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【专家解说】：">第十五届全国初中应用物理知识竞赛试题

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1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，当有车辆通过时，道闸上扬，允许车辆通过，这种道闸称为常闭型道闸。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 图1
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、光能转化为内能 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与照相机镜头之间的距离基本不变，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110m2，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4.3×107J/kg,空气的密度约为1.3kg/m3，空气的比热容为1.0×103J/(kg.℃)，所需的柴油约为〔 〕
A、0.01 kg B、0.1 kg C、1 kg D、10 kg

二、填空题 (共13分)
1. 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.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，这主要是由于光的________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 真实景物在水中的倒影。

3.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4所示。它由内罐和外罐组成，两罐之间填满潮湿的沙子，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，这们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.按照我国交通管理的规定，“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，其原因是________________________________.
(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______________方向的车辆通行.
三、简答下列各题 (共23分)
1.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，使锅内水剧烈沸腾，这们会很快将鸡蛋煮熟。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.在观看河岸边的城市夜景地，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.小明用打气筒给自行车轮胎打气后，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.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，你认为哪一种更合理？请简要说明理由.



5.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片，图丙是其中一只“小眼睛”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、当李老师最后离开计算机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，1min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态。请你算一算1台电脑显示器的待机功率约多大？




五、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90V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72V。
(2)在乙地将两端电压恒为100V的电源的两极分别接在B、D两端，此时在甲地用同一型号的电压表测得A、C两端的电压为50V。
如果AB和CD导线每千米电阻值为2Ω，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‘图9是一种电梯结构示意图，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A点和B点，同时钢链绕过重15000N电梯厢下的滑轮而托起整个相体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60kg计算，取g=10N/kg，忽略摩擦及钢链的质量)。请回答：
(1)配重的功能是什么？在已知电梯 厢重和载重量的情况下，配重的质量最好是多大 ？
(2)当电梯 満载匀速上升时，A、B两点受到的拉力各是多大？





七、科技小组的同学产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*作可靠、数据无误。〔

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，加在灯泡上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。


八、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=5：1，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。


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4.68V，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试题参考答案
一、选择题 每小题3分，共12分。
1. C 2. D 3. A 4. B
二、填空题 共13分。
1.在墙上确定一系列等高点(2分)，连通器原理(1分)
2.反射(1分)，左(2分) 3.加快水的蒸发 (1分)，利用水的蒸发吸热降低食物的温度 (2分) 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(1分)
(2)南北“绿”，东西“红”(1分) (3)东西 (1)
三、简答题 共23分。
(共4分)参考答案：小红的想法更好(1分)。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(2分)火太大，既浪费能源，又会使水因剧烈汽化而容易干锅(1分)。
2．(共4分)参考答案：
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(2分) 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(2分)。

3. (共4分)参考答案：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(2分)；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(2分)。

4．(共5分)参考答案：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．(共6分)参考答案：
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；
(1分)每个小透镜主光轴所指的方向各不相同； (1分)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； (2分)
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。(2分)



四． (共6分)参考解答
由图8电能表可知，该电能表转盘每转过3000r消耗1kW.h的电能 (1分)
这表明每转一圈用电器所消耗的电能为 (2分)
设1台电脑显示器的待机功率P，列方程
20P×60S=1200J×5 (2)
解得： P=5W (1)
五.

依题意画等效电路图，如图1、图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不漏电处，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)可列方程：72=
依题给条件(2)可列方程：50=
解得 r=0.8Ω R=6.4Ω
已知每1Km导线电阻为2Ω，帮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，其质量应选择大约跟电梯厢(包括平均塔载的乘客)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。其余的重力由配重为平衡。
所以，最经济的配重所受重力GD应为：箱体重GE与承载人生G人的一半之和。
即GD=GE+ G人=15000N+3000N=18000N
所以配重的质量为MD=1800kg
(2)A点受力，FA= (G人+GE)=10500N
B点受力，FB= GD=9000N
说明：如果第(1) 问不对不影响第(2)问得分

七、
(1)P=UI=220V×0.467A=102.7W>100W，大于额定功率。
(2)钨丝短了一些。因为：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，电压不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：
即当加216V电压时能达到额定功率

说明：由图象读出的电压值在215V～217V之间均得满分。若用U-I图或其他方法解答
结果正确的也得满分。

八．(共14分)参考解答：
(1)依题知，电子秤空载时，压力传感器受到的压力Fl=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= =0.0156A=15.6mA
所以，该秤的零起点的刻度线应标在电流表刻度盘的15.6 mA处
(2)当电流表刻度盘的读数为I2=20 mA时，压力传感器的电阻为
R2=
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
列比例关系有
解得F2=110N
说明：如果学生通过作电压随压力的变化图象求出F2的也同样得分
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 G=
(3)传感器能承受的最大压力
Fmax=PS=2×106Pa×2×10-4m2=400N
设踏板上能称量的最大重力为Gmax，由力的相互作用关系和杠杆平衡条件有
Fmax.AO=Gmax.BO
Gmax=
由表中的数据可以看出
列比例关系有
(1分)
设此时的压力为芦2
说明：如果学生通过作电压随压力的变化图象求出尸2的也同样得分。
设该人体重为G，压杆受到传感器向上的支持力，其大小为尸2。
鸺二三渤Nx：
设踏板上能称量的最大重力为C1mx，由力的相互作用关系和杠杆平衡条件有
／non•AO：G圆x•BO：