1、.课题：第11、12章复习（2）主备：谢朝玲 课型：新授 审核：九年级物理备课组班级： 姓名： 学号： 一选择题（共11小题）1如图为吊车从图示位置向上起吊货物的工作示意图，利用伸缩撑杆可使吊臂绕O点缓慢转动，伸缩撑杆为圆弧状，伸缩时伸缩撑杆对吊臂的支持力始终与吊臂垂直下列说法正确的是（）A匀速缓慢顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力大小不变B匀速缓慢顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力渐渐变小C匀速缓慢顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力渐渐变大D吊臂是一个省力的杠杆2如图所示，有一质量不计的长木板，左端可绕O点转动，在它的右端放一重为G的物块，并用一竖直向上的力F拉着，当物块向左匀速滑动时，木板
2、始终在水平位置保持静止，在此过程中，拉力F（）A变小B变大C不变D先变大后变小3如图，用同一滑轮匀速提升同一重物（不计摩擦），图中F1、F2、F3、F4之间的大小关系正确的是（）AF1=F2BF3=F4CF1=F3DF2=F44在排球运动中，跳发球（图）是最具威力的发球方式，其动作要领可简化为“抛球、腾空、击球和落地”四个过程，其中运动员对排球做功的过程有（）A抛球B腾空C击球D落地5如图所示，光滑斜面ABAC，沿斜面AB和AC分别将同一重物从它们的底部拉到顶部，所需拉力分别为F1和F2，所做的功分别为W1和W2则，（）AF1F2，W1=W2BF1F2，W1W2CF1F2，W1W2 DF1F2
3、，W1=W26小李同学先后用同样大小的力F使同一木箱分别在如图所示甲、乙、丙三个表面上沿力的方向移动相同的距离，该力F在这三个过程中所做的功分别为W甲、W乙、W丙，关于做功大小的下列说法正确的是（）AW甲W乙W丙BW甲W乙W丙CW甲=W乙=W丙DW甲=W乙W丙7甲乙两个滑轮组如图所示，其中每一个滑轮的重量都相同，用它们分别将重物G1、G2提高相同的高度，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（）A若G1=G2，则拉力做的总功相同B若G1=G2，则甲的机械效率大于乙的机械效率C若G1G2，则拉力做的有用功相同D用甲、乙中的任何一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变8在自由下落过程中物体运动速度会越来越
4、快一个物体由A点自由下落，相继经过B、C两点，已知AB=BC，如图所示，物体在AB段重力做功W1，做功功率P1；在BC段重力做功W2，做功功率P2，则下列关系正确的是（）AW1W2 P1P2 BW1=W2 P1=P2CW1=W2 P1P2 DW1=W2 P1P29下列事例是通过热传递改变物体内能的是（）A夏天在饮料中放入冰块使饮料喝起来更凉爽B冬天在寒冷的室外互搓双手来使双手变暖C锯木头时锯条发热D陨石进入大气层后与空气摩擦而发光发热10由Q=cm（tt0）得c=，关于同一种物质的比热容，下列说法正确的是（）A若质量增大一倍，则比热容减小一半B若质量增大一倍，则比热容增大一倍C比热容与物体质量
5、多少、温度变化大小、吸热或放热的多少都无关D若吸收的热量增大一倍，比热容增大一倍11如图所示，小明从滑梯上下滑，在这一过程中，他的（）A动能转化为重力势能B重力势能全部转化为动能C机械能保持不变 D机械能一定减少二填空题12 “418”前夕，公共自行车出现在扬州城到路旁，极大地方便了市民生活，小常租借了一辆自行车，在10s内行使了40m，骑车时受到的平均阻力是20N，这段时间内，他克服阻力做的功为_J，平均功率为_W13如图所示，质量为50g的金属小球从a处自由下滑，经过b处、到达c处时，恰好停下，在a到b的过程中，重力做功为_J，在整个运动过程中，小球克服摩擦消耗的机械能为_J（g取10N/
6、kg）第15题图第14题图第13题图14如图所示，用滑轮组提升重为220N的物体，动滑轮重为20N，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重若在5s内将绳子匀速向上拉6m，则物体上升_m，手拉绳子的力为_N，拉力的功率为_W，滑轮组的机械效率为_15如图所示的滑轮组的机械效率是75%，物体重力为150N用滑轮组匀速将物体提升2m，所用拉力F为_N16小新同学遥控重为10N的小型无人飞机从水平地面由静止开始经历加速、匀速、减速三个竖直上升阶段，共用时20s，然后悬停在距地面16m的高度在减速上升阶段飞机的动能_（选填“增大“或“减小”），在整个上升阶段飞机的重力势能_（选填“一直增大“、“先减小后增大“或“
7、先增大后减小“），在整个上升阶段飞机的平均速度为_m/s；若不计空气阻力且无人机在匀速竖直上升阶段的速度为1.2m/s，则在匀速上升阶段，无人机升力的功率为_W17如图所示是演示点火爆炸的实验装置，按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被打出去，这是因为酒精燃烧产生的燃气对外_，燃气的_能转化为盒盖的_能，这与四冲程汽油机的_冲程的能量转化相同18烈日炎炎的夏季，中午海滩上的沙子热得烫脚，海水却非常凉爽，这是因为水的比热容_（选填“大于”、“等于”或“小于”）沙子的比热容质量为2kg的水温度升高10时，吸收的热量是_J（c水=4.2103J/（kg）19小明将1kg温度为10的水加热到90
8、时，需要吸收_J的热量，这相当于完全燃烧_m3的天然气放出的热量c水=4.2103J/（kg），天然气的热值为8107J/m320完全燃烧0.3m3的天然气来加热水箱中的水，放出的热量是_ J；若放出热量的84%被水吸收，则可以将水箱中20kg，20的水加热到_【天然气的热值为3.0107J/m3，C水=4.2103J/（kg），当地大气压为一个标准大气压】三解答题22作图题（1）如图所示，某人站在A处通过一根绳和两个滑轮匀速提起物体B，所用的拉力F=100N，物体B重300N（不计滑轮重和绳重，不计摩擦力）画出滑轮组的绕线（2）为使轻质杠杆AB在如图所示位置静止，请你在杠杆上画出所施加最小动
9、力Fl的示意图，并作出阻力F2的力臂（3）“节约用水，人人有责”如图甲是用水后及时关闭水龙头时的情景，水龙头手柄看作是一个杠杆，请你在图乙所示的示意图中画出阻力臂L2，并画出施加在A点的最小动力F1及其力臂L1（4）如图所示的杠杆中，已知动力F1和阻力臂L2，请你作出动力臂L1和阻力F223某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图所示123钩码重G/N446钩码上升高度h/m0.10.10.1绳端拉力F/N1.81.62.4绳端移动距离s/m0.30.4机械效率74.1%62.5%（1）实验中应沿竖直方向_拉动弹簧测力计，使钩码上升（2）通过表中数据可分析出第2次实
10、验是用_（选填“甲”或“乙”）图所示装置做的实验（3）通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率_（选填“越高”、“不变”或“越低”）（4）小组同学再用第1次实验中使用的装置做第3次试验，表中第3次试验中空缺的数据应为：绳端移动距离s=_ m，机械效率=_（5）比较第1次实验和第3次实验可得出结论：使用同一滑轮组，_24小宇用如图所示的装置探究“动能的大小与哪些因素有关”实验步骤如下：（1）将质量为m的小球从光滑斜面的A处由静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如
11、图甲所示（2）将质量为m的小球从光滑斜面的B处由静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示（3）将质量为2m的小.基于超声导波的结构健康状态无损检测及在线监测2014-09-02 09:17:51来源:eefocus 关键字：PCI-9846高速数字化仪超声波检测应用领域：基于超声导波的结构材料损伤快速无损检测及损伤在线监测应用。挑战：目前广泛应用的超声波检测技术大多基于超声体波，由于超声体波的传播特点，需要对结构进行逐点检测，因此存在检测效率低，成本高等缺点；同时逐点扫描的检测方式也限制了其在结构健康监测领域的应用。超声导波是体波在结构界面反射叠加
12、形成的沿结构界面传播的应力波。超声导波相对于体波具有衰减小，传播距离长的特点，可实现对形状规则的大结构件的快速无损检测；并且具有在线应用潜力，可作为结构健康在线监测的技术手段。但是超声导波相对于体波更加复杂，主要表现为两方面：一方面为导波的多模态特性，即同一频率下同时存在有多种导波模态；另一方面为频散特性，即同一模态导波在不同频率下的传播速度不同。超声导波的复杂性对检测平台和检测方法提出了更高的要求。解决方案：超声导波检测方法为主动检测，包括信号的激发的和接收。针对导波的多模态的特性，拟采用单一模态导波作为检测信号，因此需要在检测平台从信号激发和接收两方面抑制其他模态。主要通过传感器尺寸，信号
13、激发频率，优化匹配实现单一导波模态激发。为了实现对被检对象的快速检测，根据雷达原理发展了适用于超声导波的相控阵列及信号处理算法，以此实现对材料损伤的快速成像检测。1 应用背景随着当前对大型设备结构安全性的日益关注，无损检测技术已成为现代结构设备制造和使用过程中必不可少的检测手段之一, 广泛应用于各个领域，如航空航天领域、电力生产领域、石化输运加工领域等。这些领域的设备结构通常处于较恶劣的工作条件，容易发生磨损、腐蚀、疲劳、蠕变等损伤，进而造成结构内部产生缺陷，危害结构安全性。因此对这些设备结构进行实时监测和诊断成为无损检测技术应用中的一个重要方面。目前工业界常用的五大无损检测方式包括：渗透检测
14、，磁粉检测，涡流检测，超声波检测，射线检测。在这五种检测方式中，超声波检测由于适用范围广（既可检测金属，也可检测非金属），对人体无害而应用较为普遍。目前常规的超声波检测主要使用体波，只能检测探头覆盖区域或者探头周围很小范围，因此通常采用逐点检测的方法。逐点检测方法的缺点就是检测效率低，检测成本高。而使用超声导波的无损检测技术则可以有效地解决这一问题。超声导波是目前常规应用超声体波的叠加组合。在无限均匀各向同性弹性介质中, 只存在两种超声波：纵波和横波，这两种超声波称为超声体波， 二者分别以各自的特征速度传播而无波型耦合。 在有限尺寸波导(如平板、圆管) 中传播的纵波和横波由于受到边界的制约以及
15、在边界处发生不断的模态转换，将会产生沿波导传播的超声导波。因此超声导波是由超声体波（包括纵波和横波）在波导上下界面间反射叠加而形成的沿波导传播的一种应力波。由于超声导波是在具有上下界面的固体中传播的应力波，其衰减主要是由材料吸收造成的，因此与传播距离成正比。而超声体波在固体材料是从激发点向三个方向扩散，其衰减与传播距离的平方成正比。因此超声导波的衰减相对体波来说小很多，可以沿波导传播很长距离。基于超声导波传播距离长的特点，其在无损检测应用中可以实现一次检测数米距离，是对传统逐点扫描方式的极大改进。同时，对于发电领域和石化领域常见的包覆及埋地结构，利用超声导波检测技术只需要一点接入就可以检测数米
16、距离，不需要完全暴露结构，可以极大的提高效率并降低成本。由于超声导波检测距离长、范围广，具有在线应用潜力，可以作为结构健康状态检测(SHM)的技术手段。2 面临问题由于超声导波是超声体波在波导中的反射和叠加，因此超声导波相对体波来说更加复杂，表现为多模态和频散特性。对于表面处于自由边界条件下的各相同性板状构件，其频散关系可表达为： (1)其中，h是平板半壁厚，角频率，k是波数，VL和VS分别是材料中纵波和横波波速。此种表达方式，当=0代表对称模态，当=/2代表非对称模态。根据平板中的频散关系可以得出导波频散曲线，如图1所示。从中可以看出，在同一频率下同时存在多种导波模态。如800kHZ以下，同
17、时存在有有三种模态，分别为A0模态、S0模态和SH0模态。随着频率的增加，同时存在的导波模态数也会随之增加，如在2MHz下，平板内存在有8种可传播模态。导波这种多模态效应会使得接收到的缺陷反射信号复杂化，对其检测应用产生较大影响。另外从频散曲线图中还可以看出，同一模态导波在不同频率下的传播速度会发生变化，这将导致激发信号中不同频率的成分随传播距离的增加逐渐分散，导致激发信号时域延长，幅值降低。图2为中心频率为200kHz的A0模态在2mm厚钢板中激发波包随传播距离的变化过程，从中可以看出，随着传播距离的增加，导波的频散特性将会导致波包在时域上的延长，同时波包幅值也将严重降低。这种现象将造成检测
18、信号的叠混和减弱，使得缺陷特征无法识别。(a)频率-波数曲线(b)频率-相速度曲线(c)频率-群速度曲线图1. 2mm厚钢板的频散曲线(弹性模量216.9GPa，泊松比0.28，密度7.9103kg/m3)(a) (b)(c) (d)图2 中心频率为200kHz的A0模态在2mm钢板中的频散现象(a为激发信号；b为传播1000mm厚波形；c为传播1500mm后波形；d为传播2000mm后波形)导波的多模态和频散特点使其在信号激励、质点振动、传播、接收和信息提取等方面均比常规超声波检测复杂。为了利用超声导波进行检测需要从信号的激发、传播、接收和信号提取等方面发展适用于超声导波的方法和技术。3 解
19、决方案3.1 单模态超声导波激发超声导波具有多模态的特点，随着激发频率的增加导波模态数不断增加。导波的多模态特点会增加信号复杂性，使缺陷特征信号难以识别。因此为了适用于检测应用，需要激发单一导波模态。根据导波频散特性曲线，在高阶导波模态截止频率以下(对于2mm厚钢板为810kHz)，仅存在三种0阶导波，包扩对称模态S0、非对称模态A0、水平剪切模态SH0。因此控制激发信号频率在高阶导波截止频率以下可以将导波模态数降至三种。对于S0、A0和SH0模态，其模态形状存在区别。A0模态主要以离面位移为主，如图3(a)所示，S0模态和SH0模态主要以面内位移为主，其中S0的位移方向于波传播方向平行，如图
20、3(b)所示，SH0模态的位移方向与波传播方向垂直，如图3(c)所示。(a) A0模态激发示意 (b)S0模态激发示意(c)SH0模态激发示意图3 不同导波模态激发施力图超声导波激发的实质上就是在被检测对象中耦合进模态所对应的应力波，为了获得单一的导波模态，需要通过传感器优化来增强所需模态对应的表面应力分布，同时抑制其他模态对应的表面应力分布。目前可以用于在被检测结构中耦合进导波应力场的传感器可分为如下几类：压电式换能器，电磁声换能器(EMAT)，磁致伸缩换能器，激光超声换能器。压电式换能器主要利用晶体材料的压电效应和逆压电效应作为导波激发和检测传感器，目前常用的压电材料主要有PZT和柔性的P
21、VDF。其中PZT材料的压电转换效率较高，成本较低，但是材料无法弯曲；PVDF材料也具有压电效应，但是其压电性相对于PZT材料要低，其优点在于材料具有柔性，可以弯曲。电磁声换能器(EMAT)主要通过改变金属结构中的电磁场，利用Lorenz力激励导波应力场。用于超声导波激发的磁致伸缩换能器(MT)最早由H.Kwun等人提出，其主要利用磁致伸缩效应实现导波应力场的激发。激光声换能器利用激光脉冲束在被检测构件表面产生热应力振动，实现超声导波的激发，激光声换能激发方式的仪器体积较大，成本较高，不适于现场检测应用，目前主要用于实验室研究工作。上述导波换能器中，PZT压电晶片具有体积小、重量轻、成本低的优
22、点，适用于结构健康状态监测应用，因此目前各国研究团队主要使用PZT压电晶片作为导波激发和接收换能器。3.2 导波激发波形优化超声导波具有频散特性，不同频率的波包成分的传播速度不同，成为频散现象。严重的频散现象会造成检测信号混淆、缺陷特征无法提取。为了避免此问题的发生，需要对导波激发频率和波形进行优化。超声导波激发波形通常使用经汉宁窗调制的5周期正弦波。汉宁窗的作用是降低由于波形忽然开始和忽然结束造成的频率旁瓣，使得能量集中于激发频率。通过对激发信号的加窗调制可以减小激发信号的频带宽度，减小频散效应。图4为200kHz正弦波和加窗调制后的波形，以及其对应的频谱。(a) (b)(c) (d)图4 5周期200kHz正弦波与加窗调制对比:(a)原始信号，(b)原始信号频谱，(c)汉宁窗调制信号，(d)调制信号频谱
