Примеры вопросов по механическим волнам

13 примеров механических волн

1. Различные фазы поперечные волны

Обратите внимание на картинку. геломбанг следующая синусоидальная!

Если длина волны синусоидального сигнала, изображенного выше, равна 80 см, то точка, в которой разность фаз составляет ¾, — это…

А. П с Q

Б. П с Р

С. П с С.

Д. Q с С

Е. Р с С

Обсуждение

PQ = 3/4 длины волны

PR = 1 1/2 = 1,5 длины волны

PS = 2 длины волны

QS = 1 1/4 = 1,25 длины волны

RS = 1/2 длины волны

Правильный ответ — А.

2. Открытые и закрытые органные трубы

Имеются две органные трубы, одна открытая, другая закрытая, каждая одинаковой длины. Если скорость звука в воздухе составляет 340 м/с, то отношение частот обертонов двух открытых органных труб к частотам обертонов двух закрытых органных труб равно…

Обсуждение

Известно:

Длина открытой и закрытой органной трубы одинакова.

Скорость звука в воздухе (v) = 340 м/с

Вопрос:

Jawab: Сравнение fчастота второго обертона (f)₃) открытые и закрытые органные трубы

Открытая органная труба

Открытая органная труба или открытая трубка — это трубка, у которой оба конца открыты, как показано на рисунке сбоку.

На рисунке справа представлен график звуковых волн в открытой органной трубе, где узлы представляют плотность воздуха, а пучности — натяжение воздуха.

Основной тон (f)₁) = v / 2L = 340/2L = 170/L

Второй обертон (f)₃) = 3 ф₁ = 3 (170/л) = 510/л

Закрытая органная труба

Закрытая органная труба, или закрытая трубка, — это трубка, у которой один конец открыт, а другой закрыт, как показано на рисунке ниже. Если оба конца трубки закрыты, трубка не может быть использована.

На рисунке справа представлен график звуковых волн в закрытой органной трубе, где узлы представляют плотность воздуха, а пучности — натяжение воздуха.

Основной тон (f)₁) = v / 4L = 340/4L = 85/L

Второй обертон (f)₃) = 3 ф₁ = 3 (85/л) = 255/л

Сравнение fчастота второго обертона (f)₃) открытые и закрытые органные трубы

510/л : 255/л

510: 255

2: 1

3. уровень интенсивности звуковой волны

Источник звуковых волн мощностью 12,56 Вт излучает волны в окружающую среду равномерно. Пороговая интенсивность звука составляет 10.^-12 Wm^-2Уровень интенсивности волн излучения на расстоянии 10 метров от источника составляет…

Обсуждение

Известно:

Мощность = 12,56 Ватт

Пороговая интенсивность звука (I)_o) = 10^-12 Wm^-2

Расстояние (r) = 10 метров

Вопрос: Уровень интенсивности (ТИ)

Jawab:

Формула для соотношения мощности (P), интенсивности (I) и расстояния (r):

Уровень интенсивности (ТИ):

4. Интенсивность звука

Акустическая система излучает акустическую мощность частотой 36 Гц.π ватт и уровень интенсивности 80 дБ при прослушивании на расстоянии x от громкоговорителя. (I)_o = 10^-12 ватт.м^-2Правильное значение x равно…

A. 100 м

B. 160 м

C. 175 м

D. 225 м

Э. 300 м

Обсуждение

Известно, что:

Мощность (P) = 36π Ватт

Уровень интенсивности (ТИ) = 80 дБ

Расстояние = x

Пределы человеческого слуха (I)_o) = 10^-12 Wатт.м^-2

Вопрос: Значение x

Джаваб:

Формула для соотношения мощности (P), интенсивности (I) и расстояния (x):

Сначала рассчитайте интенсивность звука на расстоянии x:

Интенсивность звука:

Вычислите значение x:

Правильный ответ — Е.

5. Бегущая волна

Вопрос № 24 к национальному экзамену по физике для учащихся старших классов средней школы (SMA/MA) за 2015/2016 учебный год.

Уравнение бегущей волны, выраженное в Международной системе единиц (СИ), имеет вид y = 0,2 sin (0,2πx-20πt)

Исходя из следующих утверждений:

(1) Скорость распространения волны 100 мс^-1

(2) При x = 0 и t = 0 отклонение волны равно 0

(3) Частота волны 20 Гц

(4) Амплитуда волны 2 см

Какой из вариантов правильный?

А. (1) и (2)

Б. (1) и (3)

С. (1) и (4)

Д. (2) и (4)

Е. (2) и (3)

Обсуждение

Три формы волновых уравнений:

y = A sin (ωt – kx) ——> 1

ω = 2π / T и k = 2π / λ

y = A sin (2π/T) t – (2π/λ) x

y = A sin 2π (t/T – x/λ) ——-> 2

y = A sin 2π (ft – x/λ) ——-> 2

T = 1/f и λ = v / f

y = A sin 2π (ft – f(x/v))

y = A sin 2πf (t – x/v) ——-> 3

Уравнение бегущей волны в приведенном выше вопросе идентично уравнению во второй форме:

y = 0,2 sin (0,2)πx-20πt)

y = 0,2 sin π (0,2x-20т)

y = 0,2 sin 2π (0,1x-10т)

y = 0,2 sin 2π (х/10 -10т)

y = A sin 2π (ft – x/λ)

А = амплитуда = 0,2 метра = 0,2 (100 см) = 20 см

f = частота = 10 с^-1 = 10 Герц

λ = длина волны = 10 метров

v = скорость распространения волны = f λ = (10 с)^-1)(10 м) = 100 мс^-1

Правильный ответ — А.

6.  Эффект Доплера

Машина скорой помощи движется со скоростью 72 км/ч.^-1 При этом включена сирена с частотой 1500 Гц. Мотоциклист движется со скоростью 20 м/с.^-1 в направлении, противоположном направлению движения машины скорой помощи. Если скорость звука в воздухе составляет 340 м/с², то...^-1Тогда отношение частот, воспринимаемых мотоциклистом при приближении к машине скорой помощи и при удалении от нее, составляет...

А. 25 : 36

Б. 36 : 49

С. 64 : 81

Д. 81 : 64

Е. 100:61

Обсуждение

Правила размещения вывесок:

v всегда положительно

v_p Положительный результат, если слушатель приближается к источнику звука.

v_p Отрицательный результат, если слушатель отходит от источника звука.

v_s Положительный результат, если источник звука направлен в сторону от слушателя.

v_s Отрицательный результат, если источник звука приближается к слушателю.

v_p = 0, если слушатель молчит

v_s = 0, если источник звука неподвижен

Известно, что:

Частота источника звука (f) = 1500 Гц

Скорость прослушивания (в)_p) = 20 м / с

Скорость источника звука (v)_s) = 72 км/ч = 72 (1000 метров) / 3600 секунд = 72 000 / 3600 метров/секунду = 20 м/с

Скорость звука (v) = 340 м/с

Вопрос: PСравнение частот, воспринимаемых мотоциклистами при приближении к машине скорой помощи и при отъезде от неё.

Джаваб:

Формула эффекта Доплера:

Частота, которую слышит мотоциклист, приближаясь к машине скорой помощи.

Оба двигались в противоположных направлениях, поэтому, когда мотоцикл приблизился к машине скорой помощи, они оба приблизились друг к другу. v_p Положительный результат, если слушатель приближается к источнику звука и v_s Отрицательный результат, если источник звука приближается к слушателю.

Частота, которую слышат мотоциклисты, отъезжая от машины скорой помощи.

Оба двигались в противоположных направлениях, поэтому, когда мотоцикл отъехал от машины скорой помощи, они тоже отдалились друг от друга. v_p отрицательное значение, если слушатель отходит от источника звука, и v_s Положительный результат, если источник звука направлен в сторону от слушателя.

PСравнение частот, воспринимаемых мотоциклистами при приближении к машине скорой помощи и при отъезде от неё.

Правильный ответ — D.

Интенсивность звука

7. Перхатикан гамбар берикут!

Если точка P — источник звука, излучающий во всех направлениях, то отношение интенсивности звука в точках S, R и Q соответственно равно...

А. 16 : 25 : 100

Б. 16 : 50 : 200

C. 32 : 50 : 100

Д. 36 : 25 : 100

Е. 72 : 25 : 200

Обсуждение

Известно, что:

Расстояние точки Q от источника звука (r)_Q) = 3 метра

Расстояние точки R от источника звука (r)_R) = 6 метра

Расстояние точки S от источника звука (r)_S) = 5 метра

Интенсивность звука в точке Q = I_Q

Интенсивность звука в точке R = I_R

Интенсивность звука в точке S = I_S

Вопрос: Pсравнение интенсивности звука в точках S, R и Q (I_S : Я_R : Я_Q)

Джаваб:

Интенсивность звука в точке S:

Интенсивность звука в точке R:

Интенсивность звука в точке S:

PСравнение интенсивности звука в точках S, R и Q:

Правильный ответ — D.

8. Звуковые волны распространяются от источника во всех направлениях равномерно. Точка А находится на расстоянии P от источника звука, точка В — на расстоянии 2P от источника звука, а точка С — на расстоянии 4P от источника звука. Отношение интенсивностей звука, принимаемых точками А, В и С, равно…

А. 16 : 4 : 1

Б. 4 : 2 : 1

C. 4 : 1 : 16

Д. 1 : 2 : 4

Е. 1 : 4 : 16

Обсуждение

Известно, что:

Расстояние точки А от источника звука (r)_A) = П

Расстояние точки B от источника звука (r)_B) = 2P

Расстояние точки C от источника звука (r)_C) = 4P

Интенсивность звука в точке А = I_A

Интенсивность звука в точке B = I_B

Интенсивность звука в точке C = I_C

Вопрос: Pсравнение интенсивности звука в точках А, В и С (I_A : Я_B : Я_C)

Джаваб:

Интенсивность звука в точке А:

Интенсивность звука в точке B:

Интенсивность звука в точке С:

PСравнение интенсивности звука в точках А, В и С:

Правильный ответ — А.

9. Эффект Доплера

На следующем изображении показана полицейская машина, преследующая преступника на моторизованном транспортном средстве:

Полицейская машина включает сирену на частоте 930 Гц, преследующий мотоцикл убегающего преступника со скоростью 72 км/ч^-1Полицейская машина разогналась до 108 км/ч.^-1 чтобы догнать преступника. Если скорость звука в воздухе составляет 340 м/с², то...^-1Тогда частота звука сирены, слышимая мотоциклистом, составляет...

А. 850 Гц

Б. 900 Гц

С. 960 Гц

Д. 1.020 Гц

Е. 1.200 Гц

Обсуждение

Правила размещения вывесок:

v всегда положительно

v_p Положительный результат, если слушатель приближается к источнику звука.

v_p Отрицательный результат, если слушатель отходит от источника звука.

v_s Положительный результат, если источник звука направлен в сторону от слушателя.

v_s Отрицательный результат, если источник звука приближается к слушателю.

v_p = 0, если слушатель молчит

v_s = 0, если источник звука неподвижен

Известно, что:

Частота источника звука (f) = 930 Гц

Скорость прослушивания (в)_p) = 72 км/ч^-1 = 72 (1000 метров) / 3600 (секунд) = 72 000 / 3600 метров/секунду = 20 м/с = -20 мс^-1 (Отрицательный показатель, потому что преступники избегают полиции)

Скорость источника звука (v)_s) = 108 км/ч^-1 = 108 (1000 метров) / 3600 (секунд) = 72 000 / 3600 метров/секунду = 30 м/с = -30 мс^-1 (Отрицательный результат, поскольку полиция приблизилась к преступнику)

Скорость звука (v) = 340 м/с^-1

Вопрос: Частота звука, воспринимаемого слушателем (f')

Джаваб:

Формула эффекта Доплера:

Правильный ответ — C.

Уровень интенсивности звука

10.  В зале 100 учеников учатся петь. Если уровень звуковой интенсивности, издаваемой одним учеником во время пения, составляет 40 дБ (предполагая, что он одинаков для всех детей), то звуковая интенсивность, производимая в зале, равна… (I)_o = 10^-12 Wm^-2)

10^-4 Wm^-2

Б. 10^-5 Wm^-2

С. 10^-6 Wm^-2

Д. 10^-7 Wm^-2

E. 10^-8 Wm^-2

Обсуждение

Известно, что:

Уровень интенсивности одного студента (Т)_I) = 40 дБ

Интенсивность порога слуха человека (I)_o) = 10^-12 Вт / м²

Количество студентов (x) = 100

Вопрос: Интенсивность звука для 100 студентов

Джаваб:

Интенсивность звука у 1 студента:

Интенсивность звука у 100 студента:

I_x = (x)(I)

I_x = (100)(10^-8) = (10²) (10^-8)

I_x = 10^-6 Вт / м²

Правильный ответ — C.

11.  Интенсивность звука от 100 одинаковых машин составляет 10.^-7 Ватт.м^-2Если я_o = 10^-12 Ватт.м^-2Тогда уровень интенсивности звука, издаваемого машиной, равен…

А. 70 дБ

Б. 60 дБ

С. 50 дБ

Д. 40 дБ

Е. 30 дБ

Обсуждение

Известно, что:

Интенсивность звука 100 машин (I)_x) = 10^-7 Ватт.м^-2

Интенсивность порога слуха человека (I)_o) = 10^-12 Вт / м²

Количество машин (x) = 100 = 10²

Вопрос: Уровень интенсивности звука машины (ТИ)

Джаваб:

Уровень шума от 1 устройства:

I_x = (x)(I)

10^-7 = (10²)(I)

Я = 10^-7 / 10² = (10^-7) (10^-2) = 10^-9

Уровень интенсивности звука машины (ИТ):

Правильный ответ — Е.

12. Общие свойства волн следующие:
(1) не может распространяться в вакууме
(2) распространяется прямо в различных средах
(3) переживая размышление
(4) испытывая дифракцию
(5) испытывающий помехи

Исходя из приведенных выше волновых свойств, характеристикам световых волн соответствует следующее...

А. (1) и (2) только
B. (3) и (4) только
С. (2), (3) и (4)
Д. (3), (4) и (5)
Е. (1), (3), (4) и (5)

Обсуждение

(1) Световые волны — это электромагнитные волны, для распространения которых не требуется среда. Поскольку для распространения электромагнитных волн не требуется среда, они могут распространяться в вакууме.
(2) Когда световые волны, распространяющиеся в одной среде, попадают в новую среду, они также преломляются. Преломление света — это изменение направления распространения световых волн. Преломление происходит из-за разницы в скорости световых волн в разных средах.
(3) Помимо преломления, световые волны также испытывают отражение. Отражение света плоским зеркалом — один из примеров явления отражения света. Отражение света плоским зеркалом позволяет использовать плоские зеркала в качестве инструментов для макияжа.
(4) Дифракция наблюдается не только у электромагнитных волн, таких как световые волны, но и у механических волн, таких как волны на воде и звуковые волны.
(5) Помимо электромагнитных волн, таких как световые волны, интерференция также наблюдается у механических волн, таких как волны на воде, волны на веревке или звуковые волны.
Правильный ответ — D.

13. Обратите внимание на следующие волновые свойства!
(1) испытывая дифракцию
(2) переживая размышление
(3) не может распространяться в вакууме
(4) может испытывать поляризацию
(5) движется прямо при прохождении через две разные среды
Исходя из приведенных выше волновых свойств, которые соответствуют характеристикам звуковых волн, можно выделить следующие...

А. (1), (2) и (3)
Б. (1), (2) и (4)
С. (1), (3) и (4)
Д. (2), (3) и (4)
Е. (3), (4) и (5)

Обсуждение
(1) Дифракция наблюдается не только у электромагнитных волн, таких как световые волны, но и у механических волн, таких как звуковые волны.
(2) Электромагнитные волны, такие как световые волны, и механические волны, такие как звуковые волны или волны на воде, испытывают отражение или скачкообразное движение. Примером отражения звуковых волн является эхо.
(3) Звуковые волны — это механические волны. Механические волны — это волны, для распространения которых необходима среда распространения. Если среды нет, например, в вакууме, то звуковые волны не могут распространяться.

(4) Поляризацию испытывают поперечные волны, такие как волны от канатов, волны от поверхности воды и электромагнитные волны, такие как световые волны. Звуковые волны являются продольными волнами и, следовательно, не могут испытывать поляризацию.
(5) При распространении из одной среды в другую звуковые волны испытывают преломление или изменение направления распространения. Преломление происходит, когда волна начинает входить в другую среду.
Правильный ответ — А.

 

 

Источник вопроса:

Вопросы по физике для национального экзамена в старших классах средней школы/профессионального училища.