第十八屆全國初中應(yīng)用物理知識競賽試題

一、選擇題（共10分.以下各小題給出的四個選項(xiàng)中只有一個是正確的，把正確選項(xiàng)前面的字母填在括號內(nèi)）

1． 長途汽車經(jīng)過長時間行駛后，駕駛員常常會停下車，拿根鐵棒敲打車輪，憑借聲音可以判斷輪胎內(nèi)的空氣是否充足.這主要是因?yàn)榍脫舻妮喬?nèi)空氣充足時發(fā)出聲音的（）.

A． 響度較大 B． 音調(diào)較高 C. 音調(diào)較低 D． 響度較小

2． 檢查視力時，要求眼睛與視力表相距5 m.醫(yī)院里常按圖1所示的方式檢查視力，讓被檢查者面對平面鏡而坐，身后是視力表.已知人距平面鏡2 m，那么視力表離平面鏡的距離應(yīng)是（）.

A． 5 m B． 2 m C． 3 m D． 4 m

3． 光在同種均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的，小紅一直不明白：在光纖通信中，光信號是怎樣經(jīng)過漫長而又曲折的線路，從一端傳到另一端的呢？后來通過“探究光纖怎樣傳輸光信號”的活動，她終于明白了：光信號在光纖中（）.

A． 是靠光纖壁不斷地反射而向前傳播

B． 就像電流沿彎曲導(dǎo)線那樣傳播

C． 就像水流沿彎曲水管流動那樣傳播

D． 是靠光纖壁不斷地折射而向前傳播

4． 某工廠要制造一種特殊用途的鋼罐，要求在鋼罐內(nèi)表面牢牢地壓接上一層0．25 mm厚的鋁膜.技術(shù)人員聯(lián)合攻關(guān)提出了以下方案：先把鋁膜緊貼到鋼罐內(nèi)表面，排出鋁膜與鋼罐之間的空氣，再向鋼罐內(nèi)灌滿水并插入冷凍管使水結(jié)冰，鋁膜就可以與鋼罐接觸牢了.對于使鋁膜與鋼罐接牢的方法，下列分析中正確的是（）.

A． 鋁膜與鋼罐之間的水把它們凍牢了

B． 水結(jié)冰時放出的熱量使鋁膜焊接在鋼罐內(nèi)表面上了

C． 大氣壓的作用把鋁膜壓接到鋼罐上了

D． 水結(jié)冰膨脹產(chǎn)生的壓力把鋁膜與鋼罐緊緊地壓牢在一起了

5． 圖2所示的是高壓輸電線路，其中高壓輸電線與變壓器之間安裝有避雷器，它的作用是防止變壓器遭受雷擊.關(guān)于這種避雷器，下列說法正確的是（）.

A． 避雷器在通常電壓下是導(dǎo)體，在遇到雷擊的電壓時是絕緣體

B． 在任何電壓下避雷器都是導(dǎo)體

C． 在任何電壓下避雷器都是絕緣體

D． 避雷器在遇到雷擊的電壓時是導(dǎo)體，在通常電壓下是絕緣體

二、填空題（共18分）

1． 金秋十月，小琪一家人來到郊區(qū)游玩，看到農(nóng)民過去用來舂米粉的工具（如圖3所示）和磨面的工具（如圖4所示）.小琪聯(lián)想學(xué)過的簡單機(jī)械，發(fā)現(xiàn)這兩件工具其實(shí)就是_____、_____，都是物理知識在生活生產(chǎn)中的應(yīng)用.

2． 國慶假期，愛動腦筋的小明和李志乘坐火車去旅游，并計劃在途中觀賞車外景色的同時，做一次測定火車速度的實(shí)驗(yàn)，事先商定了方案，明確了分工.當(dāng)他們發(fā)現(xiàn)有另一列客車迎面開來時，記錄了如下數(shù)據(jù)：對面客車從他們窗邊駛過的時間約為8 s；對面客車共有17節(jié)車廂，而且與他們乘坐的車廂是相同的；他們所乘坐的車廂內(nèi)電子顯示屏上顯示的時速為108 km/h.在火車?？寇囌緯r，小明又觀察到車廂外表面標(biāo)有“換長2．2”的字樣，并通過詢問列車員得知，“換長”就是換算長度的意思，且1個換長=11 m.根據(jù)這些信息，他們估算出迎面開來的客車的行駛速度約為_____.

3． 圖5所示的是醫(yī)院為病人輸液時用的吊瓶，瓶中插入兩條管子，A管是輸液管，B管是空氣管.在輸液的過程中，如果發(fā)現(xiàn)病人的血液沿輸液管回流，可將吊瓶適當(dāng)?shù)厣?，血液就會隨著藥液重新流入患者的血管而不再回流.這是因?yàn)楫?dāng)?shù)跗可吆螅龃罅肆魅牖颊哐芩幰旱腳____，阻止了血液的流出.B管的作用是_____.

4． 圖6所示為一種環(huán)保型手電筒，筒內(nèi)沒有電池.使用時，只要來回?fù)u晃手電筒，使永磁體在手電筒中的兩個橡膠墊之間來回運(yùn)動，燈泡就能發(fā)光.而且來回?fù)u晃得越快，燈泡越亮.這種手電筒能發(fā)電的依據(jù)是_____原理，這個原理是英國科學(xué)家_____發(fā)現(xiàn)的.

5． 1821年，德國物理學(xué)家塞貝克發(fā)現(xiàn)了一種奇怪的現(xiàn)象：把兩根銅絲和一根鐵絲與靈敏電流計串聯(lián)成閉合電路，然后把銅絲和鐵絲的一個連接點(diǎn)放在盛有冰水混合物的容器里保持低溫，另一個連接點(diǎn)放在火焰上加熱.發(fā)現(xiàn)靈敏電流計的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，這一現(xiàn)象表明這時閉合電路中產(chǎn)生了電流.塞貝克把這種電流叫做“熱電流”，把這一電路叫“熱電偶電路”.

某研究小組的同學(xué)們按圖7所示的電路，模擬塞貝克實(shí)驗(yàn)，探究了決定“熱電流”大小的因素，通過實(shí)驗(yàn)測得了電流的大小與溫差關(guān)系的一組數(shù)據(jù)如下表.

（1） 請根據(jù)以上資料數(shù)據(jù)說明產(chǎn)生熱電流的條件是_____，_____.

（2） 根據(jù)熱電流的特點(diǎn)，猜想并寫出熱電偶電路的一種應(yīng)用：_____.

三、簡答下列各題（共22分）

1． （6分）圖8是一把廚房里常見的多功能剪刀，特別是圖中標(biāo)有1、2、3、4、5序號的部位都具有一定的功能，且每一項(xiàng)功能都與物理知識息息相關(guān).請你寫出其中的三項(xiàng)功能，并說明所用到的物理知識.

2． （4分）據(jù)報道：2005年4月20日上午8時38分，由重慶飛往上海的CA4541航班在重慶江北機(jī)場起飛后撞上一群鴿子，飛機(jī)多處破損，左發(fā)動機(jī)停止工作，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)295萬元人民幣.所幸機(jī)長沉著冷靜依靠右發(fā)動機(jī)單機(jī)工作，在空中盤旋59 min后成功迫降，機(jī)上所有人員安然無恙.小小的鴿子怎能把結(jié)實(shí)的飛機(jī)撞壞呢？請你應(yīng)用學(xué)過的知識解釋鴿子撞壞飛機(jī)的原因.

3． （5分）圖9是李陽把刻度尺直立在玻璃鏡面上拍得的一張照片，請根據(jù)照片上的信息，估算一下玻璃鏡的厚度，并說明估算的依據(jù).

4． （4分）為什么汽車前燈的玻璃燈罩要用有一些橫豎條紋的玻璃（如圖10所示）制成？

5． （3分）我國南方某些地區(qū)有用“番薯、酒曲、水”做原料釀造“地瓜酒”的習(xí)俗.首先將番薯煮熟，晾到一定的溫度后，把“番薯、酒曲、水”按一定比例混合并攪拌均勻，經(jīng)發(fā)酵40天左右，其間每天攪拌一兩次，最后在“酒料”中分離出“地瓜酒”.圖11是從“酒料”中提取“地瓜酒”的裝置示意圖.

小明同學(xué)利用放假期間，在家協(xié)助爺爺完成了釀造“地瓜酒”的最后一道工序：

① 在小鍋中加入冷水；② 取適量酒料放入大鍋里加熱；③ 在大杯中得到“地瓜酒”；④ 適時用冷水替換小鍋中變熱的水；⑤ 把“渣”取出，重復(fù)以上步驟.

請你說明釀造“地瓜酒”的這最后一道工序中用到了哪些物理知識.

四、（13分）圖12是一種牲畜飲水用自動裝置的示意圖.水箱底部有一出水孔，底蓋A平時頂住水箱的出水孔，一旦飲水槽水位下降，浮球C受到的浮力減小，底蓋A打開，水就通過出水孔從水箱流入飲水槽.設(shè)計水箱的最高水位為60 cm，水箱出水孔橫截面積是30 cm².底蓋A及豎桿B的總質(zhì)量是400 g，浮球C的質(zhì)量是600 g，體積是2 dm³，g取10 N/kg.

（1） 寫出此裝置應(yīng)用到的物理知識（至少說出兩條）.

（2） 通過計算說明，這個自動裝置在水箱蓄滿水時是否能正常工作.

（3） 若能正常工作，請分析說明影響此自動裝置能否正常工作的因素；若不能正常工作，請?zhí)岢鍪乖撟詣友b置正常工作的改進(jìn)方案.

五、（13分）如圖13是一個電熱器的工作原理圖，電熱器內(nèi)有兩個阻值分別為R1=60 Ω和R2=120 Ω的電熱絲；旋轉(zhuǎn)開關(guān)內(nèi)有一塊絕緣圓盤，在圓盤的邊緣依次有0，1，2，……9共10個金屬觸點(diǎn)；可以繞中心軸轉(zhuǎn)動的開關(guān)旋鈕兩端各有一個金屬滑片，轉(zhuǎn)動開關(guān)旋鈕可以將相鄰的觸點(diǎn)連接.如旋鈕上的箭頭指向圖中位置D時，金屬滑片將2、3觸點(diǎn)接通，同時另一端將7、8觸點(diǎn)接通.用這個旋轉(zhuǎn)開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)電熱器有多擋位工作的要求.請回答：

（1） 這個電熱器可有幾個不同加熱擋位?并指出每個加熱擋位旋轉(zhuǎn)開關(guān)的箭頭指向的位置.

（2） 將此電熱器接入家庭電路中，電熱器在正常工作時每個擋位的功率各是多大.

六、（12分）2000年8月12日，在巴倫支海參加軍事演習(xí)的俄羅斯北方艦隊“庫爾斯克”號核潛艇（圖14）意外沉沒，所有艙室都灌滿了海水，艇上118名官兵全部遇難，引起了國際社會的普遍關(guān)注.

已知“庫爾斯克”號核潛艇的質(zhì)量m=1．4×107 kg，海水密度近似取作ρ水=1．0×103 kg/m3，制造潛艇的材料的平均密度取作ρ船=7．0×103 kg/m3，g取10 N/kg.請回答：

（1） 核裂變和核聚變是大量獲得核能的兩種途徑，核潛艇中反應(yīng)堆的核能是通過哪種途徑獲得的？

（2） 為了精確地探測到潛艇沉沒的位置，在潛艇正上方海面向下發(fā)出超聲波，從發(fā)出信號至接收到由潛艇反射回來的信號經(jīng)歷的時間t=0.146 s，如果超聲波在海水中的傳播速度v=1 450 m/s，則潛艇沉沒的實(shí)際深度h約為多大？（計算結(jié)果取整數(shù)）

（3） 有人提出一種打撈“庫爾斯克”號的方案，就是在潛艇周圍纏滿可充氣的負(fù)載量大的浮力袋，若每只浮力袋的質(zhì)量為50 kg，充氣后的體積V0=1 m3，試估算要將“庫爾斯克”號核潛艇打撈起來，至少需用多少只浮力袋？

七、（12分）頻率為300 MHz~300 GHz的電磁波，它的波長很短，通常稱之為微波.微波能沿直線傳播，在遇到金屬材料時能發(fā)生反射；遇到玻璃、塑料、陶瓷等絕緣材料時可以穿透；遇到含有水分的蛋白質(zhì)、脂肪等介質(zhì)可被吸收，并將微波的電磁能量變?yōu)閮?nèi)能.

人們熟悉的手機(jī)就是利用微波進(jìn)行通訊的.GSM手機(jī)的工作頻率一般為900 MHz/1800 MHz波段.使用手機(jī)通話時，微波會對人體產(chǎn)生一種“加熱效應(yīng)”，微波頻率越高，人對其能量吸收率就越高，危害也就越大.下表提供了某種型號手機(jī)的技術(shù)參數(shù).

請根據(jù)這些技術(shù)參數(shù)和微波的上述特性解決下列問題.

（1） 手機(jī)的最大工作電流約是多少？在300min的通話時間內(nèi)，手機(jī)的平均功率約為多少？

（2） 請列舉兩項(xiàng)減小手機(jī)微波輻射危害的措施.

（3） 某網(wǎng)站上登載了一則“手機(jī)煮雞蛋”的消息：兩名實(shí)驗(yàn)人員將一個生雞蛋放置在陶瓷杯子里，在雞蛋兩側(cè)各放置一部手機(jī)，讓聽筒與雞蛋的水平距離保持2 cm左右，用其中一部手機(jī)撥通另一部手機(jī)，并保持通話狀態(tài).在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到65 min時，實(shí)驗(yàn)人員取出雞蛋，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)完全熟透.請判斷這則消息的真?zhèn)?，并簡要說明理由.

參考答案

一、1. B 2. C 3. A 4. D 5. D

二、1. 杠桿?搖輪軸 2. 21.4m/s 3. 壓強(qiáng)?搖使瓶內(nèi)保持一定的氣壓（與大氣相通）

4. 電磁感應(yīng) 法拉第 5. （1）用不同金屬絲組成閉合回路?搖兩連接點(diǎn)之間有溫度差

（2）制成溫度計（將圖7中的G端焊接在一起作為熱電偶的測量端放在被測溫度t處，保持D端接點(diǎn)溫度t0穩(wěn)定，并將靈敏電流表盤按溫度刻度，即可用來測溫度）

三、1. （1） 做瓶蓋撬：應(yīng)用了杠桿的知識，是一個省力杠桿.（2） 做擠壓鉗：應(yīng)用了壓強(qiáng)和摩擦力的知識.擠壓齒尖且參差不齊，不僅通過減小受力面積的方法增大了壓強(qiáng)，還通過增加表面粗糙程度的方法增大了摩擦力，既利于擠壓果殼，又避免堅果滑落.（3）做剪刀：應(yīng)用了杠桿的知識.（4）做罐頭蓋（或瓶蓋）撬：應(yīng)用了杠桿的知識.這是一個以與瓶蓋接觸的點(diǎn)為支點(diǎn)的省力杠桿.（5）做削皮刀：應(yīng)用了壓強(qiáng)的知識.

2. 有三個要點(diǎn)：（1） 物體動能的大小是由速度和質(zhì)量決定的，所以在質(zhì)量一定時，速度越大動能越大. （2） 雖然鴿子飛行速度不大，但飛機(jī)起飛后的速度很大，所以飛機(jī)與鴿子之間的相對速度很大. （3） 鴿子相對于飛機(jī)所具有的動能很大，它對飛機(jī)的破壞力也就很大.

3. （1） 利用平面鏡成像的特點(diǎn)可知，鏡中刻度尺的像與鏡面上刻度尺之間的距離等于鏡厚的2倍.根據(jù)該距離的大小，就可估測鏡子的厚度. （2） 以圖中的刻度尺為測量標(biāo)準(zhǔn)，刻度尺與其在鏡中的像之間的距離約為6 mm，所以鏡厚為3．0 mm（誤差在±0．5 mm內(nèi)均給滿分）.

4. 汽車前燈裝有橫豎條紋的玻璃罩相當(dāng)于一些小棱鏡，燈泡發(fā)出的光經(jīng)反射鏡反射后形成近似平行光向前射去，通過燈罩上這些小棱鏡折射后分散到需要的各個方向上，使光柔和地照亮汽車前進(jìn)的道路、路邊的景物及路標(biāo)和里程碑，從而確保行車安全.同時可以增加玻璃罩的機(jī)械強(qiáng)度，使其更堅實(shí).

5. 對酒料加熱，酒料吸熱溫度升高，汽化加快；酒汽上升至小鍋底部遇冷液化，形成液體“地瓜酒”附在小鍋底部；在重力作用下積聚到小鍋底部，滴入導(dǎo)管并沿導(dǎo)管流到大杯中.

四、（1） 此裝置應(yīng)用了壓強(qiáng)、浮力、連通器、力的平衡等物理知識.

（2） 以ABC為一整體進(jìn)行受力分析：ABC整體受到重力、水箱中的水向下的壓力和向上的浮力，當(dāng)浮球受到的向上的浮力大于底蓋A、豎桿B和浮球C受到的重力及水箱中的水對底蓋A向下的壓力的合力時，底蓋A會頂住水箱的出水孔，不再有水從水箱流入飲水池.底蓋A、豎桿B和浮球C受到的重力G=mg=（600×10-3 kg+400×10-3 kg）×10 N/kg=10 N.水箱中蓄滿水時，由公式p=ρgh及p= 得：水箱中的水對底蓋A向下的壓力F=ρghS=1．0×103 kg/m3×10 N/kg×0．6 m×30×10-4m2=18 N.由阿基米德原理，可得浮球受到的最大浮力F浮M=ρ液gV排M=1．0×103 kg/m3×10 N/kg×2×10-3 m3=20 N.因?yàn)樵谒渲行顫M水時，浮球受到的最大浮力（20 N）小于底蓋A、豎桿B和浮球C受到的重力及水箱中的水對底蓋A向下的壓力的合力（10 N+18 N=28 N），所以，這個自動裝置在水箱蓄滿水時不能正常工作.

（3） 第一種情況：從上述計算過程可以看出，該自動裝置能正常工作的條件是要保證浮球受到的向上的浮力不小于底蓋A、豎桿B和浮球C受到的重力及水箱中的水對底蓋A向下的壓力的合力，因此浮球受到的重力（質(zhì)量）、浮球的體積、底蓋A和豎桿B受到的重力、出水孔橫截面積的大小等都是影響此自動裝置能否正常工作的因素.第二種情況：要使這個自動裝置在水箱蓄滿水時仍能正常工作，可以采取的改進(jìn)措施有：① 適當(dāng)減小出水孔的橫截面積；② 適當(dāng)降低水箱蓄滿水時的水位高度；③ 保持浮球質(zhì)量不變的情況下，適當(dāng)增大浮球的體積；④ 在保持浮球體積不變的情況下，適當(dāng)減小浮球的質(zhì)量.

五、（1） 有五個擋位. A擋：當(dāng)旋鈕上的箭頭指向圖中位置A或F時；B擋：當(dāng)旋鈕上的箭頭指向圖中位置B或G時；C擋：當(dāng)旋鈕上的箭頭指向圖中位置C或H時；D擋：當(dāng)旋鈕上的箭頭指向圖中位置D或I時；E擋：當(dāng)旋鈕上的箭頭指向圖中位置E或J時.

（2） A擋：R1、R2并聯(lián)連入電路，電路的總電阻最小，為最大功率擋，P1= + = + =1 210 W.

B擋：只有R1接入電路，為較大功率擋，P2= = =806.7 W.

C擋：R1、R2串聯(lián)連入電路，電路的總電阻最大，為最小功率擋，R=R1+R2=60 Ω+120 Ω=180 Ω，P3= = =268.9 W.

D擋：只有R2接入電路，為較小功率擋，P4= = =403.3 W.

E擋：空擋，接此擋時功率為零.

六、（1） 核裂變. （2） 根據(jù)速度公式有h=v× =1 450×m=106 m. （3） 設(shè)至少需要N個浮力袋才能把潛艇拉離海底.潛艇受到重力、浮力和浮力袋的拉力，要使?jié)撏Ц∑穑瑵撏艿降母×透×Υ睦χ捅卮笥跐撏艿降闹亓Γǜ×Υ馁|(zhì)量與潛艇質(zhì)量相比可忽略）.潛艇受到的浮力F浮1=ρ水gV排= ，潛艇受到的浮力袋的拉力可近似為（如果回答時考慮了浮力袋的質(zhì)量，同樣給分）F浮2=ρ水gNV0?搖.

為了使?jié)撏苌细。辽賾?yīng)滿足F浮1+F浮2=mg，即 +ρ水gNV0=mg，解得N=1.2×103個.

七、（1） 手機(jī)的最大工作電流I= = =0．49 A.按最大工作電流0．49 A計算，手機(jī)可放電 =1．37 h，所以在300 min的通話時間內(nèi)手機(jī)的平均功率是P= =0.55 W（或者P= =W=0.55 W）.

（2） ① 降低手機(jī)的發(fā)射功率（如CDMA手機(jī)的最大發(fā)射功率是0．2 W）；② 減少通話時間；③ 用耳機(jī)和小麥克風(fēng)通話使手機(jī)離開頭部遠(yuǎn)一些，減小對于頭部的傷害.

（3） 這則消息敘述的事實(shí)是不能實(shí)現(xiàn)的.以一個雞蛋的質(zhì)量為50 g計算，因?yàn)殡u蛋的主要成分是水，所以比熱容和水差不多.設(shè)煮熟雞蛋的溫度升高量大約為80 ℃，即煮熟一個雞蛋相當(dāng)于把50 g水加熱溫度升高80 ℃需要吸收的熱量Q吸=cm（t2-t1）=1.68×104 J.兩部手機(jī)通話，根據(jù)（1）的計算，其發(fā)射微波的平均功率可取0．55 W，那么通話65 min，提供的能量大約是4．3×103 J（0．55 W×65×60 s×2=4 290 J），即使按最大功率2 W計算，手機(jī)也只能提供大約是1．56×104 J的能量.考慮到手機(jī)是向四面八方發(fā)射電磁波，設(shè)各個方向的強(qiáng)度是大致相同的，雞蛋所接受的電磁波只可能是手機(jī)發(fā)射電磁波中的很小一部分 ，因此手機(jī)不可能把雞蛋煮熟，網(wǎng)站的消息是虛假的.

責(zé)任編輯/蔡華杰

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文?！?/p>