声学 (Sound)

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声学 (Sound) — sample Physics questions with answers

1. Question 1

   某乐器发出声音的频率为 $2.5\text{ kHz}$（千赫兹，kilohertz）。求此频率等于多少 Hz（赫兹，hertz）？

   • A25 Hz
   • B250 Hz
   • C2500 Hz
   • D25000 Hz

   Answer: C. 2500 Hz

   $1\text{ kHz}=1000\text{ Hz}$，所以 $2.5\text{ kHz}=2.5\times 1000=2500\text{ Hz}$。常见错误是把 kHz 与 Hz 的换算关系记成 1:100 或 1:10000。

2. Question 2

   一音叉（tuning fork）发出频率为 $440\text{ Hz}$ 的声波，波长（wavelength）为 $0.77\text{ m}$。求此声波在空气中的传播速度。

   • A168.8 m/s
   • B338.8 m/s
   • C571.4 m/s
   • D1716.8 m/s

   Answer: B. 338.8 m/s

   由波速公式 $v=f\lambda =440\times 0.77=338.8\text{ m/s}$。常见错误是把 $f$ 与 $\lambda$ 的关系记成除法，例如 $0.77/440$。

3. Question 3

   一吉他弦长 $0.6\text{ m}$，弦上横波的波速为 $300\text{ m/s}$。求此弦在基频（fundamental frequency）下振动时的频率。

   • A100 Hz
   • B250 Hz
   • C500 Hz
   • D900 Hz

   Answer: B. 250 Hz

   弦的基频公式为 $f=\frac{v}{2L}=\frac{300}{2\times 0.6}=250\text{ Hz}$。常见错误是漏掉分母中的 2 倍系数，误用 $f=v/L=500\text{ Hz}$。

4. Question 4

   当声波从空气进入水中传播时，以下哪项叙述是正确的？

   • A声波的频率增加，波长不变
   • B声波的频率不变，波速增加
   • C声波的波长减少，频率增加
   • D声波的波速减少，波长不变

   Answer: B. 声波的频率不变，波速增加

   声波的频率由声源决定，不会随介质改变。由于声音在液体中的传播速度大于在气体中的速度，因此波速增加，导致波长 $\lambda =v/f$ 也随之增加。

5. Question 5

   若两个频率分别为 $300\text{ Hz}$ 和 $305\text{ Hz}$ 的音叉同时发声，观察者每秒能听到多少次拍频（beat frequency）？

   • A$2.5\text{ Hz}$
   • B$5\text{ Hz}$
   • C$302.5\text{ Hz}$
   • D$605\text{ Hz}$

   Answer: B. $5\text{ Hz}$

   拍频等于两个声源频率之差，即 $|f_2-f_1|=|305\text{ Hz}-300\text{ Hz}|=5\text{ Hz}$。