第二十四屆全國(guó)初中應(yīng)用物理競(jìng)賽(巨人杯)試題及答案

1、2014年第二十四屆全國(guó)初中應(yīng)用物理競(jìng)賽（巨人杯）試題注意事項(xiàng)： 1請(qǐng)?jiān)诿芊饩€內(nèi)填寫(xiě)所在地區(qū)、學(xué)校、姓名和考號(hào)。 2用藍(lán)色或黑色鋼筆、圓珠筆書(shū)寫(xiě)。 3本試卷共有六個(gè)大題，滿分100分。 4答卷時(shí)間：2014年3月30日（星期日）上午9:3011:10。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(gè)選項(xiàng)中只有一個(gè)是正確的，把正確選項(xiàng)前面的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。1汽車(chē)的觀后鏡是用來(lái)觀察車(chē)后路面情況的裝置，一般為凸面鏡。正常情況下，坐在駕駛員位置的人通過(guò)左側(cè)觀后鏡應(yīng)該看見(jiàn)如圖1甲所示的效果。在某次準(zhǔn)備駕車(chē)外出前，坐在駕駛員位置的王師傅發(fā)現(xiàn)，從左側(cè)觀后鏡中看到的是如圖1乙所示的情景。為

2、確保行駛安全，左側(cè)觀后鏡的鏡面應(yīng)適當(dāng)完成圖2中的哪種操作( ) 2“兀旦文藝會(huì)演”時(shí)，物理老師和電工師傅合作給同學(xué)們表演了一個(gè)“不怕電”的節(jié)目（注意：因該節(jié)目有危險(xiǎn)，同學(xué)們切勿模仿）。首先電工師傅將兩根導(dǎo)線的接頭A、B分別連接到一標(biāo)有“P2220 100”的燈泡（如圖3甲所示）的接線柱C、D上，閉合開(kāi)關(guān)，燈泡正常發(fā)光。隨后，電工師傅斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，取下燈泡，物理老師站到干燥的木凳上，左、右兩手分別抓住兩導(dǎo)線接頭A、B（如圖3乙所示），此時(shí)電工師傅閉合開(kāi)關(guān)，用測(cè)電筆分別測(cè)試導(dǎo)線接頭A、B及物理老師的皮膚，發(fā)現(xiàn)測(cè)電筆的氖管均發(fā)光，而在這一過(guò)程中，物理老師依然談笑自如。對(duì)以上現(xiàn)象的解釋?zhuān)阏J(rèn)為下列說(shuō)法中正

3、確的是( ) A.物理老師有“特異功能”，確實(shí)不怕電 B物理老師的雙手戴著絕緣手套 C在人、燈替換的過(guò)程中，電源的零線被斷開(kāi)了 D在人、燈替換的過(guò)程中，電源的火線被斷開(kāi)了 3圖4甲為一把手工鋸的鋸條，圖4乙所示為正對(duì)著鋸齒看的效果，發(fā)現(xiàn)它的鋸齒都“東倒西歪”的側(cè)向兩側(cè)，而不在一個(gè)平面上。其原因是 ( )A.將鋸齒做成這樣的形狀后，容易將鋸齒打磨得更鋒利B將鋸齒做成這樣的形狀后，鋸條承受撞擊能力更強(qiáng)C鋸條用得太久，鋸齒被撞歪了D.將鋸齒做成這樣的形狀后，可以使鋸口加寬，減小被鋸物體對(duì)鋸條的摩擦力4“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器在月球表面降落時(shí)，沒(méi)有使用降落傘，是因?yàn)?( )A.月球表面非常松軟，不需要使用降

4、落傘減速B距離月球表面太近，用降落傘來(lái)不及減速C月球表面附近沒(méi)有大氣，降落傘無(wú)法起到減速的作用D“嫦娥三號(hào)”質(zhì)量太大，不易制作足夠大的降落傘5汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過(guò)程中需要冷卻。圖5為汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的水冷系統(tǒng)工作原理示意圖。在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作的過(guò)程中，圖5所示有關(guān)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)水冷系統(tǒng)中水流方向以及水泵葉輪轉(zhuǎn)向的示意圖中，正確的是 ( ) 6. 2013年6月20日我國(guó)宇航員王亞平首次進(jìn)行了太空授課。圖6為王亞平所做實(shí)驗(yàn)的一個(gè)畫(huà)面，圖中的水呈球狀而不破裂，除了失重的原因外，還主要是因?yàn)?( ) A水球的外表面有一層很薄的橡皮膜 B水球表面分子之間相互作用的引力大于斥力 C在實(shí)驗(yàn)用水中事先添加了某些特殊物

5、質(zhì) D.到外太空后，水的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化 7將一只點(diǎn)燃的蠟燭靠近家里的鏡子，會(huì)發(fā)現(xiàn)鏡子中出現(xiàn)了多個(gè)蠟燭的像，如圖7所示。對(duì)于這種現(xiàn)象，下列解釋中正確的是 ( ) A鏡子的質(zhì)量不好，反射面不平整 B光經(jīng)玻璃前表面和后表面發(fā)生多次反射后形成了多個(gè)虛像 C燭焰將附近的空氣加熱后，由于空氣密度不均勻?qū)е碌恼凵湫纬闪硕鄠€(gè)虛像 D火焰抖動(dòng)的過(guò)程中，由于視覺(jué)暫留效應(yīng)形成的錯(cuò)覺(jué) 8小東在觀看“神舟十號(hào)”飛船發(fā)射時(shí)，想估算一下運(yùn)載飛船的火箭在發(fā)射后的第一個(gè)l0s內(nèi)的平均速度。他上網(wǎng)查到運(yùn)載“神舟十號(hào)”的長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭全長(zhǎng)58m。然后從網(wǎng)上下載了“神舟十號(hào)”發(fā)射的視頻，分別截取火箭剛發(fā)射時(shí)和發(fā)射后第l0s的

6、圖片，如圖8甲和圖8乙所示。則火箭發(fā)射后第一個(gè)lOs內(nèi)的平均速度值應(yīng)最接近 ( )A. 4 m/s B. 9 m/s C. 12 m/s D. 15 m/s 圖8 9為了監(jiān)督司機(jī)是否遵守限速規(guī)定，交管部門(mén)在公路上安裝了固定測(cè)速儀。如圖9所示，汽車(chē)向放置在道路中間的測(cè)速儀勻速駛來(lái)，測(cè)速儀向汽車(chē)發(fā)出兩次短促的超聲波信號(hào)。第一次發(fā)出信號(hào)到測(cè)速儀接收到經(jīng)汽車(chē)反射回來(lái)的信號(hào)用時(shí)0.5s，第二次發(fā)出信號(hào)到測(cè)速儀接收到經(jīng)汽車(chē)反射回來(lái)的信號(hào)用時(shí)0.3s，若發(fā)出兩次信號(hào)的時(shí)間間隔是l.ls，超聲波的速度是340m/s，則( ) A.汽車(chē)接收到第一次信號(hào)時(shí)，距測(cè)速儀170m B汽車(chē)接收到第二次信號(hào)時(shí)，距測(cè)速儀10

7、2m C汽車(chē)的速度是34m/s D.汽車(chē)的速度是30.9m/s 10.如圖10所示的電動(dòng)自行車(chē)既可以電動(dòng)騎行，也可以腳踏騎行。電動(dòng)騎行時(shí)，蓄電池對(duì)車(chē)上的電動(dòng)機(jī)供電，電動(dòng)機(jī)為車(chē)提供動(dòng)力。下表是某型號(hào)電動(dòng)自行車(chē)的主要技術(shù)參數(shù)。根據(jù)學(xué)過(guò)的物理知識(shí)，判斷以下估算結(jié)果中合理的是 ( ) A電動(dòng)自行車(chē)行駛過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)的工作電流保持5A不變 B蓄電池一次充足電，放電時(shí)可輸出的電能最多約為3.5x104J C若蓄電池儲(chǔ)存能量的80%用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)自行車(chē)在平均阻力為40N的水平公路上勻速行駛，蓄電池一次充電最多能連續(xù)電動(dòng)行駛約4lkm D蓄電池一次充電后，該電動(dòng)自行車(chē)最多可供電動(dòng)騎行2.4h二、簡(jiǎn)答下列各題（每

8、題5分，共30分） 1有兩只干凈、透明的圓柱形玻璃杯，一只盛滿不含氣泡、污物的純凈水，另一只為空杯子，兩只杯子的杯口都被不透明的蓋子蓋嚴(yán)了。請(qǐng)你說(shuō)明如何只用眼睛觀察判斷哪只杯中裝有水，并說(shuō)明這樣做的依據(jù)。 2如圖II所示，位于兩個(gè)電線桿之間的電線總是呈現(xiàn)出向下的弧線，弧線最低點(diǎn)與兩端懸點(diǎn)間的水平線的距離稱(chēng)為垂距或稱(chēng)垂度。請(qǐng)回答： (1)若架設(shè)電線時(shí)所留垂距過(guò)小，你認(rèn)為會(huì)有什么危害？ (2)若架設(shè)電線時(shí)所留垂距過(guò)大，你認(rèn)為會(huì)有什么危害或不足？ 3如圖12甲所示，家用漏電保護(hù)器是在用電器發(fā)生漏電故障或人體觸電時(shí)實(shí)施保護(hù)的設(shè)備，它的內(nèi)部構(gòu)造中包含有兩個(gè)部分檢測(cè)裝置和試驗(yàn)電路。家庭電路漏電時(shí)，通過(guò)火線

9、與零線的電流不相等。漏電保護(hù)器中有一檢測(cè)裝置（在圖12乙中雙虛線框內(nèi)，未具體畫(huà)出），當(dāng)它檢測(cè)到通過(guò)自身的火線和零線的電流不等時(shí)，便切斷電源，起到保護(hù)作用。漏電保護(hù)器中還有試驗(yàn)電路，由一只開(kāi)關(guān)S與一個(gè)電阻R組成，閉合開(kāi)關(guān)S就能模擬漏電情形，從而檢查漏電保護(hù)器工作是否正常。請(qǐng)?jiān)趫D12乙中漏電保護(hù)器的虛線框內(nèi)畫(huà)出試驗(yàn)電路。 4“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器主要由兩大部分構(gòu)成：著陸器和巡視器，其中巡視器就是我們俗稱(chēng)“玉兔”的月球車(chē)（如圖13所示）。網(wǎng)上有許多學(xué)生和科學(xué)愛(ài)好者問(wèn)了許多關(guān)于月球車(chē)的有趣問(wèn)題，你能幫他回答嗎？ (1)月球表面的某些部分土壤非常松軟，而且崎嶇不平，石塊、隕石坑遍布。設(shè)計(jì)什么樣的月球車(chē)輪才能

10、方便它在月球表面行駛？ (2)月球車(chē)為什么不使用減震性能更好的充氣輪胎？ (3)月球車(chē)的主要能量來(lái)源是什么？ 5如圖14甲所示為一輛在田地里使用的農(nóng)用四輪拖拉機(jī)，它的前輪是導(dǎo)向輪，后輪是驅(qū)動(dòng)輪，拖拉機(jī)在工作時(shí)一般后面掛有拖車(chē)或耕地設(shè)備等。圖14乙所示為一輛在倉(cāng)庫(kù)、機(jī)場(chǎng)、車(chē)站等地方常見(jiàn)的搬運(yùn)貨物的叉車(chē)，它的前輪是驅(qū)動(dòng)輪，后輪是導(dǎo)向輪。請(qǐng)分別解釋為什么拖拉機(jī)的前輪窄小、后輪寬大得多，而叉車(chē)的前輪寬大、后輪窄小？ 6小明在用如圖15所示的氣筒給自行車(chē)輪胎打氣后，發(fā)現(xiàn)氣筒外管的溫度明顯比打氣前升高很多，且越靠近氣筒外筒的頂部的地方，溫度越高。注：在用該氣筒給自行車(chē)輪胎打氣過(guò)程中，底座和內(nèi)管不動(dòng)，手柄和

11、外管上下運(yùn)動(dòng)；活塞固定在內(nèi)管頂部。請(qǐng)你分析產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因。 三、(11分)科技小組的同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如圖16甲所示的恒溫箱溫控電路（用于獲得高于室溫、控制在一定范圍內(nèi)的“恒溫”），包括工作電路和控制電路兩部分。其中，R為阻值可以調(diào)節(jié)的可變電阻。R為熱敏電阻（置于恒溫箱內(nèi)），其阻值隨溫度變化的關(guān)系如圖16乙所示，繼電器線圈電阻50。 1如圖16甲所示狀態(tài)，加熱器是否處于加熱狀態(tài)？ 2已知當(dāng)控制電路的電流達(dá)到0.04A時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合；當(dāng)控制電路的電流減小到0.036A時(shí)，銜鐵會(huì)被釋放。當(dāng)調(diào)節(jié)R'=350時(shí)，恒溫箱內(nèi)可獲得最高溫度為100的“恒溫”。如果需要將恒溫箱內(nèi)的溫度控制在最低

12、溫度為50的“恒溫”，則應(yīng)將R，的阻值調(diào)為多大？ 3使用該恒溫箱，獲得最低溫度為50的”恒溫”，與獲得最高溫度為100的“恒溫”相比較，哪一個(gè)的溫度波動(dòng)范圍更?。繛槭裁?？ 四、(12分)如圖17所示為16mm電影放映機(jī)放電影，這種電影放映機(jī)使用寬度為16mm的電影膠片，電影中的聲音以聲音信號(hào)的方式刻錄在電影膠片上，如圖18所示。 1電影放映機(jī)正常放映時(shí)，有關(guān)放映燈泡、放映機(jī)鏡頭（凸透鏡）、電影膠片、反光鏡（凸面鏡或凹面鏡）的種類(lèi)及其相對(duì)位置關(guān)系，提出了如圖19所示的幾種猜想，其中可能正確的是( ) 2有一次，電影剛開(kāi)始放映時(shí)，小新發(fā)現(xiàn)銀幕上的畫(huà)面全部是倒立的。在這種情況下，下列所述的觀看效果中

13、，不可能出現(xiàn)的場(chǎng)景是 ( ) A.人退著向后走 B地上的碎陶片突然聚集起來(lái)，最后形成一只漂亮的陶罐 C聽(tīng)到的是正常的影片中的對(duì)白 D.箭倒著飛向弓 3小新看電影時(shí)，估計(jì)銀幕到電影放映機(jī)的距離約為15m;銀幕上的電影畫(huà)面寬度約為3m。已知電影放映機(jī)所使用的16 mm電影膠片中畫(huà)面的寬度約為10 mm。則根據(jù)以上數(shù)據(jù)可知電影放映機(jī)鏡頭的焦距可能為( ) A. 52mm B.24mm C. 49mm D. 26mm 4若該16 mm電影膠片的厚度H=0.14 mm。片夾上密密地繞了一整盤(pán)電影膠片，如圖20所示，圖中d和D分別表示片夾內(nèi)電影膠片的內(nèi)徑和外徑。求： (1)這盤(pán)電影膠片的總長(zhǎng)度L約是多少？

14、 (2)若按每秒24幅畫(huà)面正常放映，這盤(pán)電影膠片大約能連續(xù)正常放映多長(zhǎng)時(shí)間？（不計(jì)片頭與片尾的長(zhǎng)度）五、(12分)小亮家有一輛轎車(chē)，爸爸在給他講車(chē)的性能時(shí)，總是說(shuō)“2.0的排量”，卻很少說(shuō)“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(guò)的“工作容積”稱(chēng)為氣缸排量。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(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)排量。小亮從說(shuō)明書(shū)上查到家中的轎車(chē)采用的是LFX直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，排量為2.OL;從網(wǎng)上查找到了了這種轎車(chē)的輸出功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系如圖21所示。 1根據(jù)圖21分析，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為10005000 r/min范圍內(nèi)，它的輸出功率與轉(zhuǎn)速大致有怎樣的定性關(guān)系？

15、 2試通過(guò)公式推導(dǎo)出在其他參數(shù)相同時(shí)，轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率與其排量的關(guān)系。 3小亮又向爸爸詢問(wèn)了一些實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)：轎車(chē)行駛的路況好，平均車(chē)速為lOOkm/h時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2000r/min，平均油耗為9L/lOOkm。參考圖21中的數(shù)據(jù)，分析這輛汽車(chē)在這種狀態(tài)下行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的效率約為多少？每個(gè)做功沖程氣缸內(nèi)氣體的平均壓強(qiáng)是約為多少？（已知汽油的熱值為4.6x107J/kg，密度為0.7lx103kg/rri3）六、(15分)小明自己設(shè)計(jì)并動(dòng)手將房間里的窗簾改成電動(dòng)窗簾。為此他購(gòu)置了微型電動(dòng)機(jī)及減速裝置、電源、雙刀雙擲開(kāi)關(guān)、滑輪、皮帶、拉繩等器材，對(duì)原有的窗簾盒進(jìn)行改造。 1如圖22甲所示，小明在窗簾盒（上方的雙虛線框）內(nèi)安裝了電動(dòng)裝置，電動(dòng)裝置通過(guò)拉繩拉著窗簾一起運(yùn)動(dòng)。改變通過(guò)微型電動(dòng)機(jī)的電流方向，就可改變其轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，從而將窗簾打開(kāi)或關(guān)閉。利用雙刀雙擲開(kāi)關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)電源對(duì)電動(dòng)機(jī)供電電流方向的改變。請(qǐng)你在圖22甲右側(cè)的虛線框內(nèi)，完成電源、雙刀雙擲開(kāi)關(guān)和接線柱間的電路連接。 2電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一般很高，需要安裝減速裝置，如圖22乙所示。請(qǐng)說(shuō)明減速裝置的減速原理。 3下表是所使用的微型電動(dòng)機(jī)的部分?jǐn)?shù)據(jù)。表格中，額定功率是“電動(dòng)機(jī)在額定電壓和額定電流下工作時(shí)的輸出功率”，堵轉(zhuǎn)