2025年大學(xué)《智能體育工程》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——智能材料在體育工程中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分）1.下列哪一項(xiàng)不屬于智能材料的典型特征？A.能夠感知外部刺激并作出響應(yīng)B.能夠根據(jù)指令改變自身形態(tài)或性能C.響應(yīng)過(guò)程通?？赡媲铱芍貜?fù)D.材料的化學(xué)成分在響應(yīng)過(guò)程中發(fā)生永久性改變2.在智能運(yùn)動(dòng)服裝中用于收集肌電信號(hào)（EMG）的導(dǎo)電材料，其主要功能是？A.產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電流驅(qū)動(dòng)服裝變形B.感知并傳導(dǎo)肌肉活動(dòng)產(chǎn)生的電信號(hào)C.提供加熱功能以促進(jìn)肌肉恢復(fù)D.增強(qiáng)服裝的機(jī)械強(qiáng)度和耐用性3.形狀記憶合金（SMA）在體育工程中應(yīng)用的主要優(yōu)勢(shì)之一是？A.能夠長(zhǎng)期自主地恢復(fù)預(yù)設(shè)形狀B.在驅(qū)動(dòng)過(guò)程中能產(chǎn)生較大的應(yīng)力或應(yīng)變C.對(duì)環(huán)境溫度變化不敏感D.成本極低且易于大規(guī)模生產(chǎn)4.電活性聚合物（EAP）又被稱(chēng)為？A.智能纖維B.智能織物C.智能肌肉D.智能驅(qū)動(dòng)器/執(zhí)行器5.以下哪種技術(shù)不屬于利用智能材料實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)生理參數(shù)無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)的方式？A.基于導(dǎo)電纖維的柔性壓力傳感器B.基于壓電材料的加速度傳感器C.基于形狀記憶合金的應(yīng)變傳感器D.基于射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)的標(biāo)簽定位6.智能材料應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)護(hù)具時(shí)，其主要的安全保障功能通常涉及？A.提升護(hù)具的防水性能B.在受到?jīng)_擊時(shí)吸收能量并可能自修復(fù)C.實(shí)時(shí)顯示護(hù)具的磨損程度D.為佩戴者提供外部照明7.在智能材料應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中，用于捕捉和分析運(yùn)動(dòng)員姿態(tài)的技術(shù)，其核心原理通常依賴(lài)于？A.材料的自感知能力B.材料的電致變色效應(yīng)C.材料的變形與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的相關(guān)性，結(jié)合傳感器陣列與算法分析D.材料對(duì)特定生物波段的吸收特性8.以下哪項(xiàng)不是智能材料在體育工程應(yīng)用中面臨的主要挑戰(zhàn)？A.材料的長(zhǎng)期可靠性和穩(wěn)定性B.可穿戴設(shè)備的能量供應(yīng)問(wèn)題C.智能材料的成本過(guò)高，難以普及D.智能服裝的舒適度和透氣性問(wèn)題完全可忽略9.自修復(fù)材料在體育裝備中的應(yīng)用潛力主要體現(xiàn)在？A.實(shí)現(xiàn)裝備外觀(guān)的個(gè)性化定制B.自動(dòng)更換磨損的零件C.在裝備受損后恢復(fù)其部分或全部功能D.提高裝備的熱傳導(dǎo)性能10.隨著技術(shù)發(fā)展，智能材料在體育工程領(lǐng)域的應(yīng)用呈現(xiàn)出怎樣的趨勢(shì)？A.更加單一化，專(zhuān)注于某一特定功能B.從單一材料應(yīng)用向多材料融合、系統(tǒng)集成方向發(fā)展C.應(yīng)用范圍逐漸縮小，僅限于高端專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域D.對(duì)運(yùn)動(dòng)員的生理負(fù)荷要求越來(lái)越高二、填空題（每空2分，共20分）1.智能材料通常具有感知______、響應(yīng)______和驅(qū)動(dòng)/執(zhí)行______等基本能力。2.導(dǎo)電聚合物作為傳感器時(shí)，其電阻值的變化通常與所受的______、______或______等因素相關(guān)。3.形狀記憶合金（SMA）在溫度變化時(shí)，能夠從______狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)開(kāi)_____狀態(tài)，并在此過(guò)程中輸出機(jī)械功。4.智能纖維通常指具有傳感或驅(qū)動(dòng)功能，且可以紡織成紗線(xiàn)或織入織物中的______材料。5.在運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)監(jiān)測(cè)中，基于智能材料的______傳感器可以非接觸式地測(cè)量運(yùn)動(dòng)員的心率等生理參數(shù)。6.智能材料應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)康復(fù)領(lǐng)域，例如智能矯形器可以利用______材料的特性提供輔助支撐或被動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練。7.智能運(yùn)動(dòng)服的舒適性不僅包括穿著的柔軟度和透氣性，還包括材料響應(yīng)的______和______。8.智能材料的發(fā)展需要考慮其與人體環(huán)境的______性以及系統(tǒng)的______性。9.利用智能材料收集的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，需要通過(guò)______和______進(jìn)行處理與分析，以提取有價(jià)值的信息。10.預(yù)計(jì)未來(lái)智能材料在體育工程中的應(yīng)用將更加注重與______、______等技術(shù)的深度融合。三、名詞解釋?zhuān)款}4分，共20分）1.傳感效應(yīng)2.執(zhí)行效應(yīng)3.智能纖維4.能量收集5.人機(jī)交互四、簡(jiǎn)答題（每題6分，共24分）1.簡(jiǎn)述形狀記憶合金（SMA）在智能運(yùn)動(dòng)護(hù)具中可能的應(yīng)用方式及其原理。2.智能服裝在運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)中通常需要具備哪些關(guān)鍵功能？并簡(jiǎn)述其實(shí)現(xiàn)原理。3.與傳統(tǒng)材料相比，智能材料應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)裝備在性能提升方面有哪些主要體現(xiàn)？4.分析將智能材料應(yīng)用于極端環(huán)境（如極寒、深海）運(yùn)動(dòng)裝備時(shí)需要重點(diǎn)考慮的技術(shù)挑戰(zhàn)。五、論述題（12分）結(jié)合具體的體育應(yīng)用場(chǎng)景，論述智能材料的應(yīng)用如何有助于提升運(yùn)動(dòng)員的表現(xiàn)或安全性，并分析其中可能存在的局限性或潛在風(fēng)險(xiǎn)。試卷答案一、選擇題1.D2.B3.B4.D5.D6.B7.C8.D9.C10.B二、填空題1.刺激，效應(yīng)，功能2.力，應(yīng)變，形變3.變形，原始（或記憶）4.智能型5.電磁（或光學(xué)）6.形狀記憶合金（或電活性聚合物）7.可逆性，無(wú)創(chuàng)性（或舒適性，無(wú)干擾性）8.生物相容，智能化（或系統(tǒng)性，集成化）9.采集，傳輸10.人工智能，物聯(lián)網(wǎng)三、名詞解釋1.傳感效應(yīng)：指智能材料能夠感知外部環(huán)境刺激（如力、光、熱、電、磁、化學(xué)物質(zhì)等）并產(chǎn)生可測(cè)量的響應(yīng)（如電阻、電壓、形狀變化等）的特性。2.執(zhí)行效應(yīng)：指智能材料在外部激勵(lì)（如電場(chǎng)、磁場(chǎng)、溫度變化等）作用下能夠改變其形狀、尺寸或物理性質(zhì)，從而產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)或驅(qū)動(dòng)力的特性。3.智能纖維：指具有傳感或驅(qū)動(dòng)功能，并且其結(jié)構(gòu)或性能能夠響應(yīng)外部刺激，可以像傳統(tǒng)纖維一樣用于紡織加工，最終形成具有智能功能的纖維制品。4.能量收集：指利用智能材料或結(jié)合特定技術(shù)（如壓電、摩擦電、熱電等）將環(huán)境中的能量（如機(jī)械振動(dòng)能、人體運(yùn)動(dòng)能、太陽(yáng)能、體溫等）轉(zhuǎn)化為電能或其他可用形式的技術(shù)。5.人機(jī)交互：指利用智能材料實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器（或環(huán)境）之間信息交換和交互作用的過(guò)程，例如通過(guò)智能服裝或設(shè)備感知人體狀態(tài)并與用戶(hù)或外部系統(tǒng)進(jìn)行信息傳遞或反饋。四、簡(jiǎn)答題1.答：SMA可用于制作自適應(yīng)緩沖或支撐結(jié)構(gòu)。例如，在頭盔中，當(dāng)受到?jīng)_擊時(shí)，SMA元件的相變吸收能量，同時(shí)其應(yīng)力-應(yīng)變特性可設(shè)計(jì)為在沖擊力超過(guò)安全閾值時(shí)提供額外的支撐力，防止頭部過(guò)度移動(dòng)。其原理是利用SMA受沖擊后溫度升高發(fā)生相變，體積膨脹或應(yīng)力增大，從而改變結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能?；蛟陉P(guān)節(jié)護(hù)具中，利用SMA的形狀記憶效應(yīng)，在運(yùn)動(dòng)員活動(dòng)時(shí)提供支撐，在靜止時(shí)恢復(fù)柔軟。2.答：智能服裝的關(guān)鍵功能包括：生理信號(hào)采集（如通過(guò)導(dǎo)電纖維/織物采集心電、肌電、呼吸等信號(hào)）、環(huán)境參數(shù)感知（如溫度、濕度、氣壓、紫外線(xiàn)等）、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)（如姿態(tài)、加速度、關(guān)節(jié)角度等）、以及實(shí)時(shí)反饋與交互（如通過(guò)柔性顯示屏顯示信息、通過(guò)電刺激提供運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)或疼痛管理反饋）。實(shí)現(xiàn)原理主要基于將柔性傳感器（導(dǎo)電纖維、壓電材料、光纖等）、能量收集裝置（如柔性太陽(yáng)能電池、能量收集織物）、微處理器和無(wú)線(xiàn)通信模塊等集成到服裝結(jié)構(gòu)中。3.答：智能材料在性能提升方面的主要體現(xiàn)有：提高裝備的智能化水平，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體狀態(tài)、環(huán)境變化的實(shí)時(shí)感知和自適應(yīng)響應(yīng)；增強(qiáng)裝備的保護(hù)性能，如自修復(fù)材料可延長(zhǎng)使用壽命，SMA可提供動(dòng)態(tài)沖擊防護(hù)；提升運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，如智能服裝提供實(shí)時(shí)反饋，能量收集裝置延長(zhǎng)設(shè)備續(xù)航；改善用戶(hù)體驗(yàn)，如自適應(yīng)裝備提高舒適度和貼合度，可穿戴設(shè)備實(shí)現(xiàn)無(wú)感監(jiān)測(cè)。4.答：技術(shù)挑戰(zhàn)主要包括：材料性能的極端適應(yīng)性，要求材料在極低/極高溫度、高壓、強(qiáng)腐蝕性等惡劣環(huán)境下仍能保持穩(wěn)定的傳感、驅(qū)動(dòng)或自修復(fù)功能；能源供應(yīng)問(wèn)題，極端環(huán)境下的能量收集效率可能降低，需要更可靠、高效的能量存儲(chǔ)和供應(yīng)方案；信號(hào)傳輸與數(shù)據(jù)處理，惡劣環(huán)境可能干擾無(wú)線(xiàn)信號(hào)，需要高魯棒性的通信協(xié)議和強(qiáng)大的抗干擾數(shù)據(jù)處理能力；可靠性與壽命，組件需要在嚴(yán)苛條件下長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，防止失效；成本與規(guī)?；a(chǎn)，針對(duì)極端環(huán)境的特種智能材料研發(fā)和制造成本通常較高，難以大規(guī)模應(yīng)用；以及生物安全性（如長(zhǎng)期接觸）和環(huán)境影響等也需要特別考慮。五、論述題答：智能材料的應(yīng)用顯著提升了運(yùn)動(dòng)員表現(xiàn)與安全性。例如，在運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)提升方面，基于導(dǎo)電纖維的智能服裝可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生理參數(shù)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，為教練和運(yùn)動(dòng)員提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，優(yōu)化訓(xùn)練計(jì)劃；集成傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的自適應(yīng)裝備（如智能跑鞋、球拍）可提供個(gè)性化力學(xué)反饋或輔助，幫助運(yùn)動(dòng)員改進(jìn)技術(shù)、提升效率；利用能量收集技術(shù)為可穿戴監(jiān)測(cè)設(shè)備供電，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間、無(wú)干擾的連續(xù)監(jiān)測(cè)；智能材料還可用于開(kāi)發(fā)模擬訓(xùn)練環(huán)境或提供實(shí)時(shí)生物反饋，增強(qiáng)訓(xùn)練效果。在安全性方面，智能護(hù)具（如頭盔、護(hù)膝）能集成沖擊傳感和SMA驅(qū)動(dòng)元件，在發(fā)生碰撞時(shí)快速響應(yīng)，提供額外的支撐或能量吸收，有效降低損傷風(fēng)險(xiǎn)；自修復(fù)材料可用于制造更耐用、不易破損的裝備，減少因材料老化或損壞引發(fā)的安全隱患；智能材料還可用于監(jiān)測(cè)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)（如極端溫度、空氣質(zhì)量），及時(shí)發(fā)出警報(bào)。然而，其局