệch lớn nhất của vật so với vị trí cân bằng của nó.
• Đơn vị đo biên độ là đơn vị đo độ dài.

Câu 2: Nêu mối quan hệ giữa biên độ dao động với độ to của âm. Độ to của âm được đo bằng đơn vị nào?

Trả lời:

• Biên độ dao động của vật phát ra âm càng lớn (nhỏ), âm càng to (nhỏ).
• Độ to của âm được đo bằng đêxiben, kí hiệu: dB.

Câu 3: Em hiểu như thế nào về tần số? Tần số được đo bằng đơn vị nào?

Trả lời:

• Số dao động trong 1 giây gọi là tần số.
• Đơn vị đo tần số: héc. Kí hiệu: Hz.
• Đối với sóng âm, tần số dao động của nguồn âm cũng là tần số sóng âm.

Câu 4: Nêu mối quan hệ giữa tần số với độ cao của âm.

Trả lời:

• Tần số của dao động càng lớn, âm càng cao (càng bổng).
• Tần số của dao động càng nhỏ, âm càng thấp (càng trầm).

II. THÔNG HIỂU (4 câu)

Câu 1: Quan sát hình và cho biết âm thoa của hình nào phát ra âm to hơn? Vì sao?

Trả lời:

Âm thoa ở hình b phát ra âm to hơn vì có biên độ âm lớn hơn.

Câu 2: Nêu ví dụ một số loài nghe được hạ âm.

Trả lời:

Ví dụ: Chim bồ câu, tê giác Sumatra, … có thể nghe được hạ âm.

Câu 3: Nêu ví dụ một số loài nghe được siêu âm.

Trả lời:

Dơi, cá voi, … có thể nghe được siêu âm.

Câu 4: Quan sát hình và cho biết âm thoa của hình nào phát ra âm bổng hơn? Vì sao?

Trả lời:

Âm thoa ở hình a phát ra âm bổng hơn vì có tần số âm lớn hơn.

III. VẬN DỤNG (4 câu)

Câu 1: Nếu một mặt trống dao động với tần số 300 Hz thì nó thực hiện được bao nhiêu dao động trong 2 phút?

Trả lời:

2 phút = 120 giây

Tần số là số dao động vật thực hiện được trong một giây.

Từ biểu thức f = N : t ⇒ N = f . t = 300 . 120 = 36000 (dao động)

Câu 2: Nhỏ vài giọt nước lên mặt loa, khi bật loa ta thấy các giọt nước bị văng lên. Tiếng loa sẽ như thế nào khi giọt nước văng lên cao, văng thấp?

Trả lời:

• Khi giọt nước văng lên cao thì tiếng loa to.
• Khi giọt nước văng lên thấp hơn thì tiếng loa nhỏ.

Câu 3: Trong 30s, một vật thực hiện được 60 dao động. Tính tần số dao động của vật đó.

Trả lời:

Tần số dao động là 60 : 30 = 2 Hz.

Câu 4: Có hai vật lần lượt thực hiện các dao động. Vật thứ nhất thực hiện được 5000 dao động trong 25 giây. Vật thứ hai thực hiện 400 dao động trong 10 giây. Vật nào phát ra âm cao hơn? Vì sao?

Trả lời:

Tần số dao động của vật thứ nhất là: 5000 : 25 = 200 Hz.

Tần số dao động của vật thứ hai là: 400 : 10 = 40 Hz.

® Vật thứ nhất có tần số lớn hơn nên phát ra âm cao hơn.

IV. VẬN DỤNG CAO (3 câu)

Câu 1: Nêu một số sóng hạ âm trong tự nhiên và nhân tạo.

Trả lời:

• Sóng hạ âm trong tự nhiên:
• Hiện tượng tự nhiên: âm thanh có tần số thấp đôi khi xuất hiện tự nhiên trong các hiện tượng thời tiết cực đoan, sóng biển, tuyết lở, động đất, núi lửa phun trào, sao băng, thác nước, sự hình thành băng trôi, cực quang, thiên thạch và sét.
• Giao tiếp của động vật: cá voi, voi, hà mã, tê giác, hươu cao cổ và cá sấu được biết là sử dụng hạ âm để giao tiếp qua khoảng cách xa hàng trăm dặm trong trường hợp của cá voi.
• Sóng hạ âm nhân tạo: trong những hoạt động của con người như tiếng nổ siêu thanh (sonic boom) và các vụ nổ (cả hóa học và hạt nhân), hoặc bằng máy móc như động cơ diesel, turbine gió và những máy biến năng được thiết kế đặc biệt (bàn rung công nghiệp). Một số loa được thiết kế đặc biệt có thể tạo ra âm thanh ở tần số cực thấp.

Câu 2: Sóng hạ âm có lợi ích và tác dụng như thế nào?

Trả lời:

Hạ âm có rất nhiều ứng dụng, không chỉ đối với các loài động vật như một công cụ giao tiếp, mà còn với con người:

• Hạ âm ở dải tần số 20 Hz đến 0.001 Hz được sử dụng để dự báo động đất, khảo sát các tầng đất đá và khả năng chứa dầu mỏ dưới lòng đất.
• Trong y học thì nhịp tim thường vào cỡ 0,8 đến 2 Hz. Do đó, phép chụp tim mạch hay “tâm thân động ký” (Ballistocardiography) là những kĩ thuật sử dụng hạ âm trong y tế.
• Sóng hạ âm cũng được dùng để phát hiện những vụ nổ hạt nhân.
• Ngoài ra, hạ âm rất có ích trong việc dò tìm và đo đạc, cũng như các nghiên cứu về tác dụng của hạ âm đối với thần kinh và cơ thể con người.

Câu 3: Cá heo sử dụng sóng siêu âm như thế nào?

Trả lời:

• Cá heo phát ra tiếng kêu hoặc tiếng lách cách tần số cao bằng đường mũi của chúng và lắng nghe tiếng vọng phản xạ từ các bề mặt khác trong nước. Chúng sử dụng sóng siêu âm này để giúp định hướng đường đi của chúng trong nước.
• Giọng nói đóng một vai trò quan trọng trong giao tiếp của cá heo. Chúng có thể sử dụng nhiều loại âm thanh khác nhau để giao tiếp với những con cá heo khác, bao gồm cả tiếng huýt sáo, tiếng rít và tiếng lách cách. Chúng có xu hướng sử dụng âm thanh tần số thấp để giao tiếp với nhau, vì những âm thanh này truyền đi xa hơn dưới nước. Tuy nhiên, chúng cũng có thể tạo ra âm thanh tần số rất cao từ 40 đến 150 kHz hữu ích cho mục đích điều hướng.
• Âm thanh tần số cao chỉ có thể truyền đi những khoảng cách ngắn dưới nước. Khi cá heo phát ra những âm thanh này, chúng sẽ dội ngược lại khi bị các vật thể cản lại. Khi đó, não của cá heo đưa ra phán đoán về vật thể. Điều này rất hữu ích để săn mồi, phát hiện những kẻ săn mồi gần đó và điều hướng trong điều kiện tầm nhìn hạn chế.