1、12010 年第二十届全国初中应用物理知识竞赛初赛试题一、选择题（每小题 2 分，共 20 分）：以下各小题给出的四个选项中只有一个是正确的，把正确选项前面的字母填在题后的括号内。12009 年的诺贝尔物理学奖由三人分享，其中因在光纤通信技术方面所做的原创性工作而被称为“光纤之父”的美籍华人是（ ）A钱永健 B朱棣文 C高馄 D丁肇中2晴朗无风的早晨，当飞机从空中飞过，在蔚蓝的天空中会留下一条长长的“尾巴” ， ，这种现象俗称为“飞机拉烟” 。产生这一现象的原因之一是飞机在飞行过程中排出的暖湿气体遇冷所致。在这一过程中，暖湿气体发生的物态变化是（ ）A熔化 B液化 C蒸发 D升华3 2010
2、年 1 月 2 日起，我国北方大部地区遭遇大范围降雪天气袭击。大雪严重影响了民航、铁路和高速公路等交通，如图 2 所示。在遇到这种天气时，为了尽快清除积雪，常用的办法是撒“融雪盐” ，这是因为（ ）A “融雪盐”与少量水发生化学反应，产生的热量使周围的冰雪熔化B “融雪盐”产生“保暖层” ，使冰雪吸收足够的“地热”而熔化C使雪形成“含融雪盐的雪” ， “含融雪盐的雪”熔点低于当地温度，使雪熔化D “融雪盐”有利于冰雪对阳光的吸收，从而加快冰雪的熔化4小明发现户外地面以上的冬季供热管道每隔一段距离总呈现 型，如图 3 所示。其主要原因是（ ）A为了避开行人和建筑物 B为了美观 C为了避免管道因热
3、胀冷缩导致的损 D为了方便工人师傅安装和检修5体操、投掷、攀岩等体育运动都不能缺少的“镁粉” ，它的学名是碳酸镁。体操运动员在上杠前都要在手上涂擦“镁粉” ，其目的是（ ）A仅仅是为了利用“镁粉”吸汗的作用，增加手和器械表面的摩擦而防止打滑B仅仅是为了利用手握着器械并急剧转动时“镁粉”能起到衬垫作用，相当于在中间添加了一层“小球”做“滚动摩擦”C仅仅是为了利用“镁粉”填平手掌的褶皱和纹路，使手掌与器械的接触面增大，将握力变得更加实在和均匀D上述各种功能都具有6小新同学家中的墙壁上竖直悬挂着一指针式电子钟，当其因电池电能不足而停止时，指针最可能停在如图 4 中所示的哪个位置附近（ ）7小明在用可
4、变焦的光学照相机（一种镜头焦距大小可根据需要发生改变的光学照相机）给小兰拍了一张半身照之后，保持相机和小兰的位置不变，又给小兰拍了一张全身照。关于这个过程对相机的调节，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8为判断一段导线中是否有直流电流通过，手边若有下列几组器材，其中最为方便可用的是（ ）A小灯泡及导线 B铁棒及细棉线C带电的小纸球及细棉线 D被磁化的缝衣针及细棉线9物理小组的同学想利用闪电和雷声的时间间隔计算闪电发生位置到他们的距离，以下是四位同学提出的不同方案，其中计算结果误差最小的应该是（ ）A记录刚刚看到闪电
5、至刚刚听到雷声的时间，再乘以声速2B记录刚刚看到闪电至雷声刚刚结束的时间，再乘以声速C由两位同学分别按选项 A, B 两种方法测量时间，求平均值后，再乘以声速D由一位同学按照选项 A 的方法，多测几次对应不同闪电与雷声的时间间隔，求平均值后，再乘以声速10图 5 是环卫工人用的一种垃圾夹的结构示意图。拉绳的一端固定在手把上，另一端穿过空心管杆与两夹爪的一端相连。当用力捏手把时，夹爪在拉绳的作用下可夹持物体，同时弹簧被压缩；当松开手把时，夹爪在弹簧的作用下恢复原状。在使用过程中，手把和夹爪分别是（ ）A省力杠杆，费力杠杆 B费力杠杆，省力杠杆C省力杠杆，省力杠杆 D费力杠杆，费力杠杆 二、简答下
6、列各题（每题 5 分，共 30 分）1小军的爸爸想拆除厨房一盏灯，并将控制该灯的开关改成插座。但是他家所有的线路都是暗线（除了电灯和开关的接线盒处，其余部的导线都在墙内） ，若将改动后的线路重新铺设成暗线则因工程量太大而不切实际，铺设明线又不美观。小军得知后，又经过认真思考，他根据物理课上所学的知识，首先画出了他家现有接线的电路图（如图 6 所示） ，并认为只需在原线路上稍作改装，就能达到目的。请你用文字说明小军的改装方法，并在右侧虚线框中画出改装后的电路图。22008 年 8 月 1 日，京津城际高速铁路正式开通运营，使用的是国产“和谐号”CRH3 型动车组（如图 7 所示） 。该车车厢内部
7、设有独特的空气调节系统，夏天送冷风时，车顶中部和车窗下部的送风量之比约为 3: 1；冬天送热风时，车顶中部和车窗下部的送风量之比约为 1: 30 这样送出的风平和、均匀，保障车厢各处温度适宜。请定性解释采用这种送风比例设计的原因。3 “鸳鸯火锅”是用金属片将锅的内部空间隔成相等的两部分，一边放清汤卤，一边放红汤卤，清汤和红汤的质量、主要成分以及初温几乎相同，但是清汤卤一侧液面没有油层，红汤卤一侧液面有一层麻辣风味的油，如图 8 所示。吃饭的人们可根据自己的喜好把食物放入不同的汤料中进行烫测。但小新注意到每次使用这种“鸳鸯火锅”吃烫测食品时，总是红汤卤一侧首先沸腾。最初，小新认为这是由于红汤卤一
8、侧的火更大些，但观察发现，两边的火焰相同。试分析为什么总是红汤卤一侧先沸腾。4小丽在厨房帮妈妈做饭时发现菜刀上有两种孔，如图 9 所示，她对这两种孔的作用不了解。请你给她解释图中孔、的作用。5中新网 2009 年 5 月 20 日电：英国每日邮报19 日刊登了一组照片，如图 10 所示。灰鹅在飞行途中突遇强风，这只艺高胆大的灰鹅做出了令人吃惊的动作以飞行方向为轴线，横向转体 180 度，但最难的是它的头部依然保持着正常飞行时的姿态！虽然这看起来有些不3可思议，连世界上最优秀的体操运动员都会被其柔韧的鹅脖所折服。请你思考并回答，灰鹅这样转体的效果是什么，为什么？6露天放置的大型石油液化气罐，为了
9、防止因温度过高而造成爆炸等事故，罐体外表面通常漆成银白色，如图 11 所示。而露天安装的电力变压器，同样为了防止因温度过高而造成火灾等事故，在采用加注冷却油、安装散热管等一系列散热措施的同时，却把其外表面漆成颜色很深的灰黑色，如图 12 所示。同样是为了防止温度过高，一个外表面漆成颜色很浅的银白色，另一个外表面却漆成颜色很深的灰黑色，这是为什么呢？ 三、 （11分）黑光诱虫灯是应用物理学原理治理害虫的一种专用设备，其结构和工作电路与普通的日光灯的基本相同，区别只是黑光诱虫灯灯管的材料和其内壁上所涂的荧光粉不同。有的黑光诱虫灯的灯管外侧加一层高压电网杀灭害虫，如图 13 所示，有的是直接利用自然
10、水源（如养鱼池等）杀灭害虫。黑光诱虫灯在正常工作时，会发出波长为 365nm的“光” ，尽管这种“光” ，人眼看不见，一些害虫却看得见。具有趋光特性的害虫见到这种“光”后即纷纷飞来，为进一步杀灭害虫创造条件。1为什么人眼看不见黑光诱虫灯发出的“光， ？它发出的是红外线还是紫外线？人的视觉频率范围：（0.430.75）10 15Hz2.尽管人眼看不见黑光诱虫灯发出的“光” ，但技术人员仍然不允许我们用肉眼近距离地直接观察正在正常工作的黑光诱虫灯灯管。这是为什么？3.通常一盏 H-40 型 40W 的黑光诱虫灯可以用来诱杀害虫的果园范围约 35 亩。小胖家承包有 400 亩果园，在果园里安装的这种
11、黑光诱虫灯每年工作约 150 天，每天工作约 10 小时，电价按每度电 0.5 元计算，则每年需要为这些黑光诱虫灯交多少元电费？4.请解释上述两种黑光诱虫灯是如何杀灭害虫的。四、 （12 分）小明发现他家的电源插排上有多个指示灯，如图 14 甲所示。小明将电源插排拆开后发现，每个指示灯实际上是一个发光二极管，每个发光二极管和一个定值电阻串联后接在 220V 的电源上。 他通过查阅资料得知，发光二极管的结构与普通二极管相似，由一个 PN 结构成，具有单向导电性。当在发光二极管上加正向电压时，发光二极管导通并发光；当加反向电压时，发光二极管截止（电阻可视为无穷大）且不发光。如果将发光二极管 D 和
12、电阻R 接在如图 14 乙所示的正弦交流电路中，只有在交流电压正半周期时，发光二极管导通，在负半周期时不导通。并可以证明：若用 UD表示发光二极管导通时其两端的电压，当所力口的交流电压为 U 时，电阻 R 上的电压为，实际上交流电压值是变化的，其瞬时可达到的最大值约20.45RDU为 U。查表可知发光二极管正常发光时其两端的电压约为 2V,通过它的电流约为 l0mA，计算时忽略发光二极管发光过程中消耗功率的变化。（1)为了保证发光二极管的安全，需要串联一个多大阻值的定值电阻？(2)此时发光二极管和定值电阻消耗的总功率为多大？(3)如果我国有一亿个家庭每天使用带有一个发光二极管指示灯的插排，每天
13、工作24 小时，那么我国每年（按 365 天计算）要损耗多少度电？(4)根据此现象警示我们平时要如何节约用电？4五、 （12 分）现代社会汽车大量增加，发生交通事故的一个重要原因是遇到意外情况时车不能立即停止。司机从看到情况到肌肉动作操纵制动器来刹车需要一段时间，这段时间叫反应时间；在这段时间内汽车要保持原速前进一段距离，这段距离叫反应距离。从操纵制动器刹车，到车停下来，汽车又要前进一段距离，这段距离叫制动距离。下面是一个机警的司机驾驶一辆保养得很好的汽车在干燥的水平公路上以不同的速度行驶时，测得的反应距离和制动距离。请回答：速度/kmh -1 40 50 60 80 100反应距离/m 7
14、9 11 15 19制动距离/m 8 13 20 34 54（1)刹车过程中轮胎会发热，这是什么原因？是什么能转化为什么能的过程？(2)利用上表数据，通过计算求出该司机的反应时间大约是多少秒？（3 分析上表数据可知，汽车制动距离与行驶速度有什么关系？(4)为了提醒司机朋友在雨雪天气里注意行车安全，在高速公路旁边设置了“雨雪路滑，减速慢行”的警示牌，请简要说明这句话的物理道理。六、 （15 分） “手拉葫芦” （如图 15 所示）是一种携带方便、使用简易的手动起重机械，广泛用于工厂、工地、矿山、农业生产等环境，用来完成起吊货物等任务。其中 HCB30 型“手拉葫芦”的技术数据如下表：型号 HCB
15、30 承载链条股数 （股） 2最大承受质量 （t） 3 链条直径 （mm） 8一次起升高度 （mm） 3 手拉轮直径 （mm） 150测试载荷 （kN） 37.5 承载轮直径 （mm） 50最小净空高度 （mm） 470 净重 （kg） 21.7最小载荷所需拉力 （N） 360 毛重 （kg） 22.3注：“一次起升高度”是指，成年人在站立状态，用左、右两手交替拉动手拉链条进行正常起重操作的过程中，左手或右手下拉一次（按 30cm 计） ，所吊重物上升的高度。承载轮上所缠的承载链条较粗且两端固定，而手拉轮上所缠的手拉链条较细且构成一个完整的环。工作过程中，手拉链条、承载链条在轮上都不打滑。其缠
16、绕情况如图16 所示。 （取 gl0N/kg）1.根据题目中提供的相关信息，通过计算，分析判断 HCB30 型“手拉葫芦”的手拉轮与承载轮是否是一个共轴的轮轴？2计算该型“手拉葫芦”在满载的情况下正常工作时的机械效率。52010 年第二十届全国初中应用物理知识竞赛初赛试题答案一、选择题（每小题 2 分，共 20 分） 1C 2B 3C 4C 5D 6A 7B 8D 9A 10A二、简答题（每题 5 分，共 30 分）1(5 分）参考答案 有三个要点：（1）将灯头拆下，将电灯接线盒内的两根导线接在一起。 （2）把开关接线盒拆掉，换作插座接线盒，将连接开关的两根导线接在插座对应位置。 （3）电路图
17、如图答一 1 所示。说明：要点（1） 、 （2）各 2 分，要点（3）1 分。2 （5 分）参考答案 有两个要点：（1）温度低的空气密度大，冷风从车顶吹进来后，快速下沉，结合窗口送风可使整个车厢温度很快均匀降低。 （2）温度高的空气密度小，热风从下部吹进来后，快速上升，结合车顶送风可使整个车厢温度很快均匀升高。 说明：（1） 、(2）两个要点各 2 分，表述清晰再加 1 分。3(5 分）参考答案 有三个要点：（ 1)锅体两侧火焰相同，在相同时间内，汤料吸收的热量近似相同。(2）但由于红汤一侧液面上方有一层油，使蒸发减慢，带走的热量较少。 （3)两边汤料的质量、主要成分以及初温几乎相同，所以红汤
18、温度升高得快，首先沸腾。 说明：（1）1 分，(2） 、 （3）各 2 分。4 （5 分）参考答案 有两个要点：（1)孔是挂刀孔，用此孔把菜刀挂在墙（或支架）上；（2)孔为透气孔，在切菜的时候，透气孔中的空气会在菜片和菜刀之间形成一隔层，避免大气压将菜片直接压紧在菜刀上而增大切菜阻力；同时菜片和菜刀之间的空气可使菜片脱落而不粘刀。 说明：（1）1 分，(2）4 分。5(5 分）参考答案 有四个要点：（ 1)迅速降低高度；(2)这样转体可使翅膀下方空气流速大于上方空气流速；(3)根据流速大的地方压强小，流速小的地方压强大的规律；(4)灰鹅受到的向下的压力大于向上的压力，从而使灰鹅受到空气的压力的
19、合力方向向下，有助于灰鹅迅速降低高度，躲避强风，使飞行更安全。 说明：(1)、(2)、(3)各 1 分，(4)2 分。6(5 分）参考答案有三个要点：（1)物体表面颜色越浅，反射热辐射的能力越强，进行热辐射的能力越差；物体表面颜色越深，反射热辐射的能力越差，进行热辐射的能力越强。 （2)石油液化气在罐中贮存，本身不产生热。其温度升高主要是因为吸收来自环境中通过热辐射传递的热量，因此，为了避免温度升得过高，而将其表面漆成银白色，增强其反射热辐射的能力，减少吸收的热量。(3)正常运行中的电力变压器，会有极少部分的电能转化为内能，导致其温度升高，当变压器的温度比环境温度高时，将其漆成颜色很深的灰黑色
20、，有利于将热量通过热辐射的方式传递到环境中，从而避免自身温度升得过高。说明：（1）1 分，(2） 、 （3）各 2 分。三、 （11 分）参考解答1黑光诱虫灯发出的“光”的频率： Hz （1 分）815310/.2065cmsfn由于 0.821015Hz 0.751015Hz即黑光诱虫灯发出的“光”不在人的视觉频率范围内，所以人眼看不见黑光诱虫灯发出的“光” 。 (1 分）由于黑光诱虫灯发出的“光”的频率比可见光中频率最高的紫光还高，所以黑光诱虫灯发出的“光”是紫外线。 (1 分）2尽管黑光诱虫灯发出的紫外线不能引起人的视觉，但由于紫外线能灼伤眼睛的视网膜，损伤人的视力。所以不允许用肉眼近距
21、离地直接观察正在正常工作的黑光诱虫灯灯管。 (1 分）63由于 ,所以至少需要在果园里安装 12 盏这种型号的黑光诱虫灯。（1 分）401.512 盏黑光诱虫灯的总功率：P=1240W=480W=0.48kW (1 分）每年工作时间：t=15010h=1500h (1 分）每年消耗电能：W=Pt=0.481500=720 kW-h (1 分）每年需交电费：7200.5 元=360 元 (1 分）4 （1)害虫被黑光诱虫灯发出的紫外线诱惑，在飞向灯管的过程中接触高压电网，被灭杀：(1 分）(2)黑光诱虫灯经水面成像，害虫飞向水中黑光诱虫灯的像落入水中被灭杀。 (1分）四、 （12 分）参考解答1
22、因电阻与二极管串联，所以通过二者的电流均为 1=10mA (1 分）电阻两端的最大电压 （2 分）2309RDUV定值电阻的阻值 (1 分）4.10.I2加在电阻上的电压 (1 分）57R电阻所消耗的功率 （1 分）24.3.PW发光二极管消耗的功率 (1 分）02DI发光二极管和定值电阻消耗的总功率： (1 分）.RDP总3消耗电能： (2 分）83810.265410t khkWh总 总4当电源插排不用时，及时关闭电源插排上的开关，或拔掉电源插头 (2 分）五、 （12 分）参考解答（1)刹车过程中轮胎发热是由于摩擦引起的，这个过程中机械能转化为内能。 (2分）(2)司机的反应时间得于反应
23、距离 s 与汽车行驶速度 v 的比值，即 t=s/v(1 分）需要注意式中物理量都必须用国际单位，因此，需要把第一行中的速度单位转化为 m/s (1分）然后计算五种情况下反应时间 t,再取平均值可计算结果都在 0.6s0.7s 之间。 (2分）（3)分析题中所给数据表可知，汽车的行驶速度越大制动距离越大 (1 分）具体计算可知，当速度增加为原来的 2 倍时，制动距离约增加为原来的 4 倍 (2 分）(4）雨雪天，道路较滑，汽车所受的刹车阻力较小 (1 分）在相同车速的情况下，汽车所受的刹车阻力越小，汽车的运动状态越不易改变，汽车刹车后滑行的距离就越长，因此汽车就越难停下来，所以为安全起见要减速
24、慢行。 (2 分）六、 （15 分）参考解答1设手拉轮与承载轮是一个共轴的轮轴，则用手拉动手拉链条一次，链条移动的距离H 与承载轮收回链条的长度 h 应满足 (4 分）HhDd此过程中重物上升的高度 (2 分）52scm因重物实际一次起升高度为 s0=3mm即：ss 0，所以此“手拉葫芦”的手拉轮与承载轮不是一个共轴的轮轴。 (2 分）2该型号“手拉葫芦”在满载的情况下正常工作时，用手下拉一次手拉链条的过程中，人对“手拉葫芦”做功： (2 分）23618WFHJ人7“手拉葫芦”对重物做功： (2 分）330109WGsJ机“手拉葫芦”机械效率： （3 分）9%8.机人2010 年第二十届全国初
25、中应用物理知识竞赛复赛试题注意事项：1请在密封线内填写所在地区、学校、姓名和考号。2用蓝色或黑色钢笔、圆珠笔书写。3本试卷共有六个大题，满分为 100 分。4答卷时间：2010 年 4 月 18 日（星期日）上午 9：3011：10。一、 （16 分）干簧管（也叫干簧继电器）比一般机械开关结构简单、体积小、速度高、工作寿命长；而与电子开关相比，它又有抗负载冲击能力强的特点，工作可靠性很高。如图 1甲所示为干簧管的结构简图，其中磁簧片是一种有弹性的薄铁片，被固定于玻璃管上。1当将一个条形磁铁与干簧管平行放置时，如图 1 乙，干簧管的磁簧片触点就会闭合，将电路接通；当条形磁铁远离干簧管时，触点就会
26、断开。请简述其原理。2某同学设想用干簧管制作水位自动报警器，图 2 是他设计的一部分情况，请帮助他完成其余部分的设计：（1）设永久磁铁所受的重力为 3N，浮球的体积为 200cm3，不计滑轮处的摩擦。则要想让此装置能正常工作，浮球的质量应满足什么条件（取 g=10N/kg）？（2）他手边还有开关、红灯、绿灯和电铃各一个，导线若干，请在图中的虚线方框内画出报警电路，要求：水位到达 A 处时，红灯亮，电铃报警；水位到达 B 处时，绿灯亮，电铃报警。二、 （16 分）小星同学为实验室设计了一个多挡位电加热器，其工作原理图如图 3 所示。其中 R1、R 2、R 3为发热电阻。三个灯泡为上述发热电阻相应
27、的的工作指示灯，其所消耗的电功率可忽略不计。小星设想通过开关的组合，使电加热器能有 200W、300W、900W 共七挡功率。为此他还设计了下面这份简单的表格，表中的“”表示对应的开关闭合，相应的指示灯亮：“”表示对应的开关断开，相应的指示灯熄灭。功率栏给出了相应状态时电加热器的功率值。1按照他的设想，帮他计算出 R1、R 2、R 3的阻值各为多少？82补齐表中其余挡位的空格。额定电压 220V 额定频率 50Hz档位 S1 S2 S3 功率1 200W2 300W34567 900W三、 （16 分）如图 4 为过去邮局里用来称量邮件质量的双杆台秤的主要结构简图，这种台秤的两条秤杆是固定在一
28、起的，两条秤杆分别装有秤锤 A、B，其中秤锤 A 只能处于其所在秤杆上有槽的特定位置处，秤锤 B 则可停在其所在秤杆上的任意位置。1这个台秤的量程和分度值分别是多少？2写出用这种秤测量一个邮包的质量时的操作步骤（包括校零的具体步骤）3若用调整好的台秤称量一个邮包的质量时，秤杆水平平衡后，秤锤 A、B 所处的位置如图 4 所示，则这个邮包的质量为多少？4由图中的信息推导出 A、B 两秤锤的质量 mA、m B的关系四、 （16 分）小华家买了新房，准备改装客厅顶灯的电路时，他发现爸爸拿来一幅如图 5所示电路图，他很好奇，看了一会儿之后，发现这幅图有些眼熟，但又和过去所看的图不同，他拿着图去问爸爸：
29、S 3是什么开关，爸爸告诉他这叫“双刀双掷”开关，相当于两个单刀双掷开关“联动” 。爸爸还告诉他要将这三个开关分别装在三个与客厅相连的房间的门旁边。这是为什么？这样装有什么好处呢？小华决定仔细研究一下。1小华准备首先用列表的方法分析开关的状态与灯泡亮灭的关系。为此他设计了如下的表格，并用“1”和“2”表示开关接通的位置，用“1”和“0”表示灯泡的“亮”和“灭” 。请你也参与到他的研究中来，并帮他在表格中记录下三个开关所有可能的组合对灯的控制情况，完成下表：S1 S3 S2 灯的亮灭92根据列表的结果总结出这个电路的好处。3弄懂了这个电路和双刀双掷开关的特点之后，他又有了新的想法：还可以在图 5
30、 的电路中再增加一个双刀双掷开关 S4，并使它和其他的开关作用相同。请把他的设计画在图 6 中。五、 （18 分）单位质量的某种液体变为同温度的气体所需要吸收的热量，叫做这种液体的汽化热。通常情况下，同种液体在不同温度下的汽化热是不同的。某课外活动小组设计了如图 7 所示的装置，可以用来测定100时水的汽化热。该装置的测量原理是：用电压可调的电加热器使玻璃容器内的水沸腾，用电子天平分别测量沸腾一段时间前后水的质量，同时测量所用的时间及在该段时间内电加热器的电压和电流，根据相关的数据和能量守恒关系即可求出水的汽化热 。由于这个装置工作时的散热损失是不可忽略的，该组同学实验时测量了两组数据，如下表
31、所示：电压V 电流A 时间s 水的初质量g 水的末质量g第一组 20 1 300 70 68第二组 40 2 300 70 601试简单说明该装置的散热功率是否随加热功率的改变而改变。2根据以上数据，求水的汽化热 3针对此实验提出一些减少实验误差的措施。10六、 （18 分）小亮家有一辆家用轿车，爸爸在给他说车的性能时，总是说“20 的排量” ，却很少说“功率” ，为此小亮特地从网上查到了排量的定义：活塞从上止点移动到下止点所通过的空间容积称为汽缸排量。如果发动机有若干个气缸，所有气缸工作容积之和称为发动机排量。从说明书上查到：小亮家的汽车采用的是 LFX 直列四缸发动机，排量为 20L；从网
32、上查找到了其输出特性曲线（如图 8 所示）；小亮又向爸爸询问了一些实测数据：由于汽车行驶的路况很好，所以平均车速为90kmh，此时发动机转速为 2000rmin，平均行驶百公里油耗为 9L；从物理书上查得汽油的热值为 4610 7Jkg，密度为 07110 3kgm 31由这台发动机输出特性曲线可以看出，在发动机转速为 1000-5000 rmin 范围内，它的输出功率与转速大致有什么关系？2试通过公式推导出在其他参数相同时，发动机的输出功率与其排量的关系。3这辆汽车以 90kmh 行驶时，发动机的效率约为多少？每个做功冲程汽缸内的平均压强是约为多少？112010 年第二十届全国初中应用物理知
33、识竞赛复赛试题答案一、 （16 分）参考答案1当将一个条形磁铁与干簧管平行放置时，干簧管的磁簧片就会被磁化，且靠近的那两个端点会被磁化成异名磁极而相互吸引，触点就会闭合，将电路接通；当条形磁铁远离干簧管时，磁簧片的磁性消失，在弹力的作用下触点就会断开。4 分2浮球浸没入水中时受到的浮力为F 浮 = 水 gV 排 =1.0103kg/m310N/kg210-4m3=2N3 分设浮球刚好浸没入水中，浮球必须上浮，则必须满足 G 浮球 G 磁铁 =3N因此要想让此装置能正常工作，此浮球所受的重力应满足：5N G 浮球 3N2分由公式 G=mg 可以算出浮球的质量应满足：0.5kg m 浮球 0.3k
34、g1 分3如图 1 所示：6 分全部正确给 6 分，不画开关扣 2 分，不标出红、绿灯或标错扣 2 分二、 （16 分）参考答案1由题意可知：当开关 S1闭合时，电加热器的功率为电阻 R1的功率，所以1 分2210V4WURP当开关 S2闭合时，电加热器的功率为电阻 R2的功率，所以1 分221630当开关都闭合时，电路的总功率应该为最大，即干簧管 1干簧管 2永久磁铁水箱浮球AB图 1绿灯红灯12P7=P1+P2+P3=900W所以 P3=400W 3 分1 分30V14WUR2如下表所示（每行 2 分，共 10 分）10 分额定电压 220V 额定频率 50Hz档位 S1 S2 S3 功率
35、1 200W2 300W3 400W4 500W5 600W6 700W7 900W三、 （16 分）参考答案1由图可知，这台秤的量程是 2.0kg，分度值是 1g。4 分25 分将台秤放在水平台面上。将秤锤 A、 B 均置零调节平衡螺母，直至秤杆水平平衡为止。将所要测量的邮包放在载物台上。先逐槽移动秤锤 A，直至若再向大刻度方向移动一个槽，就会导致杠杆左端下沉时为止；而后移动秤锤 B，直至秤杆再次水平平衡。将秤锤 A、 B 所对的刻度值相加即为邮包的质量。3这个邮包的质量为 723g。3 分4当向载物台放质量 100g（0.1kg）的重物时，为使台秤平衡，可以将 A 秤锤向左移动一格，也可以
36、将 B 秤锤向左移动至左端，此时其移动的距离为 A 秤锤移动距离的 20 倍。因为二者是等效的，所以可以得到 mA=20mB。4 分四、 （16 分）参考答案1如下表所示（顺序不要求一致）8 分S1 S2 S3 灯的亮灭1 1 1 11 1 2 01 2 1 01 2 2 12 1 1 02 1 2 12 2 1 12 2 2 0132根据列表的结果可以看出，不论其他开关处于何种位置，每一个开关都可以独立的控制灯的亮、灭，因而从任何一个房门走进或离开客厅时都可以方便的开或关客厅的灯，也节约电能。4 分3如图 2 所示4 分五、 （18 分）参考答案1该装置的散热功率不随加热功率的改变而改变。2
37、 分因为加热功率发生改变后，水温并不会改变，与周围环境的温度差也就不变，而其他的条件也都未发生变化，所以散热功率不会变化。2由参量守恒定律可知：P 电 t = P 散 t + Q 吸 = P 散 t+m 3 分根据题意可得：U1I1t1=P 散 t1+m1U2I2t2=P 散 t2+m2代入数据，解得 =2.25106J/kg 6 分3增大加热功率（或电压） 、增大汽化水的质量、换用更保温的容器（减少散热功率）、适当增大环境温度、减小测量时间、多测几组数取平均值等。4 分六、 （18 分）参考答案1由这台发动机输出特性曲线可以看出在发动机转速为 1000-5000r/min 范围内，它的输出功
38、率与转速大致成正比 2 分2设做功冲程燃气对活塞的平均压强为 p0，发动机排量为 V 排 ，做功冲程燃气对一个活塞的平均压力： F=p0S每个做功冲程燃气对一个活塞做的功： W0=FL= p0SL=p0V 排 /4 2 分发动机转速为 n 时燃气对活塞做功的功率：2 分00242pVWPtA分所以，在发动机转速 n、做功冲程气缸平均压强 p0大致相同时，燃气对活塞做功的功率 P 与发动机排量 V 排 成正比。2 分3由发动机输出特性曲线可知：发动机转速为 2000r/min 时，其输出功率约为37kW（取值在 35-39kW 范围内均可）2 分33710%10Wm10%5.454.6J/kg.kg/910/s8tPsQqVv分 分1122S1 S312S2灯N（零）L（火）图 2S414由 可得02npVP分4 分360710W.10Pa.m6s分
