第21屆全國初中應(yīng)用物理競賽試題及參考答案九年級

1、2011 年第二十一屆全國初中應(yīng)用物理競賽試（初三）一、本題共 10 小題， 每小題 2 分，共 20 分。以下各小題給出的四個選項中只有一個是正確的，把正確選項前面的字母填在題后的括號內(nèi)。1目前，很多汽車的駕駛室里都有一個叫做gps(全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))接收器的裝置。gps 接收器通過接收衛(wèi)星發(fā)射的導(dǎo)航信號，實現(xiàn)對車輛的精確定位并導(dǎo)航。衛(wèi)星向gps 接收器傳送信息依靠的是()a 紅外線b紫外線c電磁波d激光2圖 1 為工人師傅用手推車運送純凈水的圖片，對于這兩種方法中哪種方法比較省力的判斷，下列說法中正確的是()a 圖甲的方法比較省力b圖乙的方法比較省力c圖甲和圖乙兩種方法所用力的大小相等d無

2、法判斷3如圖 2 所示，教室里的天花板下面裝有多擋位吊扇，當(dāng)?shù)跎日９ぷ鲿r，對于吊扇對天花板的拉力大小與其重力大小的判斷，下列說法中正確的是()a 吊扇在高擋位工作時，拉力等于重力b吊扇在低擋位工作時，拉力大于重力c電扇在任意擋位工作時，拉力等于重力d電扇在任意擋位工作時，拉力小于重力4在學(xué)校的田徑運動會上，小亮注意到發(fā)令臺上有一塊“板子” ，如圖 3 所示。關(guān)于這塊板子的作用，他做了如下猜想，其中正確的是()a 主要用來反射發(fā)令槍的槍聲，所以必須正對著終點計時裁判的方向b主要用來襯托發(fā)令槍冒出的白煙，所以應(yīng)該是深色或黑色的c主要用來減弱噪聲，所以要把它放在看臺和發(fā)令槍之間d主要用來遮陽，所以

3、要把它放在裁判員的頭的上方5隨著我國航天員在軌道艙內(nèi)停留時間的增加，在軌道艙內(nèi)進行體育鍛煉必為航天員需要完成的一項重要工作。下列適合航天員在軌道艙中進行體育鍛煉的運目是()a 舉啞鈴b跳繩c踢毽子d 拉彈簧拉力器6動車組列車進站前的減速過程分為兩個階段進行：第一階段采用“再生剎技術(shù)，速度從 250km h 減至 90kmh，這期間停止動力供給，列車依靠慣性繼續(xù)前并帶動發(fā)電機發(fā)電；第二階段采用機械剎車，速度從90km h 開始不斷減小直至停關(guān)于列車進站過程中的能量轉(zhuǎn)化，下列說法中正確的是()a 第一階段減小的動能全部轉(zhuǎn)化為電能，即電能等于減小的動能b第一階段減小的動能有一部分轉(zhuǎn)化為電能，即電能小

4、于減小的動能c第二階段減小的動能主要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，且內(nèi)能等于減小的動能d第二階段減小的動能主要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，且內(nèi)能大于減小的動能7在晴朗的夜空，我們很容易找到北斗星與北極星，如圖4所示。天剛黑下時候，我們觀察并記錄一次北斗星與北極星相對第1 頁 共 8 頁于地面的位置： 半夜的時候， 我們觀察并記錄北斗星與北極星相對于地面的位置。比較這兩次的記錄結(jié)果，我們會發(fā)現(xiàn)()a 北斗星和北極星都是運動的b北斗星和北極星都是靜止的c北斗星是運動的，北極星是靜止的d北斗星是靜止的，北極星是運動的8在炒花生或栗子時， 通常要往鍋里放一些沙子(或粗鹽 )。這樣做的主要目的是()a 使炒鍋的溫度更高b使花生或栗子受熱

5、均勻且避免與鍋底直接接觸時間過長c讓沙子 (或粗鹽 )吸收一些水分，使花生或栗子更加干酥脆d讓沙子 (或粗鹽 )吸收部分熱量，防止因溫度過高而使花生或栗子變焦9人站在哈哈鏡前，會由于哈哈鏡的特殊形狀而使人體不同部位的像或被拉長或被壓短而變形，令人發(fā)笑。 現(xiàn)有一個如圖 5 甲所示由兩個水平方向的柱面鏡連接而成的哈哈鏡，豎直置于水平地面上。當(dāng)一個與哈哈鏡等高的人站在其正前方(如圖 5 乙所示 )，他看到的像的情況是()a 上半身的像被拉長b下半身的像被拉長c全身的像都被拉長d全身的像都被壓短10圖 6 甲是某生產(chǎn)流水線上的產(chǎn)品輸送及計數(shù)裝置示意圖。其中 s 為激光源， r1 為光敏電阻 (有光照射

6、時， 阻值較小；無光照射時，阻值較大)， r2 為定值保護電阻， a、 b 間接“示波器” (示波器的接入對電路無影響 )。水平傳送帶勻速前進， 每當(dāng)傳送帶上的產(chǎn)品通過 s 與 r1 之間時，射向光敏電阻的光線會被產(chǎn)品擋住。若傳送帶上的產(chǎn)品為均勻正方體， 示波器顯示的電壓隨時間變化的關(guān)系如圖 6 乙所示。 已知計數(shù)器電路中電源兩極間的電壓恒為6v ，保護電阻r2 的阻值為 400。則 ()a 有光照射時光敏電阻r1 的阻值為 800b有光照射和無光照射時保護電阻r2 兩端的電壓之比為 1: 2c有光照射和無光照射時光敏電阻的阻值之比為1: 2d每 1h 通過 s 與 r1 之間的產(chǎn)品個數(shù)為 6

7、000 個二、筒答下列各題 (每題 5 分，共 30 分 )1警用弓弩因其發(fā)射時無光、聲音小等特點，被廣泛應(yīng)用于反恐，如圖7 甲所示。圖7 乙和丙為兩種配有不同瞄準(zhǔn)裝置的弩，它們可用來發(fā)射箭和鋼珠，并配有手柄、肩托等輔助設(shè)備。弩弦的拴繞使用了滑輪可有效地減小體積。 請觀察它的結(jié)構(gòu)， 并分析它的使用過程，其中用到了哪些物理知識 ?第2 頁 共 8 頁2許多轎車后窗玻璃的內(nèi)壁上都平行地貼有若干條很窄的金屬膜，如圖8 所示。駕駛員可以通過開關(guān)對其進行控制， 當(dāng)通電時這些金屬膜會發(fā)熱。 請回答這些金屬膜的主要作用是什么 ?3圖 9 中的甲、乙兩圖是同一把平放在一張白紙上的透明刻度尺正放和反放的照片，圖

8、 9 丙是其沿刻度線方向的橫截面圖?？潭瘸叩目潭染€是用油漆噴上去的。由圖 9 乙可以看到，每個數(shù)字和刻度線的右側(cè)都有一個陰影。(1) 利用圖9 丙說明，該刻度尺的刻度線噴在圖 9 丙中所標(biāo)的 a 、 b、 c、 d 的哪個部位 ?為什么 ? (2)一般都將刻度尺帶刻度的側(cè)做得較薄，這樣做的好處是什么 ?4一串小彩燈，規(guī)格都是“4v0.2a ”，每個小彩燈的結(jié)構(gòu)如圖10所示， 在正常情況下， 細金屬絲由于表面有一層氧化銅而與燈絲支架不導(dǎo)通，若加上 200v 以上電壓時， 氧化銅被擊穿， 細金屬絲與燈絲支架導(dǎo)通。若將這種規(guī)格的小彩燈接入 220v 電路中，為使小彩燈正常發(fā)光，請通過計算說明： (1

9、) 應(yīng)串聯(lián)多少個小彩燈 ? (2)若其中一只小彩燈的燈絲被燒斷，其它小彩燈是否還能發(fā)光 ?為什么 ?5為了節(jié)省電能，居民樓的樓道燈通常由兩個開關(guān)共同控制。個是利用光敏器件制成的“光控開關(guān)” ，它的作用是光線暗時自動閉合，光線亮?xí)r自動斷開；一個是利用聲敏器件制成的“聲控開關(guān)” ，它的作用是有聲音時自動閉合電路，兩分鐘后，若再無聲音則自動斷開。(1) 請將圖 11 甲中的器材連成符合上述樓道燈要求的電路。(2) 小明受樓道燈電路的啟發(fā)，在爺爺?shù)呐P第3 頁 共 8 頁室里也安裝了這樣一個“聰明”的電路。晚上只要拍拍手，燈就亮了，過一會自動熄滅，給爺爺帶來了方便。不過遇到晚上有雷雨，就麻煩了，雷聲使燈

10、不斷被點亮，影響爺爺休息。還有爺爺睡覺前需要這盞燈一直被點亮?，F(xiàn)在再給你兩個開關(guān) s1、 s2，在圖 11 乙中完成對這個“聰明”電路的改裝。 并分別說明在燈自動工作、晚上打雷需取消自動功能和需要燈一直被點亮?xí)r開關(guān)s1、 s2 的斷開與閉合情況。6某物理興趣小組的同學(xué)設(shè)計了圖12 甲所示的實驗裝置，在橡皮塞中緊密地插入一根細玻璃管，將此橡皮塞蓋緊在裝滿水的玻璃瓶瓶口，玻璃瓶沿水平方向的截面為圖 12 乙所示的橢圓。當(dāng)用力沿圖 12 所示方向擠壓裝滿水的玻璃瓶時， 會看到細玻璃管內(nèi)的水面明顯上升。在這里，同學(xué)們利用細玻璃管內(nèi)水面的變化將玻璃瓶的微小形變“放大”了。請你再列舉兩個用到這種“放大”方

11、法來觀察物理現(xiàn)象的實驗或用到這種方法來工作的儀器，并簡要說明“放大”的方法。三、 (11 分 )“米線”是一種特色小吃。端上餐桌的有：一碗熱湯，上面浮著一層油；一碟切成薄片的鮮肉；一碗已煮熟的米線。食客先把肉片放進湯內(nèi)，稍候再加入米線?，F(xiàn)有以下資料：湯的初溫97，比熱容4.2 103j（ kg )；肉片的質(zhì)量為0.2kg，初溫 22，比熱容3.5 103j (kg )?；诮】稻壒?，肉片必須至少在大于80的湯中保持 2min，在這 2min 時間里，由于向外界散熱整體溫度將下降約2。問： 1碗中油層的作用是什么?2為實現(xiàn)上述的溫度要求，碗中湯的質(zhì)量多少應(yīng)滿足什么條件?四、(12 分 )微波爐是

12、一種利用向食物發(fā)射微波，進而將以微波形式存在的電磁能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能來對食物加熱的廚具。因為微波可以深入食物表面內(nèi)約5cm，因此與蒸烤類廚具比較，具有加熱更加迅速的特點。小明家最近買了一個微波爐，他聽人們講利用微波爐對食物加熱，不僅加熱時間短，還具備加熱效率高的特點。為了驗證后一種說法，他決定借助電能表、手表、溫度計等器材實際測量一下微波爐在高火擋燒水時的效率。為此他查看了家中微波爐后面的銘牌，上面注明額定輸入功率為1200w ，他又查看了他家的單相電子電能表，上面注明3200imp kw h(它表示每消耗電能lkw h，該電能表上面的發(fā)光二極管閃爍3200 次 )。之后，他關(guān)閉其他所有家用電器，將

13、體積為1l 、溫度為20的水放入微波爐并用高火開始加熱，同時用鐘表計時并記錄電能表上面的發(fā)光二極管閃爍的次數(shù)，歷時4min，電能表上面的發(fā)光二極管閃爍了256 次，此時取出并測得水的溫度為 72，請你幫助小明計算微波爐燒水時的效率。第4 頁 共 8 頁微波爐中發(fā)射微波的器件叫做微波管，若某微波爐內(nèi)的微波管只有一只，且該微波管只能在額定電壓下以額定功率工作， 請回答這個微波爐是如何僅僅利用這只微波管實現(xiàn)在不同擋位工作的呢 ?五、(12 分 )小明的父親為了解決全家人夏季淋浴問題，想自己動手制作個太陽能淋浴器。 他買來了個圓柱形金屬桶，個壓力傳感開關(guān)，兩個圓柱體以及細線若干。初步設(shè)計如圖 13 所

14、示，其中a 、 b 兩個圓柱體通過細繩與壓力傳感開關(guān)相連。已知：圓柱形金屬桶的底面積s1=0.5m 2，高 h1 =50cm ：壓力傳感開關(guān)的作用是當(dāng)它受到豎直向下的拉力達到10n時閉合，通過控制水泵從進水口向桶內(nèi)注水，當(dāng)拉力等于4n 時斷開，水泵停止向桶內(nèi)注水；兩個圓柱體的底面積s2=40cm2 ，高 h2=12cm ，每個圓柱體重g=6n 。要求當(dāng)水桶內(nèi)儲水量達 200l 時停止注水，當(dāng)儲水量剩余 40l 時開始注水。請你幫助小明的父親在其初步設(shè)計的基礎(chǔ)上，求出滿足上述要求的兩段細線的長度。(壓力傳感開關(guān)與金屬桶間的距離、細繩質(zhì)量與體積、計算儲水量時圓柱體排水體積忽略不計)六、 (15 分

15、)隨著新能源、 低碳等理念的普及，小明設(shè)想出了一種完全以太陽能電池為能源的汽車， 以下是他查到的一些數(shù)據(jù)：太陽輻射的總功率 p26總=3. 9 10 w ，太陽到地球的距離 r=1. 5 l01lm，陽光穿過太空和地球周圍的大氣層到達地面的過程中的能量損耗約為51；太陽光垂直照射時，太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化效率最高約為15；假設(shè)一輛太陽能電池車的質(zhì)量約為 750kg，期望達到的最高時速為72km h，車輛行駛過程中的平均阻力約為車重的0.02 倍，車身最多能敷設(shè)的太陽能電池板的面積約為8m2，驅(qū)動電機能夠?qū)⑤斎牍β实?0轉(zhuǎn)化為用于牽引汽車前進的機械功率。(已知半徑為 r 的球的表面積為 s=4r

16、2)1根據(jù)以上數(shù)據(jù)，通過計算對小明的設(shè)想進行分析與評價。2你對他的設(shè)想有什么改進建議?第5 頁 共 8 頁2011 年第二十一屆全國初中應(yīng)用物理競賽參考解答和評分標(biāo)準(zhǔn)一、選擇題 (每小題 2 分，共 20 分 )1c2a3d4d5d6b7c8b9b10d二、簡答題 (每題 5 分，共 30 分 )1 (5 分 )參考答案手柄上有花紋：表面粗糙增大摩擦。箭身細長：減小空氣阻力。弓箭或鋼珠離開弩弦后能繼續(xù)運動：物體具有慣性。箭頭尖銳：減小受力面積，增大壓強。利用弩的彈力發(fā)射弓箭：將彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能。肩托：增大受力面積，減小壓強。瞄具：光的直線傳播。光學(xué)瞄準(zhǔn)鏡：光的折射 (凸透鏡成像、望遠鏡 )、

17、光的直線傳播?；喗M：裝箭時省力?；喗M：放箭時省距離。說明：每說對一種作用得1 分，最多5 分。2 (5 分 )參考答案在冬季，使附著在窗玻璃內(nèi)表面上的小水滴汽化或小冰粒熔化并汽化；使附著在玻璃窗外表面上的積雪熔化。便于司機通過駕駛室上方的反光鏡觀察車后面的情況。說明：中每個物態(tài)變化名稱1 分，共 3 分。 2 分。共 5 分3 (5 分 )參考答案(1) c 所在部位。為了讓刻度線貼近被測物體，減小讀數(shù)誤差。(2) 刻度尺有刻度的一邊做得較薄， 是為了在應(yīng)用刻度尺畫線的時候筆尖貼近刻度尺，容易畫直。由于筆尖貼近刻度線，更容易畫出長度符合要求的線段。說明： (1) 1 分， 2 分。 (2)

18、2 分。共 5 分。4 (5 分 )參考答案(1) 應(yīng)串聯(lián)接入電路的彩燈個數(shù)：220v55個 。n4v(2) 此時電路總電阻：r 554v。11000.2 a(3)當(dāng)其中一只彩燈燈絲燒斷瞬間，彩燈等效電路如圖答1所示，將所有正常彩燈當(dāng)成一個電阻，r 燈絲 ，燈絲燒斷的彩燈，其整體看成一個電阻 r 斷 ，由于此時細金屬絲與燈絲支架不導(dǎo)通，燈絲燒斷的彩燈的電阻r 斷 。比正常彩燈的燈絲總電阻r燈絲大很多。(4)根據(jù)串聯(lián)電路特點可得：r斷u ；r斷1 。u 斷又因為r燈絲r燈絲r斷r斷(5)u 斷 u=220v ，此時燈絲燒斷了的彩燈兩端電壓u 斷 約為 220v ，大于 200v ，氧化銅被擊穿，

19、金屬絲與燈絲支架將導(dǎo)通，此后燈絲燒斷了的彩燈相當(dāng)于導(dǎo)線，220 v 的電壓將重新加在其他未被燒壞的彩燈兩端，所以其他彩燈能繼續(xù)發(fā)光。說明： (1)1 分。 (2) 各 1 分。共 5 分。5 (5 分 )參考答案(1) 見圖答 2。(2) 見圖答 3。需燈自動工作時，斷開s1，閉合 s2。晚上打雷時斷開s2。需要燈一直被點亮?xí)r閉合sl 和 s2。說明： (1)1 分。 (2) 各 1 分。共 5 分。第6 頁 共 8 頁6 (5 分 )參考答案將正在 聲的音叉靠近用 吊著的 球，通 球反復(fù)被 開 示音叉在振 。溫度 的玻璃管做得很 ，用液柱的 度 化 示液體的 冷 。金屬盒 中用指 的 示金屬

20、盒的形 程度。用托 天平的指 是否指在平衡 牌的中央刻度 上來 示天平的橫梁是否水平。 明：其他方法只要正確也可得分，每答出一點2.5 分，最多不超 5 分。三、 (11 分)參考解答1減慢蒸 ，從而減慢 量的散失(3 分 )2因 肉片必 至少在大于80的 中保持 2min ，在此期 ， 整體溫度將下降 2，所以， 和肉混合后的溫度至少 t=82(2 分 )根據(jù)： q 吸 =q 放以及 q=cmt(2 分)可得： c 肉 m 肉（ t t 肉 ）= c 湯 m 湯 （ t湯 t ） (1 分 )至少需要 的 量：（t）3.5 1030.2(8222)m湯c肉m肉t肉0.67kg (3 分)（t

21、）4.2382)kgc塘 t湯10 (97四、 (12 分) 參考解答4min 微波爐消耗 能：e3.6106256 j2.8810 5 j (2 分 )3200水的 量： m=pv=1. 0 l03 l l0-3kg=lkg(2 分 )水吸收的 量： q=cm(t-t 0)=4. 2 103 l (72 20)j=2.18 105j (2 分 )微波爐的效率：q2.18105 j76% (3 分 )e2.88105 j當(dāng)微波爐中的微波管在 定 下以 定功率 工作 ， 定 高火 ； 當(dāng)微波爐中的微波管在 定 下以 定功率 歇工作 ， 定 非高火 ； 且工作 與不工作 的比 越小，微波爐的 位越

22、低。(3 分 )五、 (12 分 )參考解答桶內(nèi) 水量 40l 水深： h 1v1410 2 m38 10 2 m8cm (1 分 )s10.5m2 柱體所受浮力大小：f 浮 1=g f1=26n 10n=2n (2 分 ) 柱體 b 排水體 ： vf浮12 n21043 (1 分)排mb水 g1103 kg / m310n / kg 柱體 b 浸入水中深度：v排 b210 4 m35102m5cm (1 分 )hbsb410 3 m2桶內(nèi) 水量 200l 水深： h 2v20.2m30.4m 40cm (1 分 )s10.5m2 柱體所受浮力大?。篺 浮 2=g f2=2 6n 4n=8n (1 分 )第7 頁 共 8 頁 柱體 a 排水體 ： v 排v徘vbf浮 2s2 h2a水 g18