【西北工业大学】声学原理与技术作业集

应用物理系专业课程作业集—《声学原理与技术》课程作业1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0=___________。现有一单频声波（角频率为）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，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mmjXR，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？应用物理系专业课程作业集—《声学原理与技术》课程作业22.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02.换能器振动端的位移振幅为1m,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１秒衰减为原来的e1，求A的位移随时间变化的表达式(重力加速度取10m/s2)。应用物理系专业课程作业集—《声学原理与技术》课程作业34.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。应用物理系专业课程作业集—《声学原理与技术》课程作业46.画出下列振动系统的类比线路，并求出刚体速度的表达式。(1)(2)成绩：批阅教师：年月日FC1mRC2FCm1R1m2R2应用物理系专业课程作业集—《声学原理与技术》课程作业5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的关系是：()A.l；B.23l；C.43l；D.3l.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？应用物理系专业课程作业集—《声学原理与技术》课程作业6三、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：年月日应用物理系专业课程作业集—《声学原理与技术》课程作业7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0c和密度0.()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、声速为c的介质的特性阻抗是：________________，当一束平面声波沿x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1，声速为c1）垂直入射到介质II（密度为2，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？应用物理系专业课程作业集—《声学原理与技术》课程作业82.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？应用物理系专业课程作业集—《声学原理与技术》课程作业97.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？应用物理系专业课程作业集—《声学原理与技术》课程作业10四、应用题1.已知某空间中声场的速度势表达式为：)(102)cos(),,,(zktjexktzyx，且,22221ckk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c0或c0.应用物理系专业课程作业集—《声学原理与技术》课程作业114.120dB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：tjekxptxp)cos(),(0，已知介质的特性阻抗为c，试求平面驻波的声阻抗率aZ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：年月日应用物理系专业课程作业集—《声学原理与技术》课程作业12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：()二、填空题1.一声源的辐射阻抗为jXRZr，辐射角频率为，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0=___________.如果该扬声器以角频率工作时的声辐射阻抗rrjXR不可忽略，则这时振膜的固有角频率为0=______________.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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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？(a)(b)(c)应用物理系专业课程作业集—《声学原理与技术》课程作业13四、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，媒质声阻抗率为c.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tjeFF0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和c。取水平向右方向为x方向，原点O取活塞的平衡位置。（1）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。xOKmtjeF0aa应用物理系专业课程作业集—《声学原理与技术》课程作业14（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：年月日应用物理系专业课程作业集—《声学原理与技术》课程作业15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？应用物理系专业课程作业集—《声学原理与技术》课程作业163.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：年月日应用物理系专业课程作业集—《声学原理与技术》课程作业17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.介质对声波的吸收机制有哪些？3.经典吸收理论中，吸收系数与频率的关系如何？成绩：批阅教师：年月日应用物理系专业课程作业集—《声学原理与技术》课程作业18班号：姓名：学号：成绩：7．超声技术概要一、问答题1.超声波的特点有哪些？2.超声换能器有哪些类型？3.举几个超声应用的例子。成绩：批阅教师：年月日