Dua belas soalan ini merangkumi susunan dan kegunaan spektrum, keselamatan, bunyi dalam medium berbeza, gema, nada dan kenyaringan daripada spektrum elektromagnet dan bunyi. Semua data ialah rekaan untuk latihan dan tidak diambil daripada mana-mana kertas peperiksaan. Soalan disusun dari yang mudah kepada yang lebih sukar.
Tulis jawapan anda dengan unitnya di atas kertas dahulu, kemudian buka jawapan. Gunakan 3.0 × 10⁸ m/s untuk gelombang elektromagnet, 330 m/s untuk bunyi dalam udara, 1500 m/s dalam air dan 5000 m/s dalam keluli kecuali dinyatakan lain. Bundarkan dengan berhati-hati, dan penerang had dan pembundaran menunjukkan cara menyatakan kejituan yang munasabah.
Soalan
1. Yang manakah mempunyai frekuensi tertinggi: gelombang radio, sinar-X atau inframerah?
Lihat jawapan
Sinar-X. Susunan dari frekuensi terendah ke tertinggi ialah radio, gelombang mikro, inframerah, cahaya nampak, ultraungu, sinar-X, gama.
2. Sebuah stesen radio menyiar pada 1.0 × 10⁸ Hz. Cari panjang gelombang.
Lihat jawapan
λ = v ÷ f = 3.0 × 10⁸ ÷ 1.0 × 10⁸ = 3.0 m. Semak: 1.0 × 10⁸ × 3.0 = 3.0 × 10⁸.
3. Namakan rantau spektrum yang sesuai untuk setiap kegunaan: (a) memanaskan makanan, (b) memeriksa tanda keselamatan pada wang kertas, (c) mengimejkan tulang patah.
Lihat jawapan
(a) Gelombang mikro, kerana air dalam makanan menyerapnya. (b) Ultraungu, kerana tanda itu berpendar di bawahnya. (c) Sinar-X, kerana tulang menyerap lebih banyak daripada tisu lembut.
4. Seorang pekerja pergigian memakai apron plumbum dan meninggalkan bilik semasa sinar-X diambil. Terangkan sebabnya.
Lihat jawapan
Sinar-X boleh merosakkan atau mengubah sel dan mungkin menyebabkan kanser. Pekerja itu mengambil banyak sinar-X, jadi pendedahan terkumpul. Plumbum menyerap sinar-X, dan meninggalkan bilik mengurangkan masa dan dos yang diterima.
5. Anda nampak kilat dan mendengar guruh 4.0 s kemudian. Berapa jauhkah kilat itu? Abaikan masa yang diambil oleh cahaya.
Lihat jawapan
Jarak = 330 × 4.0 = 1320 m. Masa untuk cahaya, kira-kira 4.4 × 10⁻⁶ s, boleh diabaikan. Semak: 1320 ÷ 330 = 4.0 s.
6. Bunyi bergerak 1000 m melalui keluli dan 1000 m lagi melalui udara. Cari masa bagi setiap satu.
Lihat jawapan
Keluli: 1000 ÷ 5000 = 0.20 s. Udara: 1000 ÷ 330 = 3.03, jadi 3.0 s (2 angka bererti). Bunyi kira-kira 15 kali lebih laju dalam keluli.
7. Satu tepukan didengar sebagai gema 0.40 s kemudian daripada sebuah dinding. Berapa jauhkah dinding itu?
Lihat jawapan
Jumlah laluan = 330 × 0.40 = 132 m. Jarak = 132 ÷ 2 = 66 m.
8. Denyut sonar dihantar ke dasar laut 450 m di bawah sebuah bot. Berapa lama sehingga gema kembali?
Lihat jawapan
Jumlah laluan = 2 × 450 = 900 m. Masa = 900 ÷ 1500 = 0.60 s.
9. Seorang pelajar berdiri 85 m dari dinding dan mengukur 0.50 s antara tepukan dan gemanya. Hitung laju bunyi.
Lihat jawapan
Jumlah laluan = 2 × 85 = 170 m. Laju = 170 ÷ 0.50 = 340 m/s.
10. Pada osiloskop, 4 gelombang lengkap menduduki 20 ms. Cari tempoh dan frekuensi.
Lihat jawapan
T = 20 ms ÷ 4 = 5.0 ms = 0.0050 s. f = 1 ÷ 0.0050 = 200 Hz.
11. Bunyi A mempunyai amplitud 2.0 cm pada surih dan frekuensi 400 Hz. Bunyi B mempunyai amplitud 1.0 cm dan frekuensi 800 Hz. Bandingkan nada dan kenyaringan.
Lihat jawapan
B mempunyai frekuensi lebih tinggi, jadi ia mempunyai nada lebih tinggi. A mempunyai amplitud lebih besar, jadi A lebih kuat. Nada dan kenyaringan ialah sifat yang berasingan.
12. Seorang pencuci menggunakan ultrabunyi berfrekuensi 40 kHz dalam udara. (a) Bolehkah manusia mendengarnya? (b) Cari panjang gelombangnya. (c) Terangkan mengapa ultrabunyi tidak boleh digunakan untuk menghantar mesej dari kapal angkasa ke Bumi.
Lihat jawapan
(a) 40 kHz = 40 000 Hz, di atas had pendengaran anggaran 20 000 Hz, jadi tidak.
(b) λ = v ÷ f = 330 ÷ 40 000 = 0.00825 m, kira-kira 8.3 mm (0.0083 m). Semak: 40 000 × 0.00825 = 330.
(c) Bunyi memerlukan zarah untuk memindahkan getaran, dan angkasa hampir menjadi ruang hampa. Gelombang radio bersifat elektromagnet dan merentasinya.
Jika anda tersilap
Padankan jenis ralat dengan pelajaran yang membetulkannya.
- Susunan rantau, panjang gelombang atau frekuensi (1, 2) dan memadankan kegunaan (3): kembali kepada meletakkan kegunaan dalam rantau spektrum.
- Ayat keselamatan yang kabur (4): kembali kepada menerangkan pertimbangan keselamatan tanpa dramatik.
- Laju dalam medium berbeza, atau ruang hampa (6, 12c): kembali kepada membandingkan perjalanan bunyi dalam medium berbeza.
- Jawapan dua kali atau separuh nilai yang dijangka (5, 7, 8, 9): kembali kepada menggunakan masa gema dengan perjalanan pergi dan balik. Lukis laluan dahulu. Soalan 5 ialah perjalanan sehala, jadi jangan bahagi dua.
- Nada, kenyaringan, tempoh dan frekuensi (10, 11, 12a, 12b): kembali kepada mentafsir nada dan kenyaringan secara berasingan.
Catat sebarang kesilapan berulang dalam log kesilapan dan baris ujian semula dan cuba versi baharu beberapa hari kemudian. Jika ralat yang sama terus kembali, tuisyen Physics dalam talian satu dengan satu membolehkan guru melihat langkah tempat ia berlaku.