2022年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：l請在密封線內(nèi)填寫所在地區(qū)、學校、姓名和考號。2用藍色或黑色鋼筆、圓珠筆書寫。3本試卷共有六個大題，滿分為100 分。4答卷時間： 20xx 年 4 月 18 日（星期日）上午9: 3011: 10。題號一二三四五六總分分數(shù)復(fù)核人一、 （16 分）干簧管 （也叫干簧繼電器）比一般機械開關(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，它又有抗負載沖擊能力強的特點，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當將一個條形磁鐵與干簧管平行放置時，如圖 1 乙，干簧管的磁簧片觸點

2、就會閉合，將電路接通：當條形磁鐵遠離干簧管時，觸點就會斷開。請簡述其原理。2某同學設(shè)想用干簧管制作水位自動報警器，圖2 是他設(shè)計的一部分情況，請幫助他完成其余部分的設(shè)計：（1）設(shè)永久磁鐵所受的重力為3n，浮球的體積為200cm3，不計滑輪處的摩擦。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g10n/kg ）？（2）他手邊還有開關(guān)、紅燈、綠燈和電鈴各一個，導(dǎo)線若干，請在圖中的虛線方框內(nèi)畫出報警電路，要求：水位到達a 處時，紅燈亮，電鈴報警；水位到達b 處時，綠燈亮，電鈴報警。精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 頁，共 11

3、頁 - - - - - - - - -第 1 頁共 6 頁精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 頁，共 11 頁 - - - - - - - - -二、 （16 分）小明同學為實驗室設(shè)計了一個多擋位電加熱器，其工作原理圖如圖3 所示。其中r1、r2、 r3為發(fā)熱電阻。 三個燈泡為上述發(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。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

4、滅。功率欄給出了相應(yīng)狀態(tài)時電加熱器的功率值。1按照他的設(shè)想，幫他計算出r1、r2， r3的阻值各為多少？2補齊表中其余擋位的空格。第 2 頁共 6 頁精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 頁，共 11 頁 - - - - - - - - -三、 （16 分）如圖 4 為過去郵局里用來稱量郵件質(zhì)量的雙桿臺秤的主要結(jié)構(gòu)簡圖，這種臺秤的兩條秤桿是固定在一起的，兩條秤桿分別裝有秤錘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這個臺秤的量程和分度值分別是多少？2寫出用這種秤測量一個郵包的質(zhì)量

5、時的操作步驟（包括校零的具體步驟）。3若用調(diào)整好的臺秤稱量一個郵包的質(zhì)量時，秤桿水平平衡后，秤錘東b 所處的位置如圖4 所示，則這個郵包的質(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頁精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 頁，共 11 頁 - - - - - - - - -四、 （16 分）小華家買了新房，準備改裝客廳頂燈的電路時，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： s3是什么開關(guān)，爸爸告訴他這叫“雙刀雙擲

6、”開關(guān)，相當于兩個單刀雙擲開關(guān)“聯(lián)動”。爸爸還告訴他要將這三個開關(guān)分別裝在三個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？小華決定仔細研究一下。1小華準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)出這個電路的好處。3弄懂了這個電路和雙刀雙擲開關(guān)的特點之后，他又有了新的想法：還可以在圖5 的電路中再增加一個雙刀雙擲開關(guān)s4并使它和其他的

7、開關(guān)作用相同。請把他的設(shè)計畫在圖6 中。第 4 頁共 6頁精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 5 頁，共 11 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。某課外活動小組設(shè)計了如圖7 所示的裝置， 可以用來測定100時水的汽化熱。 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間前后水的質(zhì)量，同時測量所用的時間及在該段時間內(nèi)電加熱器的電壓和電流，根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)

8、和能量守恒關(guān)系即可求出水的汽化熱。由于這個裝置工作時的散熱損失是不可忽略的，該組同學實驗時測量了兩組數(shù)據(jù)，如下表所示：電壓 /v 電流 /a 時間 /s 水的初質(zhì)量 /g 水的末質(zhì)量 /g 第一組20 1 300 70 68 第二組40 2 300 70 60 1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針對此實驗提出一些減少實驗誤差的措施。第 5 頁共 6 頁精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 6 頁，共 11 頁 - - - - - - - - -六、 （18 分）小亮家有一輛家用轎車，爸爸在

9、給他說車的性能時，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：活塞從上止點移動到下止點所通過的空間容積稱為汽缸排量。如果發(fā)動機有若干個氣缸，所有氣缸工作容積之和稱為發(fā)動機排量。從說明書上查到：小亮家的汽車采用的是lfx 直列四缸發(fā)動機，排量為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，此時發(fā)動機轉(zhuǎn)速為2000r/min ，平均行駛百公里油耗為9l；從物理書上查得汽油的熱值為4.6 l 07j/kg，密度為0.71103kg/m3。1由這臺發(fā)動機輸出特性曲線可以看

10、出，在發(fā)動機轉(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，發(fā)動機的輸出功率與其排量的關(guān)系。3這輛汽車以90km/h 行駛時，發(fā)動機的效率約為多少？每個做功沖程汽缸內(nèi)的平均壓強約為多少？第 6 頁共 6頁精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 7 頁，共 11 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準說明：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評分標準只

11、是按一種思路與方法給出的。在閱卷過程中會出現(xiàn)各種不同情況，可按照本評分標準的精神定出具體處理辦法，但不要與本評分標準有較大偏離。3問答題或計算題是按照分步方法給分的。在評分標準中常常寫出（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式子，而在文字表達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。4參考解答中的數(shù)字結(jié)果是按照有效數(shù)字的運算要求給出的，但對考生不做要求。不要因為有效數(shù)字的錯誤而扣分。5在最后定獎時，如果得分相同的人數(shù)超過獲獎名額，因而難于選拔時，可對待選試卷進行加分評判。加分評判的基本依據(jù)是：（1）所

12、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）試卷表達規(guī)范，條理清楚，能充分利用數(shù)學工具，應(yīng)加分。上述各項的執(zhí)行都需由競賽領(lǐng)導(dǎo)小組做出規(guī)定（省統(tǒng)一分配獎勵名額的由省決定，地、市分配獎勵名額的由地、市決定）。一、 （16 分）參考答案1當將一個條形磁鐵與干簧管平行放置時，干簧管的磁簧片就會被磁化，且靠近的那兩個端點會被磁化成異名磁極而相互吸引，觸點就會閉合，將電路接通；當條形磁鐵遠離干簧管時，磁簧片的磁性消失，在彈力的作用下觸點就會斷開。4 分2浮球浸沒入水中時受到的浮力為f浮水gv排1.0 103kgm3 10nkg 2 10一4

13、m32n3 分設(shè)浮球剛好浸沒入水中，浮球必須上浮，則必須滿足g浮球g浮球3n.2 分由公式 gmg 可以算出浮球的質(zhì)量應(yīng)滿足：0.5kgm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，不標出紅、綠燈或標錯扣2 分二、 （16 分）參考答案1由題意可知：精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 8 頁，共 11 頁 - - - - - - - - -當開關(guān) s1閉合時，電加熱器的功率為電阻r1的功率，所以1 分當開關(guān) s2閉合時，電加熱器的功率為電阻r2的功率，所以1 分當開關(guān)都閉合時，電路的總功率應(yīng)該為最

14、大，即所以 p3400w .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 分將臺秤放在水平臺面上。將秤錘a、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上。先逐槽移動秤錘a，直至若再向大刻度方向移動一個槽，就會導(dǎo)致杠桿左端下沉時為止；而后移動秤錘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這個郵包的質(zhì)量為723g.3 分4當向載物臺放質(zhì)量為100g （0.lkg）的重物時，為使臺秤平衡，可以將a 秤錘向左移動一格，也

15、可以將 b 秤錘向左移動至左端，此時其移動的距離為a 秤錘移動距離的20 倍。因為二者是等效的，所以可以得到ma20mb.4 分四、 （16 分）參考答案1如下表所示（順序不要求一致）.8 分s1 s3s2燈的亮滅1 1 1 1 1 1 2 0 1 2 1 0 1 2 2 1 2 1 1 0 2 1 2 1 精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 9 頁，共 11 頁 - - - - - - - - -2 2 1 1 2 2 2 0 2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，每一個開關(guān)都可以獨立地控制燈的亮、滅，因而從任何一個房門走

16、進或離開客廳時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 分因為加熱功率發(fā)生改變后，水溫并不會改變，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）、適當增大環(huán)境溫度、減小測量時間、多測幾組數(shù)取平均值等。 .4 分六、 （18 分）參考答案1由這臺發(fā)動機輸出特性曲線可以看出在發(fā)動機轉(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2設(shè)做功沖程燃氣對活塞的平均壓強為p0，發(fā)動機排量為v排，做功沖程燃氣對一個活塞的平均壓力：fp0s每個做功沖程燃氣對一個活塞做的功：.2 分發(fā)動機轉(zhuǎn)速為n 時燃氣對活塞做功的功率： 2 分所以，在發(fā)動機轉(zhuǎn)速n、做功沖