2023年第二十一屆全國(guó)應(yīng)用物理競(jìng)賽試題及答案版

2023年第二十一屆全國(guó)初中應(yīng)用物理競(jìng)賽試題注意事項(xiàng)：1．請(qǐng)?jiān)诿芊饩€內(nèi)填寫所在地區(qū)、學(xué)校、姓名和考號(hào)。2．用藍(lán)色或黑色鋼筆、圓珠筆書寫。3．本試卷共有六個(gè)大題，滿分100分。4．答卷時(shí)間：2023年3月27日（星期日）上午9:30—11:10一、本題共10小題，每小題2分，共20分。以下各小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中只有一個(gè)是對(duì)的的，把對(duì)的選項(xiàng)前面的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。1．目前，很多汽車的駕駛室里都有一個(gè)叫做GPS(全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))接受器的裝置。GPS接受器通過(guò)接受衛(wèi)星發(fā)射的導(dǎo)航信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的精擬定位并導(dǎo)航。衛(wèi)星向GPS接受器傳送信息依靠的是()甲乙甲乙圖1C．電磁波D．激光2．圖1為工人師傅用手推車運(yùn)送純凈水的圖片，對(duì)于這兩種方法中哪種方法比較省力的判斷，下列說(shuō)法中對(duì)的的是()A．圖甲的方法比較省力B．圖乙的方法比較省力C．圖甲和圖乙兩種方法所用力的大小相等D．無(wú)法判斷圖23．如圖2所示，教室里的天花板下面裝有多擋位吊扇，當(dāng)?shù)跎日９ぷ鲿r(shí)，對(duì)于吊扇對(duì)天花板的拉力大小與其重力大小的判斷，下列說(shuō)法中對(duì)的的是()圖2A．吊扇在高擋位工作時(shí)，拉力等于重力B．吊扇在低擋位工作時(shí)，拉力大于重力圖3C．電扇在任意擋位工作時(shí)，拉力等于重力圖3D．電扇在任意擋位工作時(shí)，拉力小于重力4．在學(xué)校的田徑運(yùn)動(dòng)會(huì)上，小亮注意到發(fā)令臺(tái)上有一塊“板子”，如圖3所示。關(guān)于這塊板子的作用，他做了如下猜想，其中對(duì)的的是()A．重要用來(lái)反射發(fā)令槍的槍聲，所以必須正對(duì)著終點(diǎn)計(jì)時(shí)裁判的方向B．重要用來(lái)烘托發(fā)令槍冒出的白煙，所以應(yīng)當(dāng)是深色或黑色的C．重要用來(lái)減弱噪聲，所以要把它放在看臺(tái)和發(fā)令槍之間D．重要用來(lái)遮陽(yáng)，所以要把它放在裁判員的頭的上方5．隨著我國(guó)航天員在軌道艙內(nèi)停留時(shí)間的增長(zhǎng)，在軌道艙內(nèi)進(jìn)行體育鍛煉必將成為航天員需要完畢的一項(xiàng)重要工作。下列適合航天員在軌道艙中進(jìn)行體育鍛煉的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目是()A．舉啞鈴B．跳繩C．踢毽子D．拉彈簧拉力器6．動(dòng)車組列車進(jìn)站前的減速過(guò)程分為兩個(gè)階段進(jìn)行：第一階段采用“再生剎車”技術(shù)，速度從250km／h減至90km／h，這期間停止動(dòng)力供應(yīng)，列車依靠慣性繼續(xù)前行，并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電；第二階段采用機(jī)械剎車，速度從90km／h開(kāi)始不斷減小直至停止。關(guān)于列車進(jìn)站過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化，下列說(shuō)法中對(duì)的的是()A．第一階段減小的動(dòng)能所有轉(zhuǎn)化為電能，即電能等于減小的動(dòng)能B．第一階段減小的動(dòng)能有一部分轉(zhuǎn)化為電能，即電能小于減小的動(dòng)能C．第二階段減小的動(dòng)能重要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，且內(nèi)能等于減小的動(dòng)能D．第二階段減小的動(dòng)能重要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，且內(nèi)能大于減小的動(dòng)能北極星圖4北極星圖4北斗星A．北斗星和北極星都是運(yùn)動(dòng)的B．北斗星和北極星都是靜止的C．北斗星是運(yùn)動(dòng)的，北極星是靜止的D．北斗星是靜止的，北極星是運(yùn)動(dòng)的8．在炒花生或栗子時(shí)，通常要往鍋里放一些沙子(或粗鹽)。這樣做的重要目的是()A．使炒鍋的溫度更高B．使花生或栗子受熱均勻且避免與鍋底直接接觸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)C．讓沙子(或粗鹽)吸取一些水分，使花生或栗子更加干酥脆D．讓沙子(或粗鹽)吸取部分熱量，防止因溫度過(guò)高而使花生或栗子變焦乙圖5乙圖5甲A．上半身的像被拉長(zhǎng)B．下半身的像被拉長(zhǎng)C．全身的像都被拉長(zhǎng)D．全身的像都被壓短乙圖6甲10．圖6甲是某生產(chǎn)流水線上的產(chǎn)品輸送及計(jì)數(shù)裝置示意圖。其中S為激光源，R1為光敏電阻(有光照射時(shí)，阻值較小；無(wú)光照射時(shí)，阻值較大)，R2為定值保護(hù)電阻，a、b間接“示波器”(示波器的接入對(duì)電路無(wú)影響)。水平傳送帶勻速前進(jìn)，每當(dāng)傳送帶上的產(chǎn)品通過(guò)S與R1之間時(shí)，射向光敏電阻的光線會(huì)被產(chǎn)品擋住。若傳送帶上的產(chǎn)品為均勻正方體，示波器顯示的電壓隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖6乙所示。已知計(jì)數(shù)器電路中電源兩極間的電壓恒為6V，保護(hù)電阻R2的阻值為400乙圖6甲A．有光照射時(shí)光敏電阻R1的阻值為800ΩB．有光照射和無(wú)光照射時(shí)保護(hù)電阻R2兩端的電壓之比為1：2C．有光照射和無(wú)光照射時(shí)光敏電阻的阻值之比為1：2D．每lh通過(guò)S與R1之間的產(chǎn)品個(gè)數(shù)為6000個(gè)二、簡(jiǎn)答下列各題(每置5分，共30分)1．警用弓弩因其發(fā)射時(shí)無(wú)光、聲音小等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于反恐，如圖7甲所示。圖7乙和丙為兩種配有不同瞄準(zhǔn)裝置的弩，它們可用來(lái)發(fā)射箭和鋼珠，并配有手柄、肩托等輔助設(shè)備。弩弦的拴繞使用了滑輪可有效地減小體積。請(qǐng)觀測(cè)它的結(jié)構(gòu)，并分析它的使用過(guò)程，其中用到了哪些物理知識(shí)?乙乙圖7甲丙2．許多轎車后窗玻璃的內(nèi)壁上都平行地貼有若干條很窄的金屬膜，如圖8所示。駕駛員可以通過(guò)開(kāi)關(guān)對(duì)其進(jìn)行控制，當(dāng)通電時(shí)這些金屬膜會(huì)發(fā)熱。請(qǐng)回答這些金屬膜的重要作用是什么?圖8圖83．圖9中的甲、乙兩圖是同一把平放在一張白紙上的透明刻度尺正放和反放的照片，圖9丙是其沿刻度線方向的橫截面圖。刻度尺的刻度線是用油漆噴上去的。由圖9乙可以看到，每個(gè)數(shù)字和刻度線的右側(cè)都有一個(gè)陰影。(1)運(yùn)用圖9丙說(shuō)明，該刻度尺的刻度線噴在圖9丙中所標(biāo)的A、B、C、D的哪個(gè)部位?為什么?(2)一般都將刻度尺帶刻度的一側(cè)做得較薄，這樣做的好處是什么?甲甲圖9乙丙圖104．一串小彩燈，規(guī)格都是“4V0.2A”，每個(gè)小彩燈的結(jié)構(gòu)如圖10所示，在正常情況下，細(xì)金屬絲由于表面有一層氧化銅而與燈絲支架不導(dǎo)通，若加上200V以上電壓時(shí)，氧化銅被擊穿，細(xì)金屬絲與燈絲支架導(dǎo)通。若將這種規(guī)格的小彩燈接入220V電路中，為使小彩燈正常發(fā)光，請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明：(1)應(yīng)串聯(lián)多少個(gè)小彩燈?(2)若其中一只小彩燈的燈絲被燒斷，其它小彩燈是否還能發(fā)光?為什么?圖105．為了節(jié)省電能，居民樓的樓道燈通常由兩個(gè)開(kāi)關(guān)共同控制。一個(gè)是運(yùn)用光敏器件制成的“光控開(kāi)關(guān)”，它的作用是光線暗時(shí)自動(dòng)閉合，光線亮?xí)r自動(dòng)斷開(kāi)；一個(gè)是運(yùn)用聲敏器件制成的“聲控開(kāi)關(guān)”，它的作用是有聲音時(shí)自動(dòng)閉合電路，兩分鐘后，若再無(wú)聲音則自動(dòng)斷開(kāi)。(1)請(qǐng)將圖11甲中的器材連成符合上述樓道燈規(guī)定的電路。(2)小明受樓道燈電路的啟發(fā)，在爺爺?shù)呐P室里也安裝了這樣一個(gè)“聰明”的電路。晚上只要拍拍手，燈就亮了，過(guò)一會(huì)自動(dòng)熄滅，給爺爺帶來(lái)了方便。但是碰到晚上有雷雨，就麻煩了，雷聲使燈不斷被點(diǎn)亮，影響爺爺休息。尚有爺爺睡覺(jué)前需要這盞燈一直被點(diǎn)亮。現(xiàn)在再給你兩個(gè)開(kāi)關(guān)S1、S2，在圖11乙中完畢對(duì)這個(gè)“聰明”電路的改裝。并分別說(shuō)明在燈自動(dòng)工作、晚上打雷需取消自動(dòng)功能和需要燈一直被點(diǎn)亮?xí)r開(kāi)關(guān)S1、S2的斷開(kāi)與閉合情況。電源電源聲控開(kāi)關(guān)光控開(kāi)關(guān)電源聲控開(kāi)關(guān)光控開(kāi)關(guān)甲乙圖11圖126．某物理愛(ài)好小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了圖12甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，在橡皮塞中緊密地插入一根細(xì)玻璃管，將此橡皮塞蓋緊在裝滿水的玻璃瓶瓶口，玻璃瓶沿水平方向的截面為圖12乙所示的橢圓。當(dāng)用力沿圖12所示方向擠壓裝滿水的玻璃瓶時(shí)，會(huì)看到細(xì)玻璃管內(nèi)的水面明顯上升。在這里，同學(xué)們運(yùn)用細(xì)玻璃管內(nèi)水面的變化將玻璃瓶的微小形變“放大”了。請(qǐng)你再列舉兩個(gè)用到這種“放大”方法來(lái)觀測(cè)物理現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)或用到這種方法來(lái)工作的儀器，并簡(jiǎn)要說(shuō)明“放大”的方法。圖12三、(11分)“米線”是一種特色小吃。端上餐桌的有：一碗熱湯，上面浮著一層油；一碟切成薄片的鮮肉；一碗已煮熟的米線。食客先把肉片放進(jìn)湯內(nèi)，稍候再加入米線?，F(xiàn)有以下資料：湯的初溫97℃，比熱容4.2×103J／(kg﹒℃)；肉片的質(zhì)量為0.2kg，初溫22℃，比熱容3.5×103J／(kg﹒℃)?；诮】稻壒?，肉片必須至少在大于1．碗中油層的作用是什么?2．為實(shí)現(xiàn)上述的溫度規(guī)定，碗中湯的質(zhì)量多少應(yīng)滿足什么條件?四、(12分)微波爐是一種運(yùn)用向食物發(fā)射微波，進(jìn)而將以微波形式存在的電磁能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能來(lái)對(duì)食物加熱的廚具。由于微波可以進(jìn)一步食物表面內(nèi)約5cm，因此與蒸烤類廚具比較，具有加熱更加迅速的特點(diǎn)。小明家最近買了一個(gè)微波爐，他聽(tīng)人們講運(yùn)用微波爐對(duì)食物加熱，不僅加熱時(shí)間短，還具有加熱效率高的特點(diǎn)。為了驗(yàn)證后一種說(shuō)法，他決定借助電能表、手表、溫度計(jì)等器材實(shí)際測(cè)量一下微波爐在高火擋燒水時(shí)的效率。為此他查看了家中微波爐后面的銘牌，上面注明額定輸入功率為1200W，他又查看了他家的單相電子電能表，上面注明3200imp／kW?h(它表達(dá)每消耗電能1kW?h，該電能表上面的發(fā)光二極管閃爍3200次)。之后，他關(guān)閉其他所有家用電器，將體積為lL、溫度為20℃的水放入微波爐并用高火開(kāi)始加熱，同時(shí)用鐘表計(jì)時(shí)并記錄電能表上面的發(fā)光二極管閃爍的次數(shù)，歷時(shí)4min，電能表上面的發(fā)光二極管閃爍了256次，此時(shí)取出并測(cè)得水的溫度為72微波爐中發(fā)射微波的器件叫做微波管，，若某微波爐內(nèi)的微波管只有一只，且該微波管只能在額定電壓下以額定功率工作，請(qǐng)回答這個(gè)微波爐是如何僅僅運(yùn)用這只微波管實(shí)現(xiàn)在不同擋位工作的昵?五、(12分)小明的父親為了解決全家人夏季淋浴問(wèn)題，想自己動(dòng)手制作一個(gè)太陽(yáng)能淋浴器。他買來(lái)了一個(gè)圓柱形金屬桶，一個(gè)壓力傳感開(kāi)關(guān)，兩個(gè)圓柱體以及細(xì)線若干。初步設(shè)計(jì)如圖13所示，其中A、B兩個(gè)圓柱體通過(guò)細(xì)繩與壓力傳感開(kāi)關(guān)相連。已知：圓柱形金屬桶的底面積Sl=0．5m2，高h(yuǎn)1=50cm；壓力傳感開(kāi)關(guān)的作用是當(dāng)它受到豎直向下的拉力達(dá)成10N時(shí)閉合，通過(guò)控制水泵從進(jìn)水口向桶內(nèi)注水，當(dāng)拉力等于4N時(shí)斷開(kāi)，水泵停止向桶內(nèi)注水；兩個(gè)圓柱體的底面積S2=40cm2，高h(yuǎn)2=12cm，每個(gè)圓柱體重G=6N。規(guī)定當(dāng)水桶內(nèi)儲(chǔ)水量達(dá)200L時(shí)停止注水，當(dāng)儲(chǔ)水量剩余40L請(qǐng)你幫助小明的父親在其初步設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，求出滿足上述規(guī)定的兩段細(xì)線的長(zhǎng)度。(壓力傳感開(kāi)關(guān)與金屬桶間的距離、細(xì)繩質(zhì)量與體積、計(jì)算儲(chǔ)水量時(shí)圓柱體排水體積忽略不計(jì))圖13圖13六、(15分)隨著新能源、低碳等理念的普及，小明設(shè)想出了一種完全以太陽(yáng)能電池為能源的汽車，以下是他查到的一些數(shù)據(jù)：太陽(yáng)輻射的總功率P總=3．9×1026w，太陽(yáng)到地球的距離r=1．5×1011m，陽(yáng)光穿過(guò)太空和地球周邊的大氣層到達(dá)地面的過(guò)程中的能量損耗約為51％；太陽(yáng)光垂直照射時(shí)，太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)化效率最高約為15％；假設(shè)一輛太陽(yáng)能電池車的質(zhì)量約為750kg，盼望達(dá)成的最高時(shí)速為72km／h，車輛行駛過(guò)程中的平均阻力約為車重的0．02倍，車身最多能敷設(shè)的太陽(yáng)能電池板的面積約為8m2，驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以將輸入功率的90％轉(zhuǎn)化為用于牽引汽車前進(jìn)的機(jī)械功率。(已知半徑為r的球的表面積為S=4r1．根據(jù)以上數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算對(duì)小明的設(shè)想進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)。2．你對(duì)他的設(shè)想有什么改善建議?

2023年第二十一屆全國(guó)初中應(yīng)用物理競(jìng)賽參考解答和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)說(shuō)明：1．除選擇題外，提供的參考解答不一定都是惟一對(duì)的的。對(duì)于那些與此解答不同的解答，對(duì)的的，同樣得分。2．評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)只是按一種思緒與方法給出的。在閱卷過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)各種不同情況，可參照本評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)的精神定出具體解決辦法，但不要與本評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)有較大偏離。3．簡(jiǎn)答題或計(jì)算題是按照分步方法給分的。在評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)中經(jīng)常寫出①、②……，這里的①、②……是用來(lái)代表答題要點(diǎn)或環(huán)節(jié)的。若考生并未寫出這個(gè)式子，而在文字表達(dá)或以后的解題過(guò)程中反映了這一要點(diǎn)或環(huán)節(jié)，同樣得分。沒(méi)有寫出任何式子或文字說(shuō)明，只給出最后結(jié)果的，不能得分。4．參考解答中的數(shù)字結(jié)果是按照有效數(shù)字的運(yùn)算規(guī)定給出的，但對(duì)考生不做規(guī)定。不要由于有效數(shù)字的錯(cuò)誤而扣分。5．規(guī)定學(xué)生估算的，要看學(xué)生是否會(huì)忽略那些可以忽略的條件。6．在最后定獎(jiǎng)時(shí)，假如得分相同的人數(shù)超過(guò)獲獎(jiǎng)名額，因而難于選拔時(shí)，可對(duì)待選試卷進(jìn)行加分評(píng)判。加分評(píng)判的基本依據(jù)是：（1）所用方法或原理不是課本所講的，具有創(chuàng)新性，應(yīng)加分；（2）方法簡(jiǎn)便，應(yīng)加分；（3）提出多種對(duì)的解法，應(yīng)加分；（4）試卷表達(dá)規(guī)范，條理清楚，能充足運(yùn)用數(shù)學(xué)工具，應(yīng)加分。上述各項(xiàng)的執(zhí)行都應(yīng)由競(jìng)賽領(lǐng)導(dǎo)小組做出規(guī)定（省統(tǒng)一分派獎(jiǎng)勵(lì)名額的由省決定，地、市分派獎(jiǎng)勵(lì)名額的由地、市決定）。一、選擇題（每小題2分，共20分）1.C2.A3.D4.B5.D6.B7.C8.B9.B10.D二、簡(jiǎn)答題（每題5分，共30分）1.(5分）參考答案①手柄上有花紋：表面粗糙增大摩擦。②箭身細(xì)長(zhǎng)：減小空氣阻力。③弓箭或鋼珠離開(kāi)弩弦后能繼續(xù)運(yùn)動(dòng)：物體具有慣性。④箭頭鋒利：減小受力面積，增大壓強(qiáng)。⑤運(yùn)用弩的彈力發(fā)射弓箭：將彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。⑥肩托：增大受力面積，減小壓強(qiáng)。⑦瞄具：光的直線傳播。⑧光學(xué)瞄準(zhǔn)鏡：光的折射（凸透鏡成像、望遠(yuǎn)鏡）、光的直線傳播。⑨滑輪組：裝箭時(shí)省力。⑩滑輪組：放箭時(shí)省距離。說(shuō)明：每說(shuō)對(duì)一種作用得1分，最多5分。2.(5分）參考答案①在冬季，使附著在窗玻璃內(nèi)表面上的小水滴汽化或小冰粒熔化并汽化；使附著在玻璃窗外表面上的積雪熔化。②便于司機(jī)通過(guò)駕駛室上方的反光鏡觀測(cè)車后面的情況。說(shuō)明：①中每個(gè)物態(tài)變化名稱1分，共3。②2分。共5分3.(5分）參考答案（1）①C所在部位。②為了讓刻度線貼近被測(cè)物體，減小讀數(shù)誤差。（2）①刻度尺有刻度的一邊做得較薄，是為了在應(yīng)用刻度尺畫線的時(shí)候筆尖貼近刻度尺，線更容易畫直。②由于筆尖貼近刻度線，更容易畫出長(zhǎng)度符合規(guī)定的線段。說(shuō)明：（1）①l分，②2分。（2）2分。共5分。4.(5分）參考答案（1）應(yīng)串聯(lián)接入電路的彩燈個(gè)數(shù)：（2）此時(shí)電路總電阻：…①當(dāng)其中一只彩燈燈絲燒斷瞬間，彩燈等效電路如圖答1所示，將所有正常彩燈當(dāng)成一個(gè)電阻，R燈絲，燈絲燒斷的彩燈，其整體當(dāng)作一個(gè)電阻R斷，由于此時(shí)細(xì)金屬絲與燈絲支架不導(dǎo)通，燈絲燒斷的彩燈的電阻R斷比正常彩燈的燈絲總電阻R燈絲大很多?！冢?）根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)可得：；又由于……③（5）U斷=220V，此時(shí)燈絲燒斷了的彩燈兩端電壓U斷約為220V，大于200V，氧化銅被擊穿，金屬絲與燈絲支架將導(dǎo)通，此后燈絲燒斷了的彩燈相稱于導(dǎo)線，220V的電壓將重新加在其他未被燒壞的彩燈兩端，所以其他彩燈能繼續(xù)發(fā)光?！苷f(shuō)明：(1)l分。（2）各1分。共5分。5.(5分）參考答案（1）見(jiàn)圖答2。（2）見(jiàn)圖答3。…①需燈自動(dòng)工作時(shí)，斷開(kāi)Sl，閉合S2。…………②晚上打雷時(shí)斷開(kāi)S2………③需要燈一直被點(diǎn)亮?xí)r閉合S1和S2。…………④說(shuō)明：(1)l分。（2）各l分。共5分。6.(5分）參考答案①將正在發(fā)聲的音叉靠近用細(xì)線懸吊著的乒乓球，通過(guò)乒乓球反復(fù)被彈開(kāi)顯示音叉在振動(dòng)。②溫度計(jì)的玻璃管做得很細(xì)，用液柱的長(zhǎng)度變化顯示液體的熱脹冷縮。③金屬盒壓強(qiáng)計(jì)中用指針的擺動(dòng)顯示金屬盒的形變限度。④用托盤天平的指針是否指在平衡標(biāo)牌的中央刻度線上來(lái)顯示天平的橫梁是否水平。說(shuō)明：其他方法只要對(duì)的也可得分，每答出一點(diǎn)2.5分，最多不超過(guò)5分。三、（11分）參考解答1．減慢蒸發(fā)，從而減慢熱量的散失．……………（3分）2．由于肉片必須至少在大于80℃的湯中保持2min，在此期間，整體溫度將下降約2所以，湯和肉混合后的溫度至少為t=82℃………根據(jù)：Q吸＝Q放以及Q=cm△t……………………（2分）可得：c肉m肉(t－t肉）＝c湯m湯(t湯－t）………（1分）至少需要湯的質(zhì)量：…………（2分）…………………（1分）四、（12分）參考解答4min微波爐消耗電能：……（2分）水的質(zhì)量：…………………（2分）水吸取的熱量：………（2分）微波爐的效率：…………（3分）當(dāng)微波爐中的微波管在額定電壓下以額定功率連續(xù)工作時(shí)，設(shè)定為高火擋；當(dāng)微波爐中的微波管在額定電壓下以額定功率間歇工作時(shí)，設(shè)定為非高火擋；且工作時(shí)間與不工作時(shí)間的比值越小，微波爐的擋位越低?！?/p>