2020年第十五届全国初中应用物理知识竞赛初赛试题及答案(精华版)

2020年第十五届全国初中应用物理知识竞赛初赛试

题及答案（精华版）

答卷时间：2020年3月27日(星期 )上午9：30～11：10。

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

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下打火机上的按钮，压电陶瓷片就会产生10kV～20kV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 m2，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4.3×lO7J/kg，空气的密度约为 1.3 kg／m3，空气的比热容为1.0×103J／(kg/℃)，所需的柴油约为[ ]

A．0.0l kg B．0.1 kg C．1kg D．10kg

二、填空题(共13分)

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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。

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：

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(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

(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.

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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于打气前的温度。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

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

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测了一下． 1 min转盘转动了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。

(2)在乙地将两端电压恒为100 V的电源的两极分别接在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 Ω，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

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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，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“PZ220V—100W”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U／V…

…180 185

l90 195 200 205

电流I／A… 0.426 0.434 0.447 0.453

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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

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象、根据图象求得结果。

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2×106Pa，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

300 270 240 210 180 150 120电阻R/

Ω

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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2cm2，则该秤的最大

?

称量值是多少

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。

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三、简答题1.小红的想法更好;只要能维持水沸腾,不论用大火还是

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:①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。②锅炉外有绝热材料,大大降低散热损失,节约燃料。

③有吹风设备,燃料燃烧充分,提高燃料的利用率。

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

1kW·h的电能这表明每转一圈用电器所消耗的电能为1 200J。设1

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台电脑显示器的待机功率为P,由20P×60s=1 200J×5,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导线的电阻为2Ω,所以2km导线的电阻为4Ω,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 =0.8Ω,R =6.4Ω。

已知每1km导线电阻为2Ω,故0.8Ω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。其余的的重力由配重来平衡。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。

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七、(1)P = UI =220V×0.467A = 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 99.33 102.7

4 105.9

8

109.3 112.5

7

115.6

8

在坐标纸上描点。绘出P-U图像如图答3所示。

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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)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=300Ω,电路中的电流为I1=U/R1=4.68V/300Ω= 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=234Ω。

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 = G·BO,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,Fmax·AO =Gmax·BO,得Gmax=Fmax·AO/BO=2 000N。

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