2014年第二十四屆巨人杯初中應(yīng)用物理競賽試題及答案

1 2014 年第二十四屆初中應(yīng)用物理競賽（巨人杯）試題 2014 年 、 本題共 10 小題，每小題 2 分，共 20 分。以下各小題給出的四個選項中只有一個是正確的，把正確選項前面的字母填在題后的括號內(nèi)。 般為凸面鏡。正常情況下，坐在駕駛員位置的人通過左側(cè)觀后鏡應(yīng)該看見如圖 1 甲所示的效果。在某次準備駕車外出前，坐在駕駛員位置的王師傅發(fā)現(xiàn)，從左側(cè)觀后鏡中看到的是如圖 1 乙所示的情景。為確保行駛安全，左側(cè)觀后鏡的鏡面應(yīng)適當(dāng)完成圖 2 中的哪種操作（ ） 2.“元旦文藝會演”時，物理老師和電工師傅合作給同學(xué)們表演了一個“不怕電”的節(jié)目 (注意：因該節(jié)目有危險，同學(xué)們切勿模仿 )。首先電工師傅將兩根導(dǎo)線的接頭 A、 B 分別連接到一標有“ 100”的燈泡（如圖 3 甲所示）的接線柱 C、D 上，閉合開關(guān)，燈泡正常發(fā)光。隨后，電工師傅斷開開關(guān)取下燈泡，物理老師站到干燥的木凳上，左、手兩手分別抓住兩導(dǎo)線接頭 A、 B（如圖 3 乙所 示），此時電工師傅閉合開關(guān)，用測電筆分別測試導(dǎo)線接頭 A、 B 及物理老師的皮膚，發(fā)現(xiàn)測電筆的氖管均發(fā)光，而在這一過程中，物理老師依然談笑自如。對以上現(xiàn)象的解釋，你認為下列說法中正確的是（ ） A物理老師有“特異功能”，確實不怕電 B物理老師的雙手戴著絕緣手套 C在人、燈替換的過程中，電源的零線被斷開了 D在人、燈替換的過程中，電源的火線被斷開了 甲為一把手工的鋸條，圖 4 乙為正對著鋸齒看的效果，發(fā)現(xiàn)它的鋸齒都“東倒西歪”的側(cè)向兩側(cè)，而不在一個平面上。其原因是（ ） A將鋸齒做成這 樣的形狀后，容易將鋸齒打磨得更鋒利 B將鋸齒做成這樣的形狀后，鋸條承受撞擊能力更強 C鋸條用得太久，鋸齒被撞歪了 D將鋸齒做成這樣的形狀后，可以使鋸口加寬，減小被鋸物體對鋸條的摩擦力 4“嫦娥三號”探測器在月球表面降落時，沒有使用降落傘，是因為（ ） A月球表面非常松軟，不需要使用降落傘減速 B距離月球表面太近，用降落傘來不及減速 2 C月球表面附近沒有大氣，降落傘無法起到減速的作用 D“嫦娥三號”質(zhì)量太大，不易制作足夠大的降落傘 5汽車發(fā)動機在工作過程中需要冷卻。圖 5 為汽車發(fā)動機的水冷 系統(tǒng)工作原理示意圖。在汽車發(fā)動機正常工作的過程中，圖 5 所示有關(guān)汽車發(fā)動機水冷系統(tǒng)中水流方向以及水泵葉輪轉(zhuǎn)向的示意圖中，正確的是（ ） 6 2013 年 6 月 20 日我國宇航員王亞平首次進行了太空授課。圖 6 為王亞平所做實驗的一個畫面，圖中的水呈球狀而不破裂，除了失重的原因外，還主要是因為（ ） A水球的外表面有一層很薄的橡皮膜 B水球表面分子間相互作用的引力大于斥力 C在實驗用水中事先添加了某些特殊物質(zhì) D到外太空后，水的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化 7將一只點燃的蠟燭靠近家里的鏡子，會發(fā)現(xiàn) 鏡子中出現(xiàn)了多個蠟燭的像，如圖 7 所示。對于這種現(xiàn)象，下列解釋中正確的是（ ） A鏡子的質(zhì)量不好，反射面不平整 B光經(jīng)玻璃前表面和后表面發(fā)生多次反射后形成了多個虛像 C燭焰將附近的空氣加熱后，由于空氣密度不均勻?qū)е碌恼凵湫纬?了多個虛像 D火焰抖動的過程中，由于視覺暫留效應(yīng)形成的錯覺 8小東在觀看“神舟十號”飛船發(fā)射時，想估算一下運載飛船的火箭在發(fā)射后的第一個 10s 內(nèi)的平均速度。他上網(wǎng)查到運載“神舟十 號”的長征二號 F 運載火箭全長 58m。然后從網(wǎng)上下載了“神舟十號”發(fā)射的視頻，分別截取火箭剛發(fā)射時和第 10s 的圖片，如圖 8 甲和圖 8 乙所示。則火箭發(fā)射后第一個 10s 內(nèi)的平均速度值應(yīng)最接近（ ） A 4m/s B 9m/s C 12m/s D 15m/s 9為了監(jiān)督司機是否遵守限速規(guī)定，交管部門在公路上安裝了固定測速儀。如圖 9 所示，汽車向放置在道路中間的測速儀勻速駛來，測速儀向汽車發(fā)出兩次短促的超聲波信號。第一次發(fā)出信號到測速儀接收到經(jīng)汽車反射回來的信號用 時 二次發(fā)出信號到測速儀接收到汽車反射回來的信號用時 發(fā)出兩次信號的時間間隔是 聲波的速度是340m/s，則（ ） A汽車接收到第一次信號時，距測速儀 170m B汽車接收到第二次信號時，距測速儀 102m C汽車的速度是 34m/s 3 D汽車的速度是 s 10如圖 10 所示的電動自行車既可以電動騎行，也可以腳踏騎行。電動騎行時，蓄電池對車上的電動機供電，電動機為車提供動力。下表是某型號電動自行車的主要技術(shù)參數(shù)。根據(jù)學(xué)過的物理知識，判斷以下估算結(jié)果中合理的 是（ ） A 電動自行車行駛過程中，電動機的工作電流保持 5A 不變 B 蓄電池一次充足電，放電時可輸出的電能最多約為 104J C 若蓄電池儲存能量的 80%用于驅(qū)動電動自行車在平均阻力為 40N 的水平公路上勻速行駛，蓄電池一次充電最多能連續(xù)電動行駛約 41 蓄電池一次充電后，該電動自行車最多可供電動騎行 二、簡 答下列各題（每題 5 分，共 30 分） 明的圓柱形玻璃杯，一只盛滿不含氣泡、污物的純凈水，另一只為空杯子，兩只杯子的杯口都被不透明的蓋子蓋嚴了。請你說明如何只用眼睛觀察判斷哪只杯中裝有水，并說明這樣做的依據(jù)。 1 所示，位于兩個電線桿之間的電線總是呈現(xiàn)出向下的弧線，弧線最低點與兩端懸點間的水平線的距離稱為垂距或稱垂度。請回答： （ 1） 若架設(shè)電線時所留垂距過小，你認為會有什么危害？ （ 2）若架設(shè)電線時所留垂距過大，你認為會有什么危害或不足？ 2 甲所示，家用漏電保護器是在用電器發(fā)生漏電故 障或人體觸電時實施保護的設(shè)備，它的內(nèi)部構(gòu)造包含兩個部分 庭電路漏電時，通過火線與零線的電流不相等。漏電保護器中有一檢測裝置（在圖 12 乙中雙虛線框內(nèi)，未具體畫出），當(dāng)它檢測到通過自身的火線和零線的電流不等時，便切斷電源，起到保護作用。漏電保護器中還有試驗電路，由一只開關(guān) S 與一個電阻 R 組成，閉合開關(guān) S 就能模擬漏電情形，從而檢查漏電保護器工作是否正常。請在圖 12 乙中漏電保護器的虛線框內(nèi)畫出試驗電路。 整車 整車質(zhì)量 40高車速 30Km/h 最大噪音 62電池 電壓 48V 容量 12動機 額定電壓 48V 額定功率 240W 4 4.“嫦娥三號”探測器主要由兩大部分構(gòu)成：著陸器和巡視器，其中巡視器就是我 們俗稱“玉兔”的月球車（如圖 13 所示）網(wǎng)上有許多學(xué)生和科學(xué)愛好者問了許多關(guān)于月球車的有趣問題，你能幫他回答嗎？ （ 1） 月球表面的某些部分土壤非常松軟，而且崎嶇不平，石塊、隕石坑遍布。設(shè)計什么樣的月球車輪才能方便它在月球表面行駛？ （ 2） 月球車為什么不使用減震性能更好的充氣輪胎？ （ 3） 月球車的主要能量來源是什么？ 4 甲所示為一輛在田地里使用的農(nóng)用四輪拖拉機，它的前輪是導(dǎo)向輪，后輪是驅(qū)動輪，拖拉機在工作時一般后面掛有拖車或耕地設(shè)備等。圖 14 乙所示為一輛在倉庫、機場、車站等地方常見的搬運貨物的叉車 ，它的前輪是驅(qū)動輪，后輪是導(dǎo)向輪。請分別解釋為什么拖拉機的前輪窄小，后輪寬大得多，而叉車的前輪寬大、后輪窄??？ 5 所示的氣筒給自行車輪胎打氣后，發(fā)現(xiàn)氣筒外管的溫 5 度明顯比打氣前升高很多，且越靠近氣筒外筒的頂部的地方，溫度越高。注：在用該氣筒給自行車輪胎打氣過程中，底座和內(nèi)管不動，手柄和外管上下運動；活塞固定在內(nèi)管頂部。請你分析產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因。 三、 （ 11 分）科技小組的同學(xué)們設(shè)計了如圖 16 甲所示的恒溫箱溫控電路（用于獲得高于室溫、控制在一定范圍內(nèi)的“恒溫”），包括工 作電路和控制電路兩部分。其中， R為阻值可以調(diào)節(jié)的可變電阻。 R 為熱敏電阻（置于恒溫箱內(nèi)），其阻值隨溫度變化的關(guān)系如圖 16 乙所示，繼電器線圈電阻 50。 6 甲所示狀態(tài)，加熱器是否處于加熱狀態(tài)？ ，繼電器的銜鐵被吸合；，銜鐵會被釋放。當(dāng)調(diào)節(jié) R =350時，恒溫箱內(nèi)可獲得最高溫度為 1000C 的“恒溫”。如果需要將恒溫箱內(nèi)的溫度控制在最低溫度為 500C 的“恒溫”，則應(yīng)將 R的阻值調(diào)為多大？、 得最低溫度為 500C 的“恒溫 ”，與獲得最高溫度為 1000C 的“恒溫”相比較，哪一個的溫度波動范圍更??？為什么？ 四、（ 12 分）如圖 17 所示為 16電影放映機放電影，這種電影放映機使用寬度為 16電影膠片，電影中的聲音以聲音信號的方式刻錄在電影膠片上，如圖 18 所示。 關(guān)放映燈泡、放映機鏡頭（凸透鏡）、電影膠片、反光鏡（凸面鏡或凹面鏡）的種類及其相對位置的關(guān)系，提出了如圖 19 所示的幾種猜想，其中可能正確的是（ ） 6 影剛開始放 映時，小新發(fā)現(xiàn)銀幕上的畫面全部是倒立的。在這種情況下，下列所述的觀看效果中， 不可能 出現(xiàn)的場景是（ ） 后形成一只漂亮的陶罐 計銀幕到電影放映機的距離約為 15m，銀幕上的電影畫面寬度約為 3m。已知電影放映機所使用的 16影膠片中畫面的寬度約為 10根據(jù)以上數(shù)據(jù)可知電影放映機鏡頭的焦距可能為（ ） 6影膠片的厚度 H=夾上密密繞了一整盤電影膠片，如圖 20 所示，圖中 d 和 D 分別表示片夾內(nèi)電影膠片的內(nèi)徑和外徑。求： （ 1） 這盤電影膠片的總長度 L 約是多少？ （ 2） 若按每秒 24 幅畫面正常放映，這盤電影膠片大約能連續(xù)正常放映多長時間？（不計片頭與片尾的長度） 五、 （ 12 分）小亮家有一輛轎車，爸爸在給他講車的性能時，總是說“ 排量”，卻很少說“功率”，為此小亮特地從網(wǎng)上查到了排量的定義：活塞上止點到下止點所通過的“工作容積”稱為氣缸排量。如果發(fā)動機有若干個氣缸，所有氣缸“工作容積”之和稱為發(fā)動機排量。小亮從說明書上查到家中的轎車采用的是 列四缸發(fā)動機，排量為 網(wǎng)上查找到了這種轎車的輸出功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系如圖 21 所示。 1 分析，在發(fā)動機轉(zhuǎn)速為 10005000r/圍內(nèi)，它的輸出功率與轉(zhuǎn)速大致有怎 7 樣的定性關(guān)系？ 相同時，轎車發(fā)動機的輸出功率與其排量的關(guān)系。 車行駛的路況好，平均車速為 100Km/h 時，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速為 2000r/均油耗為 9L/100考圖 21 中的數(shù)據(jù)，分析這輛汽車在這種狀態(tài)下行駛時，發(fā)動機的效率約為多少？每個做功沖程氣缸氣體的平均壓強約是多少？（已知汽油的熱值為 07J/度為 03 Kg/ 六、 （ 15 分）小明自己設(shè)計并動手將房間里的窗簾改成電動窗簾。為此他購置了微型電動機及減速裝置、電源、雙刀雙擲開關(guān)、滑輪、皮帶 、拉繩等器材，對原有的窗簾盒進行改造。 2 甲所示，小明在窗簾盒（上方的雙虛線框）內(nèi)安裝了電動裝置，電動裝置通過拉繩拉著窗簾一起運動。改變通過微型電動機的電流方向，就可改變其轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的方向，從而將窗簾打開或關(guān)閉。利用雙刀雙擲開關(guān)，可以實現(xiàn)電源對電動機供電電流方向的改變。請你在圖 22 甲右側(cè)的虛線框內(nèi)，完成電源、雙刀雙擲開關(guān)和接線柱間的電路連接。 要安裝減速裝置，如圖 22 乙所示。請說明減速裝置的減速原理。 。表格中，額定功率是“電動機在額定電壓和額定電流下工作時的輸出功率”，堵轉(zhuǎn)電流是“在額定電壓下，讓電動機的轉(zhuǎn)軸固定不動時的電流”。 請根據(jù)表中的有關(guān)數(shù)據(jù)計算： （ 1） 以額定功率運行時，該電動機的效率為多少？ （ 2） 電動機的額外功率主要由熱損耗和機械損耗造成，請分別求出以額定功率運行時，該電動機的熱損耗功率和機械損耗功率？ （ 3） 在圖 22 甲中，減速裝置、飛輪、皮帶、滑輪、拉繩共同構(gòu)成了傳動裝置。已知每半邊的窗簾滑軌長度為 求自動窗簾能夠在 6s 內(nèi)完全關(guān)閉到完全打開。拉動半邊窗簾時，掛鉤和滑軌間的平均摩擦力為 2N。 則安裝電動窗簾時，對傳動裝置的機械效率有何要求？ 8 2014 年全國初中物理競賽參考答案 一、 選擇題（每小題 2 分，共 20 分） 二、 簡答題（每題 5 分，共 30 分） （ 1） 透過杯子觀察杯子后面較遠處的物體，若看到的是正立的左右相反的物體的像，則這只杯子中裝有水；（ 3 分） （ 2）折射規(guī)律（ 2 分） 2.（ 5 分）（ 1）架設(shè)電線時，若所留垂距過小，當(dāng)氣溫降低時電線收縮會拉斷電線甚至將電線桿拉倒； （ 2 分） （ 2）架設(shè)電線時，若所留垂距過大，遇到大風(fēng)天氣，電線擺動幅度過大，容易導(dǎo)致電線折斷；同時，電線離地面太近，容易造成事故，并且浪費材料。（ 3 分） 3.(5 分 )見圖答 1. 與標答相同，得 5 分，若火線的接點在檢測裝置的左側(cè)，與零線 的接點在檢測裝置的右側(cè)，得 4 分。 4（ 5 分） （ 1） 月球車的輪子表面積做得更大，壓強更小，不至于陷進松軟的月壤中。 采用輪腿復(fù)合式輪子，平地靠輪子行走，遇到1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A C D C B B B B C C 9 小的障礙可以變“輪”為“腿” ，爬行越過障礙。 （ 2） 月球表面的晝夜溫差超過 3000C，橡膠不可能在如此大的溫度范圍內(nèi)保持彈性與強度。 月球表面沒有大氣壓，充氣輪胎易爆裂。（ 3） 白天主要靠太陽能電池板。 夜晚主要靠鋰電池和核電池（或稱為核放射熱源）。 （每一小問，只需答對一條就得 2 分，若三小問全部答對，得 5 分）。 5.（ 5 分） （ 1）拖拉機的前輪是導(dǎo)向輪，前輪窄小可以在改變方向時減小轉(zhuǎn)動前輪的阻力。拖拉機在工作 時后面掛有拖車或耕地設(shè)備，使得拖拉機的重心靠近后輪，后輪對地面的壓力更大。后輪寬大可以減小壓強，既能保護輪胎，也可以使拖拉機不會下陷到松軟的田地里。（ 3 分） （ 2）叉車在搬運時貨物放在前方，使得叉車的重心靠近前輪，前輪對地面的壓力更大。前輪寬大既右保護輪胎，也可以減小叉車對地面的壓強。（ 2 分） 6.（ 5 分） （ 1）在用氣筒給自行車胎打氣的過程中，外管頂部對氣筒和輪胎內(nèi)的氣體做功，氣體內(nèi)能增大，溫度升高，氣筒外管將熱量傳遞到管的外壁，因此氣筒外壁溫度明顯升高；（ 1分 ） （ 2）因為外管越向下移動，外管的 頂部氣體被壓縮越多，氣體壓強越大，移動相同距離，對氣體做功越多，氣體內(nèi)能增大越明顯，溫度越高，進而導(dǎo)致氣筒外壁上部溫度比下部溫度更高；（ 1 分） （ 3）外管在相對于活塞上、下運動過程中，向外傳遞的內(nèi)能主要來自于內(nèi)部被壓縮的高溫氣體，而外筒的下部與上部相比，其與管內(nèi)高溫氣體的接觸時間較短，吸收的熱量較少，因此溫度較低；（ 1 分） （ 4）外管在相對于活塞向下運動過程中，在高壓氣體作用下，外管與活塞間的壓力增大，單位長度克服摩擦力做功而轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能越靠近外管頂部越多，導(dǎo)致氣筒外壁上部溫度比下部溫度更高；（ 2 分） 三、（ 11 分） （ 1）加熱狀態(tài) （ 2）設(shè)控制電路中電源兩端的電壓為 E。 由圖 15 乙，當(dāng)溫度為 1000C 時，熱敏電阻 阻值為 500 故 E = R 0 + + = (50 +500 +350 )=36V 由圖 15 乙，當(dāng)溫度為 500C 時，熱敏電阻 R 的阻值為 900 因此 =（ 36V/- 900 - 50 = 50 （ 3）獲得最低溫度為 500C 的“恒溫”溫度波動范圍更小，因為在 500C 附近，熱敏電阻的阻值隨溫度的變化更顯著。 四、（ 12 分） 2. C 10 851001010000V/%100/P%10000五、（ 12 分） 0005000 r/圍內(nèi)，它的輸出功率與轉(zhuǎn)速大致成正比 1 分） 動機排量為 V 排 ，每個活塞的受力面積為S，活塞移動距離為 L， 則 V 排 = 4