物理考试与交通

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  交通问题与我们生活息息相关,在物理考试中经常涉及到交通问题,纵观近几年物理试题,交通问题主要集中在对力学、运动学和能量知识的考查,要解好此类问题,首先要审好题,知道题目考查的是何知识点,能透过题目看清其本质,提取对解题有帮助的内容,其次要有扎实的基础知识,这是解好题的保证。
  
  一、图表题
  
  例1 在图1给出的城市道路交通标志中,表示“禁止鸣笛”的是( ).
  


  解析 在公路上我们经常会看到一些警示标志,A是限重标志,B是禁鸣标志,C是注意安全标志,D是限速标志,所以选择B选项,认识这些标志对我们出行会带来很大方便。
  例2 下列是公交车上常见的警示图(如图2),属于提醒乘客防止因惯性造成后果的是( )。
  


  解析 各个图的意思已经交代很清楚,根据题目意思应该选择B选项,惯性问题在物理考试中是一个热点问题。
  例3 如图3,下列物体做匀速直线运动的是( ).
  


  A.站在运动的扶梯上的人 B.转弯的汽车
  C.正在起飞的飞机 D.跃出水面的海豚
  解析 速度大小始终保持不变的直线运动叫做匀速直线运动A选项速度大小和方向都不变,B选项中汽车前进方向一直在变,C选项中飞机的速度一直在变大,D选项中海豚的速度大小和方向都在不断变化,所以选择A选项,能从图像中提取有用信息是一项基本技能。
  例4 下表是以钦州客运站作为始发站的“直达快班班次时刻票价里程表”
  


  问:(1)从钦州到灵山的里程是多少?(2)乘坐直达快班车从钦州从到浦北,若以120km/h的速度匀速行驶.需要多长的时间?
  解析 这是一道典型的图表题型,能否从表格中提取有用信息是解题的关键,由表格可知,钦州到灵山的里程为114km,根据公式t=s/v,可计算得需要1.17h,火车时刻表和汽车时刻表对同学们的出行有很多帮助。
  
  二、交通安全问题
  
  交通安全问题是全社会普遍关注的问题,在物理考试中也有很多体现。
  


  例5 有些小汽车驾驶室前面安装了一个新型装置,在车受到正面撞击时,从这种装置中自动弹出一个气囊,如图4所示,关于气囊,下列说法正确的是( )。
  A.气囊可以减小人的惯性
  B.气囊的缓冲作用,使人承受的冲击力大大减少
  C.气囊增大了人受到的压强
  D.气囊可以减小车速从而保护车辆不受破坏
  解析 由于惯性,在撞车瞬间驾驶员会猛烈地与方向盘或挡风玻璃相撞,从而产生危险,安全气囊的作用在于可以起到缓冲作用,使人受到的冲击力减小,起到保护作用,所以选择B选项。
  例6 自今年5月1日起,首部《中华人民共和国道路交通安全法》已正式实施,我们知道,惯性是造成许事交通事故的原因,下列各项交通规则中,不是为了防止因惯性而造成交通事故的是( )。
  A.转变时,机动车应减速慢行
  B.车辆快速行驶时前后要保持车距
  C.车辆要靠道路的右侧行驶
  D.小型客车的驾驶员和前排乘客必须系上安全带
  解析 A、B、D三个选项都是对惯性的防护,C选项则是一个维护正常交通秩序的法规,与惯性无关,所以选择C选项。
  例7 知识价值的体现之一是它可以让我们避免许多可以避免的事故,在以下安全提示中与摩擦力知识有关的是( )。
  A.车未停稳,请勿下车
  B.在地铁车站站台上候车的人必须站在安全线以外
  C.雨天路滑,驾驶员小心驾驶
  D.不要在太阳光下看书
  解析 摩擦力知识在交通安全中运动的事例很多,本题只有C选项符合题意,雨天路面变得比较光滑,车轮和地面间摩擦力减小,故要谨慎驾驶。
  


  例8 为了规范交通,在很多重要的路段都安装了超速自动抓拍装置,如图5所示,在车道上相隔一定距离的路面下分别安装一个矩形线圈,线圈和拍摄装置的控制电路相连接,汽车通过线图上方的路面时,由于电磁感应会引起控制电路的电流变化:从而实现自动抓拍,如果某一路段要求时速不超过50km/h,当汽车先后通过两个线圈上方的时间间隔小于0.5s时,拍摄系统就会被激活而拍下超速汽车的照片,否则将不会激活拍摄系统,根据这一要求,两个线圈的距离应设计为m(结果取整数)。
  解析 这是一道材料题,读懂题意是解题的关键,要使得拍摄系统能被激活,线圈间的距离应该等于或小于汽车以50km/h速度行驶0.5s的路程,所以线圈间的距离应设计为6.94m。
  学会从较长的题目中提取有用的信息,可以简化解题过程。
  
  三、交通工具的分析
  
  在物理考试中,这类题型很常见,例如,汽车行驶过程中的受力分析;交通工具中的能量问题;某些部件的工作原理等等。
  


  例9 公共汽车在平直的公路上匀速行驶,站在车里的人在水平方向上( )。
  A.受到向前的摩擦力 B.受到向后的摩擦力
  C.受到汽车对它的牵引力 D.不受力
  解析 人和车都是在做匀速直线运动,所以人受力平衡,水平方向上没有力的作用,人前进是由于惯性的原因,故选择D选项。
  例10 在做匀速直线运动的火车中,某乘客说车厢小桌上的茶杯是静止的,则他选择的参照物是( )。
  A.从乘客旁走过的乘务员 B.车厢中放茶杯的小桌
  C.铁路上的树木 D.铁路边的建筑物
  解析 乘客说茶杯是静止的,他选择的参照物相对于茶杯位置肯定没有变化,所以只能选择B选项,参照物问题在物理考试中是热点问题。
  例11 如图6所示,此图是汽油机的_________冲程,在此冲程中,气缸中的气体体积__________,压强___________(选填“变大”、“变小”或“不变”)
  解析 进气阀和排气阀都是关闭的,活塞向上运动,所以是压缩冲程,气体体积变小,压强变大。
  例12 自行车给人们的生活带来了交通的便利,如图7所示,自行车车轮由初期的木轮、铁轮,发展到今天的充气的橡胶轮,若将其充气橡胶轮胎换成铁轮子,请运用物理学的知识列出二点不妥之处。
  (1)____________________________________________;
  (2)_____________________________________________.
  解析 这是一道开放性试题,答案不惟一,只要符合题意就可以,同学们可以从减震、摩擦力等方面考虑。
  例13 出行是人们工作、生活必不可少的环节,出行的工具多种多样,使用的能源也不尽相同,自行车、电动自行车和燃油汽车所消耗能量的类型分别是( )。
  ①生物能 ②核能 ③电能 ④太阳能 ⑤化学能
  A.①③⑤ B.①④⑤ C.①②③ D.①③④
  解析 交通工具的正常运行都需要能量,自行车消耗人体的生物能,电动 自行车消耗电能,燃油汽车消耗的是化学能,所以选择选项A.能量问题是近几年物理考试中的热点。
  


  例14 有人设计了一种太阳能汽车,车上有两个大气囊,气囊从前面的开口吸入空气,利用太阳能将其加热,加热后的热空气从后面喷出,从而推动汽车前进(如图8所示),下列说法错误的是( )。
  A.气囊里的空气是通过热传递来增加内能的
  B.气囊里的空气温度越高,汽车运动越快
  C.气囊里的空气越多,汽车运动越快
  D.气囊由于受到浮力,增大了汽车对地面的压力
  解析 这是一个前沿科技题,通过太阳的辐射,对气囊内的空气进行加热,增强了空气的内能,把热空气向后喷,可以对车子做功,增加车的动能,使车子前进,空气温度越高,效果越明显,气囊内的空气越多,车子得到的动能也会越大,气囊受到浮力,应该减小了对地面的压力,所以选择D。
  例15我国“远望号”卫星测控船从江阴出发执行任务,由长江进入海洋,下列有关测控船所受浮力的说法正确的是( ).
  A.由于船始终漂浮在水面上,所以它受到的浮力不变
  B.由于海水的密度大,所以船在海洋里受到的浮力大
  C.由于船排开海水的体积小,所以它在海洋里所受的浮力小
  D.由于船排开海水的体积大,所以它在海洋里所受的浮力大
  解析 船由长江进入海洋,由于都处在漂浮状态,所以浮力大小与重力相等,浮力大小不变,应选A.
  例16 自行车是同学们熟悉的代步工具,从自行车的结构上看,它应用了许多物理知识,有关自行车的以下说法中,不正确的是( )。
  A.坐垫呈马鞍型,它能够增大坐垫与人体的接触面积以减小臀部所受压力
  B.车的前轴、中轴和后轴上装有滚动轴承以减小摩擦
  C.在车外胎,把手塑料套和脚踏上都刻有花纹是为了增大摩擦
  D.坐垫下有许多弹簧,主要是通过缓冲作用减小振动
  解析 自行车应用的物理知识有很多B、c、D三个选项都是正确的,A答案中应该是减小压强而不是压力,不论用什么坐垫,同一个人的压力是一定的,不同坐垫由于受力面积不同,产生的压强就不相同,选择答案A.
  
  四、交通中的计算问题
  
  


  例17 出租车司机在机场高速公路的入口处,看到如图9所示的标志牌,在不违反交通规则的前提下,该司机从入口处出发,至少行驶多长时间才能到达机场?
  解析 读懂两个标志牌是解题的关键,第一个是表示限速100km/h,第二个表示距离机场还有30km,要尽快赶到机场速度应该最小,所以根据公式t=s/v得,t=O.3h
  例18 如图10是中国跨海第一桥——东海大桥的雄姿,一辆汽车以60km/h的速度匀速通过大桥的时间约为33min,则东海大桥全长约为________km,坐在该车上的小王同学,看到洋山深水港逐渐向他靠近,这是以_______为参照物的。
  解析 根据公式s=vt计算得到桥长33km计算时要注意单位的换算,小王同学看见港口向他靠近,说明他选择的参照物位置相对于港口在不断变化,所以应该选择汽车作为参照物。
  


  
  五、综合性问题
  
  例19 2005年5月15日,历史在这一刻定格,南京地铁一号线开始观光运行,我们骄傲,南京终于迎来了地铁时代……
  (1)地铁的站台上,都标有一条醒目的黄色安全线,候车时乘客要站在黄色安全线的外面,这是为什么?
  (2)地铁营运部门提示:没有座位的乘客要抓紧身旁的扶手,不要随意走动,这是什么道理?
  (3)地铁一号线的每列列车运行时由8台电动机牵引,每台电动机的额定功率为1.85×105w.如果列车在某水平路段以16m/s的速度匀速运动,试算出列车在此路线受到的阻力是多大?
  (4)与公交汽车相比,地铁除了载客量大、准时外,还会有哪些优点?(只需写出一点)
  解析 本题综合考查了同学们的压强与气流的关系、惯性、运动学等知识,要明确每一小问各考查的是哪个知识点,具体解析如下:(1)当人站在疾驰的地铁旁边时,列车和人之间的空气流速很快,压强较小,而人身后气体流速较慢,压强较大,所以产生一个压力把人压向列车,从而发生危险,因此人要站在黄线以外,要和列车保持一段距离;(2)抓紧扶手,主要是防止列车突出启动或刹车时,由于惯性而出现倾倒;(3)由于列车做匀速直线运动,所以牵引力应该等于阻力,根据公式P=FV,代入数据可得,F=9.25×104,f=F=9.25×104N;(4)与公交车相比,地铁有不少优势,可以从环保、节能等角度考虑。
  第三问要注意题目给出的是一台电动机的额定功率,工作时是8台一起工作。
  例20 2005年12月起,我市开始推广使用乙醇汽油,乙醇汽油是由乙醇和普通汽油按一定比例混和形成的能源,乙醇汽油能有效改善油品的性能和质量。它不影响汽车的行驶性能,还减少有害气体的排放量,乙醇汽油的推广及使用,可以缓解因石油资源短缺而造成的经济压力,乙醇汽油作为一种新型清洁燃料,是目前世界上可再生能源的发展点。
  东湖风景秀丽,水面开阔,乘从的快艇是许多游客积极参与体验的水上娱乐项目,为了环保环境,东湖风景区管委会改用乙醇汽油作为快艇的燃料,下表为某种快艇的部分技术参数:
  


  (1)请写出使用乙醇汽油的两点好处?
  ①_________________________________;
  ②_________________________________.
  (2)为保证安全,快艇上乘客的质量之和不得超过___________kg.
  (3)已知该快艇使用的乙醇汽油热值约为4.6×107J/kg,密度约为0.7×103kg/m3,它在水中匀速航行时所受的阻力f=1400N,若发动机的效率为25%,则该快艇匀速行驶46km耗油多少L?
  解析 从题目中提取有用信息(特别是表格中的信息)是解题的关键.(1)乙醇汽油的好处从阅读材料中就可以找出,例如:“乙醇汽油能有效改善油品的性能和质量”、“减少有害气体的排放量”、“可以缓解因石油资源短缺而造成的经济压力”等等;(2)考查的是浮力问题,船能产生的最大浮力,FV排g=1.0×103/m3×1.4×4×10N/kg==1.4×104N.由于船漂浮,所以F=G=mg=(m+m)g代人数据得,m=400kg,及乘客质量之和不能超过400kg;(3)由于做匀速直线运动,F=f=1400N.船行使46km路程需要做功W=Fs=1400N×46×103m=6.44×107J.发动机消耗的总能量W=W/n,代人数据得,W=2.576×108J.W=Q=qm,代人数据得m=5.6kg,根据V=m/p,得到V=8L.
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