全国初中应用物理知识竞赛试题解析.docx
《全国初中应用物理知识竞赛试题解析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《全国初中应用物理知识竞赛试题解析.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
全国初中应用物理知识竞赛试题解析
2011年全国初中应用物理知识竞赛试题解析
一、本题共10小题，每小题2分，共20分。
以下各小题给出的四个选项中只有一个是正确的，把正确选项前面的字母填在题后的括号内。
1.目前，很多汽车的驾驶室里都有一个叫做GPS（全球卫星定位系统）接收器的装置。
GPS接收器通过接收卫星发射的导航信号，实现对车辆的精确定位并导航。
卫星向GPS接收器传送信息依靠的是（）
A.红外线B.紫外线C.电磁波D.激光
1.答案：
C解析：
卫星向GPS接收器传送信息依靠的是电磁波，选项C正确。
2.图1为工人师傅用于推车运送纯净水的
图片，对于这两种方法中哪种方法比较省力的判断，下列说法中正确的是（）
A.图甲的方法比较省力。
B.图乙的方法比较省力。
C.图甲和图乙两种方法所用力的大小相等。
D.无法判断。
2.答案：
A解析：
由于图
甲的方法拉力方向斜向上，可减小推车对地面的压力，从而减小摩擦力，所以图甲的方法比较省力，选项A正确。
3.如图2所示，教室里的天花板下面装有多挡位吊扇，当吊扇正常工作时，对于吊扇对天花板的拉力大小与其重力大小的判断，下列说法中正确的是（）
A.吊扇在高挡位工作时，拉力等于重力。
B.吊扇在低挡位工作时，拉力大于重力。
C.电扇在任意挡位工作时，拉力等于重力。
D.电扇在任意挡位工作时，拉力小于重力。
3.答案：
D解析：
由牛顿第三定律，电扇在任意挡位工作时，电扇对空气有向下的作用力，空气对吊绳有向上的反作用力，所以拉力小于重力，选项D正确。
4.在学校的田径运动会上，小亮注意到发令台上有一块“板子”，如图3所示；关于这块板子的作用，他做了如下猜想，其中正确的是（）
A.主要用来反射发令枪的枪声，所以必须正对着终点计时裁判的方向。
B.主要用来衬托发令枪冒出的白烟，所以应该是深色或黑色的。
C.主要用来减弱噪声，所以要把它放在看台和发令枪之间。
D.主要用来遮阳，所以要把它放在裁判员的头的上方。
3.【答案】B
【解析】在田径运动会上，起点和终点一般相隔较远距离。
若起点裁判发令枪发出枪声后，终点裁判员听到枪声后启动秒表计时，由于声音在空气中传播速度近340m/s，对于百米赛跑来讲，起点和终点相隔100m，枪声传播时间大约0.3s，终点裁判员听到枪声后启动秒表计时，则晚计时0.3s。
由于光传播速度远远大于声速，为了尽可能减少计时误差，在发令台上面对终点裁判员竖一块“板子”，用来衬托发令枪冒出的白烟，终点裁判员看到枪声冒出的白烟后启动秒表计时，所以选项B正确。
5.随着我国航天员在轨道舱内停留时间的增加，在轨道舱内进行体育锻炼必将成为航天员需要完成的一项重要工作；下列适合航天员在轨道舱中进行体育锻炼的运动项目是（）
A.举哑铃B.跳绳C.踢毽子D.拉弹簧拉力器
5.答案：
D解析：
由于航天员在轨道舱中处于完全失重状态，与重力相关的体育锻炼的运动项目举哑铃、跳绳、踢毽子都不适合。
适合航天员在轨道舱中进
行体育锻炼的运动项目是拉弹簧拉力器，选项D正确。
6.动车组列车进站前的减速过程分为两个阶段进行:
第一阶段采用“再生刹车”技术，速度从250km/h减至90km/h，这期间停止动力供给，列车依靠惯性继续前行，并带动发电机发电；第二阶段采用机械刹车，速度从90km/h开始不断减小直至停止；关于列车进站过程中的能量转化，下列说法中正确的是（）
A.第一阶段减小的动能全部转化为电能，即电能等于减小的动能。
B.第一阶段减小的动能有一部分转化为电能，即电能小于减小的动能。
C.第二阶段减小的动能主要转化为内能，且内能等于减小的动能。
D.第二阶段减小的动能主要转化为内能，且内能大于减小的动能。
6.答案B解析：
列车进站过程中的能量转化，第一阶段减小的动能有一部分转化为电能，一部分转化为内能，即电能小于减小的动能，选项错误B正确。
第二阶段减小的动能主要转化为内能，另一部分转化为电能，且内能小于减小的动能，选项CD错误。
7.在晴朗的夜空，我们很容易找到北斗星与北极星，如图4所示。
天刚黑下来的时候，我们观察并记录一次北斗星与北极星相对于地面的位置；半夜的时候，我
们再次观察并记录北斗星与北极星相对于地面的位置。
比较这两次的记录结果，我们会发现（）
A.北斗星和北极星都是
运动的。
B.北斗星和北极星都是静止的。
C.北斗星是运动的，北极星是静止的。
D.北斗星是静止的，北极星是运动的。
7.答案：
C解析：
这两次的记录结果，我们会发现北斗星是运动的，北极星是静止的，选项C正确。
8.在炒花生或栗子时，通常要往锅里放一些沙子（或粗盐）；
这样做的主要目的是（）
A.使炒锅的温度更高。
B.使花生或栗子受热均匀且避免与锅底直接接触时间过长。
C.让沙子（或粗盐）吸收一些水分，使花生或栗子更加干酥脆。
D.让沙子（或粗盐）吸收部分热量，防止因温度过高而使花生或栗子变焦。
8.答案：
B解析：
往锅里放一些沙子的主要目的是,使花生或栗子受热均匀且避免与锅底直接接触时间过长,选项B正确。
9.人站在哈哈镜前，会由于哈哈镜的特殊形状而使人体不同部位的像或被拉长或被压短而变形，令人发笑。
现有一个如图5甲所示由两个水平方向的柱面镜连接而成的哈哈镜，竖直置于水平地面上。
当一个与哈哈镜等高的人站在其正前方（如图5乙所示），他看到的像的情况是（）
A.上半身的像被拉长。
B.下半身的像被拉长。
C.全身的像都被拉长。
D.全身的像都被压短。
9.【答案】B
【解析】：
哈哈镜上半部分是凸面镜，下半部分是凹面镜，由凸面镜
成缩小虚像，凹面镜成放大虚像可知，上半身的像被压短，下半身的像被拉长，选项B正确。
10.图6甲是某生产流水线上的产品输送及计数装置示意图。
其中S为激光源，Rl为光敏电阻（有光照射时，阻值较小；无光照射时，阻值较大），R2为定值保护电阻，a、b间接“示波器”（示波器的接入对电路无影响）。
水平传送带匀速前进，每当传送带上的产品通过S与Rl之间时，射向光敏电阻的光线会被产品挡住。
若传送带上的产品为均匀正方体，示波器显示的电压随时间变化的关系如图6乙所示。
己知计数器电路中电源两极间的电压恒为6V，保护电阻R2的阻值为400Ω。
则（）
A.有光照射时光敏电阻Rl的阻值为800Ω。
B.有光照射和无光照射时保护电阻R2两端的电压之比为1:
2。
C.有光照射和无光照射时光敏电阻的阻值之比为1:
2。
D.每1h通过S与Rl之间的产品个数为6000个。
10答案：
D解析：
有光照射时光敏电阻Rl两端电压为2V，由串联电路分压原理可知光敏电阻Rl的阻值为200Ω，选项A错误；有光照射时保护电阻R2两端的电压为4V，无光照射时保护电阻R2两端的电压为2V，有光照射和无光照射时保护电阻R2两端的电压之比为2:
1，选项B错误；有光照射时光敏电阻Rl的阻值为200Ω，无光照射时光敏电阻两端电压为4V，阻值为800Ω，阻值之比为1:
4，选项C正确；由图乙可知，每0.6s一个产品通过S与Rl之间，每1h通过S与Rl之间的产品个数为6000个，选项D正确。
二、简答下列各题（每题5分，共30分）
1.警用弓弩因其发射时无光、声音小等特点，被广泛应用于反恐，如图7甲所示。
图7乙和丙为两种配有不同瞄准装置的弩，它们可用来发射箭和钢珠，并配有手柄、肩托等辅助设备弩弦的拴绕使用了滑轮可有效地减小体积。
请观察它的结构，并分析它的使用过程，其中用到了哪些物理知识?
1.答案：
手柄上有花纹，表面粗糙增大摩擦。
箭身细长，减小空气阻力。
弓箭或钢珠离开弩弦后能继续运动，物体具有惯性。
箭头尖锐，减小受力面积，增大压强。
利用弩的弹力发射弓箭，将弹性势能转化为动能。
肩托，增大受力面积，减小压强。
瞄具，光的直线传播。
光学瞄准镜，光的
折射。
滑轮组，放箭时省力。
滑轮组，放箭时省距离。
2.许多轿车后窗玻璃的内壁上都平行地贴有若干条很窄的金属膜，如图8所示。
驾驶员可以通过开关对其进行控制，当通电时这些金属膜会发热。
请回答这些金属膜的主要作用是什么?
2.答案：
在冬季，使附着在窗玻璃内表面上的小水滴汽化成小冰粒熔化并汽化；使附着在玻璃窗外表面上的积雪熔化；便于司机通过驾驶室上方的反光镜观察车后面的情况。
3.图9中的甲、乙两图是同一把平放在一张白纸上的透明刻度尺正放和反放的照片，图9丙是其沿刻度线方向的横截面图。
刻度尺的刻度线是用油漆喷上去的。
由图9乙可以看到，每个数字和刻度线的右侧都有一个阴影。
（1）利用图9丙说明，该刻度尺的刻度线喷在图9丙中所标的A、B、C、D的哪个部位?
为什么?
（2）一般都将刻度尺带刻度的一侧做得较薄，这样做的好处是什么?
3.解析：
（1）C所在部位。
为了让刻度线贴近被测物体，减小读数误差。
（2）刻度尺有刻度的一边做得较薄，是为了在应用刻度尺划线的时候笔尖贴近刻度尺，线更容易画直。
由于笔尖贴近刻度尺，更容易画出长度符合要求的线段。
4.一串小彩灯，规格都是"4V、0.2A"，每个小彩灯的结构如图10所示，在正常情况下，细金属丝由于表面有一层氧化铜而与灯丝支架不导通，若加上200V以上电压时，氧化铜被击穿，细金属丝与灯丝支架导通。
若将这种规格的小彩灯接入220V电路中，为使小彩灯正常发光，请通过计算说明:
（1）应串联多少个小彩灯?
（2）若其中一只小彩灯的灯丝被烧断，其它小彩灯是否还能发光?
为什么?
4.【解析】
（1）应串联接入电路的彩灯个数：
n=
=55个。
（2）此时电路总电阻，R=55×
=55×
=1100Ω.
当其中一只小彩灯的灯丝被烧断，彩灯电路如图答1所示。
将所有正常彩灯当成一个电阻，R灯丝，灯丝被烧断的彩灯，其整体看成一个电阻R断，由于此时细金属丝与灯丝支架不导通，灯丝被烧断的彩灯的电阻R断比正常彩灯的灯丝总电阻R灯丝大很多。
根据串联电路的特点可得，U断=
；又因为
≈1，U断=U=220V，此时灯丝被烧断的彩灯两端电压约为220V，而交变电流电压最大值大于220V，氧化铜被击穿，细金属丝与灯丝支架导通。
此后灯丝被烧断的彩灯相当于导线，220V电压将重新加到其它未被烧断的彩灯两端，所以其它小彩灯能继续发光，。
5.（2011全国初中应用物理知识竞赛试题）为了节省电能，居民楼的楼道灯通常由两个开关共同控制。
一个是利用光敏器件制成的“光控开关”，它的作用是光线
暗时自动闭合，光线亮时自动断开；一个是利用声敏器件制成的“声控开关”，它的作用是有声音时自动闭合电路，两分钟后，若再无声音则自动断开。
（1）请将图11甲中的器材连成符合上述楼道灯要求的电路。
（2）小明受楼道灯电路的启发，在爷爷的卧室里也安装了这样一个“聪明”的电
路。
晚上只要拍拍手，灯就亮了，过一会自动熄灭，给爷爷带来了方便。
不过遇到晚上有雷雨，就麻烦了，雷声使灯不断被点亮，影响爷爷休息。
还有爷爷睡觉前需要这盏灯一直被点亮。
现在再给你两个开关Sl、S2，在图11乙中完成对这个“聪明”电路的改装。
并分别说明在灯自动工作、晚上打雷需取消自动功能和需要灯一直被点亮时开关Sl、S2的断开与闭合情况。
【解析】
（1）根据楼道灯的要求，可设计成如图答甲所示的电路。
（2）根据题目对爷爷卧室“聪明”电路的要求，可设计成如图答乙所示的电路。
需要灯自动工作时，断开S1，闭合S2，与楼道灯电路相同；晚上打雷时断开S2，雷声不能使灯不断被点亮；需要灯一直被点亮时闭合S1，和S2。
【答案】
（1）见图答甲。
（2）见图答乙。
需要灯自动工作时，断开S1，闭合S2。
晚上打雷时断开S2。
需要灯一直被点亮时闭合S1，和S2。
图2
6.某物理兴趣小组的同学设计了图12甲所示的实验装置，在橡皮塞中紧密地插入一根细玻璃管，将此橡皮塞盖紧在装满水的玻璃瓶瓶口，玻璃瓶沿水平方向的截面为图12乙所示的椭圆。
当用力沿图12所示方向挤压装满水的玻璃瓶时，会看到细玻璃管内的水面明显上升。
在这里，同学们利用细玻璃管内水面的变化将玻璃瓶的微小形变"放大"了。
请你再列举两个用到这种"放大"方法来观察物理现象的实验或用到这种方法来工作的仪器，并简要说明"放大"的方法。
6.答案：
将正在发声的音叉靠近用细线悬吊着的乒乓球，通过乒乓球反复被弹开显示音叉在振动。
温度计的玻璃管做得很细，用液柱的长度变化显示液体的热胀冷缩。
金属盒压强计中用指针的摆动显示金属盒的形变程度。
用托盘天平的指针是否指在平衡标牌的中央刻度线上来显示天平的横梁是否水平。
三、（11分）"米线"是一种特色小吃。
端上餐桌的有:
一碗热汤，上面浮着一层油:
一碟切成薄片的鲜肉:
一碗已煮熟的米线。
食客先把肉片放进汤内，稍候再加入米线。
现有以下资料:
汤的初温97°C，比热容4.2×103J/（kg·℃）;肉片的质量为0.2kg，初温22℃，比热容3.5×l03J/（kg·℃）。
基于健康缘故，肉片必须至少在大于80℃的汤中保持2min，在这2min时间里，由于向外界散热整体温度将下降约2℃。
问:
1.碗中油层的作用是什么?
2.为实现上述的温度要求，碗中汤的质量多少应满足什么条件?
解：
1.减慢蒸发，从而减慢热量损失。
2.因为肉片必须至少在大于80℃的汤中保持2min，在此期间，整体温度将下降约2℃，所以汤和肉混合后的温度至少为t=82℃.
根据Q吸=Q放以及Q=cm△t可得c肉m肉（t-t肉）=c汤m汤（t汤
-t）
至少需要汤的质量m汤=
=
kg=0.67kg。
四、（12分）微波炉是一种利用向食物发射微波，进而将以微波形式存在的电磁能转化为内能来对食物加热的厨具。
因为微波可以深入食物表面内约5cm，因此与蒸烤类厨具比较，具有加热更加迅速的特点。
小明家最近买了一个微波炉，他听人们讲利用微波炉对食物加热，不仅加热时间短，还具备加热效率高的特点。
为了验证后一种说法，他决定借助电能表、手表、温度计等器材实际测量一下微波炉在高火挡烧水时的效率。
为此他查看了家中微波炉后面的铭牌，上面注明额定输入功率为1200W，他又查看了他家的单相电子电能表，上面注明3200imp/kW·h（它表示每消耗电能1kW·h，该电能表上面的发光二极管闪烁3200次）。
之后，他关闭其他所有家用电器，将体积为1L、温度为20℃的水放入微波炉并用高火开始加热，同时用钟表计时并记录电能表上面的发光二极管闪烁的次数，历时4min，电能表上面的发光二极管闪烁了256次，此时取出并测得水的温度为72℃，请你帮助小明计算微波炉烧水时的效率。
微波炉中发射微波的器件叫做微波管，若某微波炉内的微波管只有一只，且该微波管只能在额定电压下以额定功率工作，请回答这个微波炉是如何仅仅利用这只微波管实现在不同挡位工作的呢?
解：
4min微波炉消耗电能：
E=
J=2.88×105J。
水的质量m=ρV=1×103×1×10-3kg=1kg。
水吸收热量Q=cm（t-t0）=4.2
×103×1×（72-20）J=2.18×105J。
微波炉效率η=Q/E=76%
当微波炉中的微波管在额定电压下以额定功率连续工作时，设定为高火档；当微波炉中的微波管在额定电压下以额定功率间隙工作时，设定为非高火档；且工作时间与不工作时间的比值越小，微波炉的档位越低。
五、（12分〉（2011全国初中应用物理知识竞赛试题）小明的父亲为了解决全家人夏季淋浴问题，想自己动手:
作一个太阳淋浴器，他买来了一个圆柱形金属桶，一个压力传感开关，两个圆柱体以及细线若干。
初步设计如图13所示，其中A、B两个圆柱体通过细绳与压力传感开关相连。
己知:
圆柱形金属桶的底面积Sl=0.5m2，高h1=50cm;压力传感开关的作用是当它受到竖直向下的拉力达到10N时闭合，通过控制水泵从进水口向桶内注水，当拉力等于4N时断开，水泵停止向桶内注水:
两个圆柱体的底面积S2=40cm2，高h2=12cm，每个圆柱体重G=6N。
要求当水桶内储水量达200L时停止注水，当储水量剩余40L时开始注水。
请你帮助小明的父亲在其初步设计的基础上，求出满足上述要求的两段细线的长度。
（压力传感开关与金属桶间的距离、细绳质量与体积、计算储水量时圆柱体排水体积忽略不计）
【解析】圆柱形金属桶内储水量为40L时水深：
H1=
=
m=8×10-2m。
圆柱体所受浮力大小：
F1=2×6N-10N=2N。
圆柱体B排水体积：
VB排=
=
m3
=2×10-4m3.
圆柱体B浸入水中深度：
hB=
=
m=5×10-2m.。
圆柱形金属桶内储水量为200L时水深：
H2=
=
m=4×10-1m。
圆柱体所受浮力大小：
F2=2×6N-4N=8N..。
圆柱体AB排水体积：
V=
=
m3=8×10-4m3.
圆柱体A排水体积：
VA排=V-VB=8×10-4m3-40×12×10-6m3.=3.2×10-4m3.
圆柱体A浸入水中深度：
hA=
=
m=8×10-2m.。
由h1=LA+H2+h2-hA解得压力传感开关与圆柱体A间细线长度：
LA=6×10-2m，
由h1=LA+H1+LB+2h2-hB解得圆柱体A与圆柱体B间细线长度：
LB=1.7×10-1m。
【点评】此题重点考查浮力、物体平衡条件等重点知识，能力要求较高。
六、（15分）（2011全国初中应用物理知识竞赛试题）随着新能源、低碳等理念的普及，小明设想出了一种完全以太阳能电池为能源的汽车，以下是他查到的一些数据:
太阳辐射的总功率P总=3.9x1026W，太阳到地球的距离口1.5x
1011m，阳光穿过太空和地球周围的大气层到达地面的过程中的能量损耗约为51%;太阳光垂直照射时，太阳能电池的能量转化效率最高约为15%;假设一辆太阳能电池车的质量约为750kg，期望达到的最高时速为72km/h，车辆行驶过程中的平均阻力约为车重的0.02倍，车身最多能敷设的太阳能电池板的面积约为8m2，驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率。
（已知半径为r的球的表面积为S=4πr2）
1.根据以上数据，通过计算对小明的设想进行分析与评价。
2.你对他的设想有什么改进建议?
【解析】1.驱动电机需要达到的最大机械输出功率：
P机=Fv=kmgv=0.02×750×10×20W=3×103W。
需要的电功率：
P电=
=
W=3.33×103W。
垂直于太阳光的太阳能电池板得到的太阳辐射最大功率：
P日=
=
W/m2=676W/m2.
车上的太阳能电池板所能提供的最大电功率：
P电池=η3P日S=15%×676×8W=811W<3.33×103W。
以上所算数据为晴朗无云、太阳能电池板始终垂直于阳光时的数据。
实际上汽车上的电池板很难做到始终与太阳光垂直，其实际提供的电功率会小于P电池，不能满足驱动电机的需求。
2.改进建议：
减轻车体自身重、降低车辆行驶时的阻力、减小机械损耗、降低车辆设计最高时速、提高电机效率、兼容其他能源动力、使用蓄电池供电、在车顶安装
折叠式太阳能电池板、停车时将太阳能电池转化的电能存入蓄电池、研发高效率太阳能电池板。
【点评】此题考查功率、效率等知识点。
此题第1小题，具有多种解法，只要正确即可；第2小题，具有开放性，答出任意两点即可。
升级会员 