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高中物理 传感器 Ⅰ 学习目标
Ⅱ 探究实践 一、本章知识结构
二、本章重难点分析 1．传感器 传感器是把非电学物理量(如位移、速度、压力、温度、湿度、流量、声强、光照强度等)转换成易于测量、传输、处理的电学量(如电压、电流、电容等)的一种组件，起自动控制作用。它在生活、生产和科技领域有着非常广泛的应用。日本把传感器技术列为20世纪80年代十大技术之首，美国把传感器技术列为90年代的关键技术，而我国有关传感器的研究和应用正方兴未艾。 2．制作传感器的元器件原理 (1)光敏电阻 光敏电阻在光照射下其电阻发生变化。例如硫化镉，是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好。光敏电阻能够把光照强度这个光学量转换为不同的电阻值。 (2)热敏电阻和金属热电阻 金属导体的电阻随温度的升高而增大。用金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻。如前面已经学过的用金属铂可制作精密的电阻温度计。热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，且阻值随温度变化非常明显。半导体热敏电阻也可以用作温度传感器。金属热电阻与热敏电阻都能够把温度这个热学量转换为相应的电阻值，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差。 例1 有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如图所示电路中的A、B两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是
A．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻 B．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化不明显，这只元件一定是定值电阻 C．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻 D．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻 分析：热敏电阻对温度变化有响应，光敏电阻对光的强度有响应。所以如果放入热水和不置于热水中电阻变化大说明该元件为热敏电阻，如果电阻变化不明显只能说明对温度不敏感，不一定是定值电阻。同理可以判断是否为光敏电阻。故选AC。 *(3)霍尔元件 在一个很小的矩形半导体(例如砷化铟)薄片上，制作4个电极E、F、M、N，就成为一个霍尔元件，如图所示。在E、F间通入恒定电流，同时外加与薄片垂直的磁场B，则薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向漂移，使M、N间出现了电压，称为霍尔电压UH。设薄片的厚度为d，载流子带电为q，通过的恒定电流为I。假设载流子带正电，则载流子的运动方向为E→F，设速度大小为v，则载流子受到洛伦兹力向M板运动，在N板则留下了等量的异种电荷，于是在MN方向上形成了一个电场，该电场阻碍载流子在MN方向上的运动。稳定时电场力和洛伦兹力大小相等，方向相反。所以，
例2 将导体放在沿x方向的匀强磁场中，并通有沿y方向的电流时，在导体的上下两侧面间会出现电势差，此现象称为霍尔效应。利用霍尔效应的原理可以制造磁强计，测量磁场的磁感应强度。磁强计的原理如图所示，电路中有一段金属导体，它的横截面为边长等于a的正方形，放在沿x正方向的匀强磁场中，导体中通有沿y方向、电流强度为I的电流，已知金属导体单位体积中的自由电子数为n，电子电量为e，金属导体导电过程中，自由电子所做的定向移动可以认为是匀速运动，测出导体上下两侧面间的电势差为U。求：(1)导体上、下侧面那个面电势较高?(2)磁场的磁感应强度是多少?
分析：(1)自由电子受到指向z轴负方向的洛伦兹力，向下侧移动，故上侧面电势高。(2)电子受到静电力与洛伦兹力的作用，两力平衡，有eU/a＝evB，而通过导体的电流强度I＝nev·a·a，解得 3．传感器应用的一般模式 传感器应用的一般模式为传感器将非电信号通过传感器转化为电信号然后放大。最后驱动执行机构、显示或进一步由计算机处理。 例如现在在中学广泛采用的数字化信息系统实验室(Digital Information System Laboratory，简称：DISLab)就是由“传感器＋数据采集器＋实验软件包＋计算机”构成的新型实验系统。该系统成功克服了传统物理实验仪器的诸多弊端，有力地支持了信息技术与物理教学的全面整合，在实验上收到了许多意想不到的成功。该系统构成如下：
4．传感器的应用 力传感器是把力信号转换成电信号；声传感器是把声音信号转换为电信号；温度传感器是把温度的变化转化为电阻的变化。传感器常用来进行自动控制。 (1)力电传感器的应用——电子秤 应变片能够把物体形变这个力学量转化为电压这个电学量。力电传感器主要是利用敏感元件和变阻器把力学信号(位移、速度、加速度等)转化为电学信号(电压、电流等)的元件。力电传感器广泛地应用于工业生产和现代科技中，如安装在导弹、飞机、潜艇和宇宙飞船上的惯性导航系统及ABS防抱死制动系统等。 (2)声传感器的应用——话筒 声电传感器是指将声音信号转换为电信号的一类传感器，常见的电容式话筒和动圈式话筒都是声电传感器。
动圈式话筒的工作原理和工作过程：膜片接收到声波后引起振动，连接在膜片上的线圈随着一起振动，线圈在永磁体的磁场里振动从而产生感应电流(电信号)，感应电流的大小和方向都变化，振幅和频率的变化都由声波决定，这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器，从扬声器中就发出放大的声音。 电容式话筒的工作原理和工作过程：利用电容器充放电形成的充放电电流。薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电。当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流，于是电阻R两端就输出了与声音变化规律相同的电压。优点：保真度好。 驻极体话筒的工作原理：驻极体话筒的原理同电容式话筒，只是其内部感受声波的是驻极体塑料薄膜。优点：体积小，重量轻，价格便宜，灵敏度高，工作电压低。 例3 唱卡拉OK用的话筒，内有传感器。其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号。下列说法正确的是 A．该传感器是根据电流的磁效应原理工作的 B．该传感器是根据电磁感应原理工作的 C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变 D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势 分析：膜片接收到声波后引起振动，连接在膜片上的线圈随着一起振动，线圈在永磁体的磁场里振动从而产生感应电流(电信号)，感应电流的大小和方向都变化，振幅和频率的变化都由声波决定，这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器，从扬声器中就发出放大的声音。故选B。 (3)温度传感器的应用——电熨斗、电饭煲、测温仪 热电传感器是指将温度信号转换成电信号的一类传感器，一般有两类：一类是随温度变化引起传感器中某个组件形状的变化(如热胀冷缩)达到转换信号的目的；还有一类是随温度变化引起电阻的变化(如半导体材料中热敏电阻随温度升高电阻减小)达到转换信号的目的。 例4 如图所示是电饭煲的电路图，S1是一个限温开关，手动闭合，当此开关的温度达到居里点(103℃)时会自动断开，S2是一个自动温控开关，当温度低于约70℃时会自动闭合，温度高于80℃时会自动断开，红灯是加热状态时的指示灯，黄灯是保温状态时的指示灯，限流电阻R1＝R2＝500W，加热电阻丝R3＝50W，两灯电阻不计。
(1)根据电路分析，叙述电饭煲煮饭的全过程(包括加热和保温过程)。(2)计算加热和保温两种状态下，电饭煲的消耗功率之比。(3)简要回答，如果不闭合开关S1，电饭煲能将饭煮熟吗? 分析：(1)电饭煲盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时黄灯短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到80℃，S2自动断开，S1仍闭合；水烧开后，温度升高到103℃时，开关S1自动断开，这时饭已经煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态。由于散热，待温度将至70℃时，S2自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到80℃时，S2又自动断开，再次处于保温状态。 (2)加热时电饭煲消耗的电功率 (3)如果不闭合开关S1，开始S2总是闭合的，R1被短路，功率为P1，当温度上升到80℃时，S2自动断开，功率降为P2，温度降到70℃，S2自动闭合……温度只能在70～80℃之间变化，不能把水烧开，不能煮熟饭。 (4)光传感器的应用——鼠标器、火灾报警器 光电传感器中的主要部件是光敏电阻或光电管，依据光敏电阻的阻值随光照强度的变化而变化的原理制成的。如自动冲水机、路灯的控制、光电计数器、烟雾报警器等都是利用了光电传感器的原理。光电传感器，把光信号转化为电信号，然后对电信号进行放大，再将电信号输入到相应的装置，进而完成相应的自动控制。 三、探究与拓展 做一做 用电磁继电器设计一个高温报警器，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警。可供选择的器材如下：光敏电阻、绿灯泡、小电铃、学生用电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线。 想一想 在日常生活中，还有哪些地方用到了传感器?举例并尝试分析传感器的原理。 读一读 1．传感器在科技发展中的重要性 (1)传感器的作用与地位 人类社会已进入信息时代，人们的社会活动主要依靠对信息资源的开发及获取、传输与处理。传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制系统之首。因此，传感器成为感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息，都要通过传感器获取并通过它转换为容易传输与处理的电信号。所以传感器的作用与地位就特别重要了。 若将计算机比喻为人的大脑，那么传感器则可以比喻为人的感觉器官。可以设想，没有功能正常而完美的感觉器官，不能迅速而准确地采集与转换欲获得的外界信息，纵有再好的大脑也无法发挥其应有的作用。科学技术越发达，自动化程度越高，对传感器的依赖性就越大。所以，20世纪80年代以来，世界各国都将传感器技术列为重点发展的高技术，备受重视。 (2)传感器技术是信息技术的基础与支柱 前面谈到，现在人类社会已经进入信息时代，因而信息技术对社会发展，科学进步将起决定性作用。现代信息技术的基础是信息采集、信息传输与信息处理，它们就是传感器技术、通信技术和计算机技术。而且传感器在信息采集系统中处于前端，它的性能将会影响整个系统的工作状态与质量。因此，近十年来，人们对传感器在信息社会中的作用与重要性，又有新的认识与评价。 (3)科学技术的发展与传感器有密切关系 传感器的重要性还体现在它已经广泛的应用于各个学科领域。例如工业自动化、农业现代化、军事工程、航天技术、机器人技术、资源探测、海洋开发、环境监测、安全保卫、医疗诊断、家用电器等领域，都与传感器有密切关系。而且传感器发展水平，会对其他学科发展产生制约作用。科学技术上的每一个发现与进步，都离不开传感器与检测技术的保证。 2．传感器技术的发展动向 传感器技术所涉及的知识非常广泛，渗透到各个学科领域。但是它们的共性是利用物理定律和物质的物理、化学和生物特性，将非电量转换成电量。所以如何采用新技术、新工艺、新材料以及探索新理论，以达到高质量的转换效能，是总的发展途径。 当前，传感器技术的主要发展动向，一是开展基础研究，发现新现象，开发传感器的新材料和新工艺；二是实现传感器的集成化与智能化。 (1)发现新现象 利用物理现象、化学反应和生物效应是各种传感器工作的基本原理，所以发现新现象与新效应是发展传感技术的重要的工作，是研制新型传感器的重要基础。其意义极为深远。例如日本夏普公司利用超导技术研制成功高温超导磁传感器，是传感器技术的重大突破，其灵敏度比霍尔器件高，仅次于超导量子干涉器件，而其制造工艺远比超导量子干涉器件简单，它可用于磁成像技术，具有广泛推广价值。 (2)开发新材料 传感器材料是传感器技术的重要基础，由于材料科学的进步，人们在制造时，可任意控制它们的成分，从而可以设计制造出用于各种传感器的功能材料，例如半导体氧化物可以制造各种气体传感器，而陶瓷传感器工作温度远高于半导体，光导纤维的应用是传感器材料的重大突破，用它研制的传感器与传统的相比有突出的特点。有机材料作为传感器材料的研究，引起国内外学者极大兴趣。 (3)采用微细加工技术 半导体技术中的加工方法如氧化、光刻、扩散、沉积、平面电子工艺、各向异性腐蚀以及蒸镀、溅射薄膜工艺都可引进用于传感器制造，因而制造出各式各样新型传感器。例如，利用半导体技术制造出压阻式传感器，利用薄膜工艺制造出快速响应的气敏、湿敏传感器，日本横河公司利用各向异性腐蚀技术进行高精三维加工，在硅片上构成孔、沟、棱、锥、半球等各种形状，制作出全硅谐振式压力传感器。 (4)研究多功能集成传感器 日本丰田研究所开发出同时检测Na＋、K＋和H＋等多离子传感器。这种传感器的芯片尺寸为2.5mm×0.5mm，仅用一滴液体，如一滴血液即可同时快速检测出其中Na＋、K＋、H＋的浓度，对医院临床非常适用与方便。催化金属栅与MOSFEJ相结合的气体传感器已广泛用于检测氧、氨、乙醇、乙烯和一氧化碳等。我国某传感器研究所研制的硅压阻式复合传感器可以同时测量压力与温度。 (5)智能化传感器 智能传感器是一种带微处理器的传感器，它兼有检测、判断和信息处理功能。其典型产品如美国霍尼尔公司的ST－3000型智能传感器，其芯片尺寸为3×4×2mm3，采用半导体工艺，在同一芯片上制作CPU·EPPOM和静压、压差、温度等三种敏感元件。 (6)新一代航天传感器研究 众所周知，在航天器的各大系统中，传感器对各种信息参数的检测，保证了航天器按预定程序正常工作，起着极为重要的作用。随着航天技术的发展，航天器上需要的传感器越来越多，例如，航天飞机上安装3500支左右传感器，对其指标性能都有严格要求，如小型化、低功耗、高精度、高可靠性等都有具体指标。为了满足这些要求，必须采用新原理、新技术研制出新型的航天传感器。 (7)仿生传感器研究 值得注意的一个发展动向是仿生传感器的研究，应该给予高度重视，特别是在机器人技术向智能化高级机器人发展的今天。仿生传感器就是模仿人的感觉器官的传感器，即视觉传感器、听觉传感器、嗅觉传感器、味觉传感器、触觉传感器等。目前只有视觉与触觉传感器解决的比较好，其他几种远不能满足机器人发展的需要。也可以说，至今真正能代替人的感觉器官功能的传感器极少，需要加速研究，否则将会影响机器人技术的发展。 (摘自国防科技大学出版社《传感器原理设计与应用》) Ⅲ 诊断反馈 全章练习一 1．如图所示：
(1)图甲是______的电容式传感器，原理是________________________； (2)图乙是______的电容式传感器，原理是________________________； (3)图丙是______的电容式传感器，原理是________________________； (4)图丁是______的电容式传感器，原理是________________________。 2．如图所示，将万用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与NTC热敏电阻Rt的两端相连，这时指针恰好指在刻度盘的正中间。若往Rt上擦一些酒精，指针将向______(填“左”或“右”)移动；若用吹风机将热风吹向Rt，则指针将向______(填“左”或“右”)移动。
3．如图所示是电阻式温度计，一般是利用金属做的，已知金属丝的电阻随温度的变化情况，测出金属丝的电阻就可以知道其温度。这实际上是一个传感器，它是将______转化为______来进行测量的。
4．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程。下列属于这类传感器的是( ) A．红外报警装置 B．走廊照明灯的声控开关 C．自动洗衣机中的压力传感装置 D．电饭煲中控制加热和保温的温控器 5．在如图的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，D为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与D间距不变，下列说法正确的是( )
A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大 B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减少 C．当滑动触头P向右移时，L消耗的功率可能不变 D．无论怎样移动触头P，L消耗的功率都不变 6．如图所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的装置的示意图，A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在车身上，C为小车的车轮，D为与C同轴相连的齿轮。车轮转动时，A发光的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后就成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示。若实验显示单位时间内的脉冲数为n，累计脉冲数为N，则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量或数据是______；小车速度的表达式为v＝______；行程的表达式为s＝______。
*7．用传感器进行自动控制时，常常要用到继电器．如图所示为初中学过的继电器原理示意图。其中L是电磁铁，当ab间接通电源后，衔铁S被吸引向下，这样，ce由原来闭合接通的状态变为断开，而cd则由原来断开的状态变为闭合接通。通常将传感器、低压电源接入与电磁铁元件相连的ab回路来执行对继电器的控制，而cde回路则用来执行对有关电器的控制，试设计一个用光敏电阻来控制路灯的实验电路，要求：光暗时灯亮，光亮时灯熄。可供选择的仪器如下：光敏电阻、小灯泡、学生用电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线。
8．如图为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的I－U关系曲线图。 (1)为了通过测量得到图1所示I－U关系的完整曲线，在图2和图3两个电路中应选择的是图______；简要说明理由：______。 (电源电动势为9V，内阻不计，滑线变阻器的阻值为0～100W)。
图1 图2
图3 图4 (2)在图4电路中，电源电压恒为9V，电流表读数为70mA，定值电阻R1＝250W。由热敏电阻的I－U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为______V；电阻R2阻值为______W。 全章练习二 一、选择题 1．下列元件利用了光传感器的是( ) A．火灾报警器 B．电饭锅 C．测温仪 D．加速度计 2．下列说法正确的是( ) A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号 B．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断 C．电子秤所使用的测力装置是力传感器 D．半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大 3．如图所示，R1、R2、R3是固定电阻，R4是光敏电阻，当开关S闭合后在没有光照射时，a、b两点等电势，当用光照射R4时( )
A．R4的阻值变小，a点电势高于b点电势 B．R4的阻值变小，a点电势低于b点电势 C．R4的阻值变大，a点电势高于b点电势 D．R4的阻值变大，a点电势低于b点电势 4．有一热敏电阻的电阻值随温度变化的R－t图如图所示，现将该热敏电阻接在欧姆表的两表笔上，做成一个电子温度计，为了便于读数，再把欧姆表上的电阻值转换成温度值。现想使该温度计对温度的变化反应较为灵敏，那么该温度计测量哪段范围内的温度较为适宜( )
A．t1～t2段 B．t2～t3段 C．t3～t4段 D．t1～t4段 5．传感器是一种采集信息的重要器件，如图所示，是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片电极上时，可使膜片产生形变，引起电容的变化，将电容器、灵敏电流计和电源串接成闭合电路，那么( )
A．若电容减小，则力F增大 B．若电容增大则力F减小 C．若电容变大，则力F增大 D．以上说法都不对 6．霍尔元件能转换哪两个物理量 A．把温度这个热学量转换成电阻这个电学量 B．把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量 C．把力这个力学量转换成电压这个电学量 D．把光照强弱这个光学量转换成电阻这个电学量 二、填空题 7．将金属热敏电阻、数字电流表、电源按图连接成电路，如图所示。将烧杯装入2/3的水，并用铁架台将装置固定在加热器上。闭合开关S，当热敏电阻放入凉水中时，电流表示数为I1；将热敏电阻放入温水中，电流表示数为I2；将热敏电阻放入开水中，电流表示数为I3。则I1、I2、I3的大小关系为______。
8．黑箱上有三个接线柱A、B、C如图所示，已知里面装的元件只有两个(可能的元件是电池、电阻或二极管)，并且两个接线柱之间最多只接一个元件，现用多用表去进行检测，其检测结果如下：
①用直流电压挡测量，A、B、C三接线柱之间均无电压； ②用欧姆挡测量，A、C之间正、反接电阻值不变； ③用欧姆挡测量，黑表笔接A，红表笔接B，有电阻，黑表笔接B，红表笔接A，电阻值较大； ④用欧姆挡测量，黑表笔接C，红表笔接B，有电阻，阻值比②步测得的大；反接电阻值很大。 画出箱内两个元件的接法。 三、计算题 9．加速度计是测定物体加速度的仪器，现代科技中，它已成为导弹、飞机、潜艇制导系统的信息源，如图所示为应变式加速度计，当系统加速时，加速度计中的敏感元件也处于加速状态，敏感元件由两根相同的弹簧连接并架在光滑支架上，支架与待测系统固定在一起，敏感元件下端的滑动臂可在滑动变阻器上无摩擦水平滑动，当系统加速时敏感元件发生位移，并转换成电信号输出，已知敏感元件的质量为m，每根弹簧的劲度系数为k，电源的电动势为E且内阻不计，滑动变阻器的总阻值为R，且总电阻有效长度为L。静态时，两弹簧恰好为原长，滑动变阻器的滑动触头位于正中间，并且此时加速度计的输出电压为零。 (1)假定待测系统的加速度大小为a，方向向左，求敏感元件发生的位移大小； (2)求用输出信号的电压U来表示待测系统加速度a的表达式。
会考练习题 一、直线运动 1．(2002－春)匀速直线运动的加速度( ) A．为正值 B．为负值 C．为零 D．可能为正也可能为负 2．(2005－夏)关于物体的加速度，下列说法中正确的是( ) A．运动的物体一定有加速度 B．物体的速度越大，它的加速度一定越大 C．物体的速度变化快，它的加速度也一定越大 D．物体的速度为零，它的加速度也一定为零 3．(2003)两个物体从同一地点的同一高度，同时开始做自由落体运动，那么( ) A．质量较大的物体先到达地面 B．密度较大的物体先到达地面 C．体积较大的物体先到达地面 D．两个物体同时到达地面 4．(2006－夏)下列物理量中，属于标量的是( ) A．速度 B．质量 C．力 D．加速度 5．(2006－夏)一石块从楼顶自由落下。不计空气阻力，取g＝10m/s2。石块下落过程中( ) A．第1s末的速度为1m/s B．第1s末的速度为10m/s C．第1s内下落的高度为1m D．第1s内下落的高度为10m 6．(2007－春)某物体做自由落体运动，第1s内下落的距离为______m；第1s末物体的速度大小为______m/s。(g取10m/s2) 7．(2007－夏)下列物理量中，属于矢量的是( ) A．质量 B．时间 C．路程 D．速度 8．(2007－夏)一石块从楼顶自由落下。不计空气阻力，取g＝10m/s2。石块在下落过程中，第2s末的速度大小为( ) A．5m/s B．10m/s C．20 m/s D．30 m/s 9．(2008－春)一石块从楼顶自由落下，经过2.0s落至地面。不计空气阻力，取g＝10m/s2，则楼顶距地面的高度为( ) A．10m B．20m C．30m D．40m 10．(2001)物体由静止开始做匀加速直线运动，若第1秒内物体通过的位移是0.5m，则第2秒内通过的位移是( ) A．0.5m B．1.5m C．2.5m D．3.5m 11．(2000)一辆汽车在4s内做匀加速直线运动，初速为2m/s，末速为10m/s，在这段时间内( ) A．汽车的加速度为2m/s2 B．汽车的加速度为8m/s2 C．汽车的平均速度为6m/s D．汽车的平均速度为10m/s 12．(2002夏)美国的刘易斯是著名短跑运动员，他曾经保持过多年的百米世界纪录。看他比赛往往出现这样的情况：发令枪响以后的一小段时间内，刘易斯并不能跑在最前面，而最后的冠军一般都被他获得。请你用速度、加速度等概念对刘易斯的百米跑加以简要的评述：______________________。
13．(2005－夏)如图所示，一个小石块从O处自由下落，经2s到达地面。O处距地面的高度为______m，小石块落地时的速度大小为______m/s。(取g＝10m/s2) 14．(2004)在图所示的四个图象中，表示物体做匀加速直线运动的图象是( )
15．(2005－春)一个物体从t＝0时刻开始做自由落体运动，在图中正确表示该物体下落的速度v与时间t关系的图象是( )
16．(2005－夏)如图所示是两个物体做直线运动的速度—时间图象，其中图线甲与时间轴平行，图线乙是通过坐标原点的直线。由图象可知( )
A．甲物体处于静止状态 B．甲物体做匀速直线运动 C．乙物体做匀速直线运动 D．乙物体做匀加速直线运动 17．(2006－春)如图是某物体做直线运动的速度随时间变化的图象，以下说法中正确的是( )
A．物体的初速度为10m/s，在10s末到40s末的时间内物体处于静止状态 B．物体的初速度为5m/s，在10s末到40s末的时间内物体处于静止状态 C．物体的初速度为10m/s，在10s末到40s末的时间内物体做匀速直线运动 D．物体的初速度为5m/s，在10s末到40s末的时间内物体做匀速直线运动 18．(2006－夏)一个质点沿直线运动，其速度图象如图所示。由图象可知( ) A．线段OA表示质点做匀加速直线运动 B．线段AB表示质点做匀加速直线运动 C．质点在4s末的速度大于8s末的速度 D．质点在10s末的速度为15m/s 19．(2007－春)在如图给出的图象中，表示物体做匀速直线运动的是( )
20．(2007－夏)一个质点沿直线运动，其速度图象如图所示。由图象可知( )
A．线段OA表示质点做匀加速直线运动 B．线段OA表示质点做匀速直线运动 C．质点在6s末的速度为12m/s D．质点在6s末的速度为10m/s 21．(2008－春)一个质点沿直线运动，其速度图象如图所示。由图象可知( )
A．质点在0～10s内做匀速直线运动 B．质点在0～10s内做匀加速直线运动 C．质点在10s～40s内做匀速直线运动 D．质点在10s～40s内做匀加速直线运动 22．(2008－春)小明和小宁的百米成绩不相上下。他们在百米测试中从起跑开始到最大速度，最短用时均为4.0s，跑过距离都是18m，则小明和小宁测试中的最大速度为______m/s．某次学校运动会，小明、小宁和另外两名同学代表班级参加4×100m接力赛。在比赛中，当小明以最大速度跑来时，小宁在规定区域内适时起跑准备接棒。若要求小宁接棒时的速度达到他最大速度的80％，根据他们百米测试的最佳成绩推算，小宁应在小明距他______远时起跑(将起跑至最大速度的过程视为匀加速直线运动)。
23．(2002－春)汽车起动的快慢和能够达到的最大速度，是衡量汽车性能的指标体系中的两个重要指标。汽车起动的快慢用车的速度从0到100km/h的加速时间来表示，这个时间越短，汽车起动的加速度就越大。下表中列出了两种汽车的性能指标(为了简化计算，把100km/h取为30m/s)。
现在，甲、乙两车在同一条平直公路上，车头向着同一个方向，乙车在前，甲车在后，两车相距85m，甲车先起动，经过一段时间t0乙车再起动。若两车从速度为0到最大速度的时间内都以最大加速度做匀加速直线运动，在乙车开出8s时两车相遇，则(1)t0应该满足的条件是什么?(2)在此条件下，两车相遇时甲车行驶的路程是多长? 24．(2001)跳伞运动员从2000m高处跳下，开始下降过程中未打开降落伞，假设初速度为零，所受空气阻力随下落速度的增大而增大，最大降落速度为50m/s，运动员降落到离地面200m高处时，才打开降落伞，在1.0s时间内速度减小到5.0m/s，然后匀速下落到地面，试估算运动员在空中运动的时间。 二、力 25．(2007－春)下列物理量中，属于矢量的是( ) A．力 B．质量 C．动能 D．时间 26．(2005－春)下列物理量中，属于矢量的是( ) A．质量 B．温度 C．时间 D．速度 27．(2006－春)在国际单位制中，规定长度、质量和时间的单位是( ) A．m、kg、s B．km、N、h C．m、J、h D．W、kg、s 28．(2008－春)下列物理量中，属于矢量的是( ) A．速度 B．质量 C．势能 D．时间 29．(2003)力F1和F2的合力是F，如果F1＝20N，F2＝28N，那么F的取值可能是( ) A．6N B．30N C．50N D．70N 30．(2002－夏)两个大小分别为5N和8N的共点力，它们合力的大小可能是( ) A．1N B．3N C．6N D．17N 31．如图所示，质点A受到F1和F2两个力的作用，其中F1＝8N；F2＝6N，方向与F1垂直，这两个力的合力的大小F＝______N。
32．(2004)有两个共点力，一个力的大小是8N，另一个力的大小是3N，它们合力的大小可能是( ) A．3N B．9N C．15N D．24N 33．(2006－春)作用在一个物体上的两个共点力，大小分别是3N和4N，如果它们之间的夹角是90°，那么这两个力合力的大小是( ) A．1N B．5N C．7N D．12N 34．(2008－春)有两个共点力，一个力的大小是20N，另一个力的大小是30N。这两个力的合力的最大值是( ) A．30N B．40N C．50N D．60N 35．(2004)如图所示，一个静止在水平地面上的物体只受到两个力的作用，这两个力是( )
A．物体受到的重力和地面对物体的支持力 B．物体受到的重力和物体吸引地球的力 C．物体受到的重力和物体对地面的压力 D．物体对地面的压力和地面对物体的支持力 36．(2005－夏)如图所示，有一木块放在水平地面上，处于静止状态，下列说法中正确的是( )
A．木块受到的重力与地面对木块的支持力是一对平衡力 B．木块受到的重力与木块对地面的压力是一对平衡力 C．木块受到的重力与地面对木块的支持力是一对作用力和反作用力 D．木块对地面的压力与地面对木块的支持力是一对作用力和反作用力 37．(2006－春)如图所示，一个小物块从固定的光滑斜面的顶端由静止开始下滑，不计空气阻力．小物块在斜面上下滑过程中受到的力是( )
A．重力和斜面的支持力 B．重力、下滑力和斜面的支持力 C．重力、下滑力和正压力 D．重力、下滑力、支持力和正压力 38．(2002－夏)一根轻质弹簧的劲度系数为100N/m，把弹簧竖直悬挂，重为2N的物体挂在弹簧的下端保持静止，求弹簧的伸长量。 39．(2006－夏)如图所示，一轻弹簧上端固定在天花板上，下端悬挂一个质量为m的木块，木块处于静止状态．测得此时弹簧的伸长量为Δl(弹簧的形变在弹性限度内)，则此弹簧的劲度系数为( )
A． C． 40．(2007－春)如图所示，一劲度系数为k的轻弹簧，上端固定在天花板上，下端悬挂木块A。木块A处于静止状态时弹簧的伸长为Δl(弹簧的形变在弹性限度内)，则木块A所受重力的大小等于( )
A． C． 41．(2008－春)如图所示，天花板上悬挂着一劲度系数为k的轻弹簧，弹簧下端拴一个质量为m的小球。小球处于静止状态时(弹簧的形变在弹性限度内)，轻弹簧的伸长等于( )
A．mg B．kmg C． 三、牛顿运动定律 42．(2001)匀速行驶的公共汽车突然刹车时，车上乘客向前方倾倒，这是因为( ) A．当乘客随汽车匀速前进时已经受了一个向前的力，这个力在刹车时继续起作用 B．在刹车时，汽车对乘客施加一个向前的力 C．汽车具有惯性，因而促使乘客倾倒 D．乘客具有惯性，而汽车突然减速 43．(2001)用弹簧拉着木块在水平面上做匀速直线运动，弹簧拉木块的力与木块拉弹簧的力是( ) A．一对作用力和反作用力 B．一对平衡力 C．大小相等，方向相同，作用在一条直线上 D．大小相等，方向相反，作用在同一物体上 44．(2003)以下说法中正确的是( ) A．只有物体静止时，才具有惯性 B．只有物体做匀速直线运动时，才具有惯性 C．只有物体做匀加速直线运动时，才具有惯性 D．物体处于任何运动状态时都具有惯性 45．(2005－春)目前许多国家都在进行磁悬浮列车的研制，磁悬浮列车在行驶时会浮在轨道上方，列车行驶中具有噪声低、动力消耗少和稳定性高等优点。我国在上海已经试运行的磁悬浮列车，最高时速可达431km/h。这种列车( ) A．消除了车厢与轨道间的摩擦阻力 B．增大了车厢与轨道间的摩擦阻力 C．利用磁极间的相互作用使列车浮起 D．行驶中噪声高、动力消耗多 46．(2006－春)关于运动和力的关系，以下说法中正确的是( ) A．一个物体受到的合外力越大，它的速度越大 B．一个物体受到的合外力越大，它的加速度越大 C．力是维持物体速度的原因 D．物体在不受力的情况下将一直保持原来的匀速直线运动状态或静止状态 47．(2008－春)下列关于惯性的说法中，正确的是( ) A．只有静止的物体才具有惯性 B．只有做匀速直线运动的物体才具有惯性 C．只有做匀变速运动的物体才具有惯性 D．一切物体都具有惯性 48．(2007－春)物体在做以下各种运动的过程中，运动状态保持不变的是( ) A．匀速直线运动 B．简谐运动 C．自由落体运动 D．平抛运动 49．水平地面上的静止物体，在水平方向受到一个拉力F和地面对它的摩擦力f，在物体保持静止状态的条件下，下面各说法中正确的是( ) A．当F增大时，f随之减小 B．当F增大时，f保持不变 C．F与f是一对作用力和反作用力 D．F与f的合力为零 50．一个原来静止在水平面上的物体，质量为2.0kg，在水平方向受到4.4N的拉力，物体跟平面的滑动摩擦力是2.2N，求物体4.0s末的速度和4.0s内发生的位移。 51．(2008－春)如图所示，用F＝2.0N的水平拉力，使质量m＝2.0kg的物体由静止开始沿光滑水平面做匀加速直线运动。求：
(1)物体加速度a的大小； (2)物体开始运动后t＝4.0s内通过的距离s。 52．(2006－夏)如图所示，用F＝12N的水平拉力，使物体由静止开始沿水平地面做匀加速直线运动。已知物体的质量m＝2.0kg，物体与地面间的动摩擦因数m ＝0.30。(g取10.0m/s2)求：
(1)物体加速度a的大小； (2)物体在t＝2.0s时速度v的大小。 53．(2006－春)如图所示，一个质量m＝10kg的物体放在水平地面上，物体与地面之间的动摩擦因数m ＝0.20。现对物体施加一个水平向右，大小为50N的拉力F，使物体由静止开始做匀加速直线运动。(g取10m/s2)
求：(1)物体所受摩擦力的大小； (2)物体加速度的大小。 54．(2002－春)一台机车的质量是1×105kg，它在水平轨道上行驶时所受的牵引力3×104N，阻力是1×104N，这台机车的加速度是多大? 55．(2003)一个原来静止在水平地面上的物体，质量为10kg。从某一时刻开始，物体受到一个沿水平方向、大小为20N的恒力作用。已知物体与水平地面间的动摩擦因数为0.10。求运动过程中物体的加速度的大小和5.0s末的速度的大小。(g取10m/s2) 从56题至66题为选作题。 56．(2003)一竖直放置的轻弹簧下端固定，上端连接一个质量M＝375g的平板，平板上放一个质量m＝2625g的物体P，弹簧的劲度系数k＝200N/m，系统原来处于静止状态。现给物体P施加一竖直向上的拉力F，如图所示，使P由静止开始向上做匀加速直线运动。已知在前0.2s内F是变力，在0.2s以后F是恒力。求力F的最小值和最大值各是多少。
57．(2002－春)如图所示，小型工件P以速率v1在光滑水平工作台上滑行；水平传送带AB段的长为L，以速度v2运行。工件P从A处滑上传送带，与传送带间的动摩擦因数为m ，在达到B点之前已经与传送带保持相对静止。讨论工件P在传送带上由A运动到B所用的时间。
58．(2006－夏)如图所示，将工件P(可视为质点)无初速地轻放在以速率v匀速运行的水平传送带的最左端A，工件P在传送带的作用下开始运动，然后从传送带最右端B飞出，落在水平地面上。已知AB的长度L＝7.5m，B距地面的高度h＝0.80m。当v＝3.0m/s时，工件P从A端运动到落地点所用的时间t0＝4.4s。求：
(1)工件P与传送带之间的动摩擦因数m ； (2)当传送带分别以不同的速率υ(运行方向不变)匀速运行时，工件P均以v0＝5.0m/s的初速度从A端水平向右滑上传送带．试分析当υ的取值在什么范围内变化时，工件P从A端运动到落地点所用的时间t保持不变，并求出对应的时间t(结果保留两位有效数字)。 59．卡车车厢中装载的货物应该跟车厢固定好，以免发生事故，有一次一辆卡车只装运了一个质量为m＝200kg的木箱，但没有固定，当卡车沿平直公路以v0＝20m/s的速度匀速行驶时，司机发现前方有情况，立即紧急制动，制动后卡车以大小为a＝6.0m/s2的加速度做匀减速运动，假定卡车制动开始，木箱就沿车厢底板向前滑动，木箱在车厢底板上滑动了l＝2.0m后撞上车厢的前挡板，已知木箱与底板间的动摩擦因数为m ＝0.40，取g＝10m/s2，求木箱刚要与挡板相撞时，(1)卡车的速度；(2)木箱的速度。 60．(2002－夏)如图所示，长为L、高为h、质量为m的小车，原来在光滑水平面上以速度v0向右做匀速直线运动．A、B是小车的两个端点．从某时刻起对小车施加一个大小为F，方向向左的恒力；与此同时，将一个可以看成质点的小球轻轻地放在小车的P点上(小球置于P点瞬间，相对于地面的速度为零)，P、A两点相距L/3。若经过一段时间，小球脱离小车沿竖直方向落到地面。不计小球与小车之间的摩擦力。求：小球落地瞬间，落地点与P点间的水平距离。
61．(2005－夏)如图所示，水平桌面距离地面的高度h＝0.80m。可以看成质点的小金属块C的质量m1＝0.50kg，放在厚度不计的长木板AB上，木板长L＝0.865m，质量m2＝0.20kg，木板的A端跟桌面的边缘对齐。小金属块C到木板B端的距离d＝0.375m。假定小金属块与木板间、木板与桌面、小金属块与桌面间的动摩擦因数都相等，其值m ＝0.20，现用力将木板水平向右加速抽出。在小金属块从木板上滑下以前，加在木板上的力为水平向右的恒力F。小金属块落到桌面上后，又在桌面上滑动了一段距离，再从桌面边缘飞出落到地面上。小金属块落地点到桌边的水平距离s＝0.08m。求作用在木板上的恒力F的大小。
62．(2006－春)如图所示，有一定厚度的长木板AB在水平面上滑行，木板的质量m1＝4.0kg。木板与水平面间的动摩擦因数m ＝0.20，木板上表面距水平面的高度h＝0.05m。当木板滑行速度v0＝3.0m/s时，将一小物块C轻放在木板右端B点处。C可视为质点，它的质量m2＝1.0kg。经过一段时间，小物块C从木板的左端A点滑出，它落地时的动能EKC＝1.0J。小物块落地后，木板又滑行了一段距离停在水平面上，这时，木板左端A点距小物块的落地点的水平距离S1＝0.90m。求：
(1)小物块C从木板的A点滑出时，木板速度的大小vA； (2)木板AB的长度L。 63．(2007－春)如图所示，水平地面上一个质量M＝4.0kg、长度L＝2.0m的木板，在F＝8.0N的水平拉力作用下，以v0＝2.0m/s的速度向右做匀速直线运动。某时刻将质量m＝1.0kg的物块(物块可视为质点)轻放在木板最右端。
(1)若物块与木板间无摩擦，求物块离开木板所需的时间； (2)若物块与木板间有摩擦，且物块与木板间的动摩擦因数和木板与地面间的动摩擦因数相等，求将物块放在木板上后，经过多长时间木板停止运动。(结果保留两位有效数字) 64．(2007－夏)如图所示，一辆平板小车静止在水平地面上，小车的左端放置一物块(可视为质点)。已知小车的质量M＝8.0kg，长度l＝2.0m，其上表面离地面的高度h＝0.80m。物块的质量m＝1.0kg，它与小车平板间的动摩擦因数m ＝0.20。现用F＝26N水平向左的恒力拉小车，经过一段时间后，物块与小车分离。不计小车与地面间的摩擦。取g＝10m/s2，求：
(1)物块与小车分离前，小车向左运动的最大距离； (2)当物块落地时，物块与小车右端的水平距离。 65．(2008－春)如图所示，质量M＝1.0kg的长木板静止在光滑水平面上，在长木板的右端放一质量m＝1.0kg的小滑块(可视为质点)，小滑块与长木板之间的动摩擦因数m ＝0.20。现用水平恒力F＝6.0N向右拉长木板，使小滑块与长木板发生相对滑动，经过t＝1.0s撤去力F。小滑块在运动过程中始终没有从长木板上掉下。求：
(1)撤去力F时小滑块和长木板的速度各是多大； (2)运动中小滑块距长木板右端的最大距离是多大。 66．(2005－春)如图(1)所示，一根轻弹簧上端固定，下端悬挂一个质量为m的砝码A，弹簧的劲度系数为k。用手竖直向上托起砝码A使砝码A静止于某一初始位置，此时弹簧处于压缩状态，如图(2)所示。现改变手对砝码A的作用力，使A以某一加速度做竖直向下的匀加速直线运动。已知砝码A向下做匀加速直线运动时，加速度的数值恰好等于在初始位置时突然撤去手的瞬时砝码A加速度数值的一半。设在砝码A的运动过程中，弹簧始终未超过其弹性限度
(1)若手对砝码A的作用力未改变方向前，砝码A向下做匀加速直线运动的最大距离是S。求砝码A做匀加速直线运动的加速度的数值和通过距离S所用的时间； (2)若砝码A向下做匀加速直线运动的加速度为3 g/4(g为重力加速度)，求砝码A从初始位置以3g/4的加速度开始向下做匀加速直线运动到手对其作用力的方向即将发生变化的瞬时，砝码A重力势能变化了多少。 四、曲线运动万有引力 67．(2007－夏)物体做匀速圆周运动的过程中，下列物理量中变化的是( ) A．周期 B．动能 C．线速度 D．角速度 68．(2008－春)物体做匀速圆周运动的过程中，下列物理量中变化的是( ) A．周期 B．动能 C．线速度 D．频率 69．(2006－夏)物体做匀速圆周运动的过程中，下列物理量中发生变化的是( ) A．周期 B．频率 C．线速度 D．动能 70．(2007－春)若人造卫星绕地球做匀速圆周运动，则离地面越近的卫星( ) A．线速度越大 B．线速度越小 C．周期越大 D．周期越小 71．(2005－春)若人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，离地面越远的卫星( ) A．所受的万有引力越小 B．运行的角速度越大 C．运行的线速度越大 D．做圆周运动的周期越小 72．(2006－夏)质量相同的人造卫星，如果在不同轨道上绕地球做匀速圆周运动，那么下列判断中正确的是( ) A．轨道半径大的卫星所受向心力大 B．轨道半径大的卫星所受向心力小 C．轨道半径大的卫星运行线速度大 D．轨道半径大的卫星运行线速度小 73．(2006－春)2005年10月12日，我国自行研制的载有两名宇航员的“神舟六号”宇宙飞船成功发射。飞船经过近5天在轨飞行76圈后，顺利返回地面。这标志着我国的载人航天事业继“神舟五号”的成功发射和返回后又达到了一个新的高度。当飞船在环绕地球的轨道上飞行时，飞船运动所需的向心力由地球对它的______提供；此时宇航员处于______(选填“超重”或“失重”)状态。 74．(2004)2003年10月15日，我国第一艘载人航天飞船“神舟”五号，在酒泉卫星发射中心发射升空，飞船在太空中大约用21小时的时间，绕地球运行了14圈。由此可知，飞船绕地球运行的周期大约为______小时。若将飞船在太空中环绕地球的运动近似看成匀速圆周运动，使飞船做圆周运动的向心力是______力。
75．(2005－夏)在如图所示的皮带传动装置中，a是大轮边缘上的一点，b是小轮边缘上的一点，当皮带轮匀速转动时，皮带与轮间不打滑。a、b两点的线速度的大小是va______vb(选填“＞”、“＝”或“＜”)；a、b两点的角速度的大小是w a______w b(选填“＞”、“＝”或“＜”)。 76．(2008－春)在公路上常会看到凸形和凹形的路面，如图所示。一质量为m的汽车，通过凸形路面的最高处时对路面的压力为N1，通过凹形路面最低处时对路面的压力为N2，则
A．N1＞mg B．N1＝mg C．N2＞mg D．N2＝mg 77．(2005－春)如图所示，将一个小球从h＝20m高处水平抛出，小球落到地面的位置与抛出点的水平距离x＝30m。不计空气阻力。(取g＝10m/s2)求：
(1)小球在空中运动的时间； (2)小球抛出时速度的大小。 五、机械能 78．(2004)下列物理量中属于矢量的是( ) A．功 B．动能 C．路程 D．速度 79．自由摆动的秋千，摆动的幅度越来越小，下列说法中正确的是( ) A．机械能守恒 B．能量正在消失 C．总能量守恒，正在减少的机械能转化为内能 D．只有动能和势能的相互转化 80．(2008－春)下列所述的实例中(均不计空气阻力)，机械能守恒的是( ) A．石块自由下落的过程 B．人乘电梯加速上升的过程 C．投出的铅球在空中运动的过程 D．木箱沿粗糙斜面匀速下滑的过程 81．(2001)在下列几种运动中，遵守机械能守恒定律的运动是( ) A．自由落体运动 B．雨点匀速下落 C．物体沿光滑斜面下滑 D．汽车刹车的运动 82．(2002－夏)跳水运动员从10m高的跳台跳下(不计阻力)，在下落的过程中( ) A．运动员克服重力做功 B．运动员的机械能减少 C．运动员的动能减少，重力势能增加 D．运动员的动能增加，重力势能减少 83．(2004)下列几种运动中，机械能守恒的是( ) A．汽车在平直路面上加速行驶 B．物体做自由落体运动 C．雨滴匀速下落 D．物体沿斜面匀速下滑 84．(2006－春)一个石块从楼顶自由落下，不计空气阻力，石块在下落的过程中( ) A．动能减少，重力势能增加 B．动能增加，重力势能减少 C．克服重力做功 D．机械能增加 85．(2007－春)下列所述的实例中(均不计空气阻力)，机械能守恒的是( ) A．小石块被竖直向上抛出后在空中运动的过程 B．木箱沿粗糙斜面匀速下滑的过程 C．人乘电梯加速上升的过程 D．子弹射穿木块的过程 86．(2007－夏)在不计空气阻力的情况下，下列运动中机械能守恒的是( ) A．物体做平抛运动 B．物体做自由落体运动 C．物体沿固定的粗糙斜面匀速下滑 D．重物被起重机悬吊着匀速上升 87．(2005－夏)改变物体的质量和速度，可以改变物体的动能。在下列情况中，使一个物体的动能为原来的2倍的是( ) A．质量不变，速度增大到原来的2倍 B．质量不变，速度增大到原来的4倍 C．速度不变，质量增大到原来的2倍 D．速度不变，质量增大到原来的4倍 88．(2006－夏)在不计空气阻力的情况下，下列运动中机械能守恒的是( ) A．物体做平抛运动 B．物体沿固定的粗糙斜面匀速下滑 C．重物被起重机悬吊着匀速上升 D．汽车关闭发动机后在水平路面上滑行 89．打桩机的重锤质量是250kg，把它提升到离地面15m高处，然后让它自由下落，当重锤刚要接触地面时其动能为(取g＝10m/s2) ( ) A．1.25×104J B．2.5×104J C．3.75×104J D．4.0×104J 90．(2000)质量10g、以0.80km/s飞行的子弹与质量60kg、以10m/s奔跑的运动员相比( ) A．运动员的动能较大 B．子弹的动能较大 C．二者的动能一样大 D．无法比较它们的动能 91．(2000)汽车发动机的额定功率为80kW，它以额定功率在平直公路上行驶的最大速度为20m/s，那么汽车在以最大速度匀速行驶时所受的阻力是( ) A．8000N B．4000N C．2500N D．1600N 92．起重机吊起质量为2×102kg的水泥，水泥匀速上升，某时刻水泥的速度为0.3m/s，那么这时刻水泥的动能为______J，如果已知加速度为0.2m/s2，则该时刻起重机对水泥做功的瞬时功率为______W。(g＝10m/s2)( ) 93．(2002－春)一个木箱以一定的初速度在水平地面上滑行，在地面摩擦力的作用下木箱的速度逐渐减小，这表明( ) A．摩擦力对木箱做正功 B．木箱克服摩擦力做功 C．木箱动能逐渐减小，机械能减少 D．木箱的重力势能逐渐增加，机械能守恒 94．(2005－夏)如图所示，固定的光滑斜面高度是h，一个小物体从斜面的顶端由静止开始下滑，不计空气阻力，小物体滑到斜面底端时，其速度大小为( )
A． C． 95．(2004)如图所示，一个物体在与水平面的夹角为q 的斜向上的拉力F的作用下，沿光滑水平面做匀加速直线运动，在物体通过距离s的过程中( )
A．力F对物体做的功为Fssinq B．力F对物体做的功为Fscosq C．物体动能的变化量为Fssinq D．物体动能的变化量为Fscosq 96．(2005－春)如图所示，物体的质量为m，放在光滑的水平面上，在一个与水平方向成q 角的恒力F的作用下做匀加速直线运动，物体发生的位移为s。则在此过程中，恒力F对物体所做的功为______，物体动能的变化量为______。
97．(2005－夏)如图所示，一个大小为5N，与水平方向夹角是37°的拉力F作用在小车上，小车沿水平方向向右运动。运动过程中，小车受到的阻力f大小为3N，方向水平向左。小车向右运动的距离s为2m的过程中，小车受到的各个力都没有发生变化。求：在此过程中，
(1)拉力F对小车做的功(取cos37°＝0.8)； (2)小车克服阻力f做的功。 98．(2006－夏)下表的内容是一个学生查到的三种国产汽车的技术参数。假设在速度从0加速到100km/h的测试中，汽车做匀加速直线运动。由表可知，在这三种品牌的汽车中加速度最大的是______品牌的汽车(填写品牌代号)。若汽车在运动过程中所受的阻力恒定，驾驶员的质量为65kg，那么这辆加速度最大的汽车，在进行上述测试的过程中，牵引力为______N(结果保留两位有效数字)。
99．(2007－夏)在一次测试中，质量为1.6×103kg的汽车沿平直公路行驶，其发动机的输出功率恒为100kW。汽车的速度由10m/s增加到16m/s，用时1.7s，行驶距离22.6m。若在这个过程中汽车所受的阻力恒定，则汽车的速度为10m/s时牵引力的大小为______N，此时汽车加速度的大小为______m/s2。 100．(2003)物体受到的重力是2.0×103N，用起重机把它竖直向上匀速提升5.0m，所用时间为5.0s。在把物体匀速提升过程中，这台起重机对物体的拉力是多少?起重机对物体做功的功率是多少?物体的重力势能增加了多少? 六、电场 101．(2006－春)下列物理量中，属于矢量的是( ) A．位移 B．质量 C．电场强度 D．电阻 102．(2005－春)将电荷量为q的点电荷放在电场中的A点，它受到的电场力为F，则A点的电场强度的大小等于( ) A．q/F B．F/q C．F·q D．F 103．(2006－春)真空中有两个点电荷，它们之间静电力的大小为F。如果保持它们所带的电荷量不变，将它们之间的距离增大到原来的2倍，那么它们之间静电力的大小等于( ) A．F B．2F C． 104．(2008－春)真空中有两个静止的点电荷，它们之间静电力的大小为F。如果保持这两个点电荷之间的距离不变，而将它们的电荷量都变为原来的3倍，那么它们之间的静电力的大小变为( ) A． 105．(2005－夏)图所示的一个点电荷周围的电场线，下列判断中正确的是( )
A．该点电荷为负电荷，距点电荷越近处电场强度越大 B．该点电荷为负电荷，距点电荷越近处电场强度越小 C．该点电荷为正电荷，距点电荷越近处电场强度越大 D．该点电荷为正电荷，距点电荷越近处电场强度越小 106．(2007－夏)电场中某区域的电场线如图所示，A、B是电场中的两点。由图可知，A点的电场强度比B点的电场强度______(选填“大”或“小”)；A点的电势比B点的电势______(选填“高”或“低”)。
107．(2007－春)图是电场中某区域的电场线分布图，a、b是电场中的两点．下列说法中正确的是( )
A．a点的场强比b点的大 B．a点的场强与b点的一样大 C．同一个点电荷在a点所受的电场力比在b点所受的电场力小 D．同一个点电荷在a点所受的电场力与在b点所受的电场力一样大 108．(2005－春)如图所示，在一条电场线上有a、b两点，一个正电荷沿电场线从a点运动到b点的过程中( )
A．电场力对该电荷做正功 B．电场力对该电荷做负功 C．电场力对该电荷不做功 D．无法判断电场力做功的情况 109．(2008－春)电场中某区域的电场线如图所示，A、B是电场中的两点。由图可知，A点的电场强度比B点的电场强度______(选填“大”或“小”)；A点的电势比B点的电势______(选填“高”或“低”)。
110．(2003)有一个电容器，当它所带的电量q＝1.0×10－6C时，电容器两极板间的电压U＝1V，这个电容器的电容大小是( ) A．1mF B．2mF C．3mF D．4mF 111．真空中有一个电场，在这个电场中的某一点放入电量为5.0×10－9C的点电荷，它受到的电场力为3.0×10－4N，那么这一点处的电场强度的大小等于( ) A．8.0×10－5N/C B．6.0×104N/C C．1.7×10－5N/C D．2.0×10－5N/C 112．(2001)一个电量为q的正点电荷，在电场中从a点移到b点，电场力对该点电荷做功W，那么，a、b两点之间的电势差等于( ) A．W/q B．q/W C．W D．qW 113．(2004)将一个电荷量为1.0×10－8C的正点电荷从电场中的A点移到B点，电场力做的功为2.4×10－6J，则A、B间的电势差为UAB＝______V，A、B两点中______点的电势高。 114．(2004)如图所示的是真空中两个点电荷A、B周围的电场线在某一平面内的分布情况(电场线方向未标出)。图中O点为两点电荷连线的中点，MN为两点电荷连线的中垂线，电场线的分布关于MN左右对称。下列关于右图的说法中正确的是( )
A．这是两个等量异种电荷周围的电场线分布 B．这是两个等量同种电荷周围的电场线分布 C．这是两个不等量异种电荷周围的电场线分布 D．这是两个不等量同种电荷周围的电场线分布 115．(2004)关于电场强度的下列说法中正确的是( ) A．电场强度在数值上等于单位电荷在电场中所受的电场力 B．在电场中某点不放电荷，则该点的电场强度一定为零 C．正电荷在电场中某点所受电场力的方向就是这点电场强度的方向 D．负电荷在电场中某点所受电场力的方向就是这点电场强度的方向 七、恒定电流 116．一个小电珠上标有“6V 0.3A”，它在正常发光时的电阻是( ) A．20W B．1.8W C．0.05W D．6.3W 117．(2001)城市民用供电线路有的地方用截面积为50mm2的铝芯电缆输电。已知铝的电阻率rA1＝2.9×10－8W·m。那么长度为1500m的这种铝芯电缆的电阻是( ) A．0.87W B．87W C．9.7×10－16W D．9.7×10－2W 118．(2004)下列物理量的单位中，属于电容单位的是( ) A．W B．F C．N D．A 119．(2005－夏)下列物理量中，属于矢量的是( ) A．时间 B．质量 C．电阻 D．电场强度 120．(2005－夏)历史上第一个发现电磁感应现象的科学家是( ) A．法拉第 B．牛顿 C．伽利略 D．欧姆 121．(2002夏)有甲、乙两根材料不同，长度和横截面积都相同的金属丝，在温度一定的情况下，甲金属丝的电阻率是乙金属丝电阻率的2倍。以下有关它们电阻值的说法正确的是( ) A．甲、乙两根金属丝的电阻值相等 B．甲金属丝的电阻值是乙金属丝电阻值的2倍 C．乙金属丝的电阻值是甲金属丝电阻值的2倍 D．甲金属丝的电阻值是乙金属丝电阻值的4倍 122．(2006－春)如图所示的电路中，闭合开关S后，向左移动滑动变阻器R的滑片，则滑动变阻器连入电路的阻值和电流表示数的变化情况是( )
A．连入电路的阻值变小，电流表的示数变小 B．连入电路的阻值变小，电流表的示数变大 C．连入电路的阻值变大，电流表的示数变小 D．连入电路的阻值变大，电流表的示数变大 123．(2005－夏)一台国产封闭型贮水式电热水器的铭牌上所列的主要参数如下图表所示，根据表中提供的数据，计算出此电热水器在额定电压下工作时，通过热水器的电流约为( )
A．6.8A B．0.15A C．4.4A D．0.23A 124．(2007－春)下表为某电饭锅铭牌上的一部分内容．根据表中的信息，可计算出在额定电压下达到额定功率时通过电饭锅的电流约为( )
A．6.2A B．4.6A C．3.2A D．5.5A 125．(2007－夏)下表为某国产家用电器说明书中“主要技术数据”的一部分内容．根据表中的信息，可计算出在额定电压下正常工作时通过该电器的电流为
A．15.5A B．4.95A C．2.28A D．1.02A 126．(2003)白炽灯、电冰箱、空调器和洗衣机是四种常用的家用电器，它们在工作时要消耗电能。下面给出了五组电功率数值范围，每一种家用电器在正常工作时消耗的电功率在其中一组电功率范围内，请找出它们的对应关系。家用白炽灯消耗的电功率通常在______范围内；家用电冰箱消耗的电功率通常在______范围内；家用分体空调器消耗的电功率通常在______范围内；家用洗衣机消耗的电功率通常在_范围内。(填写电功率范围前面的数字) ①700W～1500W ②350W～600W ③180W～300W ④90W～150W ⑤15W～60W 127．(2002春)如图所示的是用电流表和电压表测量电阻的一种方法，Rx为待测电阻，考虑电表本身的电阻对测量结果的影响，电压表的读数______Rx两端的实际电压，电流表的读数______通过Rx的实际电流(两空都选填“大于”、“小于”或“等于”)。
128．(2005－春)一台家用电风扇，它的电动机线圈的电阻为R，正常工作时所加电压为U，通过电动机的电流为I，工作了一段时间t。电动机在这段时间内消耗的电能为______，线圈中产生的热为______。 129．(2002春)用两根导线组成输电线路，输电的功率为4400kW。当输电电压为2200V时，输电线上的电流是多少A?如果输电电压提高到原来的50倍，输电线上的电流又是多少A? 130．(2007－春)一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表。
由上表可知，此车的电动机在额定电压下正常工作时消耗的电功率为______W；现有一质量为70kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶，若行驶过程中所受的阻力为车和人总重的0.02倍，且只靠电动机提供动力，则此人骑车行驶的最大速度为______m/s。(g取10m/s2) 131．(2006－春)浴室取暖器也就是我们常说的“浴霸”，是给浴室加热的电器，它是由几盏特殊的灯泡完成加热工作的。下面是一台浴室取暖器的说明书，上面附有电路原理图，它有两个相同的加热灯泡。
根据这个说明书可以知道，这台取暖器的两盏灯都打开时，消耗的电功率是______W；当只打开一盏灯时，通过取暖器的工作电流是______A。 132．某院内有居民甲、乙两户，院内的供电线路从进院后的接线端起，经25m先到达甲户，再从甲户经25m到达乙户，院内供电线路用横截面积是2.5mm2的铝芯橡皮绝缘线。甲户用电器的总额定功率为2kW，乙户也为2kW，为了增加用户的安全用电功率，现在要进行“电力增容”改造，在改造时保持线路分布情况不变，使两户各自用电器总额定功率均增加到4kW，增容后院内的供电线路改用铜芯橡皮绝缘线，下表列出了不同横截面积、两种材料的导线在常温下的A全载流量(即在长时间用电时的最大安全电流)。
设两户所有电器均为纯电阻，各用电器的额定电压都是220V，用户室内电线的电阻忽略不计，设进院后的接线端的电压总保持220V，试回答下列问题： (1)在适用和经济的前提下，为了增容，院内的供电线路要选用哪一种横截面积的铜导线?说明理由。 (2)画出院内供电、用电的电路原理图，若增容后，甲、乙两用户都在同时使用“220V 4kW”的电器，则乙户所得到的实际电功率为多少?(铝的电阻率rAl＝2.9×10－8W·m；铜的电阻率rCu＝1.7×10－8W·m) 133．(2002夏)电饭煲是一种常用的家用电器。性能良好的电饭煲在103℃时能自动转入保温状态。下图给出的是简化的电饭煲电路原理示意图。未煮饭时，触点开关1、4；2、3是分离的。煮饭时，绝缘杠杆左端上升，触点开关1、4；2、3闭合，电热丝加热，锅内温度达到103℃后，绝缘杠杆左端下移，触点开关1、4；2、3分离，触点开关3、5闭合。图中L1、2是两个指示灯，其中一个是保温指示灯，一个是工作指示灯。(1)工作指示灯是______。(2)如果加热盘电热丝的电阻是55W(设电热丝的电阻不随温度变化)，指示灯L1、L2的规格是“12V 1W”，为保证指示灯L1正常发光，电阻R1的值是______W。
八、磁场 134．(2006－夏)在物理学史上，发现电流周围存在磁场的著名科学家是( ) A．奥斯特 B．伽利略 C．焦耳 D．库仑 135．(2007－夏)在物理学史上，首先提出磁场对运动电荷有力的作用的著名科学家是( ) A．洛伦兹 B．牛顿 C．伽利略 D．爱因斯坦 136．(2008－春)如图所示，把一条导线平行地放在磁针的上方附近，当电流通过导线时，磁针会发生偏转。首先观察到这个实验现象的物理学家是( )
A．奥斯特 B．爱因斯坦 C．伽利略 D．牛顿 137．(2006－春)将一通电直导线垂直于磁场方向放在匀强磁场中。关于该通电直导线所受安培力的方向，以下说法中正确的是( ) A．跟磁场方向垂直，跟电流方向平行 B．跟电流方向垂直，跟磁场方向平行 C．既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直 D．既不跟磁场方向垂直，也不跟电流方向垂直 138．(2001)图中已经标出了磁场B的方向、通电直导线中电流I的方向，在图中画出通电直导线的受力方向。
139．(2002夏)将四根通电直导线分别放在如图所示的四个匀强磁场中，图中给出了磁感强度B的方向、导线中电流I的方向，某同学在图中画出了通电直导线所受磁场力F的方向，其中正确的是( )
140．(2006－夏)在如图所示的四幅图中，正确标明了带电粒子所受洛伦兹力F方向的是( )
141．(2007－夏)在如图所示的四幅图中，正确标明了通电导线所受安培力F方向的是( )
142．(2008－春)在如图所示的四幅图中，正确标明了带正电的粒子所受洛伦兹力f方向的是( )
143．(2004)把长0.10m的直导线全部放入匀强磁场中，保持导线和磁场方向垂直．已知磁场的磁感应强度B的大小为5.0×10－3T，当导线中通过的电流为3.0A时，该直导线受到的安培力的大小是( ) A．3.0×10－3N B．2.5×10－3N C．2.0×10－3N D．1.5×10－3N 144．(2005－夏)目前世界上正在研究的一种新型发电机叫磁流体发电机，图12表示它的发电机原理：将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，而从整体上来说呈电中性)喷入磁场，由于等离子体在磁场中的作用下运动方向发生偏转，磁场中的两块金属板A和B上就会聚集电荷，在两板间产生电压。请你判断，在图示磁极配置的情况下，______板电势较高(选填“A”或“B”)，通过电阻R的电流方向是______(选填“a→b”或“b→a”)。
参考答案 第六章 传感器 全章练习一 1．(1)测定角度；电容与正对面积成正比，而正对面积与角度成正比 (2)测定液面高度；电容与正对面积成正比，而正对面积与高度成正比 (3)测定压力；电容与极板间距成反比，而可动电极受力后将改变极板间距 (4)测定位移；电容与电介质的介电常数成正比 2．左，右 3．温度信号，电信号 4．A 5．A 6．车轮的半径R和齿轮的齿数P；2pnR/P；2pRN/P 7．略 8．(1)2；能使热敏电阻上的电压从零开始连续调节，电压变化范围大；(2)5.2V；112 全章练习二 1．A 2．ABC 3．B 4．B 5．C 6．B 7．I3＜I2＜I1 8．如图所示
9．(1) 会考练习题 一、直线运动 1．C 2．C 3．D 4．B 5．B 6．5；10 7．D 8．C 9．B 10．B 11．AC 12．全程的平均速度大；加速阶段加速度较小，加速时间较长，达到的最大速度大 13．20，20 14．D 15．A 16．BD 17．D 18．AD 19．AD 20．AC 21．BC 22．9.0 17 23．(1)t0＝6s；(2)245m 24．76.5s 二、力 25．A 26．D 27．A 28．A 29．B 30．BC 31．10 32．B 33．B 34．C 35．A 36．AD 37．A 38．0.02m 39．D 40．B 41．C 三、牛顿运动定律 42．D 43．A 44．D 45．AC 46．BD 47．D 48．A 49．D 50．4．4m/s，8．8m 51．1．0 m/s2，8.0 m 52．3.0 m/s2，6.0m/s 53．(1)20N；(2)3m/s254．0．2m/s2 55．(1)1.0m/s2 (2)5.0m/s 56．Fmax＝42N Fmin＝18N 57．当v1＜v2时， 当v1＝v2时， 58．(1)0．10；(2)当传送带的速度v≥6．3m/s时，P从A运动到落地点所用的时间保持不变，均为t＝1．7s；当传送带的速度0≤v≤3.2m/s时，P从A运动到落地点所用的时间也保持不变，均为t＝2．2s。 59．(1)11.5m/s (2)14.4m/s 60．第一种情况：小球从小车的B端落下，小球落地瞬间，落地点与P点间的水平距离 61．F＝3.4N 62．(1)2m/s (2)0.6m 63．(1)1．2s后物块离开木板(2)经过4.0s木板停止运动 64．(1)6.0m (2)1.06m 65．(1)小滑块的速度2.0m/s长木板的速度4.0m/s (2)1.5m 66．(1) 四、曲线运动万有引力 67．C 68．C 69．C 70．AD 71．A 72．BD 73．万有引力；失重 74．1.5；地球对飞船的万有引力 75．＝；＜ 76．C 77．(1)2s (2)15m/s 五、机械能 78．D 79．C 80．AC 81．AC 82．D 83．B 84．B 85．A 86．AB 87．C 88．A 89．C 90．B 91．B 92．9；12 93．BC 94．A 95．BD 96．Fscosq Fscosq 97．(1)8J；(2)6J 98．C 4．5×103 99．1．0×104 5．0 100．F＝G＝2.0×103N P＝2.0×103W △Ep＝1.0×104J 六、电场 101．AC 102．B 103．D 104．D 105．C 106．小，低107．A 108．A 109．小，高 110．A 111．B 112．A 113．2.4×102；A 114．A 115．AC 七、恒定电流 116．A 117．A 118．B 119．D 120．A 121．B 122．C 123．A 124．C 125．D 126．⑤，④，①，③ 127．大于；等于 128．UIt I2Rt 129．2×103A；40A 130．140；6 131．550；1.25 132．(1)总电流最大为I总＝P总/U＝36.4A＞21A查表，选截面为4mm2的铜芯橡皮绝缘线。 (2)3.58×103W 133．L1；2496W． 八、磁场 134．A 135．A 136．A 137．C 138．垂直导线向上 139．AD 140．D 141．A 142．B 143．D 144．A；a→b |
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