【西北工業(yè)大學(xué)】聲學(xué)原理與技術(shù)作業(yè)集

1、應(yīng)用物理系專業(yè)課程作業(yè)集聲學(xué)原理與技術(shù)課程作業(yè)班號： 姓名： 學(xué)號： 成績： 1質(zhì)點振動學(xué)一、判斷題1. 振動體系的固有頻率與外力無關(guān)。( )2. 無阻尼自由振動的頻率為系統(tǒng)固有頻率。( ) 3. 穩(wěn)態(tài)振動的振幅由初始條件決定。( )4. 自由振動的振幅由初始條件決定。( )5. 阻尼振動的頻率等于系統(tǒng)固有頻率。( )6. 一傳聲器工作時，其輸出信號與音膜振動速度成正比，為了使接收到的聲音信號不失真，則傳聲器的工作頻率應(yīng)選擇彈性控制區(qū)。( )二、填空題1. 聲波按頻率可分為_，人耳可聽見的頻率范圍是：_ 。2. 一傳聲器的等效質(zhì)量為m，等效彈性系數(shù)為K，則其固有振動角頻率為w0=_。現(xiàn)有一單頻

2、聲波（角頻率為W ）入射到該傳聲器上，則這時傳聲器的振動角頻率為_。3. 一質(zhì)點自由振動系統(tǒng)的振動頻率為w，其位移振幅為A，則其加速度振幅為_。4. 一質(zhì)點振動系統(tǒng)的力學(xué)阻抗為，發(fā)生共振時，力學(xué)阻抗為_。三、問答題1. 穩(wěn)態(tài)振動速度與外力的關(guān)系是什么？2. 振動系統(tǒng)和電路系統(tǒng)有哪些類似性？四、應(yīng)用題1. 垂直懸掛的彈簧振子，靜止時彈簧伸長量為l0，求固有頻率w02. 換能器振動端的位移振幅為1mm, 頻率為1000Hz, 求其速度振幅和加速度振幅。 3. 質(zhì)量為1kg的物體A掛在質(zhì)量可忽略的彈簧上，當(dāng)再加上0.2kg的物體B時，彈簧又伸長0.02m，現(xiàn)在把物體B突然撤去，就引起A的振動。已知A

3、物體振動的位移幅值每過秒衰減為原來的，求A的位移隨時間變化的表達(dá)式(重力加速度取10 m/s2)。4. 有一質(zhì)點振動系統(tǒng)，固有頻率為50Hz, 如果外力頻率為300Hz, 求系統(tǒng)的彈性抗與質(zhì)量抗之比。5. 求解無阻尼受迫振動問題，并討論其共振情況。6. 畫出下列振動系統(tǒng)的類比線路，并求出剛體速度的表達(dá)式。F´´´´C1mRC2 (1)F´´´´Cm1R1´´´´m2R2 (2)成 績： 批閱教師： 年 月 日班號： 姓名： 學(xué)號： 成績： 2彈性體振動學(xué)一、選擇題1. 下圖所

4、示的弦的振動模式中，弦的長度l與振動波長l的關(guān)系是：( )A. ； B. ； C. ； D. .二、問答題1. 彈性體振動的固有頻率和質(zhì)點振動的固有頻率有何異同？2. 兩端固定的弦（棒）的長度與振動波長的關(guān)系是什么？波腹、波節(jié)位置如何？三、應(yīng)用題1. 習(xí)題：求一端固定另一端自由的棒的縱振動的簡諧頻率，并畫出前三個振動模式的振幅分布圖。成 績： 批閱教師： 年 月 日班號： 姓名： 學(xué)號： 成績： 3理想流體中聲波的傳播一、判斷題1. 介質(zhì)的特性參量包括：波數(shù)k，聲速c，特性阻抗r0c和密度r0. ( )2. 平面行波的聲強(qiáng)處處相等。( )3. 平面行波的聲壓與振速同位相。( )4. 平面駐波的

5、聲強(qiáng)為0. ( )5. 平面駐波的聲壓與振速同位相. ( )二、填空題1. 空氣中的聲速是_，水中的聲速是_。2. 空氣中傳播的一束聲波的聲壓級為SPL=100dB，則其聲強(qiáng)級SIL=_，聲壓幅值為p0 =_Pa.3. 密度為r、聲速為c的介質(zhì)的特性阻抗是：_，當(dāng)一束平面聲波沿方向傳播時其聲阻抗率為：_。4. 當(dāng)一束平面聲波從介質(zhì)I（密度為r1，聲速為c1）垂直入射到介質(zhì)II（密度為r2，聲速為c2）中時，聲壓反射系數(shù)為：_。5. 球面行波的聲壓表達(dá)式是：_。三、問答題1. 聲壓的定義是什么？2. 理想流體介質(zhì)中三個基本方程是什么？其意義是什么？3. 線性聲波動方程的表達(dá)式是什么？4. 速度勢

6、與聲壓、振速的關(guān)系是什么？5. 什么是聲阻抗率？什么是介質(zhì)特性阻抗？二者有何區(qū)別？6. 平面行波的一般形式是什么？諧波形式是什么？7. 平面駐波的形式是什么？8. 聲學(xué)邊界條件是什么？9. 如何進(jìn)行中間層匹配透聲？10. 如何獲得唯一的一維平面波？四、應(yīng)用題1. 已知某空間中聲場的速度勢表達(dá)式為：，且求：（1）聲場的速度表達(dá)式和聲壓表達(dá)式；（2）證明該聲波是平面波。2. 求沿-x方向傳播的簡諧平面波的聲阻抗率。3. 證明任意波形的平面行波的聲阻抗率為或.4. 120dB的平面聲波在空氣中和水中的峰值聲壓分別是多少？5. 已知一維平面駐波的聲壓表達(dá)式為：，已知介質(zhì)的特性阻抗為r c，試求平面駐波

7、的聲阻抗率和聲強(qiáng)I 。6. 一束聲波垂直入射到空氣和未知介質(zhì)界面上，如果一半能量的聲波被反射，求未知介質(zhì)的特性阻抗。成 績： 批閱教師： 年 月 日班號： 姓名： 學(xué)號： 成績： 4聲波的輻射一、選擇題1. 下面哪一個是無限大障板上平面活塞輻射的指向性圖案：( ) (a)(b)(c)二、填空題1. 一聲源的輻射阻抗為，輻射角頻率為w，則其同振質(zhì)量為：_。2. 一揚聲器的振膜可視為質(zhì)點振動系統(tǒng)，其等效質(zhì)量為m，等效彈性系數(shù)為K，則其固有振動角頻率為w0 = _.如果該揚聲器以角頻率w工作時的聲輻射阻抗不可忽略，則這時振膜的固有角頻率為w0 = _.2. 一強(qiáng)度為Q 的點聲源，當(dāng)向無界空間輻射時，

8、輻射聲場的速度勢F可以表達(dá)為：_；如果將該點聲源鑲嵌在無限大平面障板上，則輻射聲場的速度勢F可以表達(dá)為：_。三、問答題1. 聲輻射阻抗的定義？2. 細(xì)管中平面活塞的聲輻射阻抗是多少？四、應(yīng)用題1. 求半徑為a的脈動球源的聲輻射阻抗，并討論其高頻和低頻近似表達(dá)式。已知球源脈動角頻率為w，媒質(zhì)聲阻抗率為rc. 2. 如圖，彈性系數(shù)為K的彈簧左端固定，右端連接一質(zhì)量為m的活塞，活塞在外力作用下在無限長矩形管中振動。活塞和矩形管的橫截面都是邊長為a的正方形，活塞和管壁的摩擦力忽略不計。管中充有理想流體，其密度和聲速分別為r 和c。取水平向右方向為x方向，原點O取活塞的平衡位置。xOKmaa（1）w 滿

9、足什么條件時，矩形管中只有唯一的一維平面波存在？（2）求活塞的聲輻射阻抗Zr。（3）求活塞振動的力學(xué)阻抗Zm。（4）求活塞振動速度v。（5）活塞共振時矩形管中聲場的聲壓表達(dá)式。成 績： 批閱教師： 年 月 日班號： 姓名： 學(xué)號： 成績： 5聲波的散射和接收一、判斷題1. 接收面上聲壓等于被測點的聲壓。( )2. 接收面的方向不影響測量結(jié)果。( )3. 接收聲壓可能與接收面的方向有關(guān)。( )4. 接收面上聲壓與被測聲波頻率無關(guān)。 ( )二、問答題1. 接收面上的實際聲壓與信號聲壓的關(guān)系是什么？2. 為了避免接收失真，對接收器尺寸有何要求？3. 聲波接收的基本原理有哪些？其指向性有何特點？成 績： 批閱教師： 年 月 日班號： 姓名： 學(xué)號： 成績： 6聲波的吸收一、問答題1. 聲波在傳播過程中衰減的原因有哪些