下列热流计中，灵敏度最高的是（　　）。

下列热流计中，灵敏度最高的是（）。

A 、金属片型热流计

B 、薄板型热流计

C 、热电堆型热流计

D 、辐射式热流计

参考答案:

【正确答案：C】

热电堆型热流计具有线长一致、电阻、电容、电感一致等特点，因此较其他形式的热流计具有更高的灵敏度、量程和工作温度范围。

八年级下学期期末物理

一、 选择题（每题2分，共30分）

1．黄金可以被做成极薄的金箔，主要是因为黄金的（）

A．延展性好 B．硬度大

C．弹性好 D．密度大

2．如图所示，每个白球、黑球的体积都相等，此时天平平衡，则ρ白:ρ黑为（ ）

A．1:2B．2:1C．3:4 D．4:3

3．如图为A、B、C三种物质的质量与体积的关系图线，由图可知A、B、C三种物质的密度ρA、ρB、ρC的大小关系是 （）

A．ρB＞ρC＞ρ水＞ρA

B．ρA＞ρB＞ρC＞ρ水

C．ρC＞ρ水＞ρB＞ρAD．不能判断

4．下列叙述中最能说明物体吸收的热量跟温度变化量有关的是（ ）

A．体积相等的两杯水温度都升高10℃，它们吸收的热量相同

B．质量相等的两铜块温度分别升高5℃和10℃，它们吸收的热量不同

C．体积相等的水和煤油温度都升高10℃，它们吸收的热量不同

D．质量相等的水和铜温度都升高10℃，它们吸收的热量不同

5．以下物理学家和物理学贡献的对应关系中不正确的是（）

A．汤姆生－发现了中子 B．盖尔曼－提出夸克设想

C．哥白尼－日心说 D．卢瑟福－原子核式模型

6．宇宙中有能自己发光、位置相对稳定的恒星，其中距地球最近的恒星是（）

A．红超巨星B．比邻星 C．织女星D．太阳

7．有人认为使用弹簧测力计必须注意以下几点，你认为其中哪一点是不正确的（）

A．使用前必须检查指针是否指在零刻度 B．弹簧测力计必须是竖直放置，不能倾斜

C．避免弹簧、指针、挂钩与外壳摩擦 D．拉力不能超过弹簧测力计刻度的最大值

8． 两个实心正方体对水平地面的压强相同，它们密度的大小关系为ρ1＜ρ2，若这两个正方体对水平地面的压力分别是F1和F2，则下列判断正确的是（）

A．F1＝F2 B．F1＜F2 C．F1＞F2D．无法比较

9．下列关于摩擦力的说法正确的是 ( )

A．摩擦力产生在两个相互接触的物体接触面上 B．摩擦力的方向总是和物体运动的方向相反

C．摩擦力的大小和物体的接触面积大小有关D. 只要两物体接触就会产生摩擦力

10．“新长铁路”（南通—淮安段）已正式营运．铁轨不是直接铺在路基上而是铺在枕木上，如图所示，这是为了（）

A．增大受力面积，减小压强 B．增大接触面粗糙程度，增大摩擦

C．减小受力面积，增大压强 D．减小接触面粗糙程度，减小摩擦

11．你的一手掌面所受的大气压力约为（）

A．10N B．100NC．1 000N D．10 000N

12．某物体重0.5N，把它放入盛水的烧杯中，溢出的水为0.3N，则它受到的浮力（）

A．一定为0.3NB．一定为0.2N C．一定为0.5N D．可能为0.4N

13．把一木块放入装满水的瓶中，这时水对瓶底的压强、压力分别将（）

A．变大 、变大 B．变小、 变小C．不变 、不变D．无法确定

14．潜水艇从海面下匀速下潜的过程中，下列说法错误的是（）

A．潜水艇受到海水的压强增大B．潜水艇受到海水的压力增大

C．潜水艇受到海水的浮力增大D．潜水艇所受力的合力为零

15．空气对运动物体的阻力与物体运动快慢有关，物体运动越快，所受空气阻力越大．设雨滴下落过程中重力不变，在雨滴从云层落到地面的过程中，以下对其运动的描述正确的是（不考虑风速影响）（ ）

A．运动越来越快 B．运动先越来越快，后越来越慢

C．整个过程中运动快慢保持不变 D．运动先越来越快，后快慢保持不变

二、填空题（每空1分，共18分）

16.“坚如磐石”指的是物质的哪一种属性？___________．

17. 一块质量为5.4×103kg的金属，体积是2m3，则这块金属的密度是 kg∕m3；若将它截去一半，则其质量为 kg，密度为_______ g∕cm3．

18．物体能被压缩，是由于分子间有__________，但又不能被无限制地压缩，是由于分子间有____________．

19．人类对宇宙的认识是由______及______的．太阳发出的光线到达地球所经过的路程______1 l.y. (选填“大于” 、“小于”或“等于”).

物质名称 水 水银 酒精

凝固点（℃） 0 －38.8 －117

比热容

（×103J/(kg•℃)） 4.2 0.14 2.4

20. 认识了物质的性质，可以更好的利用它.分析右表提供的信息(在标准大气压下)可以知道:选择________作为测温物质制造的温度计，能测量的温度最低；选择________作为测温物质制造的温度计，灵敏度最高.

21．小明与妈妈漫步沙滩，看到身后留下的一串串脚印，小明说：“妈妈，我比你重，因为我的脚印比你的深”．小明的判断是__________（填“正确”或“错误”）的，因为_____________________ ____________．

22．在草地上，用脚踢足球，球由于_____________而沿草地向前运动，但又由于___________最终停了下来．

23．用密度为ρ的某种材料制成两个正方体，边长分别为a和2a，现将小正方体放在大正方体上，一起置于水平地面上，则大正方体对水平地面的压强为___________．

24．某装满水的烧杯总质量为350g，放入一块合金后，溢出一些水，擦干后烧杯的总质量为500g，取出合金后杯和水总质量为300g，则合金的密度为__________ kg/m3．

25. 一物体分别放入水和酒精中，静止时物体受到的浮力分别为6N和5N，则这个物体的密度为_____________kg/m3．（酒精密度为0.8g/cm3）

三、作图与实验探究（每图2分，每空1分，共26分）

26．（6分）（1）重为12N的物体放在斜面上，请用力的示意图画出物体所受的力．

（2）如图所示，重20N的物体与水平传送带一起向右作匀速直线运动，请作出这个物体所受力的图示．

（3）如图是三个完全相同的两端开口玻璃管，下端用相同的橡皮膜扎紧，分别放在水槽中的不同深度，A管内为空管，B管内装有与水面相平的浓盐水，C管内装有与水面相平的酒精．请你粗略画出这三个管下端橡皮膜的形状．(ρ盐水&gtρ水&gtρ酒精)

27．（3分）将质量和初温均相同的a、b两种物质在相同的酒精灯下同时加热，它们升高的温度随时间变化的关系如图所示．我们可以采用比较相同时间内升高的温度的多少来比较两种液体吸热能力的大小，也可以采用比较______________________的方法来比较两种液体吸热能力的大小．若a、b加热相同时间后相互接触，热量将由______传给______(填“a”或“b”)．

28．（4分）为了探究同一种物质的质量跟体积的关系，某同学使用天平和量筒分别测出水和水银的质量和体积，得到下列数据：

物质 实验次数 体积（cm3） 质量（g） 质量/体积（g/cm3）

水 1 5 5 1

2 10 10 1

3 20 20 1

水银 4 5 68 13.6

5 10 136 13.6

6 20 272 13.6

（1）比较第①②③三次实验数据，可以得出结论：同一种物质，它的质量跟它的体积成．

（2）比较六次实验的“质量”和“体积”栏中的数据，可以进一步得出的结论是：同种物质，其质量与体积的比值 ；不同种物质，其质量与体积的比值一般．

我们引入了__________概念来反映物质的这一特性．

29．（4分）小丽同学在探究二力平衡条件的实验中，将系于卡片两对角的线，分别跨过左右支架上的滑轮，并在两个线端挂上相同的钩码，观察卡片在什么情况下处于平衡状态．

（1）如图，在纸片处于平衡状态后，小丽把小卡片转过一个角度，使小卡片受到的两个拉力大小相等，方向相反．松手后，卡片却不能保持平衡．她这样做是为了说明不在_____________上的两个力不平衡．

（2） 该实验中，为了说明不是作用在同一物体上两个力也不平衡，小丽可以怎么做?

答：________________________________________________________________．

（3）事实上，小丽的实验并不是十分严谨的，因为小卡片本身还有重力．这对小丽的实验结论__________影响(选填“有”或“没有”)，因为_________________________．

30．（5分）大气压随高度的升高而降低，一支登山队测出了几个高度的大气压如下表所示．

高度h/km 大气压p/×105Pa

0 1.01

0.4 0.97

0.8 0.92

1.2 0.88

1.6 0.83

2.0 0.79

（1）请你根据表中的数据，在右图所示的坐标中作出大气压随高度变化的图像．

（2）根据图像，可以看出大气压随高度变化的数量关系大致为：

（不必写关系式）．

（3）当高度为1km时，大气压约为 Pa．当高度为3 000km时，已到了大气层的边缘，此处的大气压约为 Pa．

（4）除了高度，大气压还与什么因素有关？请提出你的一个猜想：．

31．（4分）为测量一长方体木块的密度（木块的密度小于水的密度），实验室备有下列器材：①量筒、②天平（砝码）、③弹簧测力计、④刻度尺、⑤细线、⑥密度计、⑦缝衣针（水作为辅助器材可以直接使用）．

（1）需选择的实验器材：（只填序号）；

（2）实验步骤：

（3）木块的密度表达式： （用符号表示）．

四、解答与计算（共26分）

32．（4分）六种物质：铁、水银、水晶、白酒、牛奶、巧克力，请根据物质的物理属性，用两种不同的方法把它们分成两类，说明分类的依据．

33．（3分）坐在汽车里的乘客，当汽车突然启动时，上身会向_____倾倒，并请说明原因．

34．（6分）如图所示，放在水平桌面上的柱形容器高20cm，底面积10cm2，自重2N．容器内装有水，水深15cm，求：

（1）水对容器底的压力、压强；

（2）容器对桌面的压力、压强．

35．（7分）有一个石块重25N，将它浸没在水中时，弹簧测力计示数为15N， g取10N/kg，求：

（1）石块浸没在水中时所受的浮力；

（2）石块的密度；

（3）它浸没在酒精中时，弹簧测力计的示数．（酒精密度为0.8g/cm3）

（4）请根据此题，设计一个测量牛奶密度的实验方案，写出所需的器材、实验步骤及最后牛奶密度的表达式．

36．（6分）小华在家中从井里提水时，发现水桶浸没在水里时很轻，提离水面后变得很重．小华知道，水桶在水里时受到浮力作用，可是水桶受到的浮力有那么大吗？于是，小华和朋友小强找来工具：测力计、铝制的水桶（铝的密度为2.7g/cm3）、刻度尺、绳子等，将水桶浸没入家中水缸里的水中，当提着满桶水渐渐离开水面时，小华和小强分别测出对应的弹簧测力计的示数以及水桶上端到水面的距离(水面处记做0m，水面下为负)，然后将记录的数据绘成了图像，如图所示．

根据图像小华用水桶提出水面后绳子的拉力大小，减去水桶浸没在水里时的拉力大小，算出水桶浸没在水里时受到的浮力为104N，他大吃一惊：浮力真的很大啊！小强却仍然心存疑虑，他拿出纸，计算了一会儿说，水桶浸没在水里时受到的浮力应该是4N．

（1） 请说说他俩的探究经历了哪些过程？

（2） 你根据他俩绘制的图像，通过计算分析一下，他俩谁说的对呢？

（3） 你能求出水桶中的水有多重吗？是多少？（绳子所受重力、浮力不计，g取10N/kg）

参考答案

一、 选择题（每题2分，共30分）

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

A B C B A D B C A A C D C C D

二、填空题（每空1分，共18分）

16．硬度 17．2.7×103 2.7×103 2.7 18．间隙（相互作用的斥力） 相互作用的斥力 19． 近远小于 20．酒精 水银 21．错误 脚印的深浅反映的是压强的大小，而不是压力 22．具有惯性 受阻力作用

23． 2.25ρga24． 4×103 25．0.96×103

三、作图与实验（每图2分，每空1分，共26分）

26．图略（漏一项扣1分，扣完为止） 27．升高相同温度所需的时间 a b

28．（1）正比 （2）相同 不同 密度 29．（1）同一直线 （2）用剪刀将卡片一分为二，看两半纸片能否保持静止 （3）没有 卡片的重力远远小于绳子的拉力，可以忽略不计 30．（1）图略，此图1分 （2）每升高100m，大气压减小1 000Pa

（3）0.9×1050（4）季节、温度、气候等 31．方法很多，器材及表达式各1分，步骤2分，酌情给分，具体方法略

四、解答与计算（共26分）

32．（4分）可以根据状态分类：一类：铁、水晶、巧克力 另一类：水银、白酒、牛奶

根据硬度分类：一类：铁、水晶另一类：巧克力、水银、白酒、牛奶

根据导电性分类：一类：铁、水银另一类：巧克力、水晶、白酒、牛奶

33．（3分） 后乘客原来和汽车一起处于静止状态，当汽车突然启动时，乘客由于惯性要保持原来的静止状态，所以上身会向后倾倒．

34．（6分）解：

水对容器底压力F1＝G水＝1.47N ――――――――――（2分）

水对容器底压强p1＝F1/S＝1.47N/10-3m2＝1 470Pa ―――――（1分）

（2）容器对桌面压力F2＝G水+ G容＝1.47N+2N＝3.47N ―――――（2分）

容器对桌面压强p2＝F2/S＝3.47N/10-3m2＝3 470Pa ―――――（1分）

35.(7分)解：

（1）F浮＝G—F1′＝25N—15N＝10N ―――――（1分）

（2）因为浸没，所以有V石＝V排＝ ＝ ＝10-3m3

ρ石＝ ＝ ＝2.5×103kg/m3 ―――――（1分）

（3）当石块浸没在酒精中时，所受浮力F浮＝ρ酒gV排＝0.8×103kg/m3 ×10N/kg× 10-3m3＝8N

弹簧测力计示数F2′＝G—F浮＝25N—8N＝17N ―――――（1分）

（4） 器材：弹簧测力计、烧杯、水、细线、石块。―――――（1分）

步骤：①用细线系住石块，用弹簧测力计测出石块重G；

②测出石块浸没在水中时弹簧测力计示数F1′；

③测出石块浸没在牛奶中时弹簧测力计示数F2′． ――（2分）

表达式：ρ牛奶＝（G- F2′）ρ水/（G- F1′） ―――――（1分）

36．（6分）解：

（1）发现现象，提出问题，设计并进行实验，收集证据，得出结论，交流与评估．

（至少写出5点，少一点扣1分，扣完为止） ―――――（2分）

（2）应该是小强正确．计算水桶所受的浮力，应该用空水桶的重力，减去水桶浸没在水中时绳子的拉力，

F浮＝G— F′，ρ水gV＝ρ铝gV— F′数据代入，得：（2.7×103kg/m3—1.0×103kg/m3）×10N/kg×V＝6.8N

解得V＝4×10-4m3―――――（1分）

F浮＝ρ水gV＝1.0×103kg/m3 ×10N/kg×4×10-4m3 ＝4N

所以是小强正确．―――――（1分）

（3）水重应等于水桶完全离开水面后绳子的拉力，减去水桶重力，

空水桶重G＝ρ铝gV＝2.7×103kg/m3 ×10N/kg×4×10-4m3 ＝10. 8N

―――――（1分）

所以水重G水＝110.8N—10.8N＝100N ―――――（1分）

热流计的热流计的应用

这是热流计最常用的一种应用，主要是对各种设备的保温性能测试，包括各种工业炉窑、热力输送管道、建筑物、冷库、纺织物和服装、人员输送工具（客车、客轮、客机等）、暖棚等，地热和土壤热流的测试，制造热流法热导率测试设备等等。

对于各种工业炉窑、热力输送管道、建筑物、冷库等的保温性能测试，通常被称为节能监测（节能检测或节能测试），对于此类测试我国已有相应的国家标准，如GB/T 4272-2008 设备及管道保温技术通则，GB/T 8174-2008 设备及管道保温效果的测试与评价，GB/T 10295-2008 绝热材料稳态热阻及有关特性的测定-热流计，GB/T 17357-2008 设备及管道绝热层表面热损失现场测定-热流计法和表面温度法 包括辐射加热源，阳光辐射强度和太阳能设备，火灾的发生和防护，火药、炸药、推进剂的热强度和热分布，各种燃烧室的热强度和热分布，人工环境的热舒适测试和控制，高温风洞试验，等等。

在此类测试中有些项目可以需要考虑同时进行热对流的测试。

此类测试有些也有相应的国家标准，如：GB/T 11785-2005等。 因为热流传感器是热流计的一个敏感元件，因此热流传感器的发展进程决定的热流计的发展进程。

1914年，出现了最早应用于现场直接测量热流的热流传感器。当时德国的Henky教授要测量通过啤酒厂内地板的热流，他用10 cm厚的软木板覆盖地板，测出软木板上下两面的温度差，和软木板的导热系数从而计算出热流密度。

1924年，Schmidt设计了由绕在橡胶带上的热电堆组成的带状热流传感器用来测量带有保温层的管道的热流密度。一般认为这是第一种实用的热流传感器。当前广泛应用的热阻式热流传感器一直沿用了热电堆传感器这一基本型式。Schmidt热流传感器上的热电堆是用焊接的方式制成的，工艺比较复杂。1939年，为克服制作多点热电堆的困难， Gier和Boelter用在康铜丝上电镀银的方法制成了热流传感器用的热电堆（或称：线绕热阻式）。以后这种方法就逐步推广到制作各种热流传感器。这种线绕热阻式热流传感器的精度提不高的问题在于：一片板条上绕线圈只有板条的两个端头接触，无法定型规范，每一圈扁、圆不可能一致，而一个测头有几百圈，使得各个测头千差万别，另外线圈为了电镀必须是裸线，在制作过程中容易碰线从而改变性能，各线圈之间需要多点串连焊接，焊点状况也是各不相同焊点又多。由于结构形式和加工方法决定了各个传感器性能的离散性很大。为了确保各个传感器的线性，使其具有较高的精度，较窄的量程和使用温度范围。

由于是手工制作，因此各热流传感器的一致性（线长、电阻、电容、电感等）不是很高，分辨率较低，特别是在保证线性的基础上只能有较窄的量程。

1969年前后，随着对高精度热流测量的需求，提出了利用半导体材料制作热流传感器的感测元件：热电堆。既采用集成电路工艺，以硅膜作介质，采用扩散和粒子注人、硅外延、阳极氧化、腐蚀多孔硅、物理或化学气相淀积绝缘介质等技术在硅膜上制备热电堆。这类传感器具有具有线长一致、电阻、电容、电感一致等特点，因此具有更高的灵敏度、量程和工作温度范围。为通用领域提供经济实用精度更高的热流检测仪器。

由于采用了半导体制造工艺，使的各热流传感器的一致性（线长、电阻、电容、电感等）和性能（如工作温度、量程、分辨率和响应时间）得以大幅提高，特别是使其可以在很大的量程内具有良好的线性。

2002年，出现具有更高测量精度的薄膜热流传感器，以满足航空航天和军事科学的更高精度测量需要，使对微小热量变化的测量成为了可能。它是新的专利（EU patent：PCT/FR02/04033）技术：是由位于中间的低导热材料金属薄片和被涂覆在其两面的高导热材料沉积层构成的器件。涂覆材料的一面被能量照射，而另一面的背面覆盖有热屏障。照射的能量流量差引起一个电势能，它能容易地产生微小的电流。这个电流比例于能量流量。

由于采用新的专利技术，使的薄膜热流传感器非常的薄，典型厚度为0.4mm；各热流传感器的一致性（线长、电阻、电容、电感等）和性能（如量程、分辨率和响应时间）更高，特别是可确保其在很大的量程内具有良好的线性；其响应时间的典型值为25ms，因此它们能被用于不稳定热流或探测如突发的辐射热流等瞬态测量；超薄的厚度，也使其当被安装在表面时，它们与常规的传感器相比，是不敏感于空气缝隙的。

上述是用于测量热传导的热阻式热流传感器的发展进程。

在欧美等发达国家，线绕热阻式热流传感器已经被更高性能的半导体热电堆式热流传感器和薄膜式热流传感器所取代。塞式（Schmidt Boelter）和其它形式的辐射热流计也正在逐渐被由快速响应型薄膜热流传感器构成的辐射热流传感器所取代。但是用于高速瞬态快速测量（10～20ms）的圆箔式（Gardon）热流传感器一直沿用至今。这是因为最新的快速响应型薄膜热流传感器的响应时间还不能超过20ms。

热流计的显示仪表从最初的毫伏计、数字电压表也已经发展到使用高精度的数据记录仪和数据采集系统。 用于瞬态快速测量（10～20ms）的圆箔式辐射式热流传感器一直在我国的军工企业制造和使用。

80年代初，为了配合我国节能工作的需要，由国家投资、北京自动化技术研究所（现为北京自动化技术研究院）承担了仿制日本昭和电株式会社的HFM-101和HFM-115型热流计及配套线绕式热流传感器，国产后的型号为CHF并一直生产销售至今。

近几年我国的一些科研院所也进行过薄膜热流传感器的研制并取得了成功，但遗憾的是至今没有形成工业化生产。

热流传感器的热阻式热流传感器（热电堆式热流传感器）

热阻式（热电堆式热流传感器或称温度梯度型热流传感器）是应用最普遍的一类热流传感器。这类传感器的原理是：当有热流通过热流传感器时，在传感器的热阻层上产生了温度梯度，根据付立叶定律就可以得到通过传感器的热流密度，设热流矢量方向是与等温面垂直：

q = dQ / ds = -λ dT / dX

式中：q 为热流密度；dQ 为通过等温面上微小面积，dS 流过的热量；dT / dX 为垂直与等温面方向的温度梯度；λ 为材料的导热系数；如果温度为 T 和 T + ΔT 的两个等温面平行时：

q = - λΔT / ΔX

式中：ΔT为两等温面的温差；ΔX为两等温面之间的距离。

只要知道热阻层的厚度 ΔX，导热系数 λ，通过测到的温差 ΔT 就可以知道通过的热流密度。当用一对热电偶测量温差 ΔT 时，这个温差是与热流密度成正比的，温差的数值也与热电偶产生的电动势的大小成正比例，因此测出温差热电势就可以反映热流密度的大小：

q = Kr·E

式中：Kr为热流传感器的分辨率，W/(㎡·μv)；E为测头温差热电势；

分辨率Kr 是热阻式热流计的重要性能参数，其数值的大小反映了热流传感器的灵敏度。Kr 数值越小则热流传感器越灵敏，其倒数被称为热流传感器的灵敏度Ks（Ks=1/Kr）。

为了提高热流传感器的灵敏度，需要加大传感器的输出信号，因此就需要将众多的热电偶串联起来形成热电堆，这样测量的热阻层两边的温度信号是串连的所有热电偶信号的逐个叠加，信号大能反映多个信号的平均特性。

热电堆是热阻式热流传感器的核心元件，也是其他辐射式热流传感器的核心元件。