D无论接触点是否光滑，及转动方向如何，F1=F2。
图5
【解答】选D，
分析AB杆的受力，如果光滑，则受到F之外的力为CD杆的重力分力，不管顺逆时针，都一样。
如果有摩擦，摩擦力的方向始终是沿着AB杆的方向的，与F垂直，所以对F没有影响。
二.填空题（每格4分，共40分）
1.我国已兴建抽水蓄能水电站，它可调剂电力供应。
深夜时，用过剩的电能通过水泵把下蓄水池的水抽到高处的上蓄水池内，白天则通过闸门放水发电，以补充电能不足，如图6所示。
若上蓄水池长150m，宽30m，从深夜11时至清晨4时抽水，使上蓄水池的水面增加20米。
而下蓄水池的水面下降5m，开始抽水时，上、下蓄水池的水面高度差为400m。
已知：
抽水机的效率为80%，发电机的效率为60%，g为10N/kg。
则白天通过闸门放水发电将夜晚抽水蓄的能转化成电能，给电网补充的电能为_______J，抽水机的平均功率为______KW。
图
2.图7是额定功率为500W电饭锅的电路示意图。
R1、R2分别表示加热电热丝。
电键S是一个温度控制开关，当锅内食品温度低于103℃时，电键S处于________（选填：
“闭合”或“断开”）状态，使电饭锅以额定功率对锅内食品加热；当温度超过103℃时，电键S会自动转换状态，减小电饭锅的加热功率，起到保温作用。
若电饭煲在保温时消耗的电功率是加热时的1/5，则电热丝R1的电阻值为________Ω。
图7
3.在图8所示的电路中，所有的电灯的额定电压为U，额定电流为I；其中LG、LR分别为绿色、红色指示灯，L1、L2、L3……为照明灯。
A为电磁继电器中的电磁铁，B为弹簧，C为可绕O轴转动的铁质动触片，P、Q为静触片。
请用笔线代替导线正确连接接线柱a、b、c、d、e、f，使指示灯起到这样的作用：
当电路中的照明灯均不使用时绿灯亮，当电路中开启的照明灯数目超过某个值时红灯亮。
若当流过电磁铁A的电流达到5I时，红灯亮。
则此时电路中至少有______盏照明灯点亮。
图8
4.人体心脏的功能是为人体血液循环提供能量。
正常人在静息状态下，心脏搏动一次，能以1.6×105Pa的平均压强将70ml的血液压出心脏，送往人体各部位。
若每分钟人体血液循环量约为6000ml，则此时，心脏的平均功率为______W。
当人运动时，心脏的平均功率比静息状态增加20%，若此时心脏每博输出的血量变为80ml，而输出压强维持不变，则心脏每分钟搏动次数为______。
5.如图9所示，一均匀木条可绕转轴O自由转动，现有材料相同，长度相同，横截面积之比Sa:
Sb:
Sc=1:
4:
2的三支蜡烛a、b、c，垂直立于木条上，木条恰好处于平衡。
三支蜡烛离转轴的距离分别为L1、L2和L3，若L1=4L2，则L3=______L2。
若同时点燃蜡烛，蜡烛在燃烧过程中，要使杠杆保持平衡，则L1:
L2:
L3=__________（设蜡烛在相等时间内燃烧的质量相同）。
图9
三.计算题（本题共10分）
1.为了测定某种合金材料制成的球形工件的比热容，可以先将工件均匀加热到不同温度，然后将其置于0℃的大冰块上，分别测出工件陷入冰中的深度h，如图10所示。
己知：
当工件初始温度分别为t1=75℃和t2=100℃时，对应工件陷入冰中的深度分别为h1=13.6cm，h2=16.7cm，球的体积V球=
4/3πr3，工件的密度约为冰的3倍。
设实验过程中环境温度恒为0℃，不汁热量损失。
冰的熔解热λ=3.34×105J/kg。
试求该材料的比热容C。
图10
四.实验题（本题共12分）
1.
表1
D（cm）
R（m）
R2（m2）
1/R2（m-2）
3.0
1.25
1.65
0.64
6.0
0.93
0.86
1.16
7.5
0.80
0.64
1.56
11.0
0.67
0.45
2.24
13.0
0.62
0.38
2.62
如图11（a）所示，长为L的丝线的一端与导体小球A相连，另一端悬于固定P点，小球静止在O点。
现用固定在Q点的手电筒照射静止在O点的小球A，将其投影到贴在墙上的印有小方格的光屏上，记下O点在光屏上的投影O’。
用丝绸摩擦玻璃棒，给小球A和固定在绝缘棒一端的导体小球B分别带上异种电荷，保持B和A在平行于屏幕的水平线上，将B逐渐靠近A，由于带电小球之间的吸引，A将向B靠近，与竖直方向成θ夹角。
A、B因手电筒照射而在屏幕上的投影为A'，B'。
设：
OA=d，AB=r，O'A'=D，A'B'=R，θ总小于5°。
多次改变A、B间距离，将测得的一系列数据记录在表1中。
请在图11（b）中的坐标纸上选取合适的坐标，用作图法分析表中D与R的关系，并进一步推测出A、B两点带电小球之间的吸引力F与A、B距离r的关系。
已知在θ≤5°的情况下，小球A偏离O点的距离d与小球B的吸引力成正比。
图11
五.说理题（本题共56分）
1.（8分）图12中三幅漫画（a）（b）（c）生动地描述了一位学生的一次经历。
针对上幅漫画，请你用已学的物理知识编制一个物理问题，并写出问题的解答。
图12
2.（8分）某同学不小心掉了半块饼干在地上，五分钟后发现饼干上聚集了许多蚂蚁。
那么五分钟前这些蚂蚁离饼干的最远距离为多少呢?
确定这个最远距离的关键是测出蚂蚁的爬行速度。
某班学生以小组为单位进行实验探究活动：
估测蚂蚁的爬行速度，表2是各小组的实验方案及结果。
表2估测蚂蚁的爬行速度
组别
实验方案
平均速度
（cm/s）
1
用面包吸引蚂蚁，使它在二直尺间运动
1.20
2
让沾有墨水的蚂蚁在纸槽内运动
0.30
3
让直玻璃管内的蚂蚁向另一端运动
1.04
4
让蚂蚁在盛有粉笔的纸槽内运动
0.45
5
让蚂蚁在塑料吸管内爬行，同时点燃蚂蚁身后的塑料吸管
2.40
3.（40分）回答以下与交通有关的物理问题：
图13是某十字路口的平面示意图。
该路口的交通指挥灯有四组红、黄、绿灯组成。
表1是学生对该路口交通指挥灯工作情况进行调查的记录表，它完整记录了交通指挥灯在南北方向上一组红、黄、绿灯的工作情况。
（1）（6分）请在表3中填上交通指挥灯在东西方向上一组红、黄、绿灯的工作情况，并估算该路口交通指挥灯一昼夜消耗的电能。
（设每盏灯的功率为100W）
表3交通指挥灯中红、绿、黄灯工作情况
时间（s）
0-88
88-90
90-178
178-180
南北
红灯
亮
亮
不亮
不亮
黄灯
不亮
亮
不亮
亮
方向
绿灯
不亮
不亮
亮（最后2秒闪亮4次）
不亮，
东西
方向
红灯
黄灯
绿灯
图13
（2）（4分）在图13所示的十字路口附近P处，有外墙为玻璃幂墙（可视为平面镜）的一大厦，其中MN侧面朝向西南方向。
当过路行人观察到汽车在MN侧玻璃幕墙内所成的像正在向正西方向运动，车上驾驶座一侧的转向灯正在闪亮，则该车实际运行路线__________。
（3）
表4：
汽车外形数据
车长L:
4.68m
车宽d：
1.70m
车高h:
1.423m
最高时速：
200km/h
汽车外形：
（11分）据统计，城市交通事故大多因违章引起。
在图13中，甲、乙两辆汽车分别在相互垂直的道路上，沿靠近各自道路的中心线（图13中虚线所示）向前匀速行驶，当甲、乙两车的车头到十字路口（道路中心线）的距离分别为30m和40m时，道口恰处于红、绿灯转换。
甲、乙两车均未采取任何减速或制动等措施，以至两车相撞。
已知两车型号相同，汽车外形数据如表4所示，并己知甲车的速度为v1=240km／h，设两车相撞前均匀速行驶。
试判断在穿过路口过程中，乙车车速v2的范围。
（4）（8分）某天司机驾驶表4所示的汽车由南向北匀速驶向图13所示十字路口，在接近图13示的十字路口时，司机发现前方有情况，立即采取制动措施，并在出事点前将车停下。
在司机采取措施的同时，坐在前排的乘客观察到交通指挥灯的绿灯恰好开始闪亮，闪亮一次后人有前冲的感觉，感觉车速开始明显减慢；当车停止前进时，恰好黄灯开始闪亮。
请利用根据对某型号汽车制动性能进行测试得到的数据（如图14（a）和（b）所示），估计该车制动前的车速，以及司机发现情况时车离出事点的距离。
图14
（5）（11分）在某雨天，司机驾驶表4所示的汽车从上海出发沿沪宁高速公路（最高限速为120km／h）驶往昆山。
当时的气象情况是：
雨量：
每小时3mm，风速：
6m/s，风向：
西偏北15°。
试利用图15所示的交通地图估测该车从上海出发至昆山途中车身接收到的雨水的最小质量（设雨滴在空中随风斜向下匀速下落，竖直方向的速度为水平方向的2倍）。
图15
2002年上海市第十六届初中物理
竞赛（大同中学杯）复赛试题参考答案
一、选择题
1．C2．B3．C4．C5．A6．A7．C8．C
二、填空题
9．2．23×1011；2．58×104
10．闭合；113.2Ω
11．a连e；d连f；b连c；4
12．16；90
13．4；2：
1：
3
三、计算题
14．当工件工作时下陷的深度h>r时工件此时放出的热量
冰融化吸收的热量
，解得：
将数据
，
，
，
代入，得
四、实验题
15．解：
利用图线法可得
根据光的直线传播有
又
所以AB两点带电小球之间的吸引力F与AB距离r的关系式为
五、说理题
16．解：
示例：
某同学接通电源后，发现其中一个灯亮，他将不亮的灯拆下来，发现该灯的灯丝断了，他将该灯摇一摇，使灯丝重新接通，并将此灯新接入电路，此灯比另一盏灯更亮了，设灯丝的总长度减少1/5，电阻为原来1/5，电压不变，则灯泡的功率变大。
灯丝未断前，灯的功率为
灯丝重新搭通，灯的功率为
（5）
雨滴下落的竖直方向速度为12米/秒，水平方向速度6米/秒。
车与雨滴水平方向速度是恰好相反。
车速为33.3333米/秒。
变换参考系，雨滴看作是静止的（此时雨滴在空中均匀分布）。
则车相对雨滴的水平速度是6+33.3333=39.3333米/秒，车相对雨滴的竖直速度是12米/秒。
将这两个速度合成为42.123121米/秒，此速度与竖直方向的夹角A正切为3.278（设此速度为V）（最好自己画个图）。
车只有前部和顶部接收到雨滴。
将这两块面积在V的垂直方向上投影，得面积
S=4.68*1.7*cosA+1.7*1.432*sinA=2.2664987+2.273171=4.53967平方米。
此面积为接收到雨滴的实际有效面积。
车在雨中行驶的时间是0.4小时为24*60秒。
划过的体积为24*60*42.12*4.53967=275364立方米。
再算这么多的体积里的雨滴的质量：
在一平方米的地面上，一小时内，空中有体积为3600*12=43200立方米的雨滴落下。
雨水的体积1*0.003立方米。
则空中一立方米的体积有雨水0.003/43200=6.9444e-8立方米。
6.94444e-8*275364=0.01913立方米，合19.13千克。
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