2025年大學(xué)《聲學(xué)》專業(yè)題庫——聲學(xué)在聲音透射中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題3分，共15分）1.當(dāng)平面聲波正入射到兩種無限大、均勻、各向同性介質(zhì)構(gòu)成的分界面時，若介質(zhì)1的聲阻抗大于介質(zhì)2，則以下說法正確的是（）。A.聲波的能量大部分被反射B.聲波的能量大部分被透射C.反射波與透射波的振幅一定相等D.反射系數(shù)一定為正值2.以下哪種材料通常具有較小的聲透射系數(shù)，適用于需要隔聲的結(jié)構(gòu)？（）A.輕質(zhì)多孔材料B.重質(zhì)密實材料C.薄膜材料D.空氣3.聲強透射系數(shù)與聲透射損失（TL）之間的關(guān)系是（）。A.TL=10log(1/τT)，其中τT為聲強透射系數(shù)B.TL=10log(τT)，其中τT為聲強透射系數(shù)C.TL=20log(τT)，其中τT為聲強透射系數(shù)D.TL=-10log(τT)，其中τT為聲強透射系數(shù)4.對于由三層不同聲阻抗介質(zhì)組成的平板，其總透射系數(shù)近似等于（）。（假設(shè)聲波正入射）A.各層材料透射系數(shù)的乘積B.各層材料聲阻抗的乘積C.1減去每層界面反射系數(shù)的平方之和D.各層界面反射系數(shù)的倒數(shù)之和5.在建筑聲學(xué)中，房間內(nèi)的混響時間主要取決于（）。A.聲源的強度B.聽覺系統(tǒng)的特性C.房間體積和吸聲材料的總面積D.聲波的頻率二、填空題（每空2分，共20分）6.聲波在傳播過程中，能量會因介質(zhì)中的______和______而衰減。7.聲阻抗是描述介質(zhì)______的物理量，其單位是______。8.當(dāng)聲波從聲阻抗較大的介質(zhì)射向聲阻抗較小的介質(zhì)時，在分界面上會發(fā)生______現(xiàn)象。9.透射系數(shù)是透射聲強與入射聲強的比值，用______表示。10.水的聲速約為______米/秒，遠(yuǎn)小于空氣中聲速的原因主要是______。三、簡答題（每題5分，共15分）11.簡述聲波在兩種不同介質(zhì)分界面處發(fā)生反射和透射的基本原理。12.影響聲波透射效果的主要因素有哪些？13.與空氣相比，為什么通常認(rèn)為水是良好的聲透射介質(zhì)？四、計算題（每題10分，共20分）14.一平面聲波在空氣中（聲速340m/s，空氣密度1.21kg/m3）以30°角斜入射到一與空氣介質(zhì)相同的平靜水面（可視為理想反射面）。入射聲強為I?。求：（1）反射角；（2）反射聲強與入射聲強之比（忽略吸收）。15.一聲波水平傳入厚度為0.1米的磚墻（假設(shè)磚墻可視為均勻介質(zhì)，其密度為1800kg/m3，聲速為3600m/s）。已知磚墻兩側(cè)空氣的聲阻抗分別為Z?和Z?（Z?>Z?）。若Z?對應(yīng)的透射系數(shù)為τT?=0.1，且不考慮磚墻內(nèi)多次反射，求：（1）磚墻的聲透射損失TL；（2）當(dāng)聲波從Z?側(cè)傳入（即Z?為聲源側(cè)，Z?為接收側(cè)）時，對應(yīng)的透射系數(shù)τT'?和聲透射損失TL'。五、論述題（10分）16.結(jié)合建筑聲學(xué)的知識，論述提高房間聲音透射（例如，希望房間內(nèi)聲音能順利傳到外界）需要考慮哪些因素？并簡要說明如何通過材料或結(jié)構(gòu)設(shè)計來實現(xiàn)這一目標(biāo)。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.A4.C5.C二、填空題6.吸收；散射7.聲波傳播阻力；Rayls（或Pa·s/m）8.反射9.τT(或TransmissionCoefficient)10.1480；密度小，彈性大三、簡答題11.解析思路：聲波到達(dá)分界面時，部分能量由于界面兩側(cè)介質(zhì)特性（主要是聲阻抗）不同而返回原介質(zhì)形成反射波；另一部分能量進(jìn)入另一介質(zhì)繼續(xù)傳播形成透射波。反射和透射的強度由界面兩側(cè)介質(zhì)的聲阻抗差決定。12.解析思路：主要因素包括：①聲波自身特性（頻率、波長）；②入射角度；③兩種介質(zhì)介質(zhì)的特性（聲阻抗、密度、彈性模量、吸聲/隔聲特性）；④透射路徑的幾何形狀和長度；⑤介質(zhì)中的損耗因素（吸收、散射）。13.解析思路：水雖然密度遠(yuǎn)大于空氣，但水的體積彈性模量也遠(yuǎn)大于空氣，導(dǎo)致水的聲速遠(yuǎn)高于空氣。根據(jù)聲強透射系數(shù)與聲阻抗差的關(guān)系，當(dāng)聲波從空氣入射到水中時，由于水的大聲阻抗，透射系數(shù)通常較高，即透射效果較好。同時，水介質(zhì)的散射和吸收損耗相對空氣在特定頻率下可能更低。四、計算題14.解析思路與解答：(1)反射角等于入射角，反射角=30°。(2)對于斜入射到理想反射面（如水面）的情況，垂直于入射面的聲阻抗起決定性作用。由于空氣和水的聲阻抗差異，部分聲能反射，部分透射。根據(jù)聲阻抗匹配原理，當(dāng)Z?≠Z?時，反射系數(shù)不為零，透射系數(shù)τT=1-|R|2，其中R為反射系數(shù)。由于是理想反射面，反射強度I_r理論上等于入射強度I?（忽略吸收），但這意味著透射強度I_t=0。然而，在考慮實際非理想情況或使用透射系數(shù)定義時，通常認(rèn)為對于斜入射到不同介質(zhì)界面，除非特定條件（如阻抗匹配），否則透射系數(shù)小于1。更標(biāo)準(zhǔn)的處理是區(qū)分垂直和切向分量的反射/透射，但題目條件未提供足夠信息進(jìn)行詳細(xì)計算。若題目意圖考察基本概念，則側(cè)重于反射的存在及其角度。若必須給出數(shù)值，需假設(shè)特定阻抗值或使用更復(fù)雜模型。按標(biāo)準(zhǔn)反射系數(shù)公式計算（簡化處理）：R=(Z?*cosθ?-Z?*cosθ?)/(Z?*cosθ?+Z?*cosθ?)，對于θ?=θ?，簡化為R=(Z?-Z?)/(Z?+Z?)。設(shè)Z?=ρ?*c?，Z?=ρ?*c?，代入數(shù)值計算得到R，進(jìn)而計算I_t/I?=1-|R|2。此處因未給出具體聲阻抗值，無法完成精確計算，但解析思路已明確。標(biāo)準(zhǔn)答案應(yīng)包含上述公式推導(dǎo)和說明。15.解析思路與解答：(1)聲透射損失TL=10log(τT?)=10log(0.1)=-10dB。(2)透射系數(shù)與聲阻抗的比值有關(guān)，對于正入射，τT=Z?/(Z?+Z?)。當(dāng)聲波從Z?側(cè)傳入（Z?為聲源，Z?為接收側(cè)），新的透射系數(shù)為τT'?=Z?/(Z?+Z?)。由于Z?和Z?相對于原問題中的角色互換，計算公式形式相同，但具體數(shù)值可能不同（除非Z?/Z?比例不變）。然而，題目中給出了Z?側(cè)的透射系數(shù)τT?=0.1，這暗示了在原問題中Z?/Z?的比例關(guān)系是固定的。如果假設(shè)Z?和Z?的具體數(shù)值不變，只是考察角色互換，則τT'?=τT?=0.1。對應(yīng)的透射損失TL'=10log(τT'?)=10log(0.1)=-10dB。注意：此處的計算基于Z?和Z?的具體值未變這一隱含假設(shè)。如果Z?和Z?的絕對值不同，則TL'會不同。按標(biāo)準(zhǔn)公式計算TL'=10log(Z?/(Z?+Z?))，與TL=10log(Z?/(Z?+Z?))相關(guān)，若Z?/Z?比例定，則log比值定，TL和TL'數(shù)值可能相等，也可能不等，取決于具體阻抗值。16.解析思路：提高房間聲音對外界的透射，意味著希望房間內(nèi)的聲音能更容易地傳播到室外空間。這需要考慮聲波從房間內(nèi)傳播到室外的整個路徑。主要途徑包括通過門窗縫隙、墻體結(jié)構(gòu)、屋頂?shù)?。要增加透射，需要減少聲波在這些途徑上的衰減。可以通過以下方式實現(xiàn)：*減少透射路徑上的聲反射：設(shè)計合理的門窗結(jié)構(gòu)，減少內(nèi)部反射。*降低透射路徑（如墻體、門窗）的聲阻抗差異：使用聲透射性好的材料，或增加透射路徑的厚度（但需注意多次反射可能增加總衰減）。*增加透射路徑的聲吸收：在透射路徑附近增加吸聲材料，減少聲音能量。*利用聲波透射的幾何效應(yīng)：設(shè)計開口大小和形狀，優(yōu)化聲波傳播方向。*選擇低隔聲性能的材料或結(jié)構(gòu)：直接選用聲透射系數(shù)較高的門窗或墻體材料。具體設(shè)計需綜合考慮房間聲學(xué)要求、成本、美觀等多方面因素。例如，選用薄膜透聲門窗，或在墻體內(nèi)部填充輕質(zhì)多孔吸聲材料以降低整體隔聲量，從而提高對外界的聲透射。五、論述題（無標(biāo)準(zhǔn)答案，以下為評分要點）*理解題目要求：明確是提高“對外界”的“聲音透射”。*識別關(guān)鍵路徑：指出聲音從室內(nèi)傳到室外的主要途徑（門窗、墻體、縫隙等）。*分析影響因素：說明透射效果受材料聲學(xué)特性（隔聲/透聲系數(shù)）、路徑幾何形狀、聲源特性、接收點位置等因素影響。*提出解決方案：*