全國初中物理競賽決賽試題及答案

1、20XX 年第二十屆全國初中應(yīng)用物理競賽復(fù)賽試題注意事項(xiàng)：l請?jiān)诿芊饩€內(nèi)填寫所在地區(qū)、學(xué)校、姓名和考號。2用藍(lán)色或黑色鋼筆、圓珠筆書寫。3本試卷共有六個(gè)大題，滿分為100 分。4答卷時(shí)間： 20XX年 4 月 18 日（星期日）上午9: 30 11: 10。題號一二三四五六總分分?jǐn)?shù)復(fù)核人一、（ 16分）干簧管 （也叫干簧繼電器）比一般機(jī)械開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、速度高、工作壽命長；而與電子開關(guān)相比，它又有抗負(fù)載沖擊能力強(qiáng)的特點(diǎn)，工作可靠性很高。如圖1 甲所示為干簧管的結(jié)構(gòu)簡圖，其中磁簧片是一種有彈性的薄鐵片，被固定于玻璃管上。1當(dāng)將一個(gè)條形磁鐵與干簧管平行放置時(shí)，如圖 1 乙，干簧管的磁簧片觸點(diǎn)

2、就會(huì)閉合，將電路接通：當(dāng)條形磁鐵遠(yuǎn)離干簧管時(shí)，觸點(diǎn)就會(huì)斷開。請簡述其原理。2某同學(xué)設(shè)想用干簧管制作水位自動(dòng)報(bào)警器，圖2 是他設(shè)計(jì)的一部分情況，請幫助他完成其余部分的設(shè)計(jì)：（ 1）設(shè)永久磁鐵所受的重力為 3N，浮球的體積為 200cm3，不計(jì)滑輪處的摩擦。則要想讓此裝置能正常工作，浮球的質(zhì)量應(yīng)滿足什么條件（取g 10N/kg ）？（2）他手邊還有開關(guān)、紅燈、綠燈和電鈴各一個(gè)，導(dǎo)線若干，請?jiān)趫D中的虛線方框內(nèi)畫出報(bào)警電路，要求：水位到達(dá) A 處時(shí)，紅燈亮，電鈴報(bào)警；水位到達(dá) B 處時(shí)，綠燈亮，電鈴報(bào)警。第1頁共6頁二、（16 分）小明同學(xué)為實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了一個(gè)多擋位電加熱器，其工作原理圖如圖3 所示。其

3、中 R1、R2、R3 為發(fā)熱電阻。 三個(gè)燈泡為上述發(fā)熱電阻相應(yīng)的的工作指示燈，其所消耗的電功率可忽略不計(jì)。小明設(shè)想通過開關(guān)的組合，使電加熱器能有 200W 、300W 、 900W 共七擋功率。為此他還設(shè)計(jì)了下面這份簡單的表格，表中的“”表示對應(yīng)的開關(guān)閉合，相應(yīng)的指示燈亮； “×”表示對應(yīng)的開關(guān)斷開，相應(yīng)的指示燈熄滅。功率欄給出了相應(yīng)狀態(tài)時(shí)電加熱器的功率值。1按照他的設(shè)想，幫他計(jì)算出 R1、R2， R3 的阻值各為多少？2補(bǔ)齊表中其余擋位的空格。第2頁共6頁三、（ 16 分）如圖 4 為過去郵局里用來稱量郵件質(zhì)量的雙桿臺(tái)秤的主要結(jié)構(gòu)簡圖，這種臺(tái)秤的兩條秤桿是固定在一起的，兩條秤桿分別

4、裝有秤錘 A 、B ，其中秤錘 A 只能處于其所在秤桿上有槽的特定位置處，秤錘 B 則可停在其所在秤桿上的任意位置。1這個(gè)臺(tái)秤的量程和分度值分別是多少？2寫出用這種秤測量一個(gè)郵包的質(zhì)量時(shí)的操作步驟（包括校零的具體步驟）。3若用調(diào)整好的臺(tái)秤稱量一個(gè)郵包的質(zhì)量時(shí)，秤桿水平平衡后，秤錘東 B 所處的位置如圖 4 所示，則這個(gè)郵包的質(zhì)量為多少？4由圖中的信息推導(dǎo)出A 、 B 兩秤錘 mA 和 mB 的關(guān)系。第3頁共6頁四、（ 16 分）小華家買了新房，準(zhǔn)備改裝客廳頂燈的電路時(shí)，他發(fā)現(xiàn)爸爸拿來一幅如圖5 所示電路圖，他很好奇，看了一會(huì)兒之后，發(fā)現(xiàn)這幅圖有些眼熟，但又和過去所看的圖不同，他拿著圖去問爸爸：

5、 S3 是什么開關(guān)，爸爸告訴他這叫“雙刀雙擲”開關(guān)，相當(dāng)于兩個(gè)單刀雙擲開關(guān)“聯(lián)動(dòng)”。爸爸還告訴他要將這三個(gè)開關(guān)分別裝在三個(gè)與客廳相連的房間的門旁邊。 這是為什么？這樣裝有什么好處呢？小華決定仔細(xì)研究一下。1小華準(zhǔn)備首先用列表的方法分析開關(guān)的狀態(tài)與燈泡亮滅的關(guān)系。為此他設(shè)計(jì)了如下的表格，并用“1”和“ 2”表示開關(guān)接通的位置，用“1”和“ 0”表示燈泡的“亮”和“滅”。請你也參與到他的研究中來，并幫他在表格中記錄下三個(gè)開關(guān)所有可能的組合對燈的控制情況，完成下表：S1S3S2燈的亮滅2根據(jù)列表的結(jié)果總結(jié)出這個(gè)電路的好處。3弄懂了這個(gè)電路和雙刀雙擲開關(guān)的特點(diǎn)之后，他又有了新的想法：還可以在圖再增加一

6、個(gè)雙刀雙擲開關(guān) S4 并使它和其他的開關(guān)作用相同。請把他的設(shè)計(jì)畫在圖5 的電路中6 中。第4頁共6頁五、（ 18 分）單位質(zhì)量的某種液體變?yōu)橥瑴囟鹊臍怏w所需要吸收的熱量，叫做這種液體的汽化熱。通常情況下， 同種液體在不同溫度下的汽化熱是不同的。 某課外活動(dòng)小組設(shè)計(jì)了如圖 7 所示的裝置， 可以用來測定 100時(shí)水的汽化熱。 該裝置的測量原理是： 用電壓可調(diào)的電加熱器使玻璃容器內(nèi)的水沸騰，用電子天平分別測量沸騰一段時(shí)間前后水的質(zhì)量，同時(shí)測量所用的時(shí)間及在該段時(shí)間內(nèi)電加熱器的電壓和電流，根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)和能量守恒關(guān)系即可求出水的汽化熱 。由于這個(gè)裝置工作時(shí)的散熱損失是不可忽略的， 該組同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)測量

7、了兩組數(shù)據(jù)，如下表所示：電壓 /V電流 /A時(shí)間 /s水的初質(zhì)量 /g水的末質(zhì)量 /g第一組2013007068第二組40230070601試簡單說明該裝置的散熱功率是否隨加熱功率的改變而改變。2根據(jù)以上數(shù)據(jù)，求水的汽化熱3針對此實(shí)驗(yàn)提出一些減少實(shí)驗(yàn)誤差的措施。第5頁共6頁六、（ 18 分）小亮家有一輛家用轎車，爸爸在給他說車的性能時(shí)，總是說“2.0 的排量”，卻很少說“功率”，為此小亮特地從網(wǎng)上查到了排量的定義：活塞從上止點(diǎn)移動(dòng)到下止點(diǎn)所通過的空間容積稱為汽缸排量。如果發(fā)動(dòng)機(jī)有若干個(gè)氣缸，所有氣缸工作容積之和稱為發(fā)動(dòng)機(jī)排量。從說明書上查到：小亮家的汽車采用的是LFX 直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，排量為

8、2.0L ；從網(wǎng)上查找到了其輸出特性曲線（如圖 8 所示）；小亮又向爸爸詢問了一些實(shí)測數(shù)據(jù)：由于汽車行駛的路況很好，所以平均車速為 90km/h ，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2000r/min ，平均733行駛百公里油耗為 9L ；從物理書上查得汽油的熱值為4.6× l 0J/kg，密度為 0.71× 10 kg/m 。1由這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出特性曲線可以看出，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1000 5000 r/min 范圍內(nèi)，它的輸出功率與轉(zhuǎn)速大致有什么關(guān)系？2試通過公式推導(dǎo)出在其他參數(shù)相同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率與其排量的關(guān)系。3這輛汽車以 90km/h 行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的效率約為多少？每個(gè)做功沖程汽缸內(nèi)

9、的平均壓強(qiáng)約為多少？第6頁共6頁20XX 年第二十屆全國初中應(yīng)用物理競賽復(fù)賽試題參考解答與評分標(biāo)準(zhǔn)說明：1提供的參考解答除選擇題外，不一定都是惟一正確的。對于那些與此解答不同的解答，正確的，同樣得分。2評分標(biāo)準(zhǔn)只是按一種思路與方法給出的。在閱卷過程中會(huì)出現(xiàn)各種不同情況，可按照本評分標(biāo)準(zhǔn)的精神定出具體處理辦法，但不要與本評分標(biāo)準(zhǔn)有較大偏離。3問答題或計(jì)算題是按照分步方法給分的。在評分標(biāo)準(zhǔn)中常常寫出（ 1）式幾分，（ 2）式幾分這里的式子是用來代表步驟的。若考生并未寫出這個(gè)式子，而在文字表達(dá)或以后的解題過程中反映了這一步驟，同樣得分。沒有寫出任何式子或文字說明，只給出最后結(jié)果的，不能得分。4參考解

10、答中的數(shù)字結(jié)果是按照有效數(shù)字的運(yùn)算要求給出的，但對考生不做要求。不要因?yàn)橛行?shù)字的錯(cuò)誤而扣分。5在最后定獎(jiǎng)時(shí)，如果得分相同的人數(shù)超過獲獎(jiǎng)名額，因而難于選拔時(shí)，可對待選試卷進(jìn)行加分評判。加分評判的基本依據(jù)是：（ 1）所用方法或原理不是課本所講的，具有創(chuàng)新性，應(yīng)加分；（ 2）方法簡便，應(yīng)加分；（ 3）提出多種正確解法，應(yīng)加分；（ 4）試卷表達(dá)規(guī)范，條理清楚，能充分利用數(shù)學(xué)工具，應(yīng)加分。上述各項(xiàng)的執(zhí)行都需由競賽領(lǐng)導(dǎo)小組做出規(guī)定（省統(tǒng)一分配獎(jiǎng)勵(lì)名額的由省決定，地、市分配獎(jiǎng)勵(lì)名額的由地、市決定） 。一、（ 16 分）參考答案1當(dāng)將一個(gè)條形磁鐵與干簧管平行放置時(shí)，干簧管的磁簧片就會(huì)被磁化，且靠近的那兩個(gè)端

11、點(diǎn)會(huì)被磁化成異名磁極而相互吸引，觸點(diǎn)就會(huì)閉合，將電路接通；當(dāng)條形磁鐵遠(yuǎn)離干簧管時(shí)，磁簧片的磁性消失，在彈力的作用下觸點(diǎn)就會(huì)斷開。4 分2浮球浸沒入水中時(shí)受到的浮力為F gV33一 4 3 2N 3分浮排 1.0 ×10 kg m ×10N kg ×2×10 m水設(shè)浮球剛好浸沒入水中，浮球必須上浮，則必須滿足G 浮球<F 浮十 G磁鐵 2N+3N 5N設(shè)浮球剛好離開水面時(shí)，浮球必須下降，則必須滿足G 浮球 G 磁鐵3N因此要想讓此裝置能正常工作，此浮球所受的重力應(yīng)滿足：5N> G 浮球 >3N .2 分由公式 G mg 可以算出浮球的質(zhì)量

12、應(yīng)滿足：0.5kg>m 浮球 >0.3kg 1 分3如圖 1 所示： .6分全部正確給 6 分，不畫開關(guān)扣 2 分，不標(biāo)出紅、綠燈或標(biāo)錯(cuò)扣2 分二、（ 16 分）參考答案1由題意可知：當(dāng)開關(guān) S1 閉合時(shí)，電加熱器的功率為電阻R1 的功率，所以1 分當(dāng)開關(guān) S2 閉合時(shí)，電加熱器的功率為電阻R2 的功率，所以1 分當(dāng)開關(guān)都閉合時(shí)，電路的總功率應(yīng)該為最大，即所以 P3 400W .3 分2如下表所示（每行2 分，共 10 分） 10 分三、（ 16 分）參考答案1由圖可知，這臺(tái)秤的量程是2.0kg，分度值是 lg。 .4分2如圖 2（可不畫） 5 分將臺(tái)秤放在水平臺(tái)面上。將秤錘 A

13、、 B 均置零調(diào)節(jié)平衡螺母，直至秤桿水平平衡為止。將所要測量的郵包放在載物臺(tái)上。先逐槽移動(dòng)秤錘A ，直至若再向大刻度方向移動(dòng)一個(gè)槽，就會(huì)導(dǎo)致杠桿左端下沉?xí)r為止；而后移動(dòng)秤錘B，直至秤桿再次水平平衡。將稱錘 A 、 B 所對的刻度值相加即為郵包的質(zhì)量。3這個(gè)郵包的質(zhì)量為723g.3 分4當(dāng)向載物臺(tái)放質(zhì)量為100g （ 0.lkg ）的重物時(shí)，為使臺(tái)秤平衡，可以將A 秤錘向左移動(dòng)一格，也可以將 B 秤錘向左移動(dòng)至左端，此時(shí)其移動(dòng)的距離為A 秤錘移動(dòng)距離的20 倍。因?yàn)槎呤堑刃У?，所以可以得到mA 20mB .4 分四、（ 16 分）參考答案1如下表所示（順序不要求一致） .8 分S1S3S2燈的

14、亮滅111111201210122121102121221122202根據(jù)列表的結(jié)果可以看出， 不論其他開關(guān)處于何種位置，每一個(gè)開關(guān)都可以獨(dú)立地控制燈的亮、滅，因而從任何一個(gè)房門走進(jìn)或離開客廳時(shí)都可以方便地開或關(guān)客廳的燈，也節(jié)約電能。.4 分3如圖 3 所示 .4分五、（ 18 分）參考答案1該裝置的散熱功率不隨加熱功率的改變而改變。 .2 分因?yàn)榧訜峁β拾l(fā)生改變后，水溫并不會(huì)改變，與周圍環(huán)境的溫度差也就不變，而其他的條件也都未發(fā)生變化，所以散熱功率不會(huì)變化。3分2由能量守恒定律可知：3 分根據(jù)題意可得：代入數(shù)據(jù)，解得6 分3增大加熱功率（或電壓） 、增大汽化水的質(zhì)量、換用更保溫的容器（減少散熱功率）、適當(dāng)增大環(huán)境溫度、減小測量時(shí)間、多測幾組數(shù)取平均值等。.4 分六、（ 18 分）參考答案1由這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出特性曲線可以看出在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1000 5000r/min 范圍內(nèi)，它的輸出功率與轉(zhuǎn)速大致成正比 .2 分