初中物理竞赛题的改编.docx
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初中物理竞赛题的改编
各初三物理备课组长：
根据近几年无锡中考物理试题特点，每年都有综合信息题，请老师们重视信息专题复习。
以下试题是从近几年竞赛题中改编而成的，请组织初三物理老师进行研究，根据学校实际复习情况，选择部分习题用二课时进行信息题专题复习。
中考复习专题——信息阅读题
信息题是一种新情景（或背景）试题，也叫情景题。
它的题干以日常生活、生产及现代科技中的某个事件、问题为情景提供一些信息，让同学们通过阅读、理解，思考和分析，正确提取、检索与转化有用信息，然后应用题干中的相关信息去解决问题。
深刻分析这类考题，可以发现这类试题的题设情境充满了时代气息，题目或以文字为载体，或以图文、图片、数据为条件，介绍物理过程，设置物理情景，从而达到对考生的综合能力的考查。
要解好信息题，要求同学们平时关注科学，增加课外阅读量；联系实际，拓宽视野，直面现实生活中的物理问题，学以致用；活化物理基本知识，注重基本素质和能力的培养。
一、试题特点
从近几年的各地物理考试试卷来看，都有一个非常耀眼的亮点：
信息题的出现。
这类试题有以下几个特点：
（1）很强的真实性和实用性：
取材于生活，所提问题也紧扣实际。
（2）载体的多样性：
提供信息的载体可以是文字、公式、图片或表格等。
（3）条件的相关性和隐蔽性：
题干所提供的信息有的是多余的，只对叙述物理事实有用，而对解题却无用，对同学们思考和分析形成了干扰；另一方面，求解时往往出现“条件不足”，这就要求同学们必须认真读题，从中挖掘隐含条件。
（4）迁移性：
解答时，要求同学们能把学过的知识和方法迁移过来，并应用到新的物理情景之中去。
二、应试策略
初中物理信息题一般难度不大，试题给出的信息是同学们可以接受和理解的。
但由于试题陌生度高，图表资料多，有些试题文字量大，考生情绪紧张，因而失分率较高。
同学们要解答好此类试题，必须具备扎实的知识基础和良好的心理素质。
这里重要的条件就是要求同学们从平时学习中要有意识地进行思维训练，形成理想的思维能力。
三、解题方法
解信息题的过程一般由以下四步组成：
第一步是处理信息，包括丢弃与问题无关的干扰信息，找到有用的信息，并使之跟物理知识发生联系；第二步纯化信息，是把题目中的日常生活、生产或现代科技背景抽去，纯化为物理过程；第三步为确定解题方法或建立解题模型；第四步为列式求解。
其中第一、第二两步是解信息题特有的，也是解信息题成败的关键。
近几年初中物理竞赛题改编
1．历史上2007年2月28日，从乌鲁木齐驶往阿克苏的5806次列车遭遇特大沙尘暴，列车从第1节到第11节车厢相继被推翻.看了这个报道后，某研究小组为探究沙尘暴的威力，进行了模拟研究.如图为测定沙尘暴风力的实验装置图，其中AB是一段水平放置的长为L的光滑均匀电阻丝，电阻丝的阻值为100欧，一质量和电阻都不计的细长金属丝一端固定于O点，另一端悬挂球P，无风时细金属丝竖直，恰与电阻丝在B点接触，有风时细金属丝将偏离竖直方向，细金属丝与电阻丝始终保持良好的导电接触，电源电压为10V。
研究小组的小明同学对此装置分析中，知道金属球单位面积上所受到的水平风力大小（p）与电压表的读数（U）成正比。
他们对决定金属球单位面积上所受到的风力大小的因素进行了如下的实验研究：
实验1：
在含沙量相同条件下，改变风速，记录不同风速下电压表的示数如下表．
实验2：
在风速大小相同条件下，改变风中空气的含沙量，记录不同含沙量时电压表的示数．
风速v（m/s）
5
10
15
20
电压表示数（V）
0.6
2.4
5.4
9.6
1．无风时，电压表示数为多少？
电路中的电流时多少？
2．为何不在电路中串联电流表，将电流表改成风力表？
3．根据实验1及上表中数据可知电压表示数与风速的关系；小明对实验2中数据进行分析处理，发现单位面积上所受到的风力（p）与含沙量（ρ）成正比。
请你写出单位面积上所受到的风力大小（p）与风速（v）和含沙量（ρ）的关系式。
（设比例系数为k）．
4．若问题3中关系式的比例系数k为0.6，请计算当被推翻的车厢高度h为3m，车厢长度l为25m，车厢质量为50t，铁轨间距d为1.5m，沙尘暴中含沙量为5kg/m3，当时的风速至少为多大？
（g=10N/kg，假设车厢是规则物体，风力集中作用在车厢的重心）．
解：
（1）0V0.1A
（2）风力改变时，电流表示数不变，所以不能用电流表示数反映风力变化。
（3）p=kρv2（4）Fh/2=Gd/2F=Gd/h=kρv2lh
v2=Gd/kρlh2=1.5×5×104×9.8/0.6×4.9×25×（3）2（m/s）2
v=33.3m/s
2.图甲为加油站加油系统示意图，油罐容积为30m3，为了降低油品损耗，保证油罐运行安全，在油罐顶部安装有调节油罐内外压力平衡的呼吸阀。
其中吸气阀（图乙）管口面积为2×10－3m2，重力不计的吸气阀盖在0.6N的恒力作用下堵住吸气管口。
加油时，加油机内油泵自动启动，加油枪流量控制为Q=5×10-4m3/s；（ρ油取0.8×103kg/m3，外界大气压取105Pa），求：
（1）某次加油时，加油枪口高出油罐油面3m，所加油的体积为2.5×10－2m3，则加油系统克服油的重力做了多少功？
（不考虑油面的变化）
（2）若加油枪口横截面积为4×10-4m2，则加油时油在油枪口处流速是多少米／秒？
（3）若油罐中油的体积为10.04m3，罐内气体压强与其体积关系如下表所示（吸气阀未打开前气体质量、温度保持不变），则在加油多长时间后，吸气阀会立即打开？
油罐内气体体积（m3）
……
19.96
19.98
20
20.02
20.04
……
油罐内气体压强（Pa）
……
99900
99800
99700
99600
99500
……
解：
（1）所加油的重力G=ρ油Vg=0.8×103kg/m3×2.5×10-2m3×10N/kg=200N，
加油系统克服油的重力做的功为：
W=Gh=200N×3m=600J。
（2）由于流量是单位时间内流出油枪的体积，即Q=
=Sv；
故油在油枪口处流速为：
v=
=
=1.25m/s。
（3）当吸气阀刚好打开时，对于阀盖进行受力分析，有F外=F内+F0 p外S2=p内S2+F0
则105Pa×2×10-3m2=p内×2×10-3m2+0.6N 则p内=99700Pa；
根据表中数据可知，当吸气阀刚好打开时，油罐中气体的体积为20m3。
则此时油罐中油的体积为V1=30m3－20m3=10m3；
故要加油的体积为：
V2=10.04m3－10m3=0.04m3
则要加油的时间：
t=
。
3．小亮家有一辆轿车，爸爸在给他讲车的性能时，总是说“2.0的排量”，却很少说“功率”，为此小亮特地从网上查到了排量的定义：
活塞从上止点移动到下止点所通过的“工作容积”称为气缸排量。
如果发动机有若干个气缸，所有气缸“工作容积”之和称为发动机排量。
小亮从说明书上查到家中的轿车采用的是LFX直列四缸发动机，排量为2.0L；从网上查找到了了这种轿车的输出功率与转速的关系如图所示。
（1）根据图分析，在发动机转速为1000～5000r/min范围内，它的输出功率与转速大致有怎样的定性关系？
（2）试通过公式推导出在其他参数相同时，轿车发动机的输出功率与其排量的关系。
（3）小亮又向爸爸询问了一些实测数据：
轿车行驶的路况好，平均车速为l00km/h时，发动机转速为2000r/min，平均油耗为9L/l00km。
参考图中的数据，分析这辆汽车在这种状态下行驶时，发动机的效率约为多少？
（已知汽油的热值为4.6×107J/kg，密度为0.7l×103kg/m3）
解：
（1）从图可以看出，在1000～5000r/min范围内，图线是一条过原点的直线，即说明输出功率与转速成正比。
（2）设做功冲程燃气对活塞的平均压强是p0，发动机排量为V排，每个活塞的受力面积为S，活塞移动距离为L，则V排=4SL，做功冲程中燃气对一个活塞的平均压力为F=p0S
每完成一个工作循环，在做功冲程中燃气对一个活塞做的功：
W=FL=SL=
则每个工作循环中，四个气缸燃气对活塞做的总功：
W=4W0=p0V排
每个工作循环，发动机的转轴转2圈，所用的时间t=2/n，
故发动机转速为n时燃气对活塞做功的功率：
P′=
。
所以，在发动机转速n、做功冲程气缸平均压强p0等参数相同时，燃气对活塞做功的功率P与发动机排量V排成正比。
当发动机的效率保持不变时，发动机的输出功率P出又与燃气对活塞做功的功率P成正比，因此发动机的输出功率P出与发动机排量V排成正比。
（3）由发动机输出特性曲线可知：
发动机转速为2000r/min时，其输出功率约为30kW（取值在29～31kW范围内均可）
设汽车行驶100km，则汽车的所用时间为t=
=1h=3600s；
故有用功W有=Pt=30kW×3600s=1.08×108J；
总功就是9L汽油完全燃烧所放出的热量Q放=Vρq=9×10－3m3×0.71×103kg/m3×4.6×107J/kg=2.94×108J；
故发动机的效率η=
=
=36.7%。
因为输出功率P′=
，而V排=2.0×10－3m3，n=2000r/min=33.3r/s；P′=30kW=30000W，
故做功冲程气缸人气体的平均压强约为p0=
=9×105Pa
3．如图1所示，位于两个电线杆之间的电线总是呈现出向下的弧线，弧线最低点与两端悬点间的水平线的距离称为垂距或称垂度。
小明发现：
冬天和夏天的垂距不同，这是由于电线热胀冷缩造成的，冬天的垂距较，夏天的垂距较；那么，垂距变化时，电线对两端杆的拉力是否发生变化呢？
小明进行了如下研究：
（1）如图2所示，在竖直面的等高点A、B处悬挂两根完全相同的橡皮筋，橡皮筋之间连结一根长约20cm的均匀的金属链条，改变悬挂点之间的距离，从而改变垂距，测量橡皮筋A、B的长度；
（2）下表是小明实验中记录的数据：
实验次数
A、B之间的距离/cm
A处橡皮筋的长度/cm
B处橡皮筋的长度/cm
1
15
4
4
2
20
5
5
3
25
6
6
4
30
8
8
根据测量数据，可以得出的结论是：
；
（3）实验时，选用橡皮筋的目的是：
；
（4）针对小明“改变悬挂点之间的距离，改变垂距”的方法，同组的小芳认为：
还可以“保持悬挂点之间的距离不变，换用不同长度的链条来改变垂距”，你认为小芳的方法合理吗？
，原因是：
。
（5）架设电线时，若所留垂距过小，你认为会有什么危害：
；若所留垂距过大，会有什么危害：
；（各写一条）
（6）为了防止电线杆倒塌，供电部门常在电线杆上攀绳进行加固，如图3所示，F2为攀绳产生的拉力，若电线对电线杆的拉力F1保持不变．为了更安全，在电线杆上连接点不变的情况下，应尽量（填“增大”或“减小”）角度α．
答案：
小大
（2）垂距越小，电线对两端的拉力越大
（3）便于比较拉力的大小
（4）不合理没有保证链条的重力相等
（5）当气温降低时电线收缩，会拉断电线，甚至将电线杆拉倒；遇到大风天气，电线摆动幅度过大，容易导致电线折断；同时，电线离地面太近，容易造成事故，并且浪费材料。
（6）增大
4．随着人们环保意识的提高，“风光互补路灯”（如图所示）得到了广泛的应用。
它在有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电机发电，两者皆备时同时发电，并将电能输送至蓄电池储存起来，供路灯晚间照明使用。
为了能使蓄电池的使用寿命更为长久，一般充电至90%左右即停止充电，放电余留20%左右即停止电能输出。
下表为某型号风光互补路灯系统配置方案的相关参数。
风力发电机
太阳能电池组件
最小启动风速
1.0m/s
太阳能电池
180W
最小充电风速
3.0m/s
太阳能转换效率
15%
最大限制风速
12.0m/s
蓄电池
400Ah-12V
最大输出功率
400W
大功率LED路灯
80W-12V
1．若遇到阴天并且无风，仅靠蓄电池供电，最多可以提供多少电能?
能使路灯正常发光多长时间？
2．若其中一块该“风光互补路灯”太阳能电池板的面积为2.5m2，当其垂直太阳光方向放置时，最大发电功率达到180W，则当地垂直太阳光方向1m2范围内太阳能电池板所接收太阳辐射的最大功率为多少？
3．如果当天是阴天，风速为10.0m/s时，风力发电机的输出功率将变为230W。
在这种风速下，持续光照12h，蓄电池的电量也只由25%充到了50%。
求此过程中太阳能电
池板充电效率。
1蓄电池可释放电能W=12V×400Ah×（90%-20%）=3360W·h
可供灯具正常发光时间：
t=W/P灯=3360W·h/80w=42h。
2当地垂直太阳光方向1m2范围内太阳辐射的最大功率：
P电池=180W/15%×2×2.5m2=240W。
（3）太阳能电池板充电效率。
η=P有／P总=[0.25×12V×400A×3600s/（12×3600s）+80w]/230w=78.3%
5．在新疆召开的“引渤入疆”（指引渤海水进入新疆）研讨会，引起了全国舆论的广泛关注。
其中一个方案是：
从天津取水，由黄旗海—库布齐沙漠—毛乌素沙漠—腾格里沙漠—乌兰布和沙漠—巴丹吉林沙漠，走河西走廊，经疏勒河自流进入罗布泊。
此路径中最高海拔约为1200m，从罗布泊到下游的艾丁湖，又有近1000m的落差。
此方案是否可行，涉及到环境、能源、技术等多方面的因素。
下面我们仅从能量角度来分析这个方案。
g=10N/kg,,水的密度ρ1＝1.0×103kg/m3。
（1）通过管道提升海水，电能的利用率η1=60%，将1吨海水提升到海拔1200m，需要耗多少电能？
利用水的落差发电，发电效率也为η1=60%，在1000m的落差中1吨水可以发多少电能？
（2）如果每年调4×109m3海水入疆，尽管利用落差发的电可以全部用来提升海水，但还需要额外提供电能。
（i）额外需要的电能可从三峡水电站输送。
已知三峡水电站水库面积约1.0×109m2，年平均流量Q=5.0×1011m3，水库水面与发电机所在位置的平均高度差h=100m，发电站的发电效率η1=60%。
求：
在一年中“引渤入疆”工程额外需要的电能占三峡电站发电量的比例。
（ii）我国西北地区风能充足，额外需要的电能也可通过风力发电来解决。
通过风轮机一个叶片旋转一周扫过面积的最大风能为可利用风能。
取空气密度ρ2＝1.25kg/m3。
某风力发电机的发电效率η2=40%，其风轮机一个叶片旋转一周扫过的面积S=400m2。
某地区风速不低于υ=10m/s的时间每年约为5500小时（合2.0×107s）。
求：
在该地区建多少台这样的风力发电机才能满足“引渤入疆”工程额外需要的电能？
解：
（1）将1T海水提升到海拔1200m，重力势能增加
J
由于电能的利用率为60%，所以需要耗电
J
利用1000m落差，1T水可以发电
J
（2）将1T海水输送到艾丁湖，额外需要耗电ΔE0=E1－E2=1.4×107J
每年从渤海湾调4×109m3海水入疆需要额外用电ΔE=4×109×ΔE0=5.6×1016J
（i）三峡水电站的年发电E=ρ1Qghη1=3.0×1017J
“引渤入疆”工程需要的电能占三峡电站发电量的比例为
=18.7%
（ii）对一台这样的风力发电机，1s内垂直流向叶片旋转面积的气体质量为ρ2υS
风能的最大功率
=
（ρ2υS）υ2=
ρ2Sυ3=2.5×105W
年发电量约W=η2Pmt=40%×2.5×105×2.0×107J=2.0×1012J
为满足“引渤入疆”工程额外需要的电能，需建数量n=
=2.8×104（台）
6．医学上对病人进行脑部手术时，需要将体温降到合适的温度．准备手术之前，病人的心肺功能开始由心肺机取代．
（1）心肺机的功能之一是用“电动泵”替代心脏，推动血液循环．如图所示，将线圈ab缠绕并固定在活塞一端，利用与固定磁铁之间的相对运动，带动电动泵中的活塞，抽送血液．图中阀门K1只能向外自由开启，反向则封闭管路；阀门K2只能向内自由开启，反向则封闭管路．
①当电动泵工作时，血液从阀门抽进，从阀门送出．
②当线圈中的电流从a流向b时，线圈的左端为极，活塞处于状态（填“抽血”或“送血”）．
③在抽送血液的过程中，电动泵将能转化为机械能．
（2）心肺机的另一个功能是用“热交换器”进行热量交换，通过血液循环调节体温．经监测，病人体温由17℃上升至正常体温37℃历时1小时．在这段时间内，假设人体所需热量完全由热交换器所提供，试求热交换器消耗的功率．设病人质量为75kg，人体组织的比热容与水相当，为c=4.2×103J/（kg•℃）．
（3）人类大动脉的截面积约是5.0×10－4m2，若心脏推送血液的平均压强约为1.2×104Pa，平均流速约0.20m/s．则心脏推动血液流动的平均功率约为________W．
答案：
（1）K2K1N送血电
（2）1750W（3）1.2W
7．有一种变频空调，利用“冷媒”这种物质的物态变化可以实现室内、外热量的转移．如图所示是此类变频空调机制冷系统的原理图，其中压缩机的作用是对气态“冷媒”加压，并使“冷媒”在铜管内循环．已知压缩机的转速越大，“冷媒”的流量越大，空调机的制冷能力就越强．
压缩机的转速由供电频率决定，变频空调机通过变频器在一定范围内调节供电频率，从而改变压缩机的转速，达到控制“冷媒”流量的目的．变频空调机开始工作时，以最大功率进行制冷，当室内温度快速降至设定温度后，压缩机随即处于低速持续运转状态，维持室温基本不变．
表一：
表示某型号变频空调机的“冷媒”流量与变频器供电频率之间的
对应关系．
表二：
表示该型号变频空调机部分参数之间的对应关系，其中：
制冷量是指每秒种空调机向制冷空间吸收热量的总和；能效比是空调机在额定状态工作时，制冷量与输入功率之比．
表一：
频率f/Hz
30
50
70
90
110
130
流量Q/kgh-1
38
72
106
140
174
208
最小
额定
最大
输入功率/W
130
700
1400
制冷量/W
650
3600
能效比
---
3.80
---
表二：
（1）空调机制冷时，液态“冷媒”在蒸发器中▲（填物态变化名称）成气态，此过程▲（选填“吸收”或“放出”）热量，故蒸发器应位于▲（选填“室外”或“室内”）．
（2）该空调在额定状态下制冷工作10min，可以使266kg的空气温度下降多少℃？
【空气的比热容c=1.0×103J/（kg·℃）】
（3）夏天，上述空调机开始以最大功率制冷工作0.5h后，家中房间温度降至设定温度，随即空调机处于低速稳定运转状态，又工作了10h，全过程共耗电2.9kW·h．则后10h空调机的电流是多少A？
（4）当变频器供电频率为80Hz时，“冷媒”流量为▲kg/h，铜管B中“冷媒”流速为▲km/h．
（气态“冷媒”密度为1.23kg/m3，液态“冷媒”密度为1.23×103kg/m3，铜管内横截面积为0.4cm2．）
27.（9分）
（1）汽化吸收室内
（2）6℃（3）1A（4）1232.5
8.科技小组的同学想利用学到的浮力知识制作一个浮力秤。
他们找来一个瓶身为柱状体的空饮料瓶，剪掉瓶底，旋紧瓶盖，在瓶盖系上一块质量适当的石块，然后将其倒置在水桶里，如图所示。
使用时，只要把被测物体投入瓶中，从水面所对的刻度就可以直接读出被测物体的质量。
（1）在这里石块的作用是什么?
试应用所学物理知识分析其中的道理；
（2）这种浮力秤的质量刻度是均匀的吗?
为什么?
（3）经测量，该饮料瓶圆柱状部分的直径为8.0cm，当浮力秤中不放被测物体时，水面所对位置为零刻度（如图所示）。
请根据图中标明的长度值，通过计算，在1、2、3、4各刻度线右侧给浮力秤标明对应的质量值。
（π取3.1，最后结果只保留整数）
9．小兰家的全自动家用豆浆机的部分技术数据如下表所示。
额定电压
220V
电机功率
180W
额定频率
50Hz
加热功率
800W
加干豆量
75g
加水量
1200mL
制作豆浆的程序大致如下：
（水温为20℃）小兰在用该豆浆机制作豆浆之前关闭了她家所有的用电器开关。
工作程序
加热→
打浆→
煮浆→
防溢延煮→
断电报警
工作时间与状态
电热器开始加热8min后，水温达到打浆设定温度。
电机带动刀片高速打浆，打浆共4次，每次打15s，间隔15s。
电热器继续加热，直至豆浆第一次沸腾，耗时2min。
电热器间断加热，（每加热lmin，停20s）使豆浆反复煮沸，充分煮熟。
共6min40s结束。
机器发出声光报警，提示豆浆已做好
（1）在预热时，电热器开始加热，若水温从20℃升高到40℃，在预热过程中吸收多少热量？
（不计热损失和干豆吸收的热量）
（2）在额定电压下，打浆时通过电动机的电流是多大？
（3）煮好一锅这样的豆浆需要消耗多少电能?
（4）根据上一问的计算结果，计算制作一锅这样豆浆的过程中她家电能表的转盘应转过多少圈?
10.目前市场上有一种热水器叫做“空调热水器”，又名“冷气热水器”，顾名思义，就是可同时提供空调制冷和热水供应的热水器．其最大的好处是相比传统的电热水器和燃气热水器，这种热水器非常节能．其原理与普通的空调相似，如图所示．
（1）根据图简述这种热水器的工作原理．
（2）以下为某种品牌的三种型号“空调热水器”的测定参数（在环境温度20℃，进水温度20℃时测定）：
型号
A
B
C
额定/最高出水温度（℃）
55/60
输入功率（kW）
1.2
1.7
2.8
电源
220V/50Hz
热水产率（L/h）（△t=35±1℃）
120
170
280
环境温度范围（℃）
-10-50
请根据上表数据计算或分析：
①功率与A型热水器相同的传统电热水器工作一小时消耗多少电能？
②A型电热水器工作一小时消耗多少电能？
③这种热水器有一种性能参数叫做“能效比”，其定义为：
当水吸收Q的热量，电流所做的功为W时，能效比η=Q/W．A型热水器的能效比为多少？
11．干电池本身有一定的电阻，因此，实际干电池可以等效为一个没有电阻的理想干电池和一个阻值一定的电阻串联而成（如图甲）。
如图16所示，电源由几个相同的干电池组成.合上开关S，变阻器的滑片从A端滑到B端的过程中，电路中的一些物理量的变化，如图17中甲、乙、丙所示，图甲为电压表示数与电流表示数关系。
图乙为干电池输出功率跟电压表示数关系，图丙为干电池输出电能的效率η与变阻器接入电路电阻大小和关系，不计电表、导线对电路的影响，求：
（1）串联的干电池个数；
（2）变阻器的总电阻.
（3）甲、乙、丙三个图上的a、b、c各点的坐标.
12．如图甲所示为某型号汽车的自动测定油箱内测量的电路原理图，其中电源两端的电压恒为24V，R0为阻值为10Ω的定值电阻，A为测量指示表（一只量程为0～0.
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