第十四届全国初中应用物理知识竞赛初赛复赛试题与答案.doc
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2004年第十四届全国初中应用物理知识竞赛初赛试题
一、以下各题所列答案中只有一个是正确的。
把正确答案前面的字母填在题后的方括号内（共12分，每小题3分）
1．电视机的开启和关闭可以通过遥控器实现。
遥控器用来控制电视机的是（）
A．红光 B．红外线C．紫光 D．紫外线
2．烹制油炸食品时，如果不慎将水滴溅入烧热的油锅中，会听到“叭叭”的响声，同时油花四溅。
出现这一现象的主要原因是（）
A．水是热的不良导体 B．水滴的温度与油的温度不一样
C．水的沸点比热油的温度低 D．水的比热容比油的比热容大
3．在儿童乐园，摄影师给卡通人照相，在对焦时，发现毛玻璃上卡通人像的位置如图1甲所示。
为了使毛玻璃上卡通人像的位置如图1乙所示，摄影师应当将镜头适当地（）
A．向下并且向左移B．向下并且向右移
C．向上并且向左移D．向上并且向右移
4．图2给出了小明设计的楼梯照明电灯的四种控制电路，其中S1、S2分别为楼上和楼下的开关（都是单刀双掷开关）。
要求拨动其中任一开关，都能改变电灯原来的发光或熄灭状态。
在实际应用中最好的方案是
（）
二、填空（共20分）
1．（4分）用来烧开水的铝制水壶的底部，常有几个凸凹不平的同心圆，其主要作用是：
（1）_________________；
（2）______________。
2．（3分）小峰身高1.70cm，眼睛距头顶8cm，直立在水平地面上照镜子。
如果他想从竖直挂在墙上的平面镜里看到自己的脚，这面镜子的底边离地面的高度不应超过_______m。
3．（4分）2003年春季，在我国部分城市出现了“非典”疫情，各地广泛使用喷雾器对公共场所消毒。
图3给出了一种喷雾器的示意图，就其工作原理要用到的物理知识有（写出两项即可）
（1）_______________________________________________；
（2）_______________________________________________。
4．（5分）2003年10月16日6时54分，“神舟”五号飞船成功完成了我国第一次载人航天飞行，返回舱在内蒙古主着陆场地安全着陆。
（1）火箭发射时发生的能量转化主要是__________能转化为_______能。
（2）在飞船关闭发动机后绕地球飞行时，如果在舱内进行下列实验，与在地面相比，其中最难完成的是________（填字母）：
A．用温度计测温度；B．用显微镜观察洋葱表皮；C．用漏斗、滤纸过滤，除去水中的泥沙。
（3）如果将农作物种子携带到太空，然后再带回来进行种植实验。
这样做的目的是_____。
5．（4分）我国北方早春育苗常用温床，电热温床是其中的一种。
电热温床是这样制成的：
先将床土挖去约20cm厚，床底铺一层麦秸或锯末，再铺一层塑料膜。
将电热线按10cm间距，均匀地铺在塑料膜上，再把床土放回，这样电热温床就做成了。
电热温床的温控仪相当于一个阻值随温度变化的可变电阻，利用它可以根据温度自动控制通过电热线的电流，从而实现温床温度的自动控制。
使用时应该把温控仪与电热线______联。
电热线不能打结、交叉或重叠，否则可能由于______________________________而发生危险。
这种方法是利用_______________获得适宜幼苗生长的温度。
三、简答下列各题（共20分）
1．（4分）某城市铁路车站的设计方案如图4所示，进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡。
从能量利用的角度看这种设计的优点是什么？
图5
2．（4分）在远洋轮船的船舷上，都漆着几条“载重线”。
轮船满载时，水面不能超过规定的载重线。
如图5所示为一艘远洋轮船及载重线的示意图，其中标有W的是北大西洋载重线，标有S的是印度洋载重线。
运用你学过的物理知识，分析一下这种标识说明了什么？
3．（6分）小汽车的前挡风玻璃有一定的倾斜角度，而卡车、公交车等大型车辆的前挡风玻璃却几乎是竖直的。
请用光学知识分析小汽车前挡风玻璃这样安装的原因（可以画图说明）。
4．（6分）在生产、生活中，由于摩擦等原因，常常产生静电，静电既可利用也能造成危害。
（1）请各举一个实例，说明静电对人们生活、生产的利与弊。
（2）请举例说明防止静电带来不利影响的具体措施。
四、（8分）小明设计了一个公厕中的自动冲刷厕所的水箱。
这种水箱能把自来水管持续供给的较小流量的水储备到一定量后，自动开启放水阀，这样就可用较大水量冲刷便池中的污物。
图6为这种水箱的结构示意图，已知水箱底为边长l=40cm的正方形，A是一直径d1=8cm的圆形放水阀门，其质量和厚度均可忽略不计，且恰好能将排水管口及连杆与浮子B相连，连杆的长度h0=10cm。
浮子B是一外部直径d2=8cm、高H＝30cm、质量m=0.4kg的空心圆柱体，设水箱每次放水都能将水箱中的水全部放净，试通过计算说明：
（1）水箱体至少多高，水才不会从水箱上部溢出？
（2）如果自来水管的流量为0.2m3/h，该水箱某次放水结束到下次开始放水的时间间隔为几分钟？
五、（12分）学校要开运动会，几个同学讨论怎样才能将铅球掷得更远。
陈平说：
“掷出点越高，掷得越远”。
王力说：
“掷出速度越大，掷得越远”。
李明说：
“我们还是通过实验来探究吧”。
大家经过讨论，提出了以下猜想。
猜想1：
铅球掷得远近，可能与掷出铅球点的高度有关。
猜想2：
铅球掷得远近，可能与掷出铅球时的速度有关。
猜想3：
铅球掷得远近，可能与掷出铅球的角度（投掷方向与水平方向的夹角）有关。
为了检验上述猜想是否正确，他们制作了一个小球弹射器，如图7所示。
它能使小球以不同的速度大小和方向射出，弹射方向对水平方向的仰角，可由固定在铁架台上的量角器读出。
他们通过7次实验得到下表中的实验数据（“射出距离”指水平距离）。
实验序号
射出点高度
h/m
射出速度
v/（m·s－1）
射出仰角
q
射出距离
l/m
1
0.5
5
30°
2.9
2
0.5
10
30°
9.6
3
0.5
10
45°
10.7
4
1.0
10
45°
11.1
5
1.5
10
45°
11.5
6
0.5
10
60°
9.1
7
0.5
15
30°
20.7
请你根据上述所收集的信息和相关证据回答下列问题。
（1）为验证猜想1，应选用序号为_______、________、_______的实验数据，因为_____。
（2）为验证猜想2，应选用序号为_______、________、_______的实验数据，因为______。
（3）为验证猜想3，应选用序号为_______、________、_______的实验数据，因为______。
（4）通过上述实验，你认为怎样才能将铅球掷得更远？
六、（12分）图8为一种摩托车转向灯的电路原理图。
其中“RJ开关”为由继电器控制的开关，可以使电路间歇地通断，D为指示灯。
当S拨至1位置时，RD1、RD2前后两个右转向灯发光，向外界发出右转信号，同时D灯闪亮，向驾驶员显示转向灯正常工作。
左转时道理与右转一样。
若四只转向灯都用“6V、10W”的灯泡，D用“6V、1.5W”的灯泡，电源两端电压为6V。
试通过计算说明，为什么把S拨至1、2的任何位置时D灯都会发光，而左、右转向灯不同时发光？
七、（16分）下表列出的是某厂生产的家用燃气热水器的参数。
表中“额定热负荷”指的是满负荷使用时，1h内燃料燃烧产生的热量。
（1）分别计算燃烧1m3液化石油气、人工煤气和天然气所产生的热量。
（2）根据表中数值和你已有的知识，讨论“额定燃气压力”一行中，“mmH2O”的含义。
（3）王保成同学说，“热水产率”一栏中，5、3、2后面的好像是数字“1”但是在“/min”的前面又好像丢掉了什么。
请你通过计算判断这个栏目中三个参数的正确数值和单位。
（4）“热效率”一栏给的是参考值，“热水产率”一栏给的是厂家对样品的实测值。
分别计算温升25℃和55℃时的热效率，并解释这两个情况下热效率不同的原因。
产品名称
燃气快速热水器
产品型号
JSY5-C
JSR5-C
JST5-C
适用燃气
液化石油气
人工煤气
天然气
额定燃气压力
2800－3000Pa
280－300mmH2O
800-1000Pa
80-100mmH2O
2000-2500Pa
200-250mmH2O
额定热负荷
37MJ/h
额定燃气耗量
0.368×102m3/h
1.964×102m3/h
1.04×102m3/h
热效率
＞80％
适用水压
0.04－1.0MPa（0.4－10kgf/cm2）
热水产率
温升25℃
5l/min
温升40℃
3l/min
温升55℃
2l/min
接口尺寸
燃气入口
G1/2″
冷水入口
G1/2″
热水入口
G1/2″
外形尺寸
406mm（高）×293mm（宽）×230mm（厚）
重量
6.2kg
2004年第十四届全国初中应用物理知识竞赛初赛试题答案
一、共12分每小题3分1．B 2．C 3．B 4．A
二、共20分
1．
（1）增大受热面积，
（2）增强机械强度。
每空2分。
2．0.81，3分。
3．利用杠杆改变力的大小或方向，气体体积缩小压强增大。
每空2分。
4．
（1）化学，机械（或动能和势能），1分。
答对一个空不给分。
（2）C，2分。
（3）在失重状态下看种子的基因是否发生变化，2分。
5．串，电热过于集中，局部温度过高而烧坏电热线的绝缘层，导致短路或漏电，电流的热效应。
第一空1分，第二空2分，第三空1分。
表述不同意思相同同样给分。
三、共20分。
1．车进站时的部分动能转化为重力势能，减少因刹车损耗的机械能（2分）；车出站时储存的重力势能又转化为动能，起到节能作用。
（2分）
全题4分，没有答出节能作用的，扣1分。
2．不同海域的海水的密度不一样，北大西洋的海水密度比印度洋的密度大。
全题4分。
3．为保证夜间行车的安全。
小汽车前挡风玻璃倾斜安装是因为：
后面车辆射来的光，照射到前挡风玻璃后，斜向下反射；当车内景物被照亮时，通过前挡风玻璃所成的像在驾驶员前面的斜上方。
这样车内驾驶员都不至由于反射光而受到干扰。
无论用文字还是作图，基本正确给3分，表述清楚再给3分，只说是由于光的反射规律，给1分。
4．
（1）利用静电现象的实例，如人们利用静电可以除尘、静电复印等。
给2分。
静电危害的实例，如穿着化纤的衣物易“电人”或“吸尘”等。
给2分。
（2）防止静电带来不利影响的具体措施，如在运输汽油的汽车尾部拖一根铁链与大地相连，以防止静电的积累发生放电现象产生而引起火灾。
给2分。
四、共8分
（1）设水箱中水面高度为h时，连杆对阀门A的拉力为T，此时阀门刚好可被拉开。
对浮子B根据平衡条件有：
mg＋T＝F浮（1分）
其中F浮＝g（h－h0）（1分）
对放水阀门A根据杠杆的平衡条件有：
Td1=gh（2分）
联立可解得：
h=≈0.36m（1分）
所以水箱体的高度至少为0.36m。
（2）一箱水的体积为：
V箱=l2h＝（0.4m）2×0.36m＝0.058m3（1分）
自来水管的流量Q＝0.2m3/h蓄满一箱水所用时间
t===17.4min（2分）
所以，水箱放水的时间间隔约17.4min。
五、共12分
（1）3、4、5，要研究与射出点高度的关系，应该保持射出速度、射出仰角相同。
（2）1、2、7，要研究与射出速度的关系，应该保持射出点的高度、射出仰角相同。
（3）2、3、6，要研究与射出仰角的关系，应该保持射出点的高度、射出速度相同。
（4）应该尽量提高掷出点的高度、尽量提高掷出点的速度、选择适当的掷出仰角。
全题12分。
（1）、
（2）、（3）每小题前三空共2分，但有一个错误就不给分；第四空1分。
第（4）小题3分。
六、共12分
因为灯D的规格是“6V、1.5W”，所以灯D的电阻为
RD=U2/PD=24W（1分）
转向灯的规格都是6V、10W”，所以转向灯的电阻均为R＝U2/P=3.6W
左（或右）两只转向灯和灯D总电阻：
R总=RD＋R/2＝25.8W（1分）
当摩托车向右（或左）转时，开关S接至位置1（或位置2），此时右转（或左）向灯RD1、RD2两端的电压为6V，正常发光。
（2分）
而通过灯D的电流：
ID=U/R总=0.23A（1分）
所以灯D上获得的功率：
PD’=I2RD=1.3W（1分）
由于PD’与灯D的额定功率（1.5W）差不多，所以此时灯D也能发光。
（2分）
与此同时，通过左（或右）转向灯中每只灯泡上的电流：
I＝ID/2=0.12A（1分）
所以每个左（或右）转向灯的实际功率为：
P实=I2R＝0.052W（1分）
由于左（或右）转向灯的P实远小于其额定功率10W，所以左（或右）转向灯不能发光。
（2分）
七、共16分
（1）液化石油气=1.0×106J/m3（1分）
人工煤气=0.19×106J/m3（1分）
天然气=0.36×106J/m3（1分）
（2）这一行既然是表示压力（指压强），而且在每格里，上面一行的量的单位都是压强单位Pa，所以mmH2O很可能是压强的另一种单位。
H2O是水的分子式，mm是毫米的单位，联想到有时用1mm高的汞柱产生的压强作为压强单位，mmH2O会不会是1mm高的水柱产生的压强？
可以试一试。
1mm水柱产生的压强是
p=rgh=1×103×10×1×10-3Pa＝10Pa（1分）
而“额定燃气压力“一行中以mmH2O为单位的量的数值与以Pa为单位的量的数值的确相差10倍。
所以，mmH2O是个压强单位，大小等于1mm高的水柱产生的压强，即1mmH2O=10Pa。
（1分）
（3）以温升40℃为例，根据表中其他参数计算热水产率。
我们希望能够以此判断“l”的含义。
设每分钟产热水的质量为m，水在1min内吸收的热量可以表示为
Qi＝cm（t2－t1）…………………………………………①（1分）
另一方面，根据表中所给的参量，热效率按80％计算时，水在1min内吸收的热量为
Qi＝=4.93×105J…………………②（1分）
由①、②两式解出
m＝=2.9kg≈3kg（2分）
由此判断，“3”和“/min”之间的符号如果代表质量，它的意义应该是“kg”。
考虑到1kg的水的体积是1L，所以这个符号一定是字母“l”（小写的L），而不是数字“1”。
因此，正确的数值和单位是3L/min。
分析温升25℃和55℃两种情况可以印证这个结论。
（2分）
（4）由关系式Qi＝cm（t2－t1）
可知，温升25℃时每分钟吸收的热量是
Qi＝4.2×103×5×25J＝5.25×105J（1分）
燃气每分钟产生的热量是
＝6.17×105J
热效率η＝=85%（2分）
同理可得，温升55℃时
热效率＝75％（1分）
温升较高时热量散失多，所以热效率较低。
（1分）
2004年第十四届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题
一、1998年某地区遭受特大洪涝灾害。
为了抗洪抢险，急需在20 h 内从甲地调运65 t 钢材到乙地。
现仅剩下一艘满载时排水量为80 t 的货船，船身（包括船员）质量约17 t ，已知甲、乙两地的水路距离为80 km ，船行驶的平均速度为10 km/h（不计水流速度）。
（1）请你设计一个完成此项任务的可行性方案；
（2）通过分析、计算，找出最佳方案。
（钢材的密度为7.9×103 kg/m3）
二、图1为一种电磁炉的原理示意图。
它是利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，磁化铁磁材料制成的烹饪锅，在锅体形成无数小的涡流（感应电流）而产生焦耳热。
同时，被磁化的铁磁分子因摩擦、碰撞而发热。
从而使锅体自身发热达到加热食物的目的。
（1）使用电磁炉加热食物时，不产生明火，无烟尘，无废气，清洁、安全、高效、节能。
请写出电磁炉在使用中可能涉及的物理知识（只写名称不写内容，不少于10个可得满分）。
（2）在使用电磁炉时，炉和锅之间的热是由____________传递给_____________的。
电磁炉加热食物的过程中消耗____________能转化为____________能；若用该电磁炉1次蒸热5个馒头需用时间25min，那么，1次只蒸1个同样大小的馒头大约需要___________min。
型号
额定电压
额定功率
功率调节范围
温度调节范围
热效率
SC-16
220V 50Hz
1600W
450W-1600W
70℃-240℃
（大于）90%
（3）某款电磁炉性能参数如下表所示：
根据上表数据，若电磁炉在功率调节和温度调节的范围内，加热温度随功率调节的变化图象是一直线，电磁炉工作电压正常，在1个标准大气压下，烧开一锅质量为3kg、温度为22℃的水最多需要多少时间（不计锅吸热及热散失）？
三、有人在夏季用简易晒水箱给水加热用来淋浴，这不仅能节省能源,而且很方便.李明和张华想利用这样的装置估测太阳光对地球表面辐射的强度的大小。
也就是说，太阳光垂直照射地球表面是，地球表面单位时间单位面积所获得的能量是多少。
实验装置如图2所示，晒水箱的内部是被涂黑的，箱体外加了保温层，上面开口并盖有透明玻璃板。
在估测之前要首先弄清，透过玻璃板的太阳光能量究竟占太阳辐射到玻璃板上能量的百分之几？
李明和张华各拿一块实验用的玻璃板，把阳光反射到墙上的同一个地方，他们发现，两块反射光斑重叠处的强度，和太阳光直接射到地上的强度差不多。
（1）透过玻璃板的太阳光能量占太阳辐射到玻璃板上的能量的百分之几？
你在得出这个结论时做了什么假设？
假设的根据是什么？
（2）请你帮助他们设计实验方案，并写出具体的实验步骤。
（3）请你对这个实验方案的可行性做出评价。
四、用电流表和电压表测电流和电压时，通常并不考虑仪表本身电阻对待测电路的影响，而将其视为“理想仪表”，即认为电流表的内阻为零，电压表的内阻为无限大。
实际上，电流表和电压表都有一定电阻值，因而我们可以把电流表看成一个能显示通过自身电流大小的其阻值很小的电阻；可以把电压表看成一个能显示自身两端电压大小的其阻值很大的电阻。
所以，把电流表或电压表接入待测电路时，就相当于在待测电路中串联一个电阻，或并联一个电阻。
这样，电流表的两端就要有一定的电压，电压表中就要通过一定的电流，因此实际上很难同时精确地测出待测电阻两端的电压和通过待测电阻的电流。
1、现有一个量程为0.6 A ，内电阻为0.13 Ω的电流表，能否用它测量某电路两端的电压？
若不能，请说明理由。
若能，请说明用它测量的最大电压植。
2、要精确测量一个阻植约8 Ω的电阻RX，实验室提供以下器材。
l电流表A1：
量程100 mA，内电阻r1 = 4 Ω
l电流表A2：
量程500 μA，内电阻r2 = 750 Ω
l电压表V :
量程10 V, 内电阻r3 = 10 kΩ
l变阻器R0 ：
阻值约10 Ω
l定值电阻R1：
阻值约10 kΩ
l电池E：
两段电压约1.2 V
l开关S、导线若干
（1） 选出你测量时所需的适当器材，并在虚线方框中画出电路图。
（2） 需要测量哪些物理量？
根据所测物理量，写出被测电阻Rx的表达式。
五、图3甲是使用汽车打捞水下重物的示意图。
汽车通过定滑轮牵引水下一个圆柱形重物，在整个打捞过程中，汽车以恒定的速度V = 0.2 m/s 向右运动。
图3乙是此过程中汽车拉动重物的功率P随时间t 变化的图象。
设t = 0 时汽车开始提升重物，忽略水的阻力和滑轮的摩擦，g取10 N/kg。
求：
（1）圆柱形重物的质量；
（2）圆柱形重物的密度；
（3）打捞前，圆柱形重物上表面所受的水的压力。
六、图4为一种电饭煲的工作原理图。
下面是王宁同学对电饭煲工作原理的研究，请你也参与共同讨论。
按下、扳起电饭煲的开关，有一种“粘连”“吸引”的感觉，取出饭锅，发现电饭煲的底部有一个凸起物，它可以上下弹动，能被磁铁吸引。
王宁同学通过用这个电饭煲做米饭和烧水来研究它的工作情况，请回答他在使用过程中发现的如下问题。
（1）图4中只有两根外接导线，这样的用电器有什么危害？
应当怎样加以完善？
（2）将三角插头插入电源插座，不用按开关，指示灯就发亮，按下开关后，指示灯亮度不变。
此时为什么开关对指示灯的亮度没有影响？
（3）电饭煲工作了15min，会出现大量“白气”，这些“白气”是怎样形成的？
（4）电饭煲工作了25min，听见“啪”的一声，指示灯不亮了。
以此推测，感温软磁体的磁性可能受什么因素影响？
怎么影响？
（5）听到“啪”的一声后又过了10min，指示灯又发光，一会儿指示灯又熄灭了。
分析在相同条件下，不同种类金属的热胀冷缩程度是否一样？
（6）要想获得恒温的温水，你可以怎么做？
（7）电饭煲使用较长一段时间后，常常在饭未完全熟透时就“跳闸”，这样就会出现“夹生饭”，请问这种情况电饭煲可能在什么地方出现了故障？
为什么？
2004年第十四届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题答案
一、参考解答（14分）
（1） 设计方案：
根据问题中所给条件，又在这种特定情况下，可以把部分钢材放在船体外的水中，并设法将其“贴”在船体上．为防止船体发生倾斜，船体两侧所放置钢材的质量应该相等．
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