全国初中物理竞赛试题及答案第十四届全国初中应用物理知识竞赛试题及详解

第十四届全国初中应用物理知识竞赛试题 注意事项 1． 首先填写所在地区、学校、姓名和考号 2． 用蓝色或黑色钢笔、圆珠笔书写。 3． 本共有七个大题。 4． 答卷时间：2004年3月28日（星期日）上午9:30～11:10 题 号 一 二 三 四 五 六 七 总分 分 数 复核人 一、以下各题所列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？ 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  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。 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 80-100 mmH2O 2000-2500Pa 200-250 mmH2O 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 （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。 第十四届全国初中物理应用知识竞赛 参考解答和评分标准 一、答案和评分标准 共12分 每小题3分 1．B 2．C 3．B 4．A 二、参考答案和评分标准 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、参考解答和评分标准 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、参考解答和评分标准（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 对放水阀门A根据杠杆的平衡条件有：Td1=gh 联立可解得： h= 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= 所以，水箱放水的时间间隔约17.4min。 五、参考解答和评分标准 （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、参考解答和评分标准 （12分） 因为灯D的规格是“6V、1.5W”，所以灯D的电阻为 RD=U2/PD=24（分） 转向灯的规格都是V、10W”，所以转向灯的电阻均为R＝U2/P=3.6 左（或右）两只转向灯和灯D总电阻： R总=RD＋R/2＝25.8 （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、参考解答和评分标准 （16分） （1）液化石油气 人工煤气 天然气 （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=gh=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＝ 由①、②两式解出 m＝ 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 热效率 η＝ 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） 图5 9