1、第 1 页 共 7 页 20052005 年年第十五届全国初中应用物理知识竞赛第十五届全国初中应用物理知识竞赛初赛试题初赛试题 答卷时间：2005 年 3 月 27 日(星期日)上午 9：3011：10。 一、选择题以下各小题给出的四个选项只有一个是正确的，把正确选项前面的字母填 在题后的括号内(每小题 3 分，共 12 分)。 1 在铁路道口常设有如图所示的道闸， 这种道闸平时上扬， 当火车要通过道口时道闸转动到水平位置，示意过往的其他车 辆停车等候，这种道闸称为常开型道闸。与之相反，另一种道 闸平时水平放置，当有车辆要通过时，道闸上扬，允许车辆通 过，这种道闸称为常闭型通闸。对于这两种道闸
2、重心的位置， 下列说法正确的 是 A常闭型道闸，重心应在 O 点左侧 B常开型道闸。重心应在 O 点右侧 C常闭型道闸，重心应在 O 点右侧 D以上说法都不对 2有一种叫做“压电陶瓷”的电子元件，当对它挤压或拉伸时，它的两端就会形成 一定的电压，这种现象称为压电效应。一种燃气打火机，就是应用了该元件的压电效应制 成的。只要用大拇指压一下打火机上的按钮，压电陶瓷片就会产生 10kV20kV 的高压， 形成火花放电，从而点燃可燃气体。在上述过程中，压电陶瓷片完成的能量转化是 A化学能转化为电能 B内能转化为电能 C光能转化为光能 D机械能转化为电能 3用可变焦的光学照相机可以把远处的景物“拉近”进
3、行拍摄，就是说，虽然被拍 摄的景物与照相机镜头之间距离距离基本不变，但仍可以使底片上所成的像变大。关于这 个过程， 下列说法中正确的是 A焦距变大，像距也变大 B焦距变小，像距也变小 C焦距变大，像距变小 D焦距变小，像距变大 4我国北方地区冬季用燃煤取暖所造成的大气污染，已越来越引起人们的关注。现 在有些家庭已经改用燃油取暖，以降低对大气的污染。小明家的住房面积约 110 m 2，若将 住房的门窗关闭好，用燃烧柴油来取暖，并使室温升高 10，已知柴油的热值为 4.3lO7J/kg，空气的密度约为 1.3 kgm 3，空气的比热容为 1.0103J(kg/)，所需 的柴油约为 A0.0l kg
4、 B0.1 kg C1kg D10kg 二、填空题(共 13 分) 1(3 分)在装修房屋时，工人师傅常用一根灌有水(水中无气泡) 且足够长的透明塑料软管的两端靠在墙面的不同地方并做出标记，如 图 2 所示。他们这样做的目的是 在做标记时用到 的物理知识是 。 第 2 页 共 7 页 2(3 分)小明同学暑假去旅游，在避暑山庄他看到“烟 雨楼”在水面上映出了美丽的倒影， 这主要地由于光的成 像而形成的。小明用照相机记录了，这些美景。但是当他从冲 洗部取出照片时，发现照片如图 3 所示，经过仔细辨别他才 确认出 侧是真实景物在水中的倒影。 3(3 分)住在非洲沙漠的居民，由于没有电，夏天无法 用
5、电冰箱保鲜食物， 当地人发明了一种简易“沙漠冰箱”， 如 图所示。它由内罐和外罐组成，两罐之问填满潮湿的沙子。使 用时将食物放在内罐， 罐口盖上湿布， 放在干燥、 通风的地方， 并经常向内罐和外罐之间的沙子上洒些水， 这样对内罐中的食 物可以起到一定的保鲜作用。 根据上文，请回答： (1)将它放在干燥、 通风的地方， 目的是 。 (2)经常向两罐之间的沙子上洒些水，目的是 4(4 分)按照我旧交通管理的规定“红灯停、绿灯行、黄灯预备”，小刚在科技活动 中设计了一个实验电路，用以模拟十字路口的红绿灯，如图 5 所示。请你分析并回答下面 的问题 (1)规定红灯发出的光作为交通的停止信号，填原因是
6、(2)当单刀多掷开关接通位置“1”时， 灯发光， 发光的各灯采用的是 联 方式， (3)当开关接通位置“3”时，允许 方向的车辆迎行 三、简答下列各题(共 23 分) 1(4 分)小明和小红都想帮妈妈煮鸡蛋。当煮鸡蛋的水烧开后，小明认为要继续将火 烧得很旺，他粥内水剧烈沸腾，这样会很快将鸡蛋煮熟。小红则认为，水沸腾后应改用小 火，盖上锅盖，让锅内水微微沸腾，同样能很快将鸡蛋煮熟。你认为谁的想法更合理?请 写出理由. 2(4 分)在观看河岸边的城市夜景时，往往发现每盏灯在水里的像不是一盏灯，而是 一条光柱，请你分析这是为什么。 3 (4 分)小明用打气筒给自行车轮打气后， 发现气筒壁的温度明显高
7、于打气前的温度。 第 3 页 共 7 页 对于这个现象，你作怎样的解释? 4(5 分)如图 6 甲、乙分别是两种小型饮水锅炉的结构示意图，从节能角度看，你 认为哪一利，更合理?请简要说明理由. 5( 6 分)果蝇的每只眼睛都是由许多微型的“小眼睛”组成的，所以这种眼睛又称 为复眼。图 7 甲是果蝇眼睛的特写照片，图乙是果蝇眼球局部再次放大的特写照，图丙是 其中一只“小眼晴”的示意图 请你把果蝇的眼睛与人眼相比分析它有哪些优势 为什么? 四、(6 分)当李老师最后离开计算机房要去关闭总电闸时，发现电能表(如图 8 所示， 的转盘仍在缓慢地转动。他用手表粗略地估测了 一下 1 min 转盘转动了
8、5r。检查发现， 原来机房内还有 20 台电脑显示器处于待机状念。请你算一算 1 台电脑显示器的待机功 率约多大? 五、(7 分)AB 和 CD 是完全相同的两条带有绝缘皮的导线，它们并行地埋设在相距 2km 的甲、乙两地之间。由于两导线之间某处的绝缘外皮受到损伤，而发生了漏电现象(即相 当于两根导线之间在漏电处连接了一个电阻。为了确定漏电处的位置，维修人员做了以下 测量： (1)在甲地将两端电压恒为 90 V 的电源的两极分别接在 A、C 两端，此时在乙地用内 电阻很大的电压表测得 B、D 两端电压为 72 V。 第 4 页 共 7 页 (2)在乙地将两端电压恒为 100 V 的电源的两极分
9、别接在 B、D 两端，此时在甲地刖同 型号的电压表测得 A、C 阳端的电压为 50V。 如果 AB 和 CD 导线每千米电阻值为 2 ，请你根据以上测量结果计算漏电处距甲地多 远?绝缘皮破损处的漏电电阻是多大? 六、(11 分) 图 9 是一种电梯结构的示意图，电梯厢在电梯井中沿，竖直通道上下运 行。钢链的两端分别固定在电梯井顶部的一点和 B 点，刚时钢链绕过重 15000 N 电梯厢下 的滑轮而托起整个厢体 E，又跨过电梯井顶部由电动机驱动并带有齿轮的轮轴 C，在 C 和 B 之间吊起与动滑轮相连的配重 D。电梯载重量为 10 人(1 人的质量按 60 kg 计算，取 g=10 N / kg
10、，忽略摩擦及钢链的质量)。请回答： (1)配重的功能是什么?住已知电梯厢重和载重量的情况下，配重的质量最好是多大? (2)当电梯满载匀速上升时，A、B 两点受到的拉力各是多大? 七、(14 分，科技小组的同学们准备对市场上一批标有“PZ220V100W”的灯泡进行 一项质量检测。他们测出灯泡在不同电压下的实际电流值(见下表)。实验操作可靠、数据 无误。 电压 UV 210 215 220 225 230 235 240 电流 IA 0.458 0.462 0.467 0.47l 0.475 0.479 0.482 请你回答： (1)试通过计算说明这种灯泡在标称电压下工作时，其消耗的功率是否等于
11、额定功率。 (2)假如生产这种灯泡的钨丝的粗细是一定的为使其在标称电压下工作时消耗的功 率等于额定功率，其长度为一确定的数值 l0，实际上这个灯泡钨丝的长度比 l0长了还是 短了?为什么? (3)如果要使这种灯泡达到额定功率，加在灯泡 L 的实际电压应为多大? 提示：可用作图象的方法解答。在图 10 的坐标纸上作出相关图象、根据图象求得结 果。 电压 UV 180 185 l90 195 200 205 电流 IA 0.417 0.426 0.434 0.441 0.447 0.453 第 5 页 共 7 页 八；(14 分)有一种测量人的体重和身高的电子秤，其测体重部分的原理图如图 11 中
12、 的虚线框所示,它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆 ABO，压力传感器 R(电阻值会随所 受压力大小发生 ，变化的可变电阻),显示体重大小的仪表 A(实质是电流表)，其中 AO：BO=5：l，压力传 感器 R 表面能承受的最大压强为 210 6Pa，且已知压力传感器 R 的电阻与所受压力的关系 如下表所示。 压力 F /N 0 50 100 150 200 250 300 电阻 R/ 300 270 240 210 180 150 120 设踏板和杠杆组件的质量可以忽略不计，接通电源后压力传感器两端的电压恒为 4.68 V，取 g=10N/kg请回答： (1)该秤零起点(即踏板空载时)的刻度线
13、应标在电流表刻度盘多少毫安处? (2)如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为 20mA，这个人的体重是多少? (3)若压杆与压力传感器之间的接触面积是 2cm 2，则该秤的最大称量值是多少? 第 6 页 共 7 页 第十五届全国初中应用物理知识竞赛参考答案 一、选择题 1.C;2.D;3.A;4.B。 二、填空题 1.在墙上确定一系列等高点,连通器原理; 2.反射,左;3.加快水的蒸发,利用水的蒸发吸热降低食物的温度; 4.(1)红光能在空气中传播更远的距离;人眼对红光比其他色光更敏感;(2)南北“绿”,东 西“红”;并;(3)东西。 三、简答题 1.小红的想法更好;只要能维持水沸腾,不
14、论用大火还是小火,水的温度都不再 改变。火太大,既浪费能源,又会使水因剧烈汽化而容易干锅。 2.在河面有波浪时,波浪起伏,在各个方向相当于形成了许多小的平面镜;岸上的灯通过每 个小平面镜产生位置高低各不相同的许多虚像,从而形成一条光柱。 3气筒壁温度升高有两方面的原因:一是由于气筒内的活塞与筒壁间的摩擦生热,引起壁 温升高;二是由于气筒内的活塞不断压缩气体对气体做功,气体温度升高导致筒壁的温度 升高。 4乙图所示的锅炉的结构更合理。 理由:水的受热面积大,同时减少了燃烧室下面的热损失,增加了内能的利用率。锅炉 外有绝热材料,大大降低散热损失,节约燃料。有吹风设备,燃料燃烧充分,提高燃料的利 用
15、率。 5从果蝇眼部的特写照片可以看出,它的每只眼睛可以看成是由许多只微型的小透镜组 成。每个小透镜主光轴所指的方向各不相同:这样,几乎各个不同方向的景物均可通过不同 的小透镜成清晰的像,所以它的视野是十分宽阔的。而人的每只眼睛只相当由一个凸透镜 构成,与之相比,其视野的范围就小多了。 四、参考解答由图 8 电能表可知,该电能表转盘每转过 3 000r,消耗 1kWh 的电能这表明 每转一圈用电器所消耗的电能为 1 200J。 设 1 台电脑显示器的待机功率为 P,由 20P60s=1 200J5,解得:P =5W。 五、依题意画等效电路图,如图答 1、图答 2。 因为已知每 1km 导线的电阻
16、为 2,所以 2km 导线的电阻为 4,设 MN 为漏电处,漏电电阻 为 R,AM 和 CN 电阻均为 r,则 MB 和 ND 电阻均为 4- r。依题给条件 (1)、(2)可列方程:72=90R+2rR,和 50=100 R+2(4-r)R,解得 r =0.8,R =6.4。 已知每 1km 导线电阻为 2,故 0.8对应的长度为 0.4km,即漏电处距甲地 0.4km。 六、 (1)配重是一种平衡体。 其技师应选择大约跟电梯厢(包括平均搭载的乘客)的质量相等。 这样,当开动电动机时,它只需要供给提升多搭载的乘客上升或少搭载的乘客下降的动力。 第 7 页 共 7 页 其余的的重力由配重来平衡
17、。 所以,最经济的配重所受重力 GD 应为:箱体重 GE 与承载人重 G 人的一半之和。即 GD= GE+12G 人=18 000N,所以配重的质量为 MD=1800kg。 (2)A 点受力,FA=12(G 人+GE) =10 500N,B 点受力,FB=12GD=9 000N。 七、(1)P = UI =220V0.467A = 102.7W 100W,大于额定功率。(2)钨丝短了一些。根据 P = UI,实际功率大于 100W,是因为实际电流大于额定电流;根据欧姆定律,电压力变而电流大是 因为灯丝的电阻小了一些;在材料和横截面积一定时,电阻小说明钨丝比 l0 短了一些。(3)以 灯泡两端的
18、实际电压 U 和实际功率 P 作为横坐标轴和纵坐标轴。 根据题目表格中的数据计 算出不同电压下的实际功率列表如下: 电压 U/V 180 185 190 195 200 205 功率 P/W 75.06 78.81 82.46 85.99 89.40 92.87 电压 U/V 210 215 220 225 230 235 240 功率 P/W 96.18 99.33 102.74 105.98 109.3 112.57 115.68 在坐标纸上描点。绘出 P-U 图像如图答 3 所示。 当 P =100W 时,由图像可读得 U =216V。即当加 216V 电压时能达到额定功率。 八、(1)
19、依题知,电子秤空载时,压力传感器受到的压力 F1=0,由表知,此时压力传感器的电阻 为 R1=300,电路中的电流为 I1=U/R1=4.68V/300= 0.015 6A=15.6mA。所以,该秤的零起 点的刻度线应标在电流表刻 度盘的 15.6mA 处。(2)当电流表刻度盘的读数为 I2=20mA 时,压力传感器的电阻为 R2=U/I2=234。 由表中的数据可以看出,压力随电阻的变化是线性的。设此时的压力为 F2,列比例式解得 F2=110N。 设该人体重为 G,压杆受到传感器向上的支持力,其大小为 F2。 由杠杆的平衡条件有 F2 AO = GBO,解得 BO=550N。 (3)传感器能承受的最大压力 Fmax= pS =400N。 设踏板上能称量的最大重力为 Gmax,FmaxAO =GmaxBO,得 Gmax=FmaxAO/BO=2 000N。
