2013年第二十三届全国初中应用物理竞赛巨人杯

2013 年第二十三届全国初中应用物理竞赛（巨人杯） 一、选择题 1、 验钞机发出的光能使钞票上的荧光物质发光；家用电器的遥控器发出的光，能用来控制电风 扇、电视机、空调器等电器的开启与关闭。对于它们发出的光，下列说法中正确的是 （ ） A. 验钞机和遥控器发出的光都是紫外线 B. 验钞机和遥控器发出的光都是红外线 C. 验钞机发出的光是紫外线，遥控器发出的光是红外线 D. 验钞机发出的光是红外线，遥控器发出的光是紫外线 2、 在严寒的冬季，小明到滑雪场滑雪， 恰逢有一块空地正在进行人工造雪。 他发现造雪机在工作过程中， 不断地将水吸入，并持续地从造雪机的前方喷出白雾，而在白雾下方，已经沉积了厚厚的一层 白雪，如图 1 所示。对于造雪机在造雪过程中，水这种物质发生的最主要的物态变化，下列说法中 正确的是 （ ） A. 凝华 B.凝固 C.升华 D.液化 3、在有些地区，人们常在小河边洗衣服。如图 2 所示，人们先把脏衣服浸泡在河水里，然后提出来放在 石板上，用木棒捶打，水花四溅，如此反复多次，直到衣服被洗净为止。这里，用木棒捶打的主要 目的是（ ） A. 把衣服上的灰尘打碎，以便于洗涤 B. 增大木棒与灰尘之间的摩擦，将灰尘带走 C. 迫使湿衣服里面的水从衣服纤维之间的缝隙中高速喷出，利用高速水流将灰尘冲洗掉 D. 木棒捶打，使衣服突然运动起来，而衣服上的灰尘由于具有惯性仍然静止，从而使灰尘脱离衣服 4、如图 3 所示，海北中学有一个跑道为 400 m 的操场，在操场的主席台和观众席上方一字形排列着 A、B、 C 三个相同的音箱。在一次运动会的开幕式上， 站在操场中的所有同学都可以听到音箱发出的足够大的声 音，但站在某些位置的同学却感觉听不清音箱中播放的内容，在图 3 的 I、2、3 三个位置中，位于哪个 位置附近的同学应该是感觉听不清的？ （ ） A. 1 B.2 C.3 D.在哪个位置都一样 5、 炒菜时如果发生油锅起火现象，下列做法中最不应该的是 （ ） A.加一些冷油，降低温度 B.立刻盖上锅盖 C.立即向锅内倒入冷水来灭火 D.将蔬菜倒入油锅内 6、 北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星定位与通信系统 （BDS）。系统由空间端、地面端和用户 端（导航仪）组成，全部建成后可在全球范围内为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务。 2012 年 12 月 27 日，北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。关于 BDS 的工作 过程，下列说法正确的是 （ ） A. 导航仪只能接收地面端的中心控制系统的信息而不能接收导航卫星的信息 B. 导航仪只能接收导航卫星的信息而不能向导航卫星发送信息 C. 导航卫星发射的电磁波不能在真空中传播 D. 导航仅与导航卫星之间是通过电磁波传递信息的 7、 小明学习了电路知识后，想利用发光二极管设计一个带开关指示灯的照明电路，晚间关闭照明灯后， 利用二极管发出的光指示开关所在的位置。他共设计了 4 个电路，如图 4 所示，其中 L 为白炽灯，规格 为（220V 60W） D 为发光二级管，规格为（1.2VO.O1A）、S 为单刀双掷开关、R 为限流电阻。图 4 中能够满 足要求的电路是 （ ） 8、某测量仪器及其控制电路如图 5 所示。仪器的等效内阻为 100 欧，正常工作电流范围为 100300mA 电源电压为 30V。控制电路由两个滑动变阻器组成， 为了快速准确地调节仪器的工作电流， 应选用哪一组 变阻器？ （ ） A.R1=lOO 欧,R2=10 欧. C. R1=IOO 欧,R2=100 欧 B. R 仁 200 欧,R2=20 欧 D. R1=200 欧，R2=200 欧 9、明光中学的同学制定了一个划船比赛规则：在距两个船队之间的中点处放置一个插有红旗的小木箱 （发令枪响时被释放，随河水流动）：甲、乙两船队（两船连线与水流方向平行）听发令枪声同时从- -a aa a- -v v- -v v- -tln.n tln.n 4 4 调节部分 上游和下游向着小木箱出发；先得到小木箱的船队获胜。针对这个比赛规则同学们开展了讨论，下列 选项是一些同学的意见，其中正确的是 （ ） A. 比赛规则不公平，对上游船队有利 B. 比赛规则不公平，对下游船队有利 C. 比赛规则公平，水流动对两船队影响效果一样 D条件不足，无法确定 10、小轿车匀速行驶在公路上，坐在副驾驶位置的小青观察到轿车速度盘的指针始终在 在超越相邻车道上同向匀速行驶的另一辆大客车的过程中，小青发现自己经过该车的时间约为 6所示。则被超越大客车的车速范围为 （ ） A.10 20m/s B.20 30m/s C.30 40m/s D.40 50m/s 二、解答题 11、图 7 是常见的一种电动自行车，因其节能环保、便捷实用而受到很多工薪阶层人员的青睐。请你说 出 5 种电动自行车上不同部件中蕴含的物理知识。 12、小文同学学习了有关物理知识后，设想制作了一个为气球充气的电动充气泵，她画出了如图 8 甲所 示的结构示意图，其中永久磁铁下方为 S 极。充气泵在工作过程中，通过电磁铁线圈的电流大小随时间 变化情况如图 8 乙所示。请简述这个气泵为气球充气的工作过程。 13、明光中学物理实践小组在装配直流电动机模型后参加班级的实践成果展示交流会，在会上演示通过 改变直流电动机的转动方向及转速使重物上升或下降的过程。电路元件包括一个单刀单掷开关、一个双 刀双掷开关、一个滑动变阻器、一个小型直流电动机和一个直流电源，如图 9 所示。请完成电路图的连 接以实现上述功能。（操作过程中只能扳动开关，不得再改变电路中的接线）110km/h 位置处, 5s，如图 14、电磁波遇到平滑的金属表面会像光遇到平面镜一样发生反射，反射过程遵循光的反射定律。小明与 叔叔一起去参观救生艇时，发现救生艇的上方悬挂着一个由三块相互垂直的正方形薄金属平板组成的 角 反射器，如图 10 所示。请你简述角反射器的工作原理以及该救生艇悬挂角反射器的原因。 图10 15、 民航客机在飞行过程中，飞行高度可达 10km 左右，在这种情况下，飞机外部的气温可达 -60 C 左右, 气压也低至 26-28kPa。但是座舱内却是温暖如春，气压和地面大气压相近。请应用物理知识分析飞机座 舱内是如何获得如此舒适环境的。 16、 -般说来，物体在温度升高时膨胀，温度降低时收缩，这一现象称为热胀冷缩。在相同的条件下，气 体的热胀冷缩最显著，液体次之，固体最不显著。固体、液体、气体的这种性质都可以被利用。有一些 电冰箱中的自动温度控制装置，就是根据气体热胀冷缩的性质制成的。图 11 是它的结构示意图，其中金 属盒是用薄的弹性钢片制作，表面有一些环状波纹，内部密封有一定量的气体。结合图片尝试分析它的 控温原理。 17、随着社会的进步，电冰箱已经成为现代家庭不可或缺的家用电器，下表是某品牌电冰箱的铭牌。请 认真阅读铭牌上的信息，并结合平时的生活经验回答下列问题： 产胸号 BCD-197* 热带型ST 防电保护类里 1 总有效紐 197 L 67 L 離定电廂频丰 220 V/50 Hz 105 W O.$S h 1级 额定电潦 0.45 A 制冷拥名耕&允醉章 17. 小明认为，耗电量应当等于输入总功率与一天的时间的乘积，但计算后却发现，差异很大。这是为什 么？ 18. 电冰箱上标示的耗电量为 0.58 kW “ h/24 h。但是在炎热的夏季当电冰箱内装满食物后，小明利用电 能表测量的结果大约是该耗电量的 1.5 倍，其可能原因是什么？ 19. 若某电冰箱的耗电量按铭牌上标注的耗电量的 1.5 倍计算，该电冰箱一天要工作多长时间？ 18、工人师傅经常使用一种称为大力钳的工具夹紧或切断金属材料，图 12 所示为用于切断金属所常 用的一种小型大力钳，其各部分尺寸已在图中标明（单位为 cm）。若工人师傅的单手最大握力为 900 N, 他使用该大力钳时，在被钳材料处能够产生的最大压力为多大？ 閹12 19. 三峡水利枢纽工程是中国规模最大的水利枢纽工程， 如图 13 所示。枢纽控制流域面积约 1.0 x10 6kmf, 11 3 占长江流域面积的 56%坝址所在位置年平均流量为 Q 4.51x10 m。水利枢纽的主要任务包括防洪、发 电、航运三方面，在发电方面，三峡水电站共安装 32 台 7 x105kW 水轮发电机组，另外还有 2 台 S xl0 4 kW 的电源机组，总装机容量（指 34 台发电机组同时工作时的总发电功率） P=2.25 xl0 7 kW,设计年发电量 11 约 W=10kW- ho 阅读上述材料，解答下列问题 （水的密度 p=1.0 x10 3 kg/m 3，取 g =10 N/kg）: 20. 若三峡电站上、下游水位差按 h=110 m 计算，试求三峡电站将水的势能转化为电能的效率。 21. 若 34 台发电机组全部发电，要达到年发电量的要求，每台发电机组平均年发电时间 t 为多少天？ 图13 20、寒假小明参加了学校组织的去内蒙古草原的冬令营之前，老师对他们讲了草原上防火和自救的知识， 告诉他们，草原一旦起火，推进的速度很快，草原的火就像一堵墙一样大面积地向前推进；但由于草的 质量小，很快就烧完了，所以当火墙的前面还在燃烧，火墙的后面很快就会熄灭，因此火墙比较薄。这 一点与森林火灾有着显著的不同。 基于草原火灾的特点，老师嘱咐他们，若遇到草原着火，一定要迎着火墙快速地冲过去。如果背着火， 朝没有火的地方跑，很快就会被大火吞噬。 若某次草原发生火灾时，恰好西风，风速 v1=1 m/s，所形成的火墙厚度 D=8 m;火墙的推进速度可看作与 风速相同，即 v2=v 仁 I m/s。通常情况下，人在草原上奔跑的速度可达 v3=7 m/s;而在十分疲惫的情况下, 持续奔跑的速度约为 V4=1.5 m/s 。人的衣服被火焰点燃所需的时间约为 t1=1.5 s 。 22. 请你通过计算说明老师所说的草原火灾自救方法的科学道理以及后面所说的。如果背着火，朝没 有火的地方跑，很快就会被大火吞噬的原因。 23. 假如草原发生火灾时，天刮着西风，这时你恰好在火场东侧约两百米的位置。当时你随身带有以下物 品中的某一件：镰刀、铁锨、矿泉水。在不方便使用老师所说的草原火灾自救方法的情况下，请你 简述你将如何利用上述物品逃生（任选两种作答，多选无效） ?如果连上述随身物品也没有，你还能采用 什么方法逃生 （ 只说一种方法，多说无效 ）?12、 参考答案 、选择题 2、 B 3、 C 4、 A 5、 C 6、 D 7、 A 8、 B 9、 A 10、 B 二、解答题 11、 I.分1參尊答秦 範韵农时f從如 増人*e舸風in刪犀攥（2甘婕过帶扎电动机鮒1血黑化为机测鱼 （3）hifittft检金崑握囂“旳感席像i心）WKS力面Bh减小斥Sh 制乍时, 利阳増玄伍力的方法iff人薦槨 （把蛮有征仅増女爭与把彥罔的赚擦：军対“将电施转化 为光能“ 说明；毎说对一种柞用磚I甘最号纟对 2 #* 11）申克从电园扶A輛漩人的*电瞪良疔为芋嶺 K久過帙 H 拥啡缺:腹的问上的，弊刊 属昨带魂隹轩向上运亦挿性HWWIiK* 界 5 氐ASftHf J.JQffl，/iftMfHJJh *U*iAil右.01仃进人*t畫t 12,当（洗以电顒锹百議I海入时电帙上方为府ltt 电电越腳下的力忡杵售陽片带动连托响下话动吒寃片PfE大于外扉气压窑 P 視门戋闭*卉护沟门料开.T 僮通过7悟锻门遊入裸 P 管刘飞理住* T） E 此收竜“將汽住* 噸吃入气球.说叭分-分 3 1汁共5分17、 1 善电捽務 见图告1 说朗：全韶连機正猬淆动变魁31、葷刀葷掷开捷*电 动机、电源逢棲正猜双刀双掛开关tl逞.牌2分；取刀戏揣许关连 接正确.其余部分淫接错碳.捋3分， 国祥1 4.宀曲參專甚塞 (D无论曲达披触猜踐射向熾良射反射锻JR暮都盘沿勺人射方胸平廿的凤覩返囲I (!) 创梃蛆卄角反射攜址为计击达醴務恳快垃珥牧*1炬，右懂此的时竝烈井負. 说明工U)3分2)2分.耗作井 14、 5.沾分)參考答案 茏了耀祈淫粒内的爪蚌地Iki人气JKflUJL新饕伍1“机不斷地将空*Uk入屋齡.&1S -fcttt 屮*压捕机对空吒做功.铁空 r 的内箍炳人* M升疆i (2) ATIM持產麓内适磴的迅度.圧爲“空 调机来障湖 说明：(H 1分 (2) 2分共丫分- 15、 fr.(5 分)*W (I)当电冰韬内的濕度商谟宦温度时.金輯倉内的气体憑胀.便金羁倉的两 4 働而凸歳耒，4 诂辻卄帑动控制连軒*建料心向右 3*与曲桦牺点接牲矮運忤电磐拣塢机匸柞.电休晤内* 度降低Q)出温度陽紙至型崖沮度直卜金休体枳M小.金翼金的灣个面凹进去.通11 喘杆常功控制连杆、功点时左H动.号致功繼白打养魅点井鷹，VJVr 1 f压轴机停止工件. 如此尿tL侃持电冰椰内的新度车商1迎址沿度 遊明：(n Q)春2分.3)1分.共分. 16、 L电冰第恳冋馱I作的.只有当冷祿宝宵的实际温度奩F设定逝时.电薄箱的压缁机才开始匸 杵 . . . . * . . . 竹分) :扎屯冰整上标示的健电量为ftft F“电并幡内不啟任艸徇体H不开冰编门的情况卜测得的.面 左实际海用级軒中.厲实的ft电M更大一翳 . *+“*- . 3.谨(U冰箱貝实耗电电；Jf L5*0SSlW h-0J7 kW h . (2 13、 17、 1 . 1. MJi - iU. H 1 Ljq 41a 古i iLw. IL 晾 A 19、 18、 L水力芨电昱利用河川、i旳第也詁辿的水a至低at时氷的电力做功.舒水aw小的贾办 炖通过木轮机.发电机转化为电能 . （2分） 年均漁水总禺总：脚 I.OMiaJShlO11 kf 451 IOUkg ., . , *2分 流水年平均徽的总功*壮=啊13110叭心IIOJ 4 96-10nJ . . . （2分） 年乎的发业星：HI0*,kW h = 16x|0jlJ . 1 三鏡电站擀水煮的粋能耕化为电能的效审Xh俨 $ 眾豔 . T 分） gr 屮 M L件大數：厂7= j呼叮川卜1肪天 . ） 20、 1.掩老飾所说的草臣火灾自栽方菇迎着火堆向齒诉谢，则人救師需时斷: 广盘缶旷. . . * . . 门分 由I护：!$头人穿绘衣轴甘.巾上杓凰舉小盒截点魅，人ffiiftA的氐 人庄雪越火 罐的短臂时阿林.一罐層住相以免囲入况焰廊均缶呼喘道 . * . . 【2分） 如朶背看火*耐没仃火的側方期*蹴不了事久就疲熏了. k的會敵邃酸就瓷哽小* 钉厭火追卜 f JS蛍的人呆花火埔中的时何町込r = yf-f . . L5*雄生的人r火增. 他升I的我股也 崔甲匕械扎火刈懈II持绒胞煥烙右；iAH 轧 人站在父火中刑时间耗仝IX I血中 怅可Uffift,已婭卜分疲的人左忘髓丸培时青定张大电巴.总促呼吸一为顒 入火焰術灼临呼曠道展至肺楊从血给人带来致齒的诺害1由it町見这样遇生的人就摧喜剧H大衣 存屢r. . . . 2分、 2-分刑利用上燼粉骷，町*朵用忙卜法遴右 每答出一种龍法.持2井4分 如果身上澄去上述粉購还町以耀用际F堆生方袪 R卜炜我.用小便将兀打AH乙履JI崔身上幷婷第柑札車较輪it的地方.特火埸谊訂起 栗邁生. 找 片I填轮疏松的她方.脱卜外冷用爭團f并把削出的丄驶至外衣匕 迥氐 人帰曙存精 在草较鴿醴的地方.井耙覆養着土的外衣孟左貝上.惜火墟谕过瞎*起来遶临. 迢抿 片牧械班的地心阳RUF按除 國賂区城就料内的。“片疋披抻的4撫 押圜腦区域k制輔证的地方.人割址札圈诺区城的啣心牡以躲建人火. If出一轉愷法廨工分*參誓天效