第二十四屆全國初中應用物理競賽(巨人杯)試題及答案

1、2014年第二十四屆全國初中應用物理競賽（巨人杯）試題注意事項： 1請在密封線內填寫所在地區(qū)、學校、姓名和考號。 2用藍色或黑色鋼筆、圓珠筆書寫。 3本試卷共有六個大題，滿分100分。 4答卷時間：2014年3月30日（星期日）上午9:3011:10。一、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。1汽車的觀后鏡是用來觀察車后路面情況的裝置，一般為凸面鏡。正常情況下，坐在駕駛員位置的人通過左側觀后鏡應該看見如圖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，從左側觀后鏡中看到的是如圖1乙所示的情景。為

2、確保行駛安全，左側觀后鏡的鏡面應適當完成圖2中的哪種操作( ) 2“兀旦文藝會演”時，物理老師和電工師傅合作給同學們表演了一個“不怕電”的節(jié)目（注意：因該節(jié)目有危險，同學們切勿模仿）。首先電工師傅將兩根導線的接頭A、B分別連接到一標有“P2220 100”的燈泡（如圖3甲所示）的接線柱C、D上，閉合開關，燈泡正常發(fā)光。隨后，電工師傅斷開開關，取下燈泡，物理老師站到干燥的木凳上，左、右兩手分別抓住兩導線接頭A、B（如圖3乙所示），此時電工師傅閉合開關，用測電筆分別測試導線接頭A、B及物理老師的皮膚，發(fā)現測電筆的氖管均發(fā)光，而在這一過程中，物理老師依然談笑自如。對以上現象的解釋，你認為下列說法中正

3、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 3圖4甲為一把手工鋸的鋸條，圖4乙所示為正對著鋸齒看的效果，發(fā)現它的鋸齒都“東倒西歪”的側向兩側，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

4、落傘減速B距離月球表面太近，用降落傘來不及減速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所示有關汽車發(fā)動機水冷系統(tǒng)中水流方向以及水泵葉輪轉向的示意圖中，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水球表面分子之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

5、質 D.到外太空后，水的分子結構發(fā)生了變化 7將一只點燃的蠟燭靠近家里的鏡子，會發(fā)現鏡子中出現了多個蠟燭的像，如圖7所示。對于這種現象，下列解釋中正確的是 ( ) A鏡子的質量不好，反射面不平整 B光經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導致的折射形成了多個虛像 D火焰抖動的過程中，由于視覺暫留效應形成的錯覺 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l0s內的平均速度。他上網查到運載“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)射時和發(fā)射后第l0s的

6、圖片，如圖8甲和圖8乙所示。則火箭發(fā)射后第一個lOs內的平均速度值應最接近 ( )A. 4 m/s B. 9 m/s C. 12 m/s D. 15 m/s 圖8 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汽車反射回來的信號用時0.5s，第二次發(fā)出信號到測速儀接收到經汽車反射回來的信號用時0.3s，若發(fā)出兩次信號的時間間隔是l.ls，超聲波的速度是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10

7、2m C汽車的速度是34m/s D.汽車的速度是30.9m/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參數。根據學過的物理知識，判斷以下估算結果中合理的是 ( ) 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3.5x104J C若蓄電池儲存能量的80%用于驅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4lkm D蓄電池一次充電后，該電動自行車最多可供電動騎行2.4h二、簡答下列各題（每

8、題5分，共30分） 1有兩只干凈、透明的圓柱形玻璃杯，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。 2如圖II所示，位于兩個電線桿之間的電線總是呈現出向下的弧線，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)若架設電線時所留垂距過小，你認為會有什么危害？ (2)若架設電線時所留垂距過大，你認為會有什么危害或不足？ 3如圖12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備，它的內部構造中包含有兩個部分檢測裝置和試驗電路。家庭電路漏電時，通過火線

9、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，未具體畫出），當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S與一個電阻R組成，閉合開關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畫出試驗電路。 4“嫦娥三號”探測器主要由兩大部分構成：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）。網上有許多學生和科學愛好者問了許多關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。設計什么樣的月球車輪才能

10、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？ 5如圖14甲所示為一輛在田地里使用的農用四輪拖拉機，它的前輪是導向輪，后輪是驅動輪，拖拉機在工作時一般后面掛有拖車或耕地設備等。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，它的前輪是驅動輪，后輪是導向輪。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?。?6小明在用如圖15所示的氣筒給自行車輪胎打氣后，發(fā)現氣筒外管的溫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，底座和內管不動，手柄和

11、外管上下運動；活塞固定在內管頂部。請你分析產生這一現象的原因。 三、(11分)科技小組的同學們設計了如圖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為阻值可以調節(jié)的可變電阻。R為熱敏電阻（置于恒溫箱內），其阻值隨溫度變化的關系如圖16乙所示，繼電器線圈電阻50。 1如圖16甲所示狀態(tài)，加熱器是否處于加熱狀態(tài)？ 2已知當控制電路的電流達到0.04A時，繼電器的銜鐵被吸合；當控制電路的電流減小到0.036A時，銜鐵會被釋放。當調節(jié)R'=350時，恒溫箱內可獲得最高溫度為100的“恒溫”。如果需要將恒溫箱內的溫度控制在最低

12、溫度為50的“恒溫”，則應將R，的阻值調為多大？ 3使用該恒溫箱，獲得最低溫度為50的”恒溫”，與獲得最高溫度為100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16mm電影放映機放電影，這種電影放映機使用寬度為16mm的電影膠片，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。 1電影放映機正常放映時，有關放映燈泡、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關系，提出了如圖19所示的幾種猜想，其中可能正確的是( ) 2有一次，電影剛開始放映時，小新發(fā)現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

13、，不可能出現的場景是 ( ) A.人退著向后走 B地上的碎陶片突然聚集起來，最后形成一只漂亮的陶罐 C聽到的是正常的影片中的對白 D.箭倒著飛向弓 3小新看電影時，估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 mm電影膠片中畫面的寬度約為10 mm。則根據以上數據可知電影放映機鏡頭的焦距可能為( ) A. 52mm B.24mm C. 49mm D. 26mm 4若該16 mm電影膠片的厚度H=0.14 mm。片夾上密密地繞了一整盤電影膠片，如圖20所示，圖中d和D分別表示片夾內電影膠片的內徑和外徑。求： (1)這盤電影膠片的總長度L約是多少？

14、 (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“2.0的排量”，卻很少說“功率”，為此小亮特地從網上查到了排量的定義：活塞從上止點移動到下止點所通過的“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LFX直列四缸發(fā)動機，排量為2.OL;從網上查找到了了這種轎車的輸出功率與轉速的關系如圖21所示。 1根據圖21分析，在發(fā)動機轉速為10005000 r/min范圍內，它的輸出功率與轉速大致有怎樣的定性關系？

15、 2試通過公式推導出在其他參數相同時，轎車發(fā)動機的輸出功率與其排量的關系。 3小亮又向爸爸詢問了一些實測數據：轎車行駛的路況好，平均車速為lOOkm/h時，發(fā)動機轉速為2000r/min，平均油耗為9L/lOOkm。參考圖21中的數據，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？每個做功沖程氣缸內氣體的平均壓強是約為多少？（已知汽油的熱值為4.6x107J/kg，密度為0.7lx103kg/rri3）六、(15分)小明自己設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、滑輪、皮帶、拉繩等器材，對原有的窗簾盒進行改造。 1如圖22甲所示，小明在窗簾盒（上方的雙虛線框）內安裝了電動裝置，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，就可改變其轉軸轉動的方向，從而將窗簾打開或關閉。利用雙刀雙擲開關，可以實現電源對電動機供電電流方向的改變。請你在圖22甲右側的虛線框內，完成電源、雙刀雙擲開關和接線柱間的電路連接。 2電動機的轉速一般很高，需要安裝減速裝置，如圖22乙所示。請說明減速裝置的減速原理。 3下表是所使用的微型電動機的部分數據。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