测速仪答案解析

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（2006•广州二模）从高空下落的雨点打在人身上并不可怕，说明其速度不会很大；一位同学猜想这可能是由于运动物体受空气阻力的大小与其速度有关，于是定下了“在其他条件相同的情况下，运动物体所受空气阻力与运动速度关系”的研究课题，实验设计方案和实验过程如下．
实验器材：一个顶部有一个小孔的薄壳塑料球、胶泥、天平、超声测距测速仪等．
实验方法：用超声测距测速仪等仪器测量小孔向上的塑料球空中竖直下落时的下落距离、速度随时间变化的规律．
实验步骤：A．用天平测量空球的质量m，
B．测量球在空中下落过程中不同时刻的下落位移，将数据填入表格中，如表所示；

时刻（ s ）	下落位移 （ m ）
0.0	0.0
0.4	0.045
0.8	0.399
1.2	0.798
1.6	1.198
2.0	x

C．用天平称出与空球质量相等的三份胶泥，每次把一份胶泥从小孔填入球中，使球的总质量分别为m₂=2m，m₃=3m、m₄=4m；
每填入一份胶泥后，让球从空中下落，记录下落过程中不同时刻的速度，由此得到总质量不同时球下落的 4 组速度-时间图线如坐标图所示：图线 ①为总质量为 m 时的图线，②、③、④分别是总质量为m₂、m₃、m₄时的图线．对实验数据进行分析、归纳后，得出结论．请你为他回答下列问题：
（l）表格中 x 处的数值为

1.598m

1.598m

．
（2）各条图线的共同特点是：在下落的开始阶段做

加速度越来越小的加速

加速度越来越小的加速

运动，最后做

匀速

匀速

运动．
（3）比较图线 ①和 ④在 1.0～1.5s时间段内，两者速度随时间变化关系的差异是

图象1反应球在1-1.5s时间内速度不随时间变化，图象4反应球在1-1.5s时间内速度随时间继续增大

图象1反应球在1-1.5s时间内速度不随时间变化，图象4反应球在1-1.5s时间内速度随时间继续增大

．
（4）从图线可大致得出空气阻力 f 与速度大小的函数关系为f=

kv²．

kv²．

．
（5）简略地回答根据图线和有关的物理规律怎样分析出运动物体所受空气阻力与运动速度的关系．

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某同学为了测定木块与斜面间的动摩擦因数，他用测速仪研究木块在斜面上的运动情况，装置如图甲所示．他使木块以初速度v₀=4m/s的速度沿倾角θ=30°的斜面上滑紧接着下滑至出发点，并同时开始记录数据，结果电脑只绘出了木块从开始上滑至最高点的v-t图线如图乙所示．g取10m/s²．求：
（1）上滑过程中的加速度的大小a₁；
（2）木块与斜面间的动摩擦因数μ；
（3）木块回到出发点时的速度大小v．

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如图（a）所示是一种超声波测速仪的工作原理图，固定的盒子B内有超声波发射装置，工作时该装置每隔△t向被测物体发出一个短暂的超声波脉冲，脉冲被运动物体反射后又被B盒接收．图（b）是某次测量中连续两次发射的超声波的s-t图象，若物体正在做匀速直线运动，则运动物体正在

远离

远离

（选填“靠近”或“远离”）B盒，速度大小为

2(s2-s1)

t2-t1+△t

2(s2-s1)

t2-t1+△t

．（请用题目和图中的符号表示）

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平直公路上，汽车正在匀速远离，用多普勒测速仪向其发出频率为ν₀的超声波，被汽车反射回来超声波频率随汽车运动位移变化的图象，正确的是（　　）

A、

B、

C、

D、

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利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域．

如图1，将一金属或半导体薄片垂直置于磁场B中，在薄片的两个侧面a、b间通以电流I时，另外两侧c、f间产生电势差，这一现象称为霍尔效应．其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累，于是c、f间建立起电场E_H，同时产生霍尔电势差U_H．当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时，E_H和U_H达到稳定值，U_H的大小与I和B以及霍尔元件厚度d之间满足关系式U_H=R_H

IB

d

，其中比例系数R_H称为霍尔系数，仅与材料性质有关．
（1）设半导体薄片的宽度（c、f间距）为l，请写出U_H和E_H的关系式；若半导体材料是电子导电的，请判断图1中c、f哪端的电势高；
（2）已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为n，电子的电荷量为e，请导出霍尔系数R_H的表达式．（通过横截面积S的电流I=nevS，其中v是导电电子定向移动的平均速率）；
（3）图2是霍尔测速仪的示意图，将非磁性圆盘固定在转轴上，圆盘的周边等距离地嵌装着m个永磁体，相邻永磁体的极性相反．霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近．当圆盘匀速转动时，霍尔元件输出的电压脉冲信号图象如图3所示．
a．若在时间t内，霍尔元件输出的脉冲数目为P，请导出圆盘转速N的表达式．
b．利用霍尔测速仪可以测量汽车行驶的里程．除此之外，请你展开“智慧的翅膀”，提出另一个实例或设想．

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如图，图（1）将一金属薄片垂直置于磁场B中，在薄片的两个侧面a、b间通以电流I时，另外两侧c、f间产生电势差，这一现象称为霍尔效应．且满足U_M=kIB/d，式中d为薄片的厚度，k为霍尔系数．
某同学通过实验来测定该金属的霍尔系数．已知该薄片的厚度d=0.40mm，该同学保持磁感应强度B=0.10T不变，改变电流I的大小，测量相应的U_M，记录数据如下表所示．

I（´10-1A）	3.0	6.0	9.0	12.0	15.0	18.0
UM（´10-1V）	1.1	1.9	3.4	4.5	6.2	6.8

（1）根据表中数据在给定坐标系中画出图线；

（2）利用图线求出该材料的霍尔系数k=

 

×10^-3V•m•A^-1•T^-1（保留2位有效数字）；
（3）利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域．图（2）是霍尔测速仪的示意图，将非磁性圆盘固定在转轴上，圆盘的周边等距离地嵌装着m个永磁体，相邻永磁体的极性相反．霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近．当圆盘匀速转动时，霍尔元件输出的电压脉冲信号图象如图（3）所示．若在时间t内，霍尔元件输出的脉冲数目为P，则圆盘转速N的表达式：

 

．

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如图是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差，测出被测物体的速度．现测速仪对距其x=380m的匀速行驶中的汽车发出超声波信号，超声波信号从发出到被反射回来的时间间隔△t=2.0s，超声波在空气中传播的速度是 v_声=340m/s，则汽车的速度v=

40

40

m/s，当测速仪接收到被反射回来的超声波信号时，汽车前进了

80

80

m，汽车距测速仪

300

300

m；若这段高速公路的限定时速为120km/h，该汽车是否超速？

超速

超速

．

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如图所示，为交通警察用测速仪测速的原理图．测速仪向正在远离交警的汽车发射频率已知的超声波，然后测量出反射波的频率，根据反射波频率的变化就能知道车辆的速度．则（　　）

A．汽车接收到超声波的频率等于测速仪发射超声波的频率

B．汽车接收到超声波的频率大于测速仪发射超声波的频率

C．测速仪接收到反射波的频率小于测速仪发射超声波的频率

D．测速仪接收到反射波的频率大于测速仪发射超声波的频率

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为保障安全驾驶，公安部重新修订《机动车驾驶证申领和使用规定》，新规定于2013年1月1日起正式施行．如图所示，在合安高速公路某处安装了一台500万像素的固定雷达测速仪，可以准确抓拍超速车辆以及测量运动车辆的加速度．若B为测速仪，A为汽车，两者相距355m，此时刻B发出超声波，同时A由于紧急情况而急刹车（视为匀变速直线运动），当B接收到反射回来的超声波信号时，A恰好停止，且此时A、B相距335m，已知声速为340m/s．
（1）求汽车刹车过程中的加速度；
（2）若该路段汽车正常行驶时速度要求在60km/h～110km/h，则该汽车刹车前的行驶速度是否合法？

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（2012•孝感二模）测速仪安装有超声波发射和接收装置，如图所示，B为测速仪，A为汽车，两者相距335m．某时刻B发出超声波，同时A由静止开始做匀加速直线运动．当B接收到反射回来的超声波信号时A，B相距355m，已知声速为340m/_S，则下列说法正确的是（　　）

A．经1s钟，B接收到返回的超声波

B．超声波追上A车时，A车前进了1Om

C．A车加速度的大小为1Om/s²

D．A车加速度的大小为5m/s²

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（2001•上海）图（a）是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的时间差，测出汽车的速度．图（b）中是测速仪发出的超声波信号，n₁、n₂分别是由汽车反射回来的信号．设测速仪匀速扫描，p₁、p₂之间的时间间隔△t=1.0s，超声波在空气中传播的速度是V=340m/s，若汽车是匀速行驶的，则根据图（b）可知，汽车在接收到p₁、p₂两个信号之间的时间内前进的距离是

17

17

m，汽车的速度是

17.9

17.9

m/s．

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物理--选修3-5]（本题共有两小题，每小题只有一个项符合题意）
（1）下列关于原子结构和原子核的说法中不正确的是

D

D

A．卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核
式结构模型
B．天然放射性元素在衰变过程中核电荷数和质量数守恒，
其放射线在磁场中不偏转的是γ射线
C．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C要放出核能
D．由图可知，原子核D和E聚变成原子核F要吸收能量
（2）．在公路上发生一起交通事故，一辆质量为5吨向南行驶的长途客车迎面撞上了一辆质量为10 吨向北行驶的卡车，碰后两车接在一起，并向南滑行了一段距离后停止．根据测速仪的测定，长途客车碰前以20m/s的速度行驶，由此可判断卡车碰前的行驶速率为
A．小于10m/sB．大于10m/s小于20m/s
C．大于20m/s小于30m/sD．大于30m/s小于40m/s．

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如图1所示，在成都天府大道某处安装了一台500万像素的固定雷达测速仪，可以准确抓拍超速车辆以及测量运动车辆的加速度．一辆汽车正从A点迎面驶向测速仪B，若测速仪与汽车相距355m，此时测速仪发出超声波，同时车由于紧急情况而急刹车，汽车运动到C处与超声波相遇，当测速仪接受到发射回来的超声波信号时，汽车恰好停止于D点，且此时汽车与测速仪相距335m，忽略测速仪安装高度的影响，可简化为如图2所示分析（已知超声波速度为340m/s，）．
（1）求汽车刹车过程中的加速度a；
（2）此路段有80km/h的限速标志，分析该汽车刹车前的行驶速度是否超速？

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