2025年大學《物理學》專業(yè)題庫——聲學測量技術在環(huán)境監(jiān)測中的應用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項字母填在括號內(nèi)）1.在標準大氣壓下，聲音在15℃空氣中的傳播速度大約為（）。A.300m/sB.340m/sC.1530m/sD.29979m/s2.聲壓級（SPL）的單位是（）。A.帕斯卡（Pa）B.瓦特（W）C.分貝（dB）D.勒克斯（lx）3.以下哪一項不是環(huán)境噪聲的主要來源？（）A.交通運輸工具B.工業(yè)生產(chǎn)過程C.建筑施工活動D.地球內(nèi)部活動4.根據(jù)多普勒效應，當聲源與觀察者相互靠近時，觀察者接收到的聲音頻率將（）。A.升高B.降低C.不變D.無法確定5.聲強級是描述聲音強弱的物理量，它的單位是（）。A.帕斯卡（Pa）B.瓦特每平方米（W/m2）C.分貝（dB）D.勒克斯（lx）6.在聲學測量中，聲級計的“快檔”主要用于測量（）。A.瞬時聲壓B.平均聲壓C.等效連續(xù)聲壓級D.聲功率7.能夠測量聲源指向性的聲學測量技術是（）。A.聲級計B.聲強測量技術C.多普勒測速儀D.聲源識別系統(tǒng)8.國際標準化組織（ISO）制定的關于環(huán)境噪聲測量方法的標準通常以哪個系列命名？（）A.ISO2345B.ISO3680C.ISO3744D.ISO19969.噪聲評價曲線（等響曲線）描述了（）。A.聲音頻率與聲壓級的關系B.聲音頻率與響度的關系C.聲音強度與傳播距離的關系D.聲音速度與介質(zhì)密度的關系10.超聲波在環(huán)境監(jiān)測中可用于（）。A.測量大氣溫度B.探測水體中的懸浮物C.監(jiān)測土壤濕度D.分析空氣成分二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.聲波是機械波，它在彈性介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)質(zhì)元的振動方向與波的傳播方向______。2.聲音的響度主觀感覺與聲強級有關，聲強級每增加1dB，響度大約增加______。3.噪聲測量中常用的評價量“等效連續(xù)聲壓級”用符號______表示，單位是分貝（dB）。4.聲強是指聲波在單位時間內(nèi)通過垂直于波傳播方向的單位面積上的聲能，其方向性用______來描述。5.聲源定位技術中，利用到達不同測點的信號______的差異來確定聲源位置。6.在進行環(huán)境噪聲測量時，為了減少反射的影響，聲級計通常采用______校準。7.聲功率是聲源在單位時間內(nèi)輻射的總聲能，它是一個______的物理量。8.生物聲學是研究生物發(fā)聲、聲音信號及其在生物界中作用的一門聲學分支，在______監(jiān)測中具有重要應用。9.聲學測量數(shù)據(jù)中，除了時域信號，還可以進行______分析，以獲取聲音的頻率成分等信息。10.根據(jù)聲波傳播的惠更斯原理，波陣面上的每一點都可以看作是一個新的______。三、簡答題（每小題5分，共20分）1.簡述聲波在空氣中傳播時衰減的主要原因。2.簡述使用聲級計進行環(huán)境噪聲測量的基本步驟。3.簡述多普勒聲學多普勒測速儀（ADMM）的基本工作原理及其在環(huán)境監(jiān)測中的一種可能應用。4.簡述聲強測量技術在環(huán)境噪聲源分析中的優(yōu)勢。四、計算題（每小題10分，共20分）1.某聲源在自由聲場中輻射聲功率為10^-4W。假設聲波在空氣中以340m/s的速度傳播，距離聲源10米處的聲強級是多少分貝？（空氣密度為1.21kg/m3）2.在一次環(huán)境噪聲測量中，測得某條馬路上午8點的等效連續(xù)A聲壓級（LAeq）為75dB，下午4點的LAeq為68dB。求這一天該路段的平均等效連續(xù)A聲壓級（假設一天按8小時計算）。五、綜合應用題（15分）某城市為了評估某條高速公路的噪聲影響，在公路兩側(cè)不同距離處設置了多個監(jiān)測點。監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，距離公路20米處的LAeq為65dB，距離公路50米處的LAeq為55dB。請根據(jù)這些數(shù)據(jù)，分析該公路的噪聲衰減特性，并簡述可能影響噪聲衰減的因素。如果該區(qū)域的環(huán)境噪聲標準為晝間65dB，夜間55dB，請判斷該公路噪聲是否滿足標準要求，并說明理由。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.D4.A5.C6.C7.B8.C9.B10.B二、填空題1.垂直2.1倍3.LAeq4.聲強矢量5.時間6.半自由場7.標量8.動物9.頻譜10.發(fā)散點（或次波源）三、簡答題1.解析思路：聲波在傳播過程中，能量會逐漸損失，導致聲強減弱。主要原因包括：①空氣吸收，聲波頻率越高，吸收越強；②散射，聲波遇到障礙物或介質(zhì)不均勻處發(fā)生向不同方向傳播的現(xiàn)象；③反射，聲波遇到界面部分能量反射回原介質(zhì)，導致沿直線傳播的能量減少。2.解析思路：①安裝聲級計并檢查功能；②選擇合適的測量頻帶和權重（通常使用A計權）；③進行校準；④在代表性位置進行測量，記錄不同時間段的數(shù)據(jù)；⑤（必要時）使用傳聲器平臺或聲源模擬器進行測量；⑥數(shù)據(jù)記錄與整理；⑦根據(jù)測量結(jié)果計算評價量（如LAeq）并評估是否符合標準。3.解析思路：基本原理：利用聲學多普勒效應。當聲源與接收器相對運動時，接收器接收到的頻率會發(fā)生變化。ADMM通過發(fā)射已知頻率的聲波，并接收從目標反射回來的聲波，通過分析反射波頻率相對于發(fā)射波頻率的變化（多普勒頻移），計算出目標相對于接收器的速度。在環(huán)境監(jiān)測中，可用于測量氣流速度（如大氣邊界層風場）、水體流速等。4.解析思路：優(yōu)勢：①能夠直接測量聲強的大小和方向，從而確定聲源的指向性，有助于識別主要噪聲源；②可以用于聲功率的間接測量；③在進行聲源定位和聲傳播路徑分析時，比僅測量聲壓更直接、信息量更大。四、計算題1.解析思路：①計算距離聲源10米處的聲強I。聲功率W已知，聲強I=W/(4πr2)，其中r=10m。②計算聲強級L_I。L_I=10*log??(I/I?)，其中I?為參考聲強，1×10?12W/m2。③將計算得到的I代入公式求解L_I。解：I=10^-4W/(4π*102m2)≈7.96×10??W/m2。L_I=10*log??(7.96×10??/10?12)=10*log??(7.96×10?)≈10*(5+log??7.96)≈10*(5+0.90)=59.0dB。2.解析思路：①計算上午和下午的總聲能（基于LAeq的等效關系）。LAeq是聲壓平方的時間平均值的對數(shù)表示。一天總聲能近似與總時間的LAeq成正比。總聲能Proportion=LAeq_上午*時間_上午+LAeq_下午*時間_下午。②計算全天平均等效連續(xù)聲壓級LAeq_平均。LAeq_平均=10*log??(總聲能Proportion/總時間)。由于總時間=8h，時間_上午=8h，時間_下午=8h，公式可簡化為LAeq_平均=[(LAeq_上午*8+LAeq_下午*8)/(8+8)]=(LAeq_上午+LAeq_下午)/2。解：LAeq_平均=(75dB+68dB)/2=71.5dB。五、綜合應用題解析思路：①計算噪聲衰減量。在20米和50米處，LAeq分別為65dB和55dB，衰減量ΔL=L?-L?=65-55=10dB。②分析衰減特性。在20米到50米之間，噪聲衰減了10dB。這通常被認為是符合自由聲場或半自由聲場條件下點聲源近似衰減規(guī)律的（約每增加距離6-8米衰減約3dB）。③分析影響因素。影響衰減的因素包括：聲源特性（點聲源、線聲源、面聲源）、傳播距離、大氣條件（溫度、濕度、風速、空氣吸收）、地形地貌（如障礙物遮擋、地面效應）。