2025年大学《声学》专业题库- 声学与水下声波传播

2025年大学《声学》专业题库——声学与水下声波传播考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的字母填在题后的括号内）1.在空气中传播的声波，其波速主要取决于（）。A.声波的频率B.声波的振幅C.空气的密度和弹性模量D.声源的强度2.声压级单位“分贝”（dB）是一种（）。A.声压的绝对单位B.声压的相对单位C.声强的绝对单位D.声强的相对单位3.声波从空气垂直入射到水面，若空气中的声速为340m/s，水中的声速为1500m/s，则声波的反射系数约为（）。A.0B.0.22C.0.78D.14.声波在传播过程中，能量逐渐减弱的现象称为（）。A.反射B.折射C.衍射D.衰减5.当声源和接收器相对运动时，接收器接收到的声波频率会发生变化，这种现象称为（）。A.声波的干涉B.声波的衍射C.多普勒效应D.声波的共振6.在水下声波传播中，声速随深度增加而增加的水域称为（）。A.声速跃层B.声速梯度层C.声速等温层D.声速逆温层7.水下声波的衰减主要是由（）引起的。A.声波的反射和折射B.声波的散射和吸收C.声速的垂直变化D.水的粘滞性8.水下声纳利用声波的（）来探测水下目标。A.反射B.折射C.衍射D.散射9.声波在传播过程中，遇到障碍物会发生弯曲绕过障碍物继续传播的现象称为（）。A.反射B.折射C.衍射D.散射10.水下声波传播速度最快的情况是（）。A.在淡水表面B.在海水中C.在咸水深处D.在冰层下二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填写在横线上）1.声波是机械振动在________介质中传播形成的波动。2.声波的频率决定了声音的________，频率越高，声音越________。3.声波的波长是指________两点之间的距离。4.声压级是表示声音强弱的相对量，其单位是________。5.声波从一种介质进入另一种介质时，传播方向会发生偏折的现象称为________。6.水下声波传播速度主要取决于________和________。7.声波在传播过程中，能量会有一部分转化为热能，这种现象称为________。8.多普勒效应是指当声源和接收器相对运动时，接收器接收到的声波频率会发生________。9.水下声波的衰减与声波的频率________，频率越高，衰减越________。10.水下声纳系统通常由________、________和________三部分组成。三、解答题（共60分）1.简述声波的产生条件。2.解释声波的反射和折射现象，并说明影响反射系数和透射系数的因素。3.分析水下声波传播的主要衰减机制，并说明如何减小衰减。4.简述多普勒效应的原理，并举例说明其在实际中的应用。5.声源在水面下5米处向水面发射声波，声波在空气和水中的传播速度分别为340m/s和1500m/s。求声波从声源传播到水面所需的时间。6.一艘潜艇以10m/s的速度向声纳发射器移动，声纳发射器向潜艇发射频率为1000Hz的声波，声波在水中的传播速度为1500m/s。求潜艇接收到的声波频率。试卷答案一、选择题1.C解析：声波在介质中的传播速度主要由介质的密度和弹性模量决定。2.B解析：分贝（dB）是声压级（或声强级）的对数单位，是相对单位。3.B解析：反射系数R=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)，其中Z1和Z2分别为空气和水中的声阻抗。Z=ρv，ρ为密度，v为声速。代入数值计算得到反射系数约为0.22。4.D解析：声波在传播过程中，由于介质吸收等原因，能量逐渐减弱，这种现象称为衰减。5.C解析：多普勒效应是指声源和接收器相对运动时，接收器接收到的声波频率发生变化的现象。6.B解析：声速随深度增加而增加的水域称为声速梯度层。7.B解析：水下声波的衰减主要是由声波的散射和吸收引起的。8.A解析：水下声纳利用声波的反射来探测水下目标。9.C解析：声波遇到障碍物会发生弯曲绕过障碍物继续传播的现象称为衍射。10.C解析：声波在水中的传播速度比在空气中快，而在咸水中的传播速度比在淡水中快。冰层会阻碍声波传播。在咸水深处，声速最快。二、填空题1.弹性解析：声波需要介质来传播，该介质必须具有弹性。2.音调；高解析：声波的频率决定了声音的音调，频率越高，音调越高。3.相邻；波峰解析：波长是指相邻波峰或相邻波谷之间的距离。4.分贝（dB）解析：声压级是用分贝（dB）来表示的相对单位。5.折射解析：声波从一种介质进入另一种介质时，传播方向会发生偏折，这种现象称为折射。6.密度；弹性模量解析：声波在介质中的传播速度取决于介质的密度和弹性模量。7.吸收解析：声波在传播过程中，能量会有一部分转化为热能，这种现象称为吸收。8.改变解析：多普勒效应导致接收器接收到的声波频率发生变化。9.成正比；大解析：水下声波的衰减与声波的频率成正比，频率越高，衰减越大。10.声源；水听器（或接收器）；信号处理系统解析：水下声纳系统通常由声源、水听器和信号处理系统三部分组成。三、解答题1.声波的产生需要两个条件：一是要有振动的声源，二是要有能够传播振动的弹性介质。声源通过振动扰动周围的介质，使介质质点偏离平衡位置，形成机械波，从而产生声波。2.声波的反射是指声波遇到障碍物时，部分能量被障碍物反射回来继续传播的现象。声波的折射是指声波从一种介质进入另一种介质时，传播方向会发生偏折的现象。影响反射系数和透射系数的因素主要有两种介质的声阻抗（声阻抗与介质的密度和声速有关）。3.水下声波传播的主要衰减机制包括：吸收、散射和散射。吸收是指声波在传播过程中，能量转化为热能。散射是指声波遇到不均匀体时，向各个方向散射。减小衰减的方法包括：降低声波频率、选择合适的传播介质、使用低损耗声学材料等。4.多普勒效应的原理是：当声源和接收器相对运动时，接收器接收到的声波频率会发生变化。如果声源和接收器相互靠近，接收到的频率会高于声源发出的频率；如果声源和接收器相互远离，接收到的频率会低于声源发出的频率。多普勒效应在实际中的应用包括：雷达、声纳、医学诊断等。5.声波从声源传播到水面所需的时间t=距离/速度=5米/1500米/秒=