第13-17届全国初中物理知识竞赛复赛试卷

第十三届全国初中物理知识竞赛复赛试卷一、在许多平房和多层建筑的屋顶都安装了太阳能热水器，用于家庭洗浴。试分析热水器对供水压力、水管强度两方面的要求。二、取什么方法可以把大块马铃薯尽快煮熟？尽可能多得写出可行的方法，并说明其中的物理原理和这种方法的优缺点或适用场合。三、当你背对着路灯向前匀速行走时，定量分析你的身影长度变化的规律。四、利用空的塑料饮料瓶（如矿泉水瓶）能做哪些物理实验？尽可能多地写出来。要求写出实验的装置和制作要点（必要时画出简图）、简明操作步骤、所根据的物理原理。五、为了交通安全，机动车转弯时，要使用转向灯对其他车辆及行人发出信号，同时车内的转向指示灯装置也会给驾驶员提供转向灯是否正常的信息。具体地说，当机动车要向右转弯时，前、后两只转向灯D右1、D右2均正常发光，车内的转向指示灯同时也闪亮，而两只左转向灯D左1、D左2不发光。左转弯与右转弯的情况类似。如图所示，机动车转向灯电路的四只转向灯D右1、D右2、D左1、D左2以及转向指示灯D尚未接入电路。已知四只转向灯均为标有“6V，10W”字样的灯泡，转向指示灯D标有“6V，1.5W”字样，电源电压为6V，图中RJ为闪光器，它可以使电路间歇地通、断。请回答：（1）按题目要求将四只转向灯D右1、D右2、D左1、D左2及转向指示灯D接入电路，完成机动车转向灯电路图。（2）四只转向灯的额定功率相同，为什么转向灯电路工作时，总是两只转向灯发光，另外两只转向灯不发光？请运用你学过的电学知识加以分析、论证。十三届复赛答案一、设热水器距地面的高度为h，热水器中的水在地面附近产生的压强为p＝ρgh供水管要能把水送到热水器上，水压要大于p。（到此可得15分，答出以下再加4分）例如：楼顶高10m，要求供水压强大于p＝ρgh＝103×10×10＝1×105Pa，相当于标准大气压。底层的水管要能承受105Pa以上的压强，顶层水管的耐压要求可以低些，例如直接与热水器相连的水管可以用塑料管。二、1、使用高压锅，压强增大，锅内水的沸点增高，可以用较短时间把马铃薯煮熟。优点是速度快，而且由于温度高，马铃薯更好吃，缺点是不能随时开锅观察，有可能性把马铃薯煮烂。2、把马铃薯切成小块再煮。这是因为热量比较容易到达小块马铃薯内部，内部温度上升较快。优点是简单易行，缺点是水分过多地深入马铃薯内部，口味变差，营养也有损失。三、用三角形相似推出此式得25分，对公式进行讨论加4分。四、可做一个抽水机模型。在瓶盖上挖一个直径1cm左右的孔，再剪一个比孔稍大的塑料片。用塑料片把孔盖住，用软布和万能胶把塑料片的一边与瓶盖粘牢，使它成为一个单向阀门。在饮料瓶的侧面开一个小孔，再把瓶盖拧牢，抽水机模型就做成了。使用时，把瓶盖向下插入水中，一只手用力捏，排出瓶内部分空气，然后用另一只手堵住瓶侧面小孔，松开捏瓶的那只手，水就在大气压的作用下上升到瓶中。再露出瓶侧面小孔，用力捏瓶，水就从小孔流出。说出两个实验即得25分，说出更多可加分。五、（1）电路如图所示。（2）不论转向开关S转至位置1还是位置2，所有的灯都接入了电路。若车向右转向，则开关S接1，此时D右1和D右2正常发光，而D左1和D左2并联后与D串联。因为转向指示灯的规格是“6V、1.5W”所以转向指示灯D的电阻为RD＝U2/P＝24Ω。转向灯规格都是“6V、10W”所以转向灯的电阻均为R＝U2/P＝3.6Ω。左（或右）两只转向灯和转向指示灯总电阻。R总＝IRD＋2R＝25.8Ω。通过转向指示灯D的电流：ID＝U/R总＝0.23A，所以转向指示灯D上获得的功率：PD＝I2R＝1.36W。由于PD’与转向指示灯的额定功率（1.5W）相差不多，所以此时转向指示灯能发光。而此时通过左转向灯中每只灯泡上的电流I＝ID/2＝0.115A，所以每个左转向灯的实际功率为P实＝I2R＝0.052W。由于左转向灯的P实远小于其额定功率10W，所以左转向灯不能发光。当车向左转向时，同样的道理，只有左转向灯发光面右转向灯中虽然有电流通过但并不发光。（1）（2）各10分。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20h内从甲地调运65t钢材到乙地。现仅剩下一艘满载时排水量为80t的货船，船身（包括船员）质量约17t，已知甲、乙两地的水路距离为80km，船行驶的平均速度为10km/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7.9×103kg/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。hHhvu（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。（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0.6A，内电阻为0.13Ω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8Ω的电阻RX，实验室提供以下器材。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-16220V50Hz1600W450W-1600W70℃-240℃(大于)90%电流表A1：量程100mA，内电阻r1=4Ω电流表A2：量程500μA，内电阻r2=750Ω电压表V:量程10V,内电阻r3=10kΩ变阻器R0：阻值约10Ω定值电阻R1：阻值约10kΩ电池E：两段电压约1.2V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=0.2m/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10N/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？第十四届复赛参考解答和评分标准一、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．（2）最佳方案：设放置在船体两侧钢材的质量为m，因船与船体外钢材组合的整体浮在水面上，故F浮=G，即F船浮+F外钢浮=G船+G钢代入数据后F船浮=80×103kg×10N/kg=8×105NF外钢浮=1×103kg/m3×10N/kg×(m／7.9×103kg/m3)G船+G钢＝（65＋17）×103kg×10N/kg＝8.2×105N从以上各式求得m=15.8×103kg=15.8t在这种极特殊的情况下(正常情况下是不可取的)，只能采用把至少15．8t钢材均分放置在船外两侧的水中且紧贴船体，经t=s/v=80km÷10km/h=8h即可送到乙地。评分标准：(1)7分；(2)7分．二、参考解答(18分)(1)该问题没有惟一的标准答案，属于开放性试题．以下内容可以作为基本依据．答出其中10个以上(包括10个)者均可得满分．涉及的物理知识：电流的磁效应、电流的热效应(焦耳热)、阻抗(电阻)、磁场，磁化、磁感线、电磁感应、能量转化、分子热运动、热传递、内能、分子电流，感应电流、涡流……其他答案正确的同样给分．(2)“锅”“电磁炉”“电或磁”“内”“25”(3)取最低热效率90%，温度调节最低为100℃，否则不能将水烧开．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关系呈线性，此时电磁炉消耗的实际功率P与加热温度t温有下面的关系式：（t温－70℃）÷（P－450W）=（240℃－70℃）÷（1600W－450W）可得：t温=（17℃÷115W）×（P－450W）+70℃当t温=100℃时，P=653W，有：Ptη=cm(t温－t)解得：t=1672s=28min评分标准：(1)5分；(2)每空1分(第1、2空填错一个两空都不得分，最后1个空填“略少于25”的给分，填“5”的不给分)；(3)8分．三、参考解答(18分)该问题没有惟一的标准答案，属于开放性试题，以下内容可以作为基本依据．(1)假设玻璃板对光的吸收可以忽略．其根据是薄玻璃板十分透明(实际上玻璃对红外线不很透明，而红