2025年物理声学知识竞赛题试题及答案

2025年物理声学知识竞赛题试题及答案考试时长：120分钟满分：100分班级：__________姓名：__________学号：__________得分：__________试卷名称：2025年物理声学知识竞赛题试题及答案考核对象：高中物理专业学生及同等学力人员题型分值分布：-判断题（总共10题，每题2分）总分20分-单选题（总共10题，每题2分）总分20分-多选题（总共10题，每题2分）总分20分-案例分析（总共3题，每题6分）总分18分-论述题（总共2题，每题11分）总分22分总分：100分---一、判断题（每题2分，共20分）1.声波在真空中传播速度为3×10⁸m/s。2.音调高低由声波的频率决定。3.噪声的声强级用分贝（dB）表示，0dB代表完全没有声音。4.超声波的频率高于20000Hz，人耳无法听到。5.声波的反射现象会导致回声的产生。6.声波在介质中的传播速度与温度无关。7.音色由声波的振幅决定。8.拍频现象是两列频率相近的声波叠加产生的。9.声波从空气进入水中时，波长会变短。10.声强级的计算公式为L=10log(I/I₀)，其中I₀为参考声强。二、单选题（每题2分，共20分）1.以下哪种波是机械波？A.电磁波B.光波C.声波D.横波2.声波在15℃空气中的传播速度约为？A.300m/sB.340m/sC.500m/sD.700m/s3.以下哪种乐器主要利用共鸣箱增强音色？A.小提琴B.长笛C.鼓D.钢琴4.声波从空气（340m/s）进入水中（1500m/s）时，速度变化了多少倍？A.4.4倍B.3.5倍C.2.2倍D.1.4倍5.以下哪种现象会导致多普勒效应？A.声波反射B.声波干涉C.声源与观察者相对运动D.声波衍射6.声强级为60dB的声波，比30dB的声强大多少倍？A.10倍B.100倍C.1000倍D.10000倍7.以下哪种乐器利用驻波原理发声？A.吉他B.小号C.长号D.鼓8.声波的波长与频率的关系是？A.成正比B.成反比C.无关D.平方关系9.以下哪种情况下声波会发生衍射？A.遇到光滑障碍物B.遇到开口狭窄的障碍物C.遇到均匀介质D.遇到声波源10.声波的振幅增大一倍，声强级增加多少分贝？A.3dBB.6dBC.9dBD.12dB三、多选题（每题2分，共20分）1.声波具有哪些特性？A.振幅B.频率C.波长D.声强E.声色2.以下哪些现象与声波有关？A.回声B.拍频C.多普勒效应D.共振E.衍射3.声波在介质中传播时会发生哪些变化？A.速度变化B.波长变化C.频率变化D.声强变化E.音色变化4.以下哪些乐器属于弦乐器？A.小提琴B.鼓C.吉他D.长号E.钢琴5.声波反射时会发生哪些现象？A.声波方向改变B.声强减弱C.回声产生D.波形变化E.频率改变6.声波干涉分为哪两种类型？A.相干干涉B.非相干干涉C.极大干涉D.极小干涉E.拍频干涉7.声波在水中传播时有哪些特点？A.速度比在空气中快B.波长比在空气中长C.声强衰减较慢D.频率不变E.音色变化8.以下哪些因素会影响声波的传播速度？A.介质密度B.温度C.声波频率D.声波振幅E.介质弹性模量9.声波衍射的条件是什么？A.障碍物尺寸与波长相当B.障碍物尺寸远大于波长C.声波频率越高越容易衍射D.声波频率越低越容易衍射E.介质均匀性10.声强级的计算涉及哪些参数？A.声强B.参考声强C.对数函数D.声波频率E.声波振幅四、案例分析（每题6分，共18分）1.案例：一列火车以72km/h的速度驶向静止的观察者，火车鸣笛的频率为500Hz。若声波在空气中的传播速度为340m/s，求观察者听到的频率是多少？（多普勒效应）解题思路：-多普勒效应公式：f'=f(v+v₀)/(v-vₛ)，其中f'为观察者听到的频率，f为声源频率，v为声速，v₀为观察者速度（此处为0），vₛ为声源速度（72km/h=20m/s）。-代入数据：f'=500×(340+0)/(340-20)≈529Hz。2.案例：一根两端固定的弦长为1m，张力为100N，质量线密度为0.01kg/m。求该弦振动的基频和第一次泛音频率。（驻波与弦振动）解题思路：-基频公式：f₁=(1/2L)√(T/μ)，其中L为弦长，T为张力，μ为质量线密度。-代入数据：f₁=(1/2×1)×√(100/0.01)=50Hz。-第一次泛音频率为2f₁=100Hz。3.案例：一声源在距离墙壁10m处，观察者在声源与墙壁之间10m处。若声波在空气中的传播速度为340m/s，求观察者听到回声所需时间。（声波反射）解题思路：-声波传播总路程：20m（声源到墙再回到观察者）。-时间计算：t=路程/速度=20/340≈0.0588s。五、论述题（每题11分，共22分）1.论述题：试述声波衍射现象的原理及其应用场景。答题要点：-原理：当声波遇到障碍物或孔洞时，若障碍物尺寸与声波波长相当或更小，声波会绕过障碍物传播，导致声波方向发生改变。-应用场景：-无线电波通信（绕过建筑物）。-超声波探伤（检测材料内部缺陷）。-音乐厅设计（利用衍射增强音效）。2.论述题：解释拍频现象的产生机制，并举例说明其应用。答题要点：-机制：两列频率相近的声波叠加时，会产生周期性强弱变化的声波，频率为两列声波频率之差。-应用：-超外差式收音机（调谐电路利用拍频选择电台）。-音叉校准（通过拍频判断音叉频率是否准确）。---标准答案及解析一、判断题1.×（声波需介质传播，真空无法传声）2.√（音调与频率成正比）3.×（0dB表示声强为参考值，非无声）4.√（超声波频率高于20000Hz）5.√（反射形成回声）6.×（声速随温度升高而增大）7.×（音色由谐波决定）8.√（拍频是频率差现象）9.√（波速v=fλ，频率不变，波速增大则波长变长）10.√（声强级公式正确）二、单选题1.C2.B3.C4.C5.C6.B7.A8.B9.B10.B三、多选题1.A,B,C,D2.A,B,C,D,E3.A,B,D4.A,C,E5.A,C,D6.A,B7.A,B,C,D8.A,B,E9.A,D10.A,B,C四、案例分析1.参考答案：529Hz解析：多普勒效应公式f'=f(v+v₀)/(v-vₛ)，v₀=0，vₛ=20m/s，f=500Hz，v=340m/s。f'=500×(340+0)/(340-20)≈529Hz。2.参考答案：基频50Hz，第一次泛音100Hz解析：基频f₁=(1/2L)√(T/μ)=(1/2×1)×√(100/0.01)=50Hz。第一次泛音为2f₁=100Hz。3.参考答案：0.0588s解析：声波传播总路程20m，速度340m/s。t=20/340≈0.0588s。五、论述题