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第十七届物理竞赛题


第十七届全国初中应用物理知识竞赛试题
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,把正确选项前面的字母填 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 2 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

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 _____________________________。 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 6 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) 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 7 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 3 容易 5 较易 肥 10 较难 皂 液 20 难 50 不产生 管子直径/mm 泡泡产生的情况

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 8 为输电线路中常用的油浸自冷式变压器。变压器的 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:这一装置利 用的主要物理知识是什么? (3)从图 8 中我们发现:变压器外部的散热管道都是沿竖直 方向而不沿水平方向分布的,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 10 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 1 m /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:

F1 F 2 = S1 S 2
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。 “液压千斤项”就是根据帕斯卡定 律制成的。

图 12 所示的是液压千斤项的剖面图。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, 1 小活塞面积是 5cm2,杠杆上的 OA= OB。请回答: 5 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 lmin 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。增容后保存院内线路分布情况不变,只是供电线路改为铜芯橡皮绝 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 2.5 4 6 10

铜芯橡皮绝缘线安全载流量 I/A
28 37 47 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、 乙两户都同时使用 “220V 4kW”的电器时,乙户所得到的实际功率是多少?

八、 (14 分)图 13 是常见的一种电动自行车,使用前要对车上的 蓄电池充电。骑车时,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 蓄电池 一次充电耗电量 整车质量 ≤30km/h 36V/10Ah 铅酸蓄电池 0.6kW·h 40kg 一次充电连续行使里程 充电时间 电动机效率 最大行使噪声 50km 8h 80% ≤62dB

请回答: 1.技术参数中的“36V/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 是人与车的总重的 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 5.1 元/L,照明用电的电费约 0.5 元/kWh,请通 过计算说明使用电动自行车与摩托车哪种更经济。 4.请从环保的角度,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 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?


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