題目內容

第十六屆全國初中應用物理知識競賽初賽試卷

一、選擇題  以下各小題給出的四個選項只有一個是正確的,把正確

選項前面的字母填在題后的括號內(每小題3分,共15分)。

    1.小亮同學從超市買來一個玻璃瓶裝的鐵皮蓋罐頭,想把瓶蓋打開,可是怎么也擰不動。小亮的哥哥用螺絲刀沿瓶蓋的邊輕輕撬了幾下,一擰就打開了。這主要是因為用螺絲刀撬瓶蓋可以       

A.增大瓶蓋直徑,減小瓶蓋側壁對瓶的壓力

B.減小瓶蓋與瓶口的接觸面積

C.減小瓶內外氣體的壓力差

D.由于撬了蓋的一邊,而增大了蓋的另一邊的壓力

    2.高壓輸電線路的鐵塔頂端有一條(或兩條)比下面輸電線細的金屬線(如圖1~圖2),它的作用是        

  A.加強鐵塔的穩定性

  B.傳輸零線的電流

  C.防雷電,起到避雷針的作用

  D.作為備用線,供輸電線斷開時應急使用

3.用普通照相機拍照時,要按被照物體距相機鏡頭的遠近進行“調焦”,使用起來不太便捷。有一種“傻瓜”相機,只要把想拍攝的景物全部納入取景器內,不論遠處還是近處的物體,在照片上都比較清晰,從而使拍照的過程變得十分快捷。這種“傻瓜”相機不用“調焦”的奧秘是      

    A.采用了長焦距的鏡頭,使遠近不同的物體成像的位置相差不大

    B.采用了短焦距的鏡頭,使遠近不同的物體成像的位置相差不大

    C.采用了長焦距的鏡頭,使遠近不同的物體成像的位置相同

    D.采用了短焦距的鏡頭,使遠近不同的物體成像的位置相同

    4.磁帶錄音機既可以錄音,也可用以放音,其主要部件為運行的磁帶和繞有線圈的磁頭。錄音時,磁帶上的磁粉被由聲音信號轉化而來的電流產生的磁場所磁化,這樣便將聲音信號轉化為磁信號記錄在磁帶上;放音時,再把磁帶上的磁信號通過磁頭轉化為電信號使揚聲器發聲。對于錄音機錄音、放音過程的基本原理,下列各種說法中正確的是      

    A.錄音的基本原理是電磁感應,放音的基本原理是電流的磁效應

    B.錄音的基本原理是電流的磁效應,放音的基本原理是電磁感應

    C.錄音和放音的基本原理都是電流的磁效應

    D.錄音和放音的基本原理都是電磁感應

    5.王勇同學在賓館飯店看到一種自動門,當有人靠近時,門會實現自動開閉。王勇同學對此產生了濃厚的興趣,他很想知道自動門是如何實現自動控制的。為此他反復做了幾次試驗:當他輕輕地靠近自動門時,門自動打開;當把一個足球滾向自動門時,門自動打開;當把一面底部裝有滾珠的無色透明大玻璃板,直立著滑向自動門時,門不打開。王勇同學根據探究試驗的結果,對自動門的自控原理提出了以下幾種猜想,你認為其中最合理的猜想是      

    A.自動門“聽”到來者的聲音時,通過聲控裝置實現自動開閉

    B啟動門探測到靠近的物體發射出的紅外線,通過光控裝置實現自動開閉

    C自動門本身能發射出一種紅外線信號,當此種信號被靠近的物體反射時,就會實現自動開閉

    D.靠近門的物體通過空氣能產生一種壓力傳給自動門,實現自動開閉

二、填空題(共15分)

    1.(3分)如圖3所不,小婷乘汽車到姥姥家去度假,汽車在平直公路上行駛。小婷的感覺是:遠處的村莊相對于電線桿在向_________運動;近處的小樹相對于電線桿在向_______運動;電線桿周圍的景物看起來好像在繞電線桿做_____時針

轉動。

    2.(3分)列車上出售的食品常常放在如圖4所示的小推車上,若貨物均勻擺在車內,當前輪遇到障礙物A時,售貨員向下按扶把,這時手推車可以視為杠桿,支點是_____(寫出支點位置的字母);當后輪遇到障礙物A時,售貨員向上提扶把,這時支點是______。后一種情況下,手推車可以視為______力杠桿。

    3.(3分)在海拔3000 m以上的高原地區,汽車發動機的冷卻水容易沸騰,這是因為高原地區_______的緣故。常年生活在平原地區的人到達該地區后,由于空氣稀薄會產生缺氧反應,為了得到足夠的氧氣,人會不自覺地進行深呼吸,這時肺的容積與在平原上相比要擴張得更_______(選填“大”或“小”)一些。

    4.(3分)汽車上的機械式里程表是用安裝在輪上的一組計數齒輪來實現計數的,而這些計數齒輪又通過特定的傳動裝置被車輪的轉動所驅動。同時車輪的轉動還通過特定的傳動裝置,傳遞給由電磁感應原理制成的傳感器,傳感器再將反映車輪轉動情況的電信號顯示在速度表上,從而指示此時的車速。當輪胎用久了有明顯的磨損后,就會使所計里程和指示的時速產生誤差。若里程表記錄里程為12000 km,則汽車實際行駛的里程將 _______(填“大于”、“小于”或“等于”)示數;若此車從北京駛往上海,以速度表上指示的時速為依據,對整個行程所估算的行駛時間將________(選填“大于”、小于”或“等于”)實際行駛時間。

    5.(3分)2005年春節晚會上,一群聾啞青年用精美絕倫的舞蹈“千手觀音”給人以美的享受,善的啟迪。

    (1)如圖5所示,觀眾看不見領舞者邰麗華身后站著的其他舞蹈者,這是因為光是______________傳播的。

    (2)在觀看演出的過程中,我們雖然沒有看到樂隊卻也能分辨出是何種樂器在發聲,這主要是因為不同樂器所發聲音的_________是不同的。

    (3)電視觀眾看到蓮花座上的千手觀音身披絢麗霞光,這些光是由________、_______、______三原色依不同的比例混合而成的。

  三、簡答下列各題(共22分)

  1.(4分)火箭點火發射時,若高溫火焰向下噴射到發射臺上,發射臺就會被燒

毀。為了保護發射臺,在它的底部建造了個大水池,從而巧妙地解決了這個技術問題。

    (1)火箭發射時,底部噴出的龐大的白色氣團(圖6)是由什么組成的?它是怎樣形成的?

(2)分析“大水池”對發射臺起到保護作用的道理。

  2.(4分)在高壓輸電線路中?煽吹 如圖7所示的一些絕緣子。請說明為什么懸掛高壓輸電線的絕緣子的表面要涂光亮的瓷釉,而且做成一節一節的?

3.(4分)小志家買了一種點綴節日用的小彩燈,他發現當其中一個小彩燈的燈絲燒斷了以后,其余的小彩燈還能繼續發光。于是小志對小彩燈之間的連接關系產生了興趣,為此他請教了科技人員,得到以下信息。

  他用的小彩燈規格是“2.5 V,0.25 A”,通過串聯一定數量的小彩燈,使單個小彩燈兩端所加的電壓比它的額定電壓稍低,每個小彩燈都能基本正常發光。

    小彩燈的構造如圖8所示,在燈絲導電支架上除了有燈絲和起固定作用的小玻璃珠以外,還繞有約4圈細金屬絲。燈絲電阻冷時約為2.5 Ω,熱時約為15 Ω。

    細金屬絲的電阻為1 Ω,正常(低壓)情況下,由于支架表面有一層氧化銅的緣故,它與燈絲支架是不導通的,沒有電流流過。若加上較高的電壓(如220 V)時氧化層可被擊穿,細金屬絲與燈絲支架導通。

    根據以上介紹的資料,請你說明為什么一個小彩燈的燈絲燒毀后,其他的小彩燈還能繼續發光。

    4.(4分)向陽中學廣播室想借助于雙刀雙擲開關控制南北兩教學樓的喇

叭:開關擲向A端時南面的三只喇叭接通,擲向B端時南北六只喇叭全部接通。

請你用筆畫線代替導線按上述要求完成圖9中的電路圖。

  5.(6分)長期以來,實心粘土磚一直是我國主要的建筑材料。由于粘土磚在生產過程中存在著諸多弊端,國家有關部門提出了減少粘土磚使用率、倡導新型

材料的要求。如圖10所示的空心水泥磚就是新型建筑材料的一種。請你從節能與環保等方面分析,使用空心水泥磚比使用實心粘土磚有哪些好處。(至少寫出三條)

   

 四、(6分)李明同學家要買一個燒水用的水壺,超市里有兩種容積相同但品種

不同的鋁質水壺可供選購,一種是放在液化氣灶上用的,另一種是壺內裝有電熱器的,如圖ll所示。李明想比較哪一種水壺燒水更省錢。他首先進行了調查,得到如下資料:當地居民用電的價格是0.5元/度;瓶裝液化氣的價格是60元/瓶(每瓶中液化氣的質量約為15 kg,液化氣的熱值為4.2×107J/kg),用液化氣燒水的熱效率約為30%,用電熱水壺燒水的熱效率約為90%。根據以上信息,請你通過計算分析一下用哪種水壺燒水更省錢。

    五、(8分)為了保護環境,治理水土流失,學校的環保小組設計并進行了河水含沙量的研究。

    第一階段是理論分析:分別以ρ、ρ、ρ泥水表示水、泥沙、泥沙水的密度,以x表示每立方米泥沙水中所含泥沙的質量(稱做含沙量),導出了ρ泥水與ρ、ρ、x的關系式;然后作出了泥沙水的密度ρ泥水隨含沙量x變化的圖象。

    第二階段是實驗驗證:在一個量筒里放入一定量干燥的黃土,再倒入一定量的清水,計算出含沙量x,并測出泥沙水的密度ρ泥水;接著再多次加入清水配制成不同密度的泥沙水,進行同樣的計算和測量,由此得出ρ泥水與x的多組數據;然后根據這些數據作出了表示泥沙水的密度與含沙量關系的ρ泥水-x圖象。他們驚喜地發現,實驗結果與理論分析是一致的。

    第三階段是實際測量:在一次山洪沖刷地面時,他們采集了40 L的水樣,稱出其總質量為40.56kg。此前已經測出干燥的泥沙的密度ρ:2.4×103kg/m3,于是求出了洪水中的平均含沙量。

    (1)請你參與環保小組第一階段的工作,導出ρ泥水與ρ、ρ、x的關系式。然后根據關系式作出泥沙水的密度ρ泥水隨含沙量x變化圖象的草圖。

(2)請你參與環保小組第三階段的計算工作,求出洪水中的平均含沙量。

    六、(10分)現在很流行的數碼相機的主要優點是可以直接生成數碼照片,從而可以方便地進行編輯與加工,保存的時間也更長。而且數碼照片還可以直接在

電腦上顯示出來,或者通過電子郵件傳送出去。

    下面是一款數碼相機的電池的一些資料。根據右面提供的信息以及下面對數碼相機工作過程的介紹,回答相關問題:

    (1)數碼相機的電源打開后,就處于待機狀態,這時要消耗一定的電能;拍攝時,拍攝與處理數據所消耗的電能就更大。假設用一個充滿電的電池作電源進行拍照,每5min拍一張照片,相機使用過程中的平

均工作電流為0.2A。請估算一節充滿電的電池最多可以拍攝多少張照片。

    (2)對一個電能已全部耗盡的這種電池進行完全充電,充電的效率多大?

七、(12分)空調的“匹數”,是對空調輸入功率的粗略標識。因相同匹數不同品牌空調的制冷效能有較大的差異,為便于比較,空調的效能常以“制冷量”來表示。在選擇空調時,除了制冷量和制熱量(對冷熱空調而言)外,還要考慮“能效比”。

空調的能效比=,它表示空調器是否高效節電。目前市場上空調器的能效比相差很大,一般在2~3之間,最高的可達到3.5左右,應盡量挑選能效比高的空調。房間所需的制冷量和制熱量可按下面的公式計算:制冷量Q=S(房間面積)×140w-180 w;制熱量Q=S(房間面積)×180 W-240 W(此公式適用于層高2.5 m的房間,如果層高偏大,則應適當加大功率)。

    下表是小明家準備購買的某一型號空調的使用說明書的一部分。

    請結合上面所介紹的知識和空調使用說明書,通過計算回答下面的問題:

    1.這臺空調的能效比是多少。

    2小明家新購買樓房客廳的面積約為30 m2,層高為2.7 m,他想在客廳內安裝上表所示的空調。請你通過計算說明這種選擇是否合理。

    3.若小明家用此空調器制冷,空調器的壓縮機每天實際工作6 h,一個月僅空調一項所支付的電費約為多少?(當地的電價為0.5元/度)

    八、(12分)小軍家客廳墻壁上有一個控制燈的開關和一個兩孔插座裝在一起的“一開兩孔”的電工元件。圖12是元件的面板、圖13是元件殼體內部的原接線圖。由于開關損壞,需要更換整個元件。小軍爸爸決定自己動手完成,小軍給爸爸當助手。

    小軍爸爸斷開家中進戶線的總開關,在拆舊換新的過程中發現:拆下前沒有留意元件中的A、B、D三根導線(B、C間已有一短導線在內部相連)與外面的①②③三根導線的連接關系(如圖14),因為室內導線都在水泥墻內,無法觀察①②③各導線與墻內導線的連接情況。

  于是他閉合家中進戶線的總開關,用試電筆檢測各根導線,發現:第①根導線可以使試電筆發光;第②、⑨根導線不能使試電筆發光。

  根據小軍爸爸的檢測,能不能判斷各根導線的連接情況?

小軍經過仔細思考后認為,不能判斷每根導線的連接情況,如果在情況不明時盲目連接還可能出現更嚴重的問題。

    (1)你認為小軍的觀點對不對?為什么?

    (2)你能不能利用常用的家用電器,如臺燈等(均帶有插頭),鑒別出①②③根導線應怎樣分別與A、B、D接線柱相連接?說出你的方法并簡述理由。

    (3)根據你的判斷,將圖14中①②⑧根導線與下面的A、B、D接線柱和上面的火線、零線及燈泡連接起來。

練習冊系列答案
相關題目

第十四屆全國初中應用物理知識競賽復賽試題

一、(14分)1998年某地區遭受特大洪澇災害。為了抗洪搶險,急需在20h內從甲地調運65t鋼材到乙地,F僅剩下一艘滿載時排水量為80t的貨船,船身(包括船員)質量約17t,已知甲、乙兩地的水路距離為80km,船行駛的平均速度為lOkm/h(不計水流速度)。

    (1)請你設計一個完成此項任務的可行性方案;

    (2)通過分析、計算,找出最佳方案。(鋼材的密度為7.9×103kg/m3)

    

二、(18分)圖l為一種電磁爐的原理示意圖。它是利用高頻電流在電磁爐內部線圈中產生磁場,磁化鐵磁材料制成的烹飪鍋,在鍋體形成無數小的渦流(感應電流)而產生焦耳熱。同時,被磁化的鐵磁材料分子因摩擦、碰撞而發熱。從而使鍋體自身發熱達到加熱食物的目的。

  (1)使用電磁爐加熱食物時,不產生明火,無煙塵,無廢氣,清潔、安全、高效、節能。請寫出電磁爐在使用中可能涉及的物理知識(只寫名稱不寫內容,不少于10個可得滿分)。

(2)在使用電磁爐時,爐和鍋之間的熱是由_______傳

遞給_______的。電磁爐加熱食物的過程中消耗______

____能轉化為__________能;若用該電磁爐1次蒸熟

5個饅頭需用時間25min,那么,1次只蒸熟1個同樣

大小的饅頭大約需要________min。

(3)某款電磁爐性能參數如下表所示:

型號

額定電壓

額定功率

功率調節范圍

溫度調節范圍

熱效率

SC---16

220V50Hz

1600W

450W--1600W

70℃--2400℃

(大于)90%

    根據上表數據,若電磁爐在功率調節和溫度調節的范圍內,加熱溫度隨功率調節的變化圖象是一直線,電磁爐工作電壓正常,在1個標準大氣壓下,燒開一鍋質量為3kg、溫度為22℃的水最多需要多少時間(不計鍋吸熱及熱散失)?

    

三、(18分)有人在夏季用簡易曬水箱給水加熱用來淋浴,這不僅能節省能源,而且很方便。李明和張華想利用這樣的裝置估測太陽光對地球表面輻射的強度的大小。也就是說,太陽光垂直照射地球表面時,地球表面單位時間單位面積所獲得的能量是多少。實驗裝置如圖2所示,曬水箱內部是被涂黑的,箱體外加了保溫層,上面開口并蓋有透明玻璃板。

    在估測之前要首先弄清,透過玻璃板的太陽光能量究竟占太陽輻射到玻璃板上的能量的百分之幾?李明和張華各拿一塊實驗用的玻璃板,把陽光反射到墻上的同一個地方,他們發現,兩塊反射光斑重疊處的強度,和太陽光直接射到地上的強度差不多。

    (1)透過玻璃板的太陽光能量占太陽輻射到玻璃板上的能量的百分之幾?你在得出這個結論時做了什么假設?假設的根據是什么?

    (2)請你幫助他們設計實驗方案,并寫出具體的實驗步驟。

    (3)請你對這個實驗方案的可行性做出評價。

    

四、(18分)用電流表和電壓表測電流和電壓時,通常并不考慮儀表本身電阻對待測電路的影響,而將其視為“理想儀表”,即認為電流表的內電阻為零,電壓表的內電阻為無限大。實際上,電流表和電壓表都有一定電阻值,因而我們可以把電流表看成一個能顯示通過自身電流大小的其阻值很小的電阻;可以把電壓表看成一個能顯示自身兩端電壓大小的其阻值很大的電阻。所以,把電流表或電壓表接入待測電路時,就相當于在待測電路中串聯一個電阻,或并聯一個電阻。這樣,電流表兩端就要有一定的電壓,電壓表中就要通過一定的電流,因此實際上很難同時精確地測出待測電阻兩端的電壓和通過待測電阻的電流。

    1.現有一個量程為0.6A,內電阻為0.13Ω的電流表,能否用它測量某電路兩端的電壓?若不能,請說明理由。若能,請說明用它能測量的最大電壓值。

    2.現要精確測量一個阻值約為8Ω的電阻Rx,實驗室提供下列器材。

    ·電流表A1:量程100mA,內電阻r1=4Ω

    ·電流表A2:量程500mA,內電阻r2=750Ω

    ·電壓表V:量程10V,內電阻r3=10kΩ

    ·變阻器R0:阻值約10Ω·定值電阻R1:阻值為10kΩ

    ·電池E:兩端電壓約l.5V

    ·開關s、導線若干個

(1)選出你測量時所需的適當器材,并在虛線方框中畫出電路圖。

(2)需要測量哪些物理量?根據所測物理量,寫出被測電阻Rx的表達式。

    

五、(16分)圖3甲是使用汽車打撈水下重物的示意圖。汽車通過定滑輪牽引水下一個圓柱形重物,在整個打撈過程中,汽車以恒定的速度v=0.2m/s向右運動。圖3乙是此過程中汽車拉動重物的功率P隨時間t變化的圖象。設t=0時汽車開始提升重物,忽略水的阻力和滑輪的摩擦,g取10N/kg。求:

    (1)圓柱形重物的質量;(2)圓柱形重物的密度;(3)打撈前,圓柱形重物上表面所受的水的壓力。

    

六、(16分)圖4為一種電飯煲的工作原理圖。下面是王寧同學對電飯煲工作原理的研究,請你也參與共同探討。

  按下、扳起電飯煲的開關,有一種“粘連”“吸引”的感覺,取出飯鍋,發現電飯煲的底部有一個凸起物.它可以上下彈動,能被磁鐵吸引。王寧同學通過用

這個電飯煲做米飯和燒水來研究它的工作情況,請回答他在使用過程中發現的如下問題。

    (1)圖4中只有兩根外接導線,這樣的用電器有什么危害?應當怎樣加以完善?

    (2)將三腳插頭插入電源插座,不用按開關,指示燈就發亮,按下開關后,指示燈亮度不變。此時為什么開關對指示燈的亮度沒有影響?

    (3)電飯煲工作了15min,會出現大量“白氣”,這些“白氣”是怎樣形成的?

    (4)電飯煲工作了25min,聽到“啪”的一聲,指示燈不亮了。以此推測,感溫軟磁體的磁性可能受什么因素影響?怎樣影響?

    (5)聽到“啪”的一聲后又過了l0min,指示燈又發光,一會兒指示燈又熄滅了。分析在相同條件下,不同種類金屬的熱脹冷縮程度是否一樣?

    (6)要想獲得恒溫的溫水,你可以怎樣做?

    (7)電飯煲使用較長一段時間后,常常在飯未完全熟透時就“跳閘”,這樣就會出現“夾生飯”,請問這種情況電飯煲可能在什么地方出現了故障?為什么?

第十五屆全國初中應用物理知識競賽復賽試題

    一、(14分)王偉同學研究了均勻拉緊的琴弦發音頻率與弦長的關系,并記錄了實測的數據(如下表所示)。請你根據記錄表格中的有關數據,分析并估算出他有意留出的空格中應該填寫的數據(要求寫出估算的過程)。

音名

中央C

1

D

2

E

3

F

4

G

5

A

6

B

7

C

l

唱名(C調)

D0

Re

Mi

Fa

Sol

La

Si

Do’

頻率/Hz

264

297

330

352

396

440

528

弦長

l

 l

 l

 l

 l

 l

 l

二、(14分)類比水壓是形成水流的原因,李楠同學猜想,血液在血管內流動時也需要一定的壓力差來維持。假設血液勻速通過長度一定的血管時,受到的阻力f與血液的流速v成正比,即f=kv。那么,要想讓血液勻速流過,血管兩端就需要一定的壓力差。設血管截面積為S1時,兩端所需的壓強差為△p1;若血管截面積減少10%時,為了維持在相同的時間內流過同樣體積的血液,壓強差必須變為△p2。請你通過計算比較△P1、△P2的大小,說明血管變細可能是誘發高血壓的重要因素之一。

    三、(16分)下表是某鍋爐廠生產的CWNG系列三種鍋爐的主要技術參數。

CWNG系列三種鍋主要技術參數

型號

CWNG  

0.7-80/60-AII

CWNG

1.05-80/60-AII

CWNG

1.4-80/60-AII

功率/MW

(    )

1.05

1.4

容水量/t

3

3.5

4

耗煤量/(kg·h1)

145

(    )

290

外型尺寸/m3

2.7×1.5×2.9

3.0 x 1.5×2

3.0×1.9×2.9

煙囪尺寸/mm

Φ300×15000

Φ350×15000

Φ400×15 000

熱效率/%

75

75

75

出水溫度/℃

80

80

80

回水溫度/℃

60

60

60

總重量/t

5

7.5

9

運行壓力

常壓

常壓

常壓

供暖面積/m2

6 000

(    )

12000

循環水量/(m3·h1)

(    )

45

60

    已知水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃),假設三種鍋爐的燃煤效率相同,且煤均可達到完全燃燒。請根據上表回答以下問題:

    1.根據表格中的已知數據,請在表格中的四個(    )內填上合適的數據。

    2.按表格中的出水溫度和回水溫度,計算CWNGl.05—80/60AH型鍋爐每小時給住宅內釋放的熱量是多少。

3.根據表格中已知數據計算燃燒的熱值為多少。

四、(16分)李明得到一個國外生產的電熱暖手器,銘牌上表示額定值的字樣中,能看清楚的只有"24W"這幾個字。為了能正確使用該電器,他把一只標有"600Ω,0.4A'’的定值電阻與電熱暖手器和開關串聯起來,連接到家庭照明電路中,然后進行如下實驗觀察:將開關接通后,電能表轉盤轉動137圈恰好用了100s;斷開開關后,電能表轉盤在1 min內恰好轉了80圈;觀察電能表上標有3000r(kW·h)的字樣;他在做實驗的時間內,家中其他用電器的使用情況沒有變化。請根據以上數據,計算電熱暖手器的額定電壓是多少?你在計算過程中忽略了什么因素的影響?由此導致的計算結果是偏大還是偏小?

    五、(20分)一所農村中學常常因為不能及時給水塔注水而停水,科技小組的同學知道后,利用下圖所示的器材設計了一個自動注水模擬裝置。A為浮子(浮子及其連桿總重約15N),在浮子連桿的上端有一可移動金屬觸頭B(其受重力可忽略不計),它可以分別將其上、下的兩個固定觸點連通。C為水塔上的圓桶形蓄水池;M為配有電動機的水泵(電泵);D1、D2為彈簧,E1、E2為銜鐵,F1、F2為電磁鐵線圈;K1為最高水位限位開關。K2為最低水位限位開關,K3、K4、K5均為由電磁鐵銜鐵帶動的觸頭開關。電磁鐵F1通電時,K4接通,斷電時,K3接通。電磁鐵F2斷電時,K5接通。S1、S2為開關。

    1.請你按照下圖所示的器材,連接一個可以實現自動注水的模擬電路,并說明自動注水的過程。

    2.要實現自動注水的要求,浮子的最小體積約為多大?(g=10N/kg)

    3.若設計要求每次自動注水需在10min內完成,需要知道或測量哪些物理量才能得到相匹配電泵的最小額定功率?請你用字母表示這些物理量,推導出電泵最小額定功率的表達式。在你的計算過程中,如果運用了近似條件,請說明。

    六、(20分)在當今世界,研制各種機器都必需考慮節約能源和治理廢氣污染這一重要課題。在內燃機中,廢氣帶走了很多能量,如果能將這些能量再利用起來,會使內燃機的效率提高許多。某工廠科研人員研制生產的四沖程汽車專用柴油發動機,就采用了很多新技術。其中最重要的一項叫“增壓”技術,它是利用“廢氣渦輪增壓器”使排氣沖程中排出的高溫、高壓的廢氣去沖擊“廢氣渦輪”高速旋轉,它同時又帶動同軸的進氣系統中的“進氣渦輪”也高速旋轉,從而增加吸氣沖程的進氣量并增大進氣氣壓,使做功沖程中柴油燃燒的更充分,燃氣壓強更大,同時也減少了廢氣中的有害物質,達到提高柴油發動機效率和減少廢氣污染的目的。這種柴油發動機有6個氣缸,氣缸直徑為ll0mm,活塞行程為135mm,當轉速為2300r/min時,發動機功率為220kW,最低油耗可達240g/(kW·h),柴油的熱值為4.3×107J/kg。請回答下列問題:

    1.該柴油發動機的效率最高可達多少?

    2.在做功沖程中氣缸內的平均壓強是多少?

    3.如果將我國這種機型的汽車柴油發動機都安裝“增壓器”后,能使它們的平均效率由原來約31%提高到近35%,安裝前按每年消耗3億噸柴油估算,這項技術每年能為我國節約多少噸柴油?

    4.如果目前我國柴油的平均價格為3750元/噸,根據上面的估算結果,計算使用“增壓”技術后僅節約柴油一項可使我國每年節約多少資金。由此你有哪些認識?

第十四屆全國初中應用物理知識競賽復賽試題

一、(14分)1998年某地區遭受特大洪澇災害。為了抗洪搶險,急需在20h內從甲地調運65t鋼材到乙地,F僅剩下一艘滿載時排水量為80t的貨船,船身(包括船員)質量約17t,已知甲、乙兩地的水路距離為80km,船行駛的平均速度為lOkm/h(不計水流速度)。

    (1)請你設計一個完成此項任務的可行性方案;

    (2)通過分析、計算,找出最佳方案。(鋼材的密度為7.9×103kg/m3)

    

二、(18分)圖l為一種電磁爐的原理示意圖。它是利用高頻電流在電磁爐內部線圈中產生磁場,磁化鐵磁材料制成的烹飪鍋,在鍋體形成無數小的渦流(感應電流)而產生焦耳熱。同時,被磁化的鐵磁材料分子因摩擦、碰撞而發熱。從而使鍋體自身發熱達到加熱食物的目的。

  (1)使用電磁爐加熱食物時,不產生明火,無煙塵,無廢氣,清潔、安全、高效、節能。請寫出電磁爐在使用中可能涉及的物理知識(只寫名稱不寫內容,不少于10個可得滿分)。

(2)在使用電磁爐時,爐和鍋之間的熱是由_______傳

遞給_______的。電磁爐加熱食物的過程中消耗______

____能轉化為__________能;若用該電磁爐1次蒸熟

5個饅頭需用時間25min,那么,1次只蒸熟1個同樣

大小的饅頭大約需要________min。

(3)某款電磁爐性能參數如下表所示:

型號

額定電壓

額定功率

功率調節范圍

溫度調節范圍

熱效率

SC---16

220V50Hz

1600W

450W--1600W

70℃--2400℃

(大于)90%

    根據上表數據,若電磁爐在功率調節和溫度調節的范圍內,加熱溫度隨功率調節的變化圖象是一直線,電磁爐工作電壓正常,在1個標準大氣壓下,燒開一鍋質量為3kg、溫度為22℃的水最多需要多少時間(不計鍋吸熱及熱散失)?

    

三、(18分)有人在夏季用簡易曬水箱給水加熱用來淋浴,這不僅能節省能源,而且很方便。李明和張華想利用這樣的裝置估測太陽光對地球表面輻射的強度的大小。也就是說,太陽光垂直照射地球表面時,地球表面單位時間單位面積所獲得的能量是多少。實驗裝置如圖2所示,曬水箱內部是被涂黑的,箱體外加了保溫層,上面開口并蓋有透明玻璃板。

    在估測之前要首先弄清,透過玻璃板的太陽光能量究竟占太陽輻射到玻璃板上的能量的百分之幾?李明和張華各拿一塊實驗用的玻璃板,把陽光反射到墻上的同一個地方,他們發現,兩塊反射光斑重疊處的強度,和太陽光直接射到地上的強度差不多。

    (1)透過玻璃板的太陽光能量占太陽輻射到玻璃板上的能量的百分之幾?你在得出這個結論時做了什么假設?假設的根據是什么?

    (2)請你幫助他們設計實驗方案,并寫出具體的實驗步驟。

    (3)請你對這個實驗方案的可行性做出評價。

    

四、(18分)用電流表和電壓表測電流和電壓時,通常并不考慮儀表本身電阻對待測電路的影響,而將其視為“理想儀表”,即認為電流表的內電阻為零,電壓表的內電阻為無限大。實際上,電流表和電壓表都有一定電阻值,因而我們可以把電流表看成一個能顯示通過自身電流大小的其阻值很小的電阻;可以把電壓表看成一個能顯示自身兩端電壓大小的其阻值很大的電阻。所以,把電流表或電壓表接入待測電路時,就相當于在待測電路中串聯一個電阻,或并聯一個電阻。這樣,電流表兩端就要有一定的電壓,電壓表中就要通過一定的電流,因此實際上很難同時精確地測出待測電阻兩端的電壓和通過待測電阻的電流。

    1.現有一個量程為0.6A,內電阻為0.13Ω的電流表,能否用它測量某電路兩端的電壓?若不能,請說明理由。若能,請說明用它能測量的最大電壓值。

    2.現要精確測量一個阻值約為8Ω的電阻Rx,實驗室提供下列器材。

    ·電流表A1:量程100mA,內電阻r1=4Ω

    ·電流表A2:量程500mA,內電阻r2=750Ω

    ·電壓表V:量程10V,內電阻r3=10kΩ

    ·變阻器R0:阻值約10Ω·定值電阻R1:阻值為10kΩ

    ·電池E:兩端電壓約l.5V

    ·開關s、導線若干個

(1)選出你測量時所需的適當器材,并在虛線方框中畫出電路圖。

(2)需要測量哪些物理量?根據所測物理量,寫出被測電阻Rx的表達式。

    

五、(16分)圖3甲是使用汽車打撈水下重物的示意圖。汽車通過定滑輪牽引水下一個圓柱形重物,在整個打撈過程中,汽車以恒定的速度v=0.2m/s向右運動。圖3乙是此過程中汽車拉動重物的功率P隨時間t變化的圖象。設t=0時汽車開始提升重物,忽略水的阻力和滑輪的摩擦,g取10N/kg。求:

    (1)圓柱形重物的質量;(2)圓柱形重物的密度;(3)打撈前,圓柱形重物上表面所受的水的壓力。

    

六、(16分)圖4為一種電飯煲的工作原理圖。下面是王寧同學對電飯煲工作原理的研究,請你也參與共同探討。

  按下、扳起電飯煲的開關,有一種“粘連”“吸引”的感覺,取出飯鍋,發現電飯煲的底部有一個凸起物.它可以上下彈動,能被磁鐵吸引。王寧同學通過用

這個電飯煲做米飯和燒水來研究它的工作情況,請回答他在使用過程中發現的如下問題。

    (1)圖4中只有兩根外接導線,這樣的用電器有什么危害?應當怎樣加以完善?

    (2)將三腳插頭插入電源插座,不用按開關,指示燈就發亮,按下開關后,指示燈亮度不變。此時為什么開關對指示燈的亮度沒有影響?

    (3)電飯煲工作了15min,會出現大量“白氣”,這些“白氣”是怎樣形成的?

    (4)電飯煲工作了25min,聽到“啪”的一聲,指示燈不亮了。以此推測,感溫軟磁體的磁性可能受什么因素影響?怎樣影響?

    (5)聽到“啪”的一聲后又過了l0min,指示燈又發光,一會兒指示燈又熄滅了。分析在相同條件下,不同種類金屬的熱脹冷縮程度是否一樣?

    (6)要想獲得恒溫的溫水,你可以怎樣做?

    (7)電飯煲使用較長一段時間后,常常在飯未完全熟透時就“跳閘”,這樣就會出現“夾生飯”,請問這種情況電飯煲可能在什么地方出現了故障?為什么?

第十六屆全國初中應用物理知識競賽初賽試卷

一、選擇題  以下各小題給出的四個選項只有一個是正確的,把正確

選項前面的字母填在題后的括號內(每小題3分,共15分)。

    1.小亮同學從超市買來一個玻璃瓶裝的鐵皮蓋罐頭,想把瓶蓋打開,可是怎么也擰不動。小亮的哥哥用螺絲刀沿瓶蓋的邊輕輕撬了幾下,一擰就打開了。這主要是因為用螺絲刀撬瓶蓋可以       

A.增大瓶蓋直徑,減小瓶蓋側壁對瓶的壓力

B.減小瓶蓋與瓶口的接觸面積

C.減小瓶內外氣體的壓力差

D.由于撬了蓋的一邊,而增大了蓋的另一邊的壓力

    2.高壓輸電線路的鐵塔頂端有一條(或兩條)比下面輸電線細的金屬線(如圖1~圖2),它的作用是        

  A.加強鐵塔的穩定性

  B.傳輸零線的電流

  C.防雷電,起到避雷針的作用

  D.作為備用線,供輸電線斷開時應急使用

3.用普通照相機拍照時,要按被照物體距相機鏡頭的遠近進行“調焦”,使用起來不太便捷。有一種“傻瓜”相機,只要把想拍攝的景物全部納入取景器內,不論遠處還是近處的物體,在照片上都比較清晰,從而使拍照的過程變得十分快捷。這種“傻瓜”相機不用“調焦”的奧秘是      

    A.采用了長焦距的鏡頭,使遠近不同的物體成像的位置相差不大

    B.采用了短焦距的鏡頭,使遠近不同的物體成像的位置相差不大

    C.采用了長焦距的鏡頭,使遠近不同的物體成像的位置相同

    D.采用了短焦距的鏡頭,使遠近不同的物體成像的位置相同

    4.磁帶錄音機既可以錄音,也可用以放音,其主要部件為運行的磁帶和繞有線圈的磁頭。錄音時,磁帶上的磁粉被由聲音信號轉化而來的電流產生的磁場所磁化,這樣便將聲音信號轉化為磁信號記錄在磁帶上;放音時,再把磁帶上的磁信號通過磁頭轉化為電信號使揚聲器發聲。對于錄音機錄音、放音過程的基本原理,下列各種說法中正確的是      

    A.錄音的基本原理是電磁感應,放音的基本原理是電流的磁效應

    B.錄音的基本原理是電流的磁效應,放音的基本原理是電磁感應

    C.錄音和放音的基本原理都是電流的磁效應

    D.錄音和放音的基本原理都是電磁感應

    5.王勇同學在賓館飯店看到一種自動門,當有人靠近時,門會實現自動開閉。王勇同學對此產生了濃厚的興趣,他很想知道自動門是如何實現自動控制的。為此他反復做了幾次試驗:當他輕輕地靠近自動門時,門自動打開;當把一個足球滾向自動門時,門自動打開;當把一面底部裝有滾珠的無色透明大玻璃板,直立著滑向自動門時,門不打開。王勇同學根據探究試驗的結果,對自動門的自控原理提出了以下幾種猜想,你認為其中最合理的猜想是      

    A.自動門“聽”到來者的聲音時,通過聲控裝置實現自動開閉

    B啟動門探測到靠近的物體發射出的紅外線,通過光控裝置實現自動開閉

    C自動門本身能發射出一種紅外線信號,當此種信號被靠近的物體反射時,就會實現自動開閉

    D.靠近門的物體通過空氣能產生一種壓力傳給自動門,實現自動開閉

二、填空題(共15分)

    1.(3分)如圖3所不,小婷乘汽車到姥姥家去度假,汽車在平直公路上行駛。小婷的感覺是:遠處的村莊相對于電線桿在向_________運動;近處的小樹相對于電線桿在向_______運動;電線桿周圍的景物看起來好像在繞電線桿做_____時針

轉動。

    2.(3分)列車上出售的食品常常放在如圖4所示的小推車上,若貨物均勻擺在車內,當前輪遇到障礙物A時,售貨員向下按扶把,這時手推車可以視為杠桿,支點是_____(寫出支點位置的字母);當后輪遇到障礙物A時,售貨員向上提扶把,這時支點是______。后一種情況下,手推車可以視為______力杠桿。

    3.(3分)在海拔3000 m以上的高原地區,汽車發動機的冷卻水容易沸騰,這是因為高原地區_______的緣故。常年生活在平原地區的人到達該地區后,由于空氣稀薄會產生缺氧反應,為了得到足夠的氧氣,人會不自覺地進行深呼吸,這時肺的容積與在平原上相比要擴張得更_______(選填“大”或“小”)一些。

    4.(3分)汽車上的機械式里程表是用安裝在輪上的一組計數齒輪來實現計數的,而這些計數齒輪又通過特定的傳動裝置被車輪的轉動所驅動。同時車輪的轉動還通過特定的傳動裝置,傳遞給由電磁感應原理制成的傳感器,傳感器再將反映車輪轉動情況的電信號顯示在速度表上,從而指示此時的車速。當輪胎用久了有明顯的磨損后,就會使所計里程和指示的時速產生誤差。若里程表記錄里程為12000 km,則汽車實際行駛的里程將 _______(填“大于”、“小于”或“等于”)示數;若此車從北京駛往上海,以速度表上指示的時速為依據,對整個行程所估算的行駛時間將________(選填“大于”、小于”或“等于”)實際行駛時間。

    5.(3分)2005年春節晚會上,一群聾啞青年用精美絕倫的舞蹈“千手觀音”給人以美的享受,善的啟迪。

    (1)如圖5所示,觀眾看不見領舞者邰麗華身后站著的其他舞蹈者,這是因為光是______________傳播的。

    (2)在觀看演出的過程中,我們雖然沒有看到樂隊卻也能分辨出是何種樂器在發聲,這主要是因為不同樂器所發聲音的_________是不同的。

    (3)電視觀眾看到蓮花座上的千手觀音身披絢麗霞光,這些光是由________、_______、______三原色依不同的比例混合而成的。

  三、簡答下列各題(共22分)

  1.(4分)火箭點火發射時,若高溫火焰向下噴射到發射臺上,發射臺就會被燒

毀。為了保護發射臺,在它的底部建造了個大水池,從而巧妙地解決了這個技術問題。

    (1)火箭發射時,底部噴出的龐大的白色氣團(圖6)是由什么組成的?它是怎樣形成的?

(2)分析“大水池”對發射臺起到保護作用的道理。

  2.(4分)在高壓輸電線路中?煽吹 如圖7所示的一些絕緣子。請說明為什么懸掛高壓輸電線的絕緣子的表面要涂光亮的瓷釉,而且做成一節一節的?

3.(4分)小志家買了一種點綴節日用的小彩燈,他發現當其中一個小彩燈的燈絲燒斷了以后,其余的小彩燈還能繼續發光。于是小志對小彩燈之間的連接關系產生了興趣,為此他請教了科技人員,得到以下信息。

  他用的小彩燈規格是“2.5 V,0.25 A”,通過串聯一定數量的小彩燈,使單個小彩燈兩端所加的電壓比它的額定電壓稍低,每個小彩燈都能基本正常發光。

    小彩燈的構造如圖8所示,在燈絲導電支架上除了有燈絲和起固定作用的小玻璃珠以外,還繞有約4圈細金屬絲。燈絲電阻冷時約為2.5 Ω,熱時約為15 Ω。

    細金屬絲的電阻為1 Ω,正常(低壓)情況下,由于支架表面有一層氧化銅的緣故,它與燈絲支架是不導通的,沒有電流流過。若加上較高的電壓(如220 V)時氧化層可被擊穿,細金屬絲與燈絲支架導通。

    根據以上介紹的資料,請你說明為什么一個小彩燈的燈絲燒毀后,其他的小彩燈還能繼續發光。

    4.(4分)向陽中學廣播室想借助于雙刀雙擲開關控制南北兩教學樓的喇

叭:開關擲向A端時南面的三只喇叭接通,擲向B端時南北六只喇叭全部接通。

請你用筆畫線代替導線按上述要求完成圖9中的電路圖。

  5.(6分)長期以來,實心粘土磚一直是我國主要的建筑材料。由于粘土磚在生產過程中存在著諸多弊端,國家有關部門提出了減少粘土磚使用率、倡導新型

材料的要求。如圖10所示的空心水泥磚就是新型建筑材料的一種。請你從節能與環保等方面分析,使用空心水泥磚比使用實心粘土磚有哪些好處。(至少寫出三條)

   

 四、(6分)李明同學家要買一個燒水用的水壺,超市里有兩種容積相同但品種

不同的鋁質水壺可供選購,一種是放在液化氣灶上用的,另一種是壺內裝有電熱器的,如圖ll所示。李明想比較哪一種水壺燒水更省錢。他首先進行了調查,得到如下資料:當地居民用電的價格是0.5元/度;瓶裝液化氣的價格是60元/瓶(每瓶中液化氣的質量約為15 kg,液化氣的熱值為4.2×107J/kg),用液化氣燒水的熱效率約為30%,用電熱水壺燒水的熱效率約為90%。根據以上信息,請你通過計算分析一下用哪種水壺燒水更省錢。

    五、(8分)為了保護環境,治理水土流失,學校的環保小組設計并進行了河水含沙量的研究。

    第一階段是理論分析:分別以ρ、ρ、ρ泥水表示水、泥沙、泥沙水的密度,以x表示每立方米泥沙水中所含泥沙的質量(稱做含沙量),導出了ρ泥水與ρ、ρ、x的關系式;然后作出了泥沙水的密度ρ泥水隨含沙量x變化的圖象。

    第二階段是實驗驗證:在一個量筒里放入一定量干燥的黃土,再倒入一定量的清水,計算出含沙量x,并測出泥沙水的密度ρ泥水;接著再多次加入清水配制成不同密度的泥沙水,進行同樣的計算和測量,由此得出ρ泥水與x的多組數據;然后根據這些數據作出了表示泥沙水的密度與含沙量關系的ρ泥水-x圖象。他們驚喜地發現,實驗結果與理論分析是一致的。

    第三階段是實際測量:在一次山洪沖刷地面時,他們采集了40 L的水樣,稱出其總質量為40.56kg。此前已經測出干燥的泥沙的密度ρ:2.4×103kg/m3,于是求出了洪水中的平均含沙量。

    (1)請你參與環保小組第一階段的工作,導出ρ泥水與ρ、ρ、x的關系式。然后根據關系式作出泥沙水的密度ρ泥水隨含沙量x變化圖象的草圖。

(2)請你參與環保小組第三階段的計算工作,求出洪水中的平均含沙量。

    六、(10分)現在很流行的數碼相機的主要優點是可以直接生成數碼照片,從而可以方便地進行編輯與加工,保存的時間也更長。而且數碼照片還可以直接在

電腦上顯示出來,或者通過電子郵件傳送出去。

    下面是一款數碼相機的電池的一些資料。根據右面提供的信息以及下面對數碼相機工作過程的介紹,回答相關問題:

    (1)數碼相機的電源打開后,就處于待機狀態,這時要消耗一定的電能;拍攝時,拍攝與處理數據所消耗的電能就更大。假設用一個充滿電的電池作電源進行拍照,每5min拍一張照片,相機使用過程中的平

均工作電流為0.2A。請估算一節充滿電的電池最多可以拍攝多少張照片。

    (2)對一個電能已全部耗盡的這種電池進行完全充電,充電的效率多大?

七、(12分)空調的“匹數”,是對空調輸入功率的粗略標識。因相同匹數不同品牌空調的制冷效能有較大的差異,為便于比較,空調的效能常以“制冷量”來表示。在選擇空調時,除了制冷量和制熱量(對冷熱空調而言)外,還要考慮“能效比”。

空調的能效比=,它表示空調器是否高效節電。目前市場上空調器的能效比相差很大,一般在2~3之間,最高的可達到3.5左右,應盡量挑選能效比高的空調。房間所需的制冷量和制熱量可按下面的公式計算:制冷量Q=S(房間面積)×140w-180 w;制熱量Q=S(房間面積)×180 W-240 W(此公式適用于層高2.5 m的房間,如果層高偏大,則應適當加大功率)。

    下表是小明家準備購買的某一型號空調的使用說明書的一部分。

    請結合上面所介紹的知識和空調使用說明書,通過計算回答下面的問題:

    1.這臺空調的能效比是多少。

    2小明家新購買樓房客廳的面積約為30 m2,層高為2.7 m,他想在客廳內安裝上表所示的空調。請你通過計算說明這種選擇是否合理。

    3.若小明家用此空調器制冷,空調器的壓縮機每天實際工作6 h,一個月僅空調一項所支付的電費約為多少?(當地的電價為0.5元/度)

    八、(12分)小軍家客廳墻壁上有一個控制燈的開關和一個兩孔插座裝在一起的“一開兩孔”的電工元件。圖12是元件的面板、圖13是元件殼體內部的原接線圖。由于開關損壞,需要更換整個元件。小軍爸爸決定自己動手完成,小軍給爸爸當助手。

    小軍爸爸斷開家中進戶線的總開關,在拆舊換新的過程中發現:拆下前沒有留意元件中的A、B、D三根導線(B、C間已有一短導線在內部相連)與外面的①②③三根導線的連接關系(如圖14),因為室內導線都在水泥墻內,無法觀察①②③各導線與墻內導線的連接情況。

  于是他閉合家中進戶線的總開關,用試電筆檢測各根導線,發現:第①根導線可以使試電筆發光;第②、⑨根導線不能使試電筆發光。

  根據小軍爸爸的檢測,能不能判斷各根導線的連接情況?

小軍經過仔細思考后認為,不能判斷每根導線的連接情況,如果在情況不明時盲目連接還可能出現更嚴重的問題。

    (1)你認為小軍的觀點對不對?為什么?

    (2)你能不能利用常用的家用電器,如臺燈等(均帶有插頭),鑒別出①②③根導線應怎樣分別與A、B、D接線柱相連接?說出你的方法并簡述理由。

    (3)根據你的判斷,將圖14中①②⑧根導線與下面的A、B、D接線柱和上面的火線、零線及燈泡連接起來。

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