【西北工业大学】声学原理与技术作业集.doc

应用物理系专业课程作业集声学原理与技术课程作业班号： 姓名： 学号： 成绩： 1质点振动学一、判断题1. 振动体系的固有频率与外力无关。( )2. 无阻尼自由振动的频率为系统固有频率。( ) 3. 稳态振动的振幅由初始条件决定。( )4. 自由振动的振幅由初始条件决定。( )5. 阻尼振动的频率等于系统固有频率。( )6. 一传声器工作时，其输出信号与音膜振动速度成正比，为了使接收到的声音信号不失真，则传声器的工作频率应选择弹性控制区。( )二、填空题1. 声波按频率可分为_，人耳可听见的频率范围是：_ 。2. 一传声器的等效质量为m，等效弹性系数为K，则其固有振动角频率为w0=_。现有一单频声波（角频率为W ）入射到该传声器上，则这时传声器的振动角频率为_。3. 一质点自由振动系统的振动频率为w，其位移振幅为A，则其加速度振幅为_。4. 一质点振动系统的力学阻抗为，发生共振时，力学阻抗为_。三、问答题1. 稳态振动速度与外力的关系是什么？2. 振动系统和电路系统有哪些类似性？四、应用题1. 垂直悬挂的弹簧振子，静止时弹簧伸长量为l0，求固有频率w02. 换能器振动端的位移振幅为1mm, 频率为1000Hz, 求其速度振幅和加速度振幅。 3. 质量为1kg的物体A挂在质量可忽略的弹簧上，当再加上0.2kg的物体B时，弹簧又伸长0.02m，现在把物体B突然撤去，就引起A的振动。已知A物体振动的位移幅值每过秒衰减为原来的，求A的位移随时间变化的表达式(重力加速度取10 m/s2)。4. 有一质点振动系统，固有频率为50Hz, 如果外力频率为300Hz, 求系统的弹性抗与质量抗之比。5. 求解无阻尼受迫振动问题，并讨论其共振情况。6. 画出下列振动系统的类比线路，并求出刚体速度的表达式。FC1mRC2 (1)FCm1R1m2R2 (2)成 绩： 批阅教师： 年 月 日班号： 姓名： 学号： 成绩： 2弹性体振动学一、选择题1. 下图所示的弦的振动模式中，弦的长度l与振动波长l的关系是：( )A. ； B. ； C. ； D. .二、问答题1. 弹性体振动的固有频率和质点振动的固有频率有何异同？2. 两端固定的弦（棒）的长度与振动波长的关系是什么？波腹、波节位置如何？三、应用题1. 习题：求一端固定另一端自由的棒的纵振动的简谐频率，并画出前三个振动模式的振幅分布图。成 绩： 批阅教师： 年 月 日班号： 姓名： 学号： 成绩： 3理想流体中声波的传播一、判断题1. 介质的特性参量包括：波数k，声速c，特性阻抗r0c和密度r0. ( )2. 平面行波的声强处处相等。( )3. 平面行波的声压与振速同位相。( )4. 平面驻波的声强为0. ( )5. 平面驻波的声压与振速同位相. ( )二、填空题1. 空气中的声速是_，水中的声速是_。2. 空气中传播的一束声波的声压级为SPL=100dB，则其声强级SIL=_，声压幅值为p0 =_Pa.3. 密度为r、声速为c的介质的特性阻抗是：_，当一束平面声波沿方向传播时其声阻抗率为：_。4. 当一束平面声波从介质I（密度为r1，声速为c1）垂直入射到介质II（密度为r2，声速为c2）中时，声压反射系数为：_。5. 球面行波的声压表达式是：_。三、问答题1. 声压的定义是什么？2. 理想流体介质中三个基本方程是什么？其意义是什么？3. 线性声波动方程的表达式是什么？4. 速度势与声压、振速的关系是什么？5. 什么是声阻抗率？什么是介质特性阻抗？二者有何区别？6. 平面行波的一般形式是什么？谐波形式是什么？7. 平面驻波的形式是什么？8. 声学边界条件是什么？9. 如何进行中间层匹配透声？10. 如何获得唯一的一维平面波？四、应用题1. 已知某空间中声场的速度势表达式为：，且求：（1）声场的速度表达式和声压表达式；（2）证明该声波是平面波。2. 求沿-x方向传播的简谐平面波的声阻抗率。3. 证明任意波形的平面行波的声阻抗率为或.4. 120dB的平面声波在空气中和水中的峰值声压分别是多少？5. 已知一维平面驻波的声压表达式为：，已知介质的特性阻抗为r c，试求平面驻波的声阻抗率和声强I 。6. 一束声波垂直入射到空气和未知介质界面上，如果一半能量的声波被反射，求未知介质的特性阻抗。成 绩： 批阅教师： 年 月 日班号： 姓名： 学号： 成绩： 4声波的辐射一、选择题1. 下面哪一个是无限大障板上平面活塞辐射的指向性图案：( ) (a)(b)(c)二、填空题1. 一声源的辐射阻抗为，辐射角频率为w，则其同振质量为：_。2. 一扬声器的振膜可视为质点振动系统，其等效质量为m，等效弹性系数为K，则其固有振动角频率为w0 = _.如果该扬声器以角频率w工作时的声辐射阻抗不可忽略，则这时振膜的固有角频率为w0 = _.2. 一强度为Q 的点声源，当向无界空间辐射时，辐射声场的速度势F可以表达为：_；如果将该点声源镶嵌在无限大平面障板上，则辐射声场的速度势F可以表达为：_。三、问答题1. 声辐射阻抗的定义？2. 细管中平面活塞的声辐射阻抗是多少？四、应用题1. 求半径为a的脉动球源的声辐射阻抗，并讨论其高频和低频近似表达式。已知球源脉动角频率为w，媒质声阻抗率为rc. 2. 如图，弹性系数为K的弹簧左端固定，右端连接一质量为m的活塞，活塞在外力作用下在无限长矩形管中振动。活塞和矩形管的横截面都是边长为a的正方形，活塞和管壁的摩擦力忽略不计。管中充有理想流体，其密度和声速分别为r 和c。取水平向右方向为x方向，原点O取活塞的平衡位置。xOKmaa（1）w 满足什么条件时，矩形管中只有唯一的一维平面波存在？（2）求活塞的声辐射阻抗Zr。（3）求活塞振动的力学阻抗Zm。（4）求活塞振动速度v。（5）活塞共振时矩形管中声场的声压表达式。成 绩： 批阅教师： 年 月 日班号： 姓名： 学号： 成绩： 5声波的散射和接收一、判断题1. 接收面上声压等于被测点的声压。( )2. 接收面的方向不影响测量结果。( )3. 接收声压可能与接收面的方向有关。( )4. 接收面上声压与被测声波频率无关。 ( )二、问答题1. 接收面上的实际声压与信号声压的关系是什么？2. 为了避免接收失真，对接收器尺寸有何要求？3. 声波接收的基本原理有哪些？其指向性有何特点？成 绩： 批阅教师： 年 月 日班号： 姓名： 学号： 成绩： 6声波的吸收一、问答题1. 声波在传播过程中衰减的原因有哪些？2.