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第十四屆全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽復(fù)賽試題

一、(14分)1998年某地區(qū)遭受特大洪澇災(zāi)害。為了抗洪搶險(xiǎn)，急需在20h內(nèi)從甲地調(diào)運(yùn)65t鋼材到乙地�，F(xiàn)僅剩下一艘滿(mǎn)載時(shí)排水量為80t的貨船，船身(包括船員)質(zhì)量約17t，已知甲、乙兩地的水路距離為80km，船行駛的平均速度為lOkm/h(不計(jì)水流速度)。

    (1)請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)完成此項(xiàng)任務(wù)的可行性方案；

    (2)通過(guò)分析、計(jì)算，找出最佳方案。(鋼材的密度為7.9×10³kg/m³)

二、(18分)圖l為一種電磁爐的原理示意圖。它是利用高頻電流在電磁爐內(nèi)部線圈中產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁化鐵磁材料制成的烹飪鍋，在鍋體形成無(wú)數(shù)小的渦流(感應(yīng)電流)而產(chǎn)生焦耳熱。同時(shí)，被磁化的鐵磁材料分子因摩擦、碰撞而發(fā)熱。從而使鍋體自身發(fā)熱達(dá)到加熱食物的目的。

  (1)使用電磁爐加熱食物時(shí)，不產(chǎn)生明火，無(wú)煙塵，無(wú)廢氣，清潔、安全、高效、節(jié)能。請(qǐng)寫(xiě)出電磁爐在使用中可能涉及的物理知識(shí)(只寫(xiě)名稱(chēng)不寫(xiě)內(nèi)容，不少于10個(gè)可得滿(mǎn)分)。

(2)在使用電磁爐時(shí)，爐和鍋之間的熱是由_______傳

遞給_______的。電磁爐加熱食物的過(guò)程中消耗______

____能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_________能；若用該電磁爐1次蒸熟

5個(gè)饅頭需用時(shí)間25min，那么，1次只蒸熟1個(gè)同樣

大小的饅頭大約需要________min。

(3)某款電磁爐性能參數(shù)如下表所示：

    根據(jù)上表數(shù)據(jù)，若電磁爐在功率調(diào)節(jié)和溫度調(diào)節(jié)的范圍內(nèi)，加熱溫度隨功率調(diào)節(jié)的變化圖象是一直線，電磁爐工作電壓正常，在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，燒開(kāi)一鍋質(zhì)量為3kg、溫度為22℃的水最多需要多少時(shí)間(不計(jì)鍋吸熱及熱散失)?

三、(18分)有人在夏季用簡(jiǎn)易曬水箱給水加熱用來(lái)淋浴，這不僅能節(jié)省能源，而且很方便。李明和張華想利用這樣的裝置估測(cè)太陽(yáng)光對(duì)地球表面輻射的強(qiáng)度的大小。也就是說(shuō)，太陽(yáng)光垂直照射地球表面時(shí)，地球表面單位時(shí)間單位面積所獲得的能量是多少。實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示，曬水箱內(nèi)部是被涂黑的，箱體外加了保溫層，上面開(kāi)口并蓋有透明玻璃板。

    在估測(cè)之前要首先弄清，透過(guò)玻璃板的太陽(yáng)光能量究竟占太陽(yáng)輻射到玻璃板上的能量的百分之幾?李明和張華各拿一塊實(shí)驗(yàn)用的玻璃板，把陽(yáng)光反射到墻上的同一個(gè)地方，他們發(fā)現(xiàn)，兩塊反射光斑重疊處的強(qiáng)度，和太陽(yáng)光直接射到地上的強(qiáng)度差不多。

    (1)透過(guò)玻璃板的太陽(yáng)光能量占太陽(yáng)輻射到玻璃板上的能量的百分之幾?你在得出這個(gè)結(jié)論時(shí)做了什么假設(shè)?假設(shè)的根據(jù)是什么?

    (2)請(qǐng)你幫助他們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并寫(xiě)出具體的實(shí)驗(yàn)步驟。

    (3)請(qǐng)你對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的可行性做出評(píng)價(jià)。

四、(18分)用電流表和電壓表測(cè)電流和電壓時(shí)，通常并不考慮儀表本身電阻對(duì)待測(cè)電路的影響，而將其視為“理想儀表”，即認(rèn)為電流表的內(nèi)電阻為零，電壓表的內(nèi)電阻為無(wú)限大。實(shí)際上，電流表和電壓表都有一定電阻值，因而我們可以把電流表看成一個(gè)能顯示通過(guò)自身電流大小的其阻值很小的電阻；可以把電壓表看成一個(gè)能顯示自身兩端電壓大小的其阻值很大的電阻。所以，把電流表或電壓表接入待測(cè)電路時(shí)，就相當(dāng)于在待測(cè)電路中串聯(lián)一個(gè)電阻，或并聯(lián)一個(gè)電阻。這樣，電流表兩端就要有一定的電壓，電壓表中就要通過(guò)一定的電流，因此實(shí)際上很難同時(shí)精確地測(cè)出待測(cè)電阻兩端的電壓和通過(guò)待測(cè)電阻的電流。

    1．現(xiàn)有一個(gè)量程為0．6A，內(nèi)電阻為0．13Ω的電流表，能否用它測(cè)量某電路兩端的電壓?若不能，請(qǐng)說(shuō)明理由。若能，請(qǐng)說(shuō)明用它能測(cè)量的最大電壓值。

    2．現(xiàn)要精確測(cè)量一個(gè)阻值約為8Ω的電阻Rx，實(shí)驗(yàn)室提供下列器材。

    ·電流表A₁：量程100mA，內(nèi)電阻r₁=4Ω

    ·電流表A₂：量程500mA，內(nèi)電阻r₂=750Ω

    ·電壓表V：量程10V，內(nèi)電阻r₃=10kΩ

    ·變阻器R₀：阻值約10Ω·定值電阻R1：阻值為10kΩ

    ·電池E：兩端電壓約l.5V

    ·開(kāi)關(guān)s、導(dǎo)線若干個(gè)

(1)選出你測(cè)量時(shí)所需的適當(dāng)器材，并在虛線方框中畫(huà)出電路圖。

(2)需要測(cè)量哪些物理量?根據(jù)所測(cè)物理量，寫(xiě)出被測(cè)電阻Rx的表達(dá)式。

五、(16分)圖3甲是使用汽車(chē)打撈水下重物的示意圖。汽車(chē)通過(guò)定滑輪牽引水下一個(gè)圓柱形重物，在整個(gè)打撈過(guò)程中，汽車(chē)以恒定的速度v=0．2m/s向右運(yùn)動(dòng)。圖3乙是此過(guò)程中汽車(chē)?yán)瓌?dòng)重物的功率P隨時(shí)間t變化的圖象。設(shè)t=0時(shí)汽車(chē)開(kāi)始提升重物，忽略水的阻力和滑輪的摩擦，g取10N/kg。求：

    (1)圓柱形重物的質(zhì)量；(2)圓柱形重物的密度；(3)打撈前，圓柱形重物上表面所受的水的壓力。

六、(16分)圖4為一種電飯煲的工作原理圖。下面是王寧同學(xué)對(duì)電飯煲工作原理的研究，請(qǐng)你也參與共同探討。

  按下、扳起電飯煲的開(kāi)關(guān)，有一種“粘連”“吸引”的感覺(jué)，取出飯鍋，發(fā)現(xiàn)電飯煲的底部有一個(gè)凸起物．它可以上下彈動(dòng)，能被磁鐵吸引。王寧同學(xué)通過(guò)用

這個(gè)電飯煲做米飯和燒水來(lái)研究它的工作情況，請(qǐng)回答他在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的如下問(wèn)題。

    (1)圖4中只有兩根外接導(dǎo)線，這樣的用電器有什么危害?應(yīng)當(dāng)怎樣加以完善?

    (2)將三腳插頭插入電源插座，不用按開(kāi)關(guān)，指示燈就發(fā)亮，按下開(kāi)關(guān)后，指示燈亮度不變。此時(shí)為什么開(kāi)關(guān)對(duì)指示燈的亮度沒(méi)有影響?

    (3)電飯煲工作了15min，會(huì)出現(xiàn)大量“白氣”，這些“白氣”是怎樣形成的?

    (4)電飯煲工作了25min，聽(tīng)到“啪”的一聲，指示燈不亮了。以此推測(cè)，感溫軟磁體的磁性可能受什么因素影響?怎樣影響?

    (5)聽(tīng)到“啪”的一聲后又過(guò)了l0min，指示燈又發(fā)光，一會(huì)兒指示燈又熄滅了。分析在相同條件下，不同種類(lèi)金屬的熱脹冷縮程度是否一樣?

    (6)要想獲得恒溫的溫水，你可以怎樣做?

    (7)電飯煲使用較長(zhǎng)一段時(shí)間后，常常在飯未完全熟透時(shí)就“跳閘”，這樣就會(huì)出現(xiàn)“夾生飯”，請(qǐng)問(wèn)這種情況電飯煲可能在什么地方出現(xiàn)了故障?為什么?

第十四屆全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽復(fù)賽試題

一、(14分)1998年某地區(qū)遭受特大洪澇災(zāi)害。為了抗洪搶險(xiǎn)，急需在20h內(nèi)從甲地調(diào)運(yùn)65t鋼材到乙地。現(xiàn)僅剩下一艘滿(mǎn)載時(shí)排水量為80t的貨船，船身(包括船員)質(zhì)量約17t，已知甲、乙兩地的水路距離為80km，船行駛的平均速度為lOkm/h(不計(jì)水流速度)。

    (1)請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)完成此項(xiàng)任務(wù)的可行性方案；

    (2)通過(guò)分析、計(jì)算，找出最佳方案。(鋼材的密度為7.9×10³kg/m³)

二、(18分)圖l為一種電磁爐的原理示意圖。它是利用高頻電流在電磁爐內(nèi)部線圈中產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁化鐵磁材料制成的烹飪鍋，在鍋體形成無(wú)數(shù)小的渦流(感應(yīng)電流)而產(chǎn)生焦耳熱。同時(shí)，被磁化的鐵磁材料分子因摩擦、碰撞而發(fā)熱。從而使鍋體自身發(fā)熱達(dá)到加熱食物的目的。

  (1)使用電磁爐加熱食物時(shí)，不產(chǎn)生明火，無(wú)煙塵，無(wú)廢氣，清潔、安全、高效、節(jié)能。請(qǐng)寫(xiě)出電磁爐在使用中可能涉及的物理知識(shí)(只寫(xiě)名稱(chēng)不寫(xiě)內(nèi)容，不少于10個(gè)可得滿(mǎn)分)。

(2)在使用電磁爐時(shí)，爐和鍋之間的熱是由_______傳

遞給_______的。電磁爐加熱食物的過(guò)程中消耗______

____能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_________能；若用該電磁爐1次蒸熟

5個(gè)饅頭需用時(shí)間25min，那么，1次只蒸熟1個(gè)同樣

大小的饅頭大約需要________min。

(3)某款電磁爐性能參數(shù)如下表所示：

    根據(jù)上表數(shù)據(jù)，若電磁爐在功率調(diào)節(jié)和溫度調(diào)節(jié)的范圍內(nèi)，加熱溫度隨功率調(diào)節(jié)的變化圖象是一直線，電磁爐工作電壓正常，在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，燒開(kāi)一鍋質(zhì)量為3kg、溫度為22℃的水最多需要多少時(shí)間(不計(jì)鍋吸熱及熱散失)?

三、(18分)有人在夏季用簡(jiǎn)易曬水箱給水加熱用來(lái)淋浴，這不僅能節(jié)省能源，而且很方便。李明和張華想利用這樣的裝置估測(cè)太陽(yáng)光對(duì)地球表面輻射的強(qiáng)度的大小。也就是說(shuō)，太陽(yáng)光垂直照射地球表面時(shí)，地球表面單位時(shí)間單位面積所獲得的能量是多少。實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示，曬水箱內(nèi)部是被涂黑的，箱體外加了保溫層，上面開(kāi)口并蓋有透明玻璃板。

    在估測(cè)之前要首先弄清，透過(guò)玻璃板的太陽(yáng)光能量究竟占太陽(yáng)輻射到玻璃板上的能量的百分之幾?李明和張華各拿一塊實(shí)驗(yàn)用的玻璃板，把陽(yáng)光反射到墻上的同一個(gè)地方，他們發(fā)現(xiàn)，兩塊反射光斑重疊處的強(qiáng)度，和太陽(yáng)光直接射到地上的強(qiáng)度差不多。

    (1)透過(guò)玻璃板的太陽(yáng)光能量占太陽(yáng)輻射到玻璃板上的能量的百分之幾?你在得出這個(gè)結(jié)論時(shí)做了什么假設(shè)?假設(shè)的根據(jù)是什么?

    (2)請(qǐng)你幫助他們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并寫(xiě)出具體的實(shí)驗(yàn)步驟。

    (3)請(qǐng)你對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的可行性做出評(píng)價(jià)。

四、(18分)用電流表和電壓表測(cè)電流和電壓時(shí)，通常并不考慮儀表本身電阻對(duì)待測(cè)電路的影響，而將其視為“理想儀表”，即認(rèn)為電流表的內(nèi)電阻為零，電壓表的內(nèi)電阻為無(wú)限大。實(shí)際上，電流表和電壓表都有一定電阻值，因而我們可以把電流表看成一個(gè)能顯示通過(guò)自身電流大小的其阻值很小的電阻；可以把電壓表看成一個(gè)能顯示自身兩端電壓大小的其阻值很大的電阻。所以，把電流表或電壓表接入待測(cè)電路時(shí)，就相當(dāng)于在待測(cè)電路中串聯(lián)一個(gè)電阻，或并聯(lián)一個(gè)電阻。這樣，電流表兩端就要有一定的電壓，電壓表中就要通過(guò)一定的電流，因此實(shí)際上很難同時(shí)精確地測(cè)出待測(cè)電阻兩端的電壓和通過(guò)待測(cè)電阻的電流。

    1．現(xiàn)有一個(gè)量程為0．6A，內(nèi)電阻為0．13Ω的電流表，能否用它測(cè)量某電路兩端的電壓?若不能，請(qǐng)說(shuō)明理由。若能，請(qǐng)說(shuō)明用它能測(cè)量的最大電壓值。

    2．現(xiàn)要精確測(cè)量一個(gè)阻值約為8Ω的電阻Rx，實(shí)驗(yàn)室提供下列器材。

    ·電流表A₁：量程100mA，內(nèi)電阻r₁=4Ω

    ·電流表A₂：量程500mA，內(nèi)電阻r₂=750Ω

    ·電壓表V：量程10V，內(nèi)電阻r₃=10kΩ

    ·變阻器R₀：阻值約10Ω·定值電阻R1：阻值為10kΩ

    ·電池E：兩端電壓約l.5V

    ·開(kāi)關(guān)s、導(dǎo)線若干個(gè)

(1)選出你測(cè)量時(shí)所需的適當(dāng)器材，并在虛線方框中畫(huà)出電路圖。

(2)需要測(cè)量哪些物理量?根據(jù)所測(cè)物理量，寫(xiě)出被測(cè)電阻Rx的表達(dá)式。

五、(16分)圖3甲是使用汽車(chē)打撈水下重物的示意圖。汽車(chē)通過(guò)定滑輪牽引水下一個(gè)圓柱形重物，在整個(gè)打撈過(guò)程中，汽車(chē)以恒定的速度v=0．2m/s向右運(yùn)動(dòng)。圖3乙是此過(guò)程中汽車(chē)?yán)瓌?dòng)重物的功率P隨時(shí)間t變化的圖象。設(shè)t=0時(shí)汽車(chē)開(kāi)始提升重物，忽略水的阻力和滑輪的摩擦，g取10N/kg。求：

    (1)圓柱形重物的質(zhì)量；(2)圓柱形重物的密度；(3)打撈前，圓柱形重物上表面所受的水的壓力。

六、(16分)圖4為一種電飯煲的工作原理圖。下面是王寧同學(xué)對(duì)電飯煲工作原理的研究，請(qǐng)你也參與共同探討。

  按下、扳起電飯煲的開(kāi)關(guān)，有一種“粘連”“吸引”的感覺(jué)，取出飯鍋，發(fā)現(xiàn)電飯煲的底部有一個(gè)凸起物．它可以上下彈動(dòng)，能被磁鐵吸引。王寧同學(xué)通過(guò)用

這個(gè)電飯煲做米飯和燒水來(lái)研究它的工作情況，請(qǐng)回答他在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的如下問(wèn)題。

    (1)圖4中只有兩根外接導(dǎo)線，這樣的用電器有什么危害?應(yīng)當(dāng)怎樣加以完善?

    (2)將三腳插頭插入電源插座，不用按開(kāi)關(guān)，指示燈就發(fā)亮，按下開(kāi)關(guān)后，指示燈亮度不變。此時(shí)為什么開(kāi)關(guān)對(duì)指示燈的亮度沒(méi)有影響?

    (3)電飯煲工作了15min，會(huì)出現(xiàn)大量“白氣”，這些“白氣”是怎樣形成的?

    (4)電飯煲工作了25min，聽(tīng)到“啪”的一聲，指示燈不亮了。以此推測(cè)，感溫軟磁體的磁性可能受什么因素影響?怎樣影響?

    (5)聽(tīng)到“啪”的一聲后又過(guò)了l0min，指示燈又發(fā)光，一會(huì)兒指示燈又熄滅了。分析在相同條件下，不同種類(lèi)金屬的熱脹冷縮程度是否一樣?

    (6)要想獲得恒溫的溫水，你可以怎樣做?

    (7)電飯煲使用較長(zhǎng)一段時(shí)間后，常常在飯未完全熟透時(shí)就“跳閘”，這樣就會(huì)出現(xiàn)“夾生飯”，請(qǐng)問(wèn)這種情況電飯煲可能在什么地方出現(xiàn)了故障?為什么?

在“測(cè)量小燈泡的額定功率”實(shí)驗(yàn)中，燈泡上標(biāo)有“3.8V”字樣，電源電壓恒定。

(1)請(qǐng)你用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，將圖12中的實(shí)物電路連接完整。

(2)連接完實(shí)驗(yàn)電路后，開(kāi)關(guān)試觸時(shí)，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表無(wú)示數(shù)，電壓表的示數(shù)接近電源電壓，其故障原因可能是:________________________________.

(3)故障排除后，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，在移動(dòng)變阻器滑片的過(guò)程中，眼睛應(yīng)注視的______示數(shù)，直至燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電流表的示數(shù)如圖13所示，則燈泡的額定功率為_(kāi)________________W。

(4)完成上述實(shí)驗(yàn)后，小聰向老師要了一個(gè)已知阻值為R₀的電阻和一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)，借助部分現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)了如圖14所示的電路，也測(cè)出了燈泡的額定功率。請(qǐng)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟:

①閉合開(kāi)關(guān)S₁，將S₂撥到觸點(diǎn)________(選填“1”或“2”) ，移動(dòng)滑片，使電壓表的示數(shù)為_(kāi)_____V;

②再將開(kāi)關(guān)S₂撥到觸點(diǎn)____________(選填“1”或“2”)，保持滑片的位置不動(dòng)，讀出電壓表的示數(shù)U;

③燈泡額定功率的表達(dá)式為P_額=______________________(用已知量和測(cè)量量表示)。

（7分）在探究“動(dòng)能大小與哪些因素有關(guān)”的活動(dòng)中，提供以下器材：中間有溝槽的木質(zhì)軌道（如圖甲，其中AB部分傾斜并與平直部分BC平滑連接, 溝槽較為光滑）、大小與溝槽相當(dāng)?shù)牟Ａ�球、鐵球 各一只、輕質(zhì)彈簧、刻度尺各一個(gè).

（1）利用這套器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以通過(guò)比較                             ，來(lái)比較小球動(dòng)能的大小，這種方法在科學(xué)上叫做“轉(zhuǎn)換法” .下面的四個(gè)研究實(shí)例中也采用這種方法的是：    （     ）

A、 學(xué)習(xí)電壓時(shí)，我們可以通過(guò)對(duì)比水壓來(lái)認(rèn)識(shí)它

B、 探究串聯(lián)電路電阻的關(guān)系時(shí)，通過(guò)分析總電阻與各導(dǎo)體電阻在電路中產(chǎn)生的效果來(lái)認(rèn)識(shí)

C、 探究電功大小跟哪些因素有關(guān)時(shí)，通過(guò)小燈泡的亮度來(lái)比較電功大小

D、探究電流與電壓、電阻關(guān)系時(shí)，控制電阻（電壓）不變，研究電流與電壓（電阻）關(guān)系

（2）為了研究動(dòng)能與質(zhì)量大小的關(guān)系，應(yīng)讓玻璃球和鐵球分別從__________釋放．研究后得出的結(jié)論是：__________________________________________．

（3）課外興趣小組活動(dòng)中，物理老師曾經(jīng)告訴同學(xué)們“重力勢(shì)能的大小與物體被舉起的高度成正比”.善于動(dòng)腦的小明利用上述器材, 設(shè)計(jì)了一個(gè)研究彈簧彈性勢(shì)能E與壓縮量x之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)方案：( 實(shí)驗(yàn)裝置如圖乙)

①用某個(gè)小球?qū)�彈簧壓縮并測(cè)量出壓縮量x；

②松手釋放小球并在木板上記下小球上沖到達(dá)的最高位置；

③用刻度尺測(cè)量出小球上升的高度h.下表數(shù)據(jù)是小明的實(shí)驗(yàn)記錄.由表中可知,

 若壓縮量x=1.00cm時(shí)，小球上升的高度h₁ ，壓縮量x=2.50cm時(shí)，小球上升的高度h₂，則h₁_______h₂（選填“＞”“＜”或“＝”）．

（4）若小球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能．分析數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)彈簧的彈性勢(shì)能E與壓縮量x___________正比 (選填“成”或“不成”) ．