与交通工具有关的高考物理试题赏析，本文主要内容关键词为：交通工具论文,物理试题论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
各种交通工具蕴含了丰富的物理知识，在高考命题中越来越受到重视。本文对此做了总结，供同学们参考。
一、以汽车为载体的高考题
1.交通安全问题
例1 （1999年全国高考题）为了安全，在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离。已知某高速公路的最高限速v=120km/h。假设前方车辆突然停止，后车司机从发现这一情况，经操纵刹车，到汽车开始减速所经历的时间（即反应时间）t=0.50s。刹车时汽车受到阻力的大小f为汽车重力的0.40倍。该高速公路上汽车间的距离s至少应为多少？取重力加速度g=10m/s[2]。（解见本期第31页例4）
点评 本题以交通安全为背景，考查学生运用物理知识分析和解决实际问题的能力。
2.飞车过黄河问题
例2 （1997年上海高考题）在一次“飞车过黄河”的表演中，汽车在空中飞经最高点后在对岸着地。已知汽车从最高点至着地点经历的时间约0.8s，两点间的水平距离约为30m，忽略空气阻力，则最高点与着地点间的高度差约为_____m。（取g=10m/s[2]）
解析 此题应注意最高点的意义：即物体在最高处的竖直方向速度分量为零，所以汽车的运动可看作平抛运动。所以有
h=（1/2）gt[2]
h=（1/2）×10×0.8[2]=3.2m
点评 本题以柯受良驾汽车首次飞越黄河壶口瀑布为背景，考查学生对最高点的理解以及理想化的研究方法，将汽车的运动等效成平抛运动，充分体现了应用物理知识解决实际问题能力的重要性。
3.测定加速度
例3 （1999年上海高考题）为了测定某辆轿车在平直公路上起动时的加速度（轿车起动时的运动可近似看作匀加速运动）。某人拍摄了一张在同一底片上多次曝光的照片（如图1示）。如果拍摄时每隔2s曝光一次，轿车车身总长为4.5m，那么，这辆轿车的加速度约为（ ）。
A.1m/s[2]B.2m/s[2]
C.3m/s[2]D.4m/s[2]
解析 此题通过照片与实物的观察和比较，运用计时器的原理来研究变速运动。题中标尺上没有刻度，只需按此比例进行估算（这也许是部分考生解答此题的思维障碍）。
已知车长4.5m，可判断照片上每格1.5m，轿车做匀变速运动，据
△s=aT[2]
△s=（13.1-8）×1.5=7.65m，
T=2s，
得a=1.9m/s[2]，
加速度约为2m/s[2]。
B答案正确.
点评 本题以实验模拟现实，要求通过实验观察，根据图表、数据、公式等得出结论，应用所学知识对自然现象进行系统分析和多角度描述，体现了理科综合能力测试的要求。
4.测定速度
例4 （2001年上海高考题）图2所示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，根据发出和接收到信号的时间差，测出被测车辆的速度。如图2中所示P[，1]、P[，2]是测速仪发出的超声波信号，n[，1]、n[，2]分别是P[，1]、P[，2]由汽车反射回来的超声波信号，设测速仪匀速扫描，P[，1]、P[，2]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2可知，汽车在接收到P[，1]、P[，2]两个信号之间的时间内前进的距离是____m，汽车的速度是_______m/s。
解析 测速仪匀速扫描，P[，1]、P[，2]之间的时间间隔△t=1.0s，由图可知P[，1]、P[，2]间有30小格，故每一小格对应的时间间隔
t[，0]=（△t/30）=（1/30）s
P[，1]、n[，1]间有12小格，对应的时间间隔
t[，1]=12t[，0]=0.4s
同理，可求得P[，2]、n[，2]间的时间间隔t[，2]=0.3s，因此，汽车碰到P[，1]、P[，2]信号时离测速仪的距离分别为
S[，1]=v（t[，1]/2），
S[，2]=v（t[，2]/2）
汽车在此段时间内前进的距离为
S=S[，1]-s[，2]=（v/2）（t[，1]-t[，2]）
=17m
汽车碰到P[，1]、P[，2]两个信号的时刻分别对应图中P[，1]、n[，1]和P[，2]、n[，2]的中点，其间有28.5小格，故汽车的速度为
v[，车]=（s/28.5t[，0]）=17.9m/s
点评 此题情景生动有趣，要求学生把声学、运动学方面的知识串起来应用，在真正读懂题目后就发现很容易，注重对信息摄取、信息转换和处理信息的能力以及综合应用所学知识解决实际问题的能力考查。
二、以自行车为载体的高考题
例5 （2003年全国理综试题）曾经流行过一种向自行车车头灯供电的小型交流发电机，图3为其结构示意图。图中N、S是一对固定的磁极，abcd为固定在转轴上的矩形线框，转轴过bc边中点，与ab边平行，它的一端有一半径r[，0]=1.0cm的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘相接触，如图4所示。当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而使线框在磁极间转动。设线框由N=800匝的导线圈组成，每匝线圈的面积S=20cm[2]，磁极间的磁场可视为匀强磁场，磁感强度B=0.010T，自行车车轮的半径R[，1]=35cm，小齿轮的半径R[，2]=4.0cm，大齿轮的半径R[，3]=10.0cm。现从静止开始使大齿轮加速转动。问大齿轮的角速度为多大才能使发电机输出电压的有效值U=3.2V？（假定摩擦小轮与自行车轮之间无相对滑动）
解析 当自行车车轮转动时，通过摩擦小轮使发电机的线框在匀强磁场内转动，线框中产生一正弦交流电动势，其最大值ε[，m]=ω[，0]BSN。式中ω[，0]。为线框转动的角速度，即摩擦小轮转动的角速度。
发电机两端电压有效值
设自行车车轮转动的角速度为ω[，1]，由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动，有
R[，1]ω[，1]=r[，0]ω[，0]
小齿轮转动的角速度与自行车轮转动的角速度相同，也为ω[，1]，设大齿轮转动的角速度为ω，有
R[，3]ω=R[，2]ω[，1]
由以上各式解得
代入数据得ω=3.2s[-1]。
点评 本题以给自行车灯供电的交流发电机为背景，考查了交流电的产生、匀速圆周运动中线速度与角速度的关系等基本概念，要求学生不但要掌握基础知识，还要有较强的分析、判断、综合能力。
三、以多种交通工具为载体的高考题
例6 （2003年上海理科综合试题）出行，是人们工作生活必不可少的环节，出行的工具五花八门，使用的能源也各不相同。
1.自行车、电动自行车、普通汽车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.①④⑤B.①③⑤
C.①②③D.①③④
解析 自行车行驶消耗的是人体内的生物能；电动自行车行驶消耗的是电能；普通汽车行驶消耗的是汽油中的化学能。
所以正确答案选B。
点评 本题以自行车、电动自行车、汽车这些交通工具为背景，考查了交通工具行驶过程中的能量转化问题。
2.某品牌电动自行车的铭牌如下：
车型：
电池规格：
20寸（车轮直径：508mm） 36V12Ah（蓄电池）
整车质量：
额定转速：
40kg 210r/min（转/分）
外形尺寸：
充电时间：
L1800 mm×W650 mm×H1100 mm 2h～8h
电机：
额定工作电压/电流：
后轮驱动、直流永磁式电机 36V/5A
根据此铭牌中的有关数据，可知该车的额定时速约为（ ）。
A.15km/hB.18km/h
C.20km/hD.25km/h
解析 电动自行车的时速等于1小时内车走过的路程，即等于1小时内车轮转过的圈数与车轮周长的乘积。
v=ntπd
=210×60×3.14×0.508m/h
≈20km/h
故选C。
点评 本题以电动自行车为背景，考查学生挖掘有用信息的能力和对额定时速概念的理解。
3.在交通运输中，常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能，“客运效率”表示每消耗单位能量对应的载客数和运送路程的乘积，即客运效率=人数×路程/消耗能量。一个人骑电动自行车，消耗1MJ（10[6]J）的能量可行驶30km，一辆载有4人的普通轿车，消耗320MJ的能量可行驶100km，则电动自行车与这辆轿车的客运效率之比是（ ）。
A.6∶1 B.12∶5
C.24∶1D.48∶7
解析 根据题目中提供的信息，得出答案C正确。
点评 本题是以交通工具为背景的信息给予题，这类问题源于实际，内容新颖，叙述详细，题中都会给出解题用到的规律（本题给出的规律为“客运效率=人数×路程/消耗能量”）。或详细介绍题中涉及的新名词、新概念的含义，一般不难。
4.世博会参观者预计有7000万人次，交通网络的建设成为关键。目前上海最快的陆上交通工具是连接浦东国际机场和龙阳路地铁站的磁浮列车，它的时速可达432km/h，能在7min内行驶31km的全程。该车的平均速率为____km/h。
解析 平均速率等于路程与通过该路程所需的时间之比，即
点评 本题考查平均速率的概念及计算。
需要说明的是，与铁路列车有关的考题出现的并不是太多，但是铁路运输在高速公路和航空运输的冲击下，由于速度慢，效益每况愈下，在竞争中纷纷败阵，中国铁路避免不了同样的竞争命运，列车提速势在必行，这样的题目可能会应运而生。本文选一题目，供同学们参考。
练习 铁路列车与其他车辆的运行方式不同，列车自重加载重达千余吨甚至数千吨，铁龙奔驰在铁道上其动能巨大。当机车行驶途中，司机发现前方有险情或障碍物时，从采取紧急刹车的地点开始至列车停止地点为止，这段距离称之为制动距离。
制动距离不仅与列车重量有关，还与火车的行驶速度密切相关。目前，我国一般的普通快车行驶速度约为80km/h，其制动距离为800m左右，提速后的“K”字号的快速列车，行驶时速均超过100km/h，其制动距离也相应加大。那么长的制动距离无疑是对行车安全提出了更高的要求。目前，上海地区的铁路与公路（道路）平交道口就有240处，行人和车辆在穿越平交道口时，要充分注意到火车的制动距离，保证安全。求：
①我国一般的普通快车的制动加速度为多少？
②提速后的“K”字号列车的制动距离至少为多少？
③当火车的时速达到140km/h时，在铁路与公路的平交道口处，为保证行人和车辆的安全，道口处的报警装置或栅栏至少应提前多少时间报警或放下？（假设列车的制动加速度不变）
参考答案
①0.309m/s[2] ②1248.6m ③63s