第十七届全国初中应用物理知识竞赛及复赛试题及答案.docx
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第十七届全国初中应用物理知识竞赛及复赛试题及答案
2007年第十七届全国初中应用物理知识竞赛及复赛试题及答案
2010-10-1316:
20:
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本文引用自WGB128LXH《引用2007年第十七届全国初中应用物理知识竞赛及复赛试题及答案》
2007年第十七届全国初中应用物理知识竞赛初赛试题
本试卷共有八个大题，满分100分。
答卷时间：
200７年3月24日（星期六）上午9：
30～11：
10。
一、选择题 以下各小题给出的四个选项中只有一个是正确的，把正确选项前面的宇母填在题后的括号内（每小题2分，共10分）。
1.为了保证飞机在起降过程中的安全，飞机起飞和降落时下列操作中正确的是（ ）
Ａ.起飞时前轮先离开地面，降落时前轮先接触地面
Ｂ.起飞时前轮先离开地面，降落时后轮先接触地面
Ｃ.起飞时前轮先离开地面，降落时前、后轮同时接触地面
Ｄ.起飞时前、后轮同时离开地面，降落时前、后轮同时接触地面
2.手机已成为现代生活中常用的一种通讯工具。
一般的手机都设有利用振动提示人们“来电”的装置。
有一种手机提示“来电”是用一个微型电动机带动转轴上的叶片转动，当叶片转动时，电动机也就跟着振动起来，从而又带动手机振动。
在图1所示的几种形状的叶片中，你认为能够实现上述振动功能的是（ ）
3.蔬菜加工企业为了避免蔬菜在长途运输、贮藏等环节中腐烂变质及高温杀菌时对蔬菜营养成分的破坏，常常对蔬菜进行真空脱水，使之成为脱水蔬菜。
从物理学的角度看，真空脱水的道理是（ ）
Ａ.真空环境的温度极低，可使蔬菜中的水分迅速凝固并升华，从而实现脱水
Ｂ.真空环境的温度很高，可使蔬菜中的水分在短时间内迅速汽化，从而实现脱水
Ｃ.真空环境的空气密度很小，可迅速提高蔬菜中水分子的运动速度，从而实现脱水
Ｄ.真空环境的气压很低，因而大大降低了水的沸点，使蔬菜中的水分迅速汽化，从而实现脱水
4.人们用来取暖的一种热水袋如图所示。
它的表面有很多长条状的橡胶突起部分，这些突起部分相互平行且突起的高度较大，做成这种外形的主要目的是（ ）
Ａ.使热水袋美观大方，起到装饰作用
Ｂ.使热水袋能同时具有传导、对流和辐射的传热功能
Ｃ.这种突起具有良好的弹性，在外界压力作用下容易发生弹性形变，以防止在某种重压下所灌热水将热水袋胀破
Ｄ.减小热水袋与人体的直接接触面积，以降低热水袋的放热速度，实现缓慢放热
5.由于长期的河道淤塞，黄河下游的河床已被抬高。
沿河农民通常采用如图3所示的方式，引黄河水来灌溉农田。
有关这种引水灌溉方式，下列说法中错误的是（ ）
Ａ.这种取水灌溉方式利用了连通器原理
Ｂ.使用时Ｂ端管口必须低于Ａ处水面
Ｃ.使用时先将管道中灌满水
Ｄ.高度差Ｈ越大，管道中的水流得就越快
农田灌溉的剖面示意图
二、填空题（每空1分，共15分）
1.古诗《小儿垂钓》中有“路人借问遥招手，怕得鱼惊不应人”。
（1）这个钓鱼的小儿面对路人的询问，只是招招手却默不作声。
这是因为他知道声音不仅能在空气中传播，还能在中传播。
（2）小儿招手（选填“会”或“不会”）产生波动，鱼儿听不见的原因是
。
图4图5
2.去年暑假小明参加学校的生存夏令营，学到了野外生存的很多知识和技能。
其中：
（1）获取饮用水。
如图4，用大塑料袋套在树叶浓密的嫩枝上，扎紧袋口。
随着植物中水的不断和，经过一段时间，塑料袋的内表面上就会出现一层水珠。
（2）用影子辨别方向。
如图5所示，将一根直杆竖直插在水平地面上的O点。
中午前后，用描点的方法在地面上画出杆的阴影顶端的运行轨迹，在轨迹上找出其中距O点最近的点A，则OA所指示的方向就是（选填“东”“西”“南”“北”）方向，这一判断应用的光学知识是。
3.当摄影师用一台镜头焦距固定的照相机给全班同学照完毕业像后，接着又要给小明同学照半身像，这时摄影师应该（填“增大”或“减小”）照相机镜头和小明同学的距离，同时（填“增大”或“减小”）镜头到底片的距离。
4.用久了的白炽灯泡会蒙上一层浅浅的黑色，这是因为钨丝受热时产生现象，出现钨蒸气，在灯泡内壁上产生的缘故。
5.油库里的储油罐如图所示，它浑身银白，直径较大，高度较矮（相对于直径而言），像个短胖子。
请回答：
（1）在储油罐的这些设计中，“浑身呈银白色”是为了；“直径较大，高度较矮”是为了。
（2）在储油罐旁还安装有自动喷头，每到夏天，特别是白天的中午，常用喷头向储油罐喷水，这主要是利用水的较大的特性，以及水蒸发时要吸热的特性来给储油罐，以防止油的自燃。
三、简答下列各题（每小题4分，共20分）
放大后的饮料
吸管截面图
放大后的药物
吸管截面图
1.小华感冒咳嗽，妈妈给她买了“双黄连口服液”。
粗心的小华将口服液盒内特制吸管弄丢了，只好拿来一根饮料吸管插入瓶中，结果她费了很大的劲才把药液“吸”上来。
后来，她发现这两种吸管的形状不一样：
饮料吸管外壁光滑，口服液吸管外壁有棱，两种吸管的截面形状如图所示。
请你运用物理知识解释为什么两种吸管“吸”药的效果不同。
2.小明要买一个电炉用来烧开水，他到商店去选购时看到有800Ｗ和1200Ｗ两种规格，他想：
800Ｗ的功率小，比较省电，打算买800Ｗ的。
如果从节能的角度考虑，你认为他的这种想法合理吗，为什么？
3.寒冬时节的早晨，汽车司机上车后常发现在前风挡车窗上出现白色的“哈气”，于是他打开暖风，很快就能除掉“哈气”；夏天，在下大雨后，风挡车窗上也出现“哈气”影响安全驾驶，于是司机打开空调制冷，很快“哈气”也被除掉。
为什么同样的现象，司机采取不同的方法却收到了相同的效果？
请你用所学的物理知识加以解释。
4.小洪买了一种叫“吹泡泡”的玩具，发现有时能吹出泡泡，有时又吹不出泡泡。
爱动脑筋的他产生了一个疑问：
这泡泡的产生究竟与哪些因素有关呢？
他猜想：
泡泡的产生可能与吹泡泡用的管子粗细有关，于是他设计并进行了实验，记录了如下实验结果：
液体
肥皂液
管子直径/mm
3
5
10
20
50
泡泡产生的情况
容易
较易
较难
难
不产生
请你根据小洪的实验记录回答下列问题：
（1）分析以上实验结果，可以得到什么结论？
（2）请你另外提出两种猜想，说明影响泡泡产生的因素。
（3）设计一个方案，验证你提出的其中一种猜想。
5.如图为输电线路中常用的油浸自冷式变压器。
变压器内部的铁芯、线圈就浸没于变压器油（一种矿物油，也称导热油）中。
变压器工作时，铁芯、线圈会发热。
这些热量主要通过导热油并流经变压器外部的一根根金属管道散发到空气中，从而使铁芯、线圈的温度不会升高太多，以确保变压器的安全运行。
请回答：
（1）变压器外部的散热器为什么做成管道状？
（2）变压器的上部有个油箱，其侧面有一个油量表。
油量表就是一根上、下两端均开口并插入油箱中的玻璃管。
电工通过观察玻璃管中油面的高度来判断油箱中油量的多少。
请问：
设计这一装置利用的主要物理知识是什么？
（3）从图8我们发现：
变压器外部的散热管道都是沿竖直方向而不是沿水平方向分布的，这是为什么？
（4）正常情况下，变压器油箱中的导热油是绝对不允许装得满满的，这是为什么？
四.（8分）小明家新买了一条100Ｗ的电热毯，他想用电流表和电压表测量电热毯的电阻值，于是连接了如图9所示的实验电路。
其中电源两端的电压为6Ｖ，Rx为电热毯的电阻值，滑动变阻器的最大阻值为20Ω。
但实验过程中，小明发现，不论怎样调整滑动变阻器触头P的位置，电压表的示数几乎不发生变化，且查得电路各处均连接无误。
请你分析一下产生这一现象的原因是什么？
若不更换实验器材，应怎样连接电路，才能在触头P滑动过程中，有效地改变电热毯两端的电压值。
五.（10分）如图所示为利群商厦安装的光敏电阻自动计数器的示意图。
其中A为光源，B为由电动机带动匀速运行的自动扶梯，R1为光敏电阻，R2为定值电阻，当有光照射时R1＝R2。
每当扶梯上有顾客经过，挡住由Ａ射向R1的光线时，R1的电阻值就增大，计数器就计数一次。
请回答：
1.当扶梯上的顾客挡住由Ａ射向R1的光线时，光敏电阻R1两端的电压将发生怎样的变化？
R1的功率怎样变化？
2.若已知自动扶梯满载时，相邻的两个顾客之间的距离均为50cm，扶梯运行的速度为1m/s。
求计数器计数101次，所需用的时间。
3.若某一段时间内自动扶梯的乘载率为20％，试求这一段时间内该商场自动扶梯上的平均客流量是多少。
（客流量是指单位时间经过的顾客人数）
六.（10分）“加在密闭液体上的压强，能够大小不变地被液体向各个方向传递”，这个规律叫做帕斯卡定律。
在图11所示的连通器中，如果活塞的质量和液体本身所受的重力可以忽略不计，根据帕斯卡定律可以推得，作用在大、小活塞上的力和大、小活塞的面积有以下关系：
=
根据这一关系式：
如果小活塞的面积较小，那么在小活塞上加一个较小的力，就可以在大活塞上得到一个较大的力。
“液压千斤顶”就是根据帕斯卡定律制成的。
图12所示的是液压千斤顶的剖面图。
它是汽车等运输机械常备的维修工具，只要对杠杆施加一个不大的作用力F，就可以把一辆汽车顶起来而便于更换和修理轮胎。
如果图示的千斤顶的大活塞面积是40cm2，小活塞面积是5cm2，杠杆上的OA＝OB。
请回答：
1.使用中发现，压下杠杆时，虽然能把一个重物顶起来，但一放手，重物又降了下来，不能把重物长时间顶住。
这说明图示的千斤顶有一个零件损坏或丢掉了。
请你画一个零件补在相应的位置上，达到被顶起的重物不再降下来的目的（在图12上画出示意图即可）。
2.若修好了的液压千斤顶的机械效率为80％，使用时，假设大活塞刚好顶在重物的重心竖直线的位置上。
若要在1min内把1t的重物顶起3cm，则维修人员消耗的平均功率和加在杠杆B端的力分别是多大？
（取ｇ＝10N／kg）
七.（13分）某院内有甲、乙两户居民，院内原先供电线路用的是横截面积为2.5mm2的铝芯橡皮绝缘线，从进院后的接线端经25ｍ先到达甲户，再从甲户经25ｍ到达乙户。
每户总用电额定功率均为2ｋＷ。
为了增加用户的最大安全用电功率，现在要进行“电力增容”，使每户总用电额定功率均可增加到4ｋＷ。
增容后保持院内线路分布情况不变，只是供电线路改用铜芯橡皮绝缘线。
下表列出了不同横截面积的铜导线在常温下的安全载流量（即长时间通电时的最大安全电流）。
导线横截面积S／mm2
铜芯橡皮绝缘线安全载流量I／A
2.5
28
4
37
6
47
10
68
假设两户所有用电器均为纯电阻电器，各用电器的额定电压都是220Ｖ，用户室内电线的电阻忽略不计。
而且设进院后的接线端的电压总保持220Ｖ，试回答下列问题：
1.画出院内的供电和用电的电路图。
2.通过计算说明，在实用和经济的前提下，为了“电力增容”，院内的供电线路应选用哪一种铜导线？
3.若选用的铜导线每米电阻为4.25×10-3Ω，那么增容后，在甲、乙两用户都同时使用“220Ｖ4ｋＷ”的电器时，乙户所得到的实际电功率是多少？
八.（14分）如图是常见的一种电动自行车，使用前要先对车上的蓄电池充电。
骑行时，蓄电池对车上的电动机供电，电动机为车提供动力。
下表是这种品牌电动自行车的一些主要技术参数。
最高车速
≤30km／h
一次充电连续行驶里程
50km
蓄电池
36V／10Ah
铅酸蓄电池
充电时间
8h
一次充电耗电量
0.6kW·h
电动机效率
80%
整车质量
40kg
最大骑行噪声
≤62dB
请回答：
1.技术参数表中“336V／10Ah”表示的物理意义是什么？
2.若质量是70kg的人骑电动自行车在水平路面上以6m/s的速度匀速行驶时，受到的阻力是人与车总重的0.02倍，取ｇ＝10N/kg。
求：
行驶20min，电动机对自行车做的功和通过电动机线圈的电流。
3.若摩托车每行驶10km耗油2.5Ｌ，油价约5.1元／Ｌ，照明用电的电费约0.5元／kW·h，请通过计算说明使用电动自行车与摩托车哪种更经济。
4.请从环保角度，比较电动自行车与摩托车对环境的污染情况。
5.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（106J）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多少？
2007年第十七届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题
一、（10分）表1中提供的是明湖中学使用的一台数学投影仪的有关数据，请根据其中的数据，通过计算回答：
1、这台投影仪的耗电总功率是多大？
2、如果投影仪的光源采用串联电阻降压的话，所有电阻的阻值应该多大？
该电阻消耗的功率为多大？
3、这台投影仪的光源采用上述串联电阻降压的方法可行吗？
为什么？
4、如果上述方法不可行，请你提出一种可以使投影仪正常工作的方案。
（要求定性说明即可）
表1
电源工作电压
220V
电源频率
50Hz
光源电压
24V
光源电流
10.0A
鼓风机电压
220V
鼓风机电流
0.1A
二、（10分）李老师的家离学校大约10km，为了便于上下班，他购买一部轻便摩托车来代步，使用的燃料为93#汽油，根据表2提供的数据，请回答：
1、如果李老师上班时骑车的平均速度为36km/h，试根据表2中所提供的有关信息，为李老师计算一下，他骑车从家到学校至少需花多少油费？
2、小洪同学学过物理以后，给李老师建议：
在上述条件不变的情况下，采用加快车速缩短时间的办法，就一定可以省油费。
请你根据自己掌握的知识，分析说明这种方法是否可行。
表2
轻便摩托车
93#汽油
燃料
汽油
密度
0.7×103kg/m3
油箱容量
7L
热值
4.5×107J/kg
功率
6kW
价格
4.90元/L
三、（12分）汽车在行驶途中，为了安全，车与车之间必须保持一定的距离。
因为，驾驶员从发现某一异常情况到采取制动动作的“反应时间”里（设同一人，不同速度下的“反应时间”是相同的），汽车要通过一段距离（称为思考距离）；而从采取制动力作到汽车完全停止，汽车又要通过一段距离（称为制动距离）。
表3中给出了某辆汽车在同一段路面上行驶过程中，在不同速度下的思考距离和制运距离等部分数据。
1、根据表3中已给的数据，分析计算并填写尚缺的三个数据，完成表格。
2、根据表3中的数据，分析或通过计算说明超速和酒后驾车的危害。
表3
速度v/（km/h）
思考距离S1/m
制动距离S2/m
停车距离S3/m
1
45
9
14
23
2
75
15
38
3
90
74
4
105
21
76
97
四、（12分）有一种电脑电源适配器（即充电器）的铭牌如图1所示。
这款国产充电器，有九个国家或地区的认证标志，其中已经标出了八个。
1、请你在第一个标志前的方框中填入所代表的国家名称及其英文名，并在铭牌下面的另三个图案下填写所表示的含意。
2、根据给出的数据：
说明此电源适配器所适用的电源条件是什么。
3、用它与配套的笔记本电脑供电使用时的耗电功率大约在什么范围？
4、试估算它为笔记本电脑供电时的效率大约在什么范围？
5、有人说：
“如果适配器只是输入端插入电源，输出端不接用电器时就不耗电”，你认为对吗？
请简要说明理由。
五、（12分）我们已经知道，肺活量是一个人做最大吸气后再做最大呼气所呼出的气体的体积，单位是毫升（ml）。
肺活量是身体机能的重要指标之一，对青少年的成长及日后身体是否健康都关系重大。
我们要注意增强自身的肺活量。
图2所示的是一种测定肺活量的实用方法，图中A为倒扣在水中的开口薄壁圆筒，测量前排尽其中的空气（即测量前筒内充满水）。
测量时，被测者吸足空气，再通过B尽量将空气呼出，呼出的空气通过导管进入A内，使A浮起。
测得圆筒质量为m，横截面积为S，筒底浮出水面的高度为H，大气压强为Po，求：
1、此时圆筒内气体的体积。
2、此时筒内气体的压强。
3、“肺活量体重指数”是人体重要的呼吸机能指数，它主要通过人体的肺活量与体重的比值来反映肺活量和体量的相关程序，用以对不同年龄、性别的个体与群体进行客观的定量比较分析。
肺活量体重指数=肺活量/体重，单位是ml/kg
例如，我国初三年级男生肺活量体重指数标准：
67以上为优秀；50-66为良好；33-49为及格；32以下为不及格。
如果体重60kg的小强用上面的肺活量仪测活量，测得H=18cm，已知筒A的质量为200g，横截面积为200cm2，请计算他有肺活量体重指数是多少？
六、（14分）空气的流动形成风，风具有能量，称为风能。
风能具有来源丰富、安全卫生等优点。
图3是我国某地区风力发电的外景图。
风力发电机中的叶片在风力的推动下转动，并带动机头发电机发电，为人们提供电能。
设该地区空气密度为1.3kg/m3,一台风车的轮叶转动时可以形成面积为600m2的圆面。
1、若风速为10m/s，则ls内冲击到风车轮叶形成的圆面的空气质量是多少kg？
已知1kg空气以这样的速度运动时具有的动能是50J，10台这样的风车工作ls所产生的电能可供1盏“220V 60W”灯炮正常工作2h，求这种风车发电的效率。
2、若此地年平均风速为15m/s，100台这样的风车一年（工作时间按4000h计算）获得的风能相当于完全燃烧多少kg煤？
（煤的热值为3×107J/kg）
3、请你结合风力发电的实际情况及图4中的有关信息说明自前风力发电开发的困难和前景。
七、（14分）医院、宾馆等公共场所普遍使用高温高压蒸气消毒锅对物品消毒。
图5为自动测定锅内温度的电路原理图，其中Ro为定值电阻，A为温度指示表（实质是一只电流表），Rx为热敏电阻（其电阻值随锅内温度的变化而变化）。
热敏电阻的阻值与温度的对应关系如表4所示，电源两端的电压不变。
表4
锅内温度值/℃
25
37
50
62
75
87
100
112
125
Rx对应的电阻值/Ω
150
80
50
30
20
15
10
7
1、若锅内温度为75℃时电流表指针指向0.24A；若锅内温度为112℃时电脑表指针指向0.50A；若锅内温度为125℃时电流表指针指向0.60A；求锅内温度为125℃时热敏电阻的阻值Rx。
2、高温高压蒸气消毒锅内温度与锅内气压的关系如表5所示。
表5
锅内温度值/℃
87
100
112
125
锅内气压值/Pa
1.8×105
2.0v105
2.5×105
3.3×105
为了使高温高压蒸气消毒锅内温度不超过112℃，高压锅盖上有一限压阀，图6为限压阀的原理图，限压阀由一直立圆柱形金属体和滤网型外套组成。
当锅内温度接近112℃时，锅内高压气体将圆柱形金属体顶起，并对外排气减压，从而到限压的作用。
已知圆柱形金属体的底面积S为0.2cm2，求该金属体的质量m。
（外界大气压P外=1.0×105Pa，g取10N/kg）
八、（16分）育才中学科技小组的小明同学自行设计一个地磅，其原理如图7所示。
设电源两端电压U恒为定值，Ro为定值电阻，滑动变阻器的总电阻为R、总长度为L，滑动触头与托盘固联，开始时触头位于变阻器最上端A，并能随轻弹簧一起上下滑动。
已知滑动变阻器的电阻与其接入电路的长度成正比；当对地磅施加压力F时，弹簧的长度会缩短l。
（弹簧发生弹性形变时，弹力的大小跟簧伸长或缩短的长度成正比：
f=kx）请回答：
1、说明定值电阻Ro的作用
2、写出电流表的示数l与待测物体质量m之间的关系式；并分析此地磅的刻度特点。
3、有同学建议小明将原理图改为图8所示，你认为这样改动好不好？
请你分析并简要说明理由。
4、请你在图8的基础上，在图9的方框里画出你改进后的电路图，并说明改进后的特点。
第十七届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题
参考解答与评分标准
一、（共10分）参考解答
1．因为光源消耗的功率为：
P光源=U光源I光源=24V×10A=240W…1分
鼓风机消耗的功率为：
P风机=U风机I风机=220V×0.1A=22W…1分
所以这台投影仪消耗的总功率为：
P=P光源+ P风机=240W+22W=262W…1分
2．若光源采用串联电阻降压，这时所选用的电阴R应分担的电压为：
UR=U电源-U光源=220V-24V=196V……1分
通过所选用的电阻R的电流为：
IR=I光源=10A…0.5分
所选用电阻的阻值应为：
R=UR/IR=196V/10A=19.6Ω……0.5分
所选用电阻消耗的功率为：
PR=I2RR=（10A）2×19.6Ω=1960W……1分
3．因为所选用电阻消耗的功率为1960W，远大于投影仪正常工作时所消耗的功率；同时电阻上消耗的1960W，将产生大量热量，实际使用中很难有效的解决散热问题，因此容易烧毁投影仪。
所以，这台投影仪的光源不宜采用串联电阻降压……2分
4．只要同学提出的定性文案合理，即可给满分，例如可采用变压器变压的方法等。
……2分
二、（共10分）参考解答
1、因为李老师的骑车速度为：
v=36km/h=10m/s……1分
李老师上学校所用的时间为：
t=s/v=1000m/10m/s=1×103s…1分
摩托车所做的功应为：
W=pt=6×103W×6×103s=6×106J……1分
所用的汽油放出的热量应为：
Q=W………1分
所以李老师上学校时须用去汽油的质量为：
m=Q/q=6×106J/4.5×107J/kg=0.133kg……1分
所用汽油的体积为：
V=m/p=0.133kg/0.7×103kg/m3=0.19×10-3m3=0.19L……0.5分
所以，李老师上学校应花去油费为：
4.90元/L×0.19L=0.93元…0.5分
2.单独从t=s/v和W=pt来考虑，在功率P不变的情况下，提高车速可以减小发动机所做功，好象可以省油。
但根据W=Fs和P=W/t可得，P=Fv。
也就是说，在行驶阻力不变的情况下，提高车速v，必然导致发动机的功率P增大…2分
所以单纯靠提高车速并不一定能减小发动机所做的功、达到省油的目的……2分
三.（12分）参考解答
1.
（1）由表格中第一行的数据可知：
停车距离=思考距离+制动距离，所以第二行的停车距离15m+38m=53m
…2分
（2）思考距离=行驶速度×反应时间…1分
已知：
v1=45Km/h=12.5m/s,s11=9m，所以，反应时间t=s11/v1=0.72s…1分
反应时间t相等，v3=90km/h=25m/s，所以，S13=v3t3=25m/s×0.72s=18m…分
第三行的制功距离=停车距离-思考距离=74m-18m=56m……2分
速度v/（km·h-1）
思考距离S1/m
制动距离S2/m
停车距离S3/m
1
45
9
14
23
2
75
15
38
53
3
90
18
56
74
4
105
21
76
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