2025年大學(xué)《物理學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——聲波在不同介質(zhì)中的傳播速度差異考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題3分，共15分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在括號(hào)內(nèi)）1.下列關(guān)于聲波在介質(zhì)中傳播速度的說(shuō)法，正確的是（）。A.聲波在真空中傳播速度最大B.聲波在固體中傳播速度一定比在液體中快C.溫度升高，空氣中聲速一定增大D.聲波在均勻介質(zhì)中傳播時(shí)，速度與波的頻率有關(guān)2.聲波從空氣斜射入水中時(shí)，下列量中保持不變的是（）。A.波長(zhǎng)B.頻率C.波速D.波的振幅3.與聲波在理想氣體中傳播速度公式v=√(γRT/M)相關(guān)，以下敘述正確的是（）。A.γ（比熱比）越小，聲速越大B.氣體溫度T越高，聲速越小C.氣體摩爾質(zhì)量M越大，聲速越大D.該公式表明聲速與氣體密度成反比4.聲波從速度較快的介質(zhì)進(jìn)入速度較慢的介質(zhì)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）。A.波長(zhǎng)變長(zhǎng)，頻率不變B.波長(zhǎng)變短，頻率改變C.波長(zhǎng)變長(zhǎng)，頻率改變D.波長(zhǎng)變短，頻率不變5.冬天，聲音在空氣中傳播速度比夏天慢。若聲源和觀察者都靜止，則以下說(shuō)法正確的是（）。A.觀察者聽(tīng)到聲音的頻率會(huì)降低B.觀察者聽(tīng)到聲音的頻率會(huì)升高C.觀察者聽(tīng)到聲音的音調(diào)會(huì)變低D.聲波的波長(zhǎng)在空氣中變長(zhǎng)二、填空題（每空3分，共18分。請(qǐng)將答案填在橫線上）6.聲波是機(jī)械波，它的傳播依賴于________介質(zhì)。7.聲波在理想氣體中傳播時(shí)，其主要恢復(fù)力是氣體分子的________相互作用。通常情況下，溫度升高，分子運(yùn)動(dòng)加劇，使得氣體________（填“更容易”或“更難”）恢復(fù)原狀，從而導(dǎo)致聲速________（填“增大”或“減小”）。8.聲波從空氣（聲速約343m/s）傳入水中（聲速約1480m/s），頻率為500Hz，則該聲波在空氣中的波長(zhǎng)為_(kāi)_______m；在水中的波長(zhǎng)為_(kāi)_______m。9.聲速公式v=√(E/ρ)中，E代表介質(zhì)的彈性模量，ρ代表介質(zhì)的密度。對(duì)于固體介質(zhì)，通常認(rèn)為彈性模量越大，密度越小，則聲速________。三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共18分）10.簡(jiǎn)述為什么聲波在固體中傳播的速度通常遠(yuǎn)大于在液體和氣體中傳播的速度？11.解釋溫度為什么會(huì)影響空氣中的聲速？請(qǐng)從分子動(dòng)理論的角度進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。12.如果聲音從一種介質(zhì)垂直入射到另一種介質(zhì)界面，但兩種介質(zhì)的聲速不同，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？請(qǐng)說(shuō)明原因。四、計(jì)算題（共7分）13.在15℃的空氣中，聲音的傳播速度約為340m/s。求：(1)一個(gè)頻率為1000Hz的聲音在空氣中傳播時(shí)的波長(zhǎng)是多少？(2)若此聲音傳入溫度為45℃的空氣中，其傳播速度變?yōu)槎嗌伲浚諝饪梢暈槔硐霘怏w，且比熱比γ和摩爾質(zhì)量M近似不變）---試卷答案一、選擇題（每小題3分，共15分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在括號(hào)內(nèi)）1.B*解析思路：聲波需要介質(zhì)傳播，故A錯(cuò)。固體分子間距小，作用力強(qiáng)，恢復(fù)速度快，故聲速通常大于液體；液體分子間距和作用力介于氣體和固體之間，故B正確。溫度升高，氣體分子平均動(dòng)能增大，碰撞頻率加快，恢復(fù)能力增強(qiáng)，聲速增大，故C正確（對(duì)于空氣，15℃~45℃范圍內(nèi)近似正確）；在均勻介質(zhì)中傳播，波速由介質(zhì)決定，與頻率無(wú)關(guān)，故D錯(cuò)。2.B*解析思路：波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，頻率由波源決定，保持不變。波速由介質(zhì)性質(zhì)決定，會(huì)改變。波長(zhǎng)由v=λf決定，頻率不變，波速改變，故波長(zhǎng)必變。波源的振幅和介質(zhì)的吸收等因素可能導(dǎo)致波幅變化，但不是必然結(jié)果。3.A*解析思路：公式v=√(γRT/M)中，γ是比熱比，γ越大，定壓比熱與定容比熱之比越大，氣體恢復(fù)彈性能力越強(qiáng)，聲速越快，故A正確。T升高，R為常數(shù)，分子平均動(dòng)能增大，碰撞更頻繁有力，恢復(fù)能力增強(qiáng)，聲速增大，故B錯(cuò)。M是摩爾質(zhì)量，M越大，單位體積內(nèi)分子數(shù)越少（ρ減?。曳肿淤|(zhì)量越大，慣性越大，難以加速，聲速減小，故C錯(cuò)。公式v=√(E/ρ)中E是彈性模量，ρ是密度，v=√(γRT/M)是基于氣體分子動(dòng)理論和理想氣體狀態(tài)方程推導(dǎo)出的近似公式，直接說(shuō)與密度成反比不嚴(yán)謹(jǐn)，應(yīng)理解為M增大，ρ增大，但v減小。4.D*解析思路：根據(jù)v=λf，頻率f保持不變。當(dāng)聲波從v1（快）介質(zhì)進(jìn)入v2（慢）介質(zhì)時(shí)，波速減小，即v2<v1。為了保持頻率f不變，波長(zhǎng)λ必須變短，即λ2<λ1。5.C*解析思路：冬天空氣溫度低，聲速慢。根據(jù)多普勒效應(yīng)公式（觀察者靜止，聲源靜止），觀察者接收到的頻率f'=f*(v觀察/v介質(zhì))。冬天聲速v介質(zhì)變小，則f'變小。音調(diào)由頻率決定，頻率降低，音調(diào)變低。二、填空題（每空3分，共18分。請(qǐng)將答案填在橫線上）6.固體、液體、氣體7.分子；更容易；增大*解析思路：聲波是機(jī)械波，依賴彈性介質(zhì)傳播。氣體分子的相互作用力較弱，但作為聲波傳播的恢復(fù)力（驅(qū)動(dòng)力），溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，碰撞加劇，使得介質(zhì)形變后恢復(fù)原狀的能力（彈性）增強(qiáng)，聲速增大。“更容易”描述的是恢復(fù)過(guò)程的便利性或效率。“更難”則相反。8.0.686；2.97*解析思路：空氣中波長(zhǎng)λ1=v1/f=343m/s/500Hz=0.686m。水中的波長(zhǎng)λ2=v2/f=1480m/s/500Hz=2.97m。9.越大三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共18分）10.答：固體分子間距小，作用力強(qiáng)，聲波傳播時(shí)，振動(dòng)能能快速有效地傳遞；固體分子振動(dòng)時(shí)，形變恢復(fù)能力強(qiáng)，有利于聲波的傳播。而液體分子間距較大，作用力較弱，振動(dòng)能量傳遞效率較低。氣體分子間距遠(yuǎn)大，作用力更弱，分子間碰撞頻繁，能量損失大，恢復(fù)能力最差，因此聲波在氣體中傳播速度最慢。11.答：根據(jù)氣體分子動(dòng)理論，聲音在氣體中傳播是靠氣體分子的振動(dòng)和相互作用來(lái)傳遞能量的。溫度升高，氣體分子平均動(dòng)能增大，分子運(yùn)動(dòng)更劇烈。當(dāng)聲波引起氣體振動(dòng)時(shí)，分子間的碰撞更加頻繁和劇烈，分子將振動(dòng)能量傳遞給鄰近分子的效率更高，使得振動(dòng)以波的形式傳播的速度加快。12.答：會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象。當(dāng)聲音從一種介質(zhì)垂直入射到另一種介質(zhì)界面時(shí)，由于兩種介質(zhì)的聲速不同，在界面上會(huì)發(fā)生波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)的傳播過(guò)程。根據(jù)斯涅爾定律，入射角等于折射角（均為0度）。由于波速改變，根據(jù)v=λf，雖然頻率不變，但波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生變化（λ=v/f，v改變則λ改變）。波在界面上會(huì)發(fā)生反射和折射（垂直入射時(shí)，反射角和入射角相等，折射角等于入射角）。能量會(huì)同時(shí)分配到反射波和折射波中。四、計(jì)算題（共7分）13.解：(1)λ=v/f=340m/s/1000Hz=0.34m(2)空氣中聲速與溫度關(guān)系近似為：v∝√T。設(shè)15℃時(shí)聲速為v?，45℃時(shí)聲速為v?。則v?/v?=√(T?/T?)=√((45+273)/(15+273))=√(318/288)≈1.069v?