第十七屆全國初中應用物理知識競賽試題

一、選擇題 （每小題2分，共10分）。

1. 為了保證飛機在起降過程中的安全，飛機起飛和降落時，下列操作中正確的是( )

Ａ.起飛時前輪先離開地面，降落時前輪先接觸地面。

Ｂ.起飛時前輪先離開地面，降落時后輪先接觸地面。

Ｃ.起飛時前輪先離開地面，降落時前、后輪同時接觸地面。

Ｄ.起飛時前、后輪同時離開地面，降落時前、后輪同時接觸地面。

2. 手機已成為現代生活中常用的一種通訊工具。一般的手機都設有利用振動提示人們“來電”的裝置。有一種手機提示“來電”是用一個微型電動機帶動轉軸上的葉片轉動，當葉片轉動時，電動機也就跟著振動起來，從而又帶動手機振動。在圖1所示的幾種形狀的葉片中，你認為能夠實現上述振動功能的是( )

3. 蔬菜加工企業為了避免蔬菜在長途運輸、貯藏等環節中腐爛變質及高溫殺菌時對蔬菜營養成分的破壞，常常對蔬菜進行真空脫水，使之成為脫水蔬菜。從物理學的角度看，真空脫水的道理是( )

Ａ.真空環境的溫度極低，可使蔬菜中的水分迅速凝固并升華，從而實現脫水。

Ｂ.真空環境的溫度很高，可使蔬菜中的水分在短時間內迅速汽化，從而實現脫水。

Ｃ.真空環境的空氣密度很小，可迅速提高蔬菜中水分子的運動速度，從而實現脫水。

Ｄ.真空環境的氣壓很低，因而大大降低了水的沸點，使蔬菜中的水分迅速汽化，從而實現脫水。

4.人們用來取暖的一種熱水袋如圖2所示。它的表面有很多長條狀的橡膠突起部分，這些突起部分相互平行且突起的高度較大，做成這種外形的主要目的是( )

Ａ.使熱水袋美觀大方，起到裝飾作用。

Ｂ.使熱水袋能同時具有傳導、對流和輻射的傳熱功能。

Ｃ.這種突起具有良好的彈性，在外界壓力作用下容易發生彈性形變，以防止在某種重壓下，所灌熱水將熱水袋脹破。

Ｄ.減小熱水袋與人體的直接接觸面積，以降低熱水袋的放熱速度，實現緩慢放熱。

5. 由于長期的河道淤塞，黃河下游的河床已被抬高。沿河農民通常采用如圖3所示的方式，引黃河水來灌溉農田。有關這種引水灌溉方式，下列說法中錯誤的是( )

Ａ.這種取水灌溉方式利用了連通器原理

Ｂ.使用時Ｂ端管口必須低于Ａ處水面

Ｃ.使用時先將管道中灌滿水

Ｄ.高度差Ｈ越大，管道中的水流得就越快

二、填空題 （每空1分，共15分）

1. 古詩《小兒垂釣》中有“路人借問遙招手，怕得魚驚不應人”。

（1）這個釣魚的小兒面對路人的詢問，只是招招手卻默不作聲。這是因為他知道聲音不僅能在空氣中傳播，還能在__________中傳播。

（2）小兒招手______（選填“會”或“不會”）產生波動，魚兒聽不見的原因是________。

2. 去年暑假小明參加學校的生存夏令營，學到了野外生存的很多知識和技能。其中：

（1）獲取飲用水。如圖4，用大塑料袋套在樹葉濃密的嫩枝上，扎緊袋口。隨著植物中水的不斷_________和_________，經過一段時間，塑料袋的內表面上就會出現一層水珠。

（2）用影子辨別方向。如圖5所示，將一根直桿豎直插在水平地面上的O點。中午前后，用描點的方法在地面上畫出桿的陰影頂端的運行軌跡，在軌跡上找出其中距O點最近的點A，則OA所指示的方向就是__________（選填“東”“西”“南”“北”）方向，這一判斷應用的光學知識是____________。

3. 當攝影師用一臺鏡頭焦距固定的照相機給全班同學照完畢業像后，接著又要給小明同學照半身像，這時攝影師應該____（填“增大”或“減小”）照相機鏡頭和小明同學的距離，同時____（填“增大”或“減小”）鏡頭到底片的距離。

4. 用久了的白熾燈泡會蒙上一層淺淺的黑色，這是因為鎢絲受熱時產生_____現象，出現鎢蒸氣，在燈泡內壁上產生______的緣故。

5. 油庫里的儲油罐如圖6所示，它渾身銀白，直徑較大，高度較矮（相對于直徑而言），像個短胖子。 請回答：

（1）在儲油罐的這些設計中，“渾身呈銀白色”是為了__________；“直徑較大，高度較矮”是為了_____________。

（2）在儲油罐旁還安裝有自動噴頭，每到夏天，特別是白天的中午，常用噴頭向儲油罐噴水，這主要是利用水的__________較大的特性，以及水蒸發時要吸熱的特性來給儲油罐__________，以防止油的自燃。

三、簡答下列各題 （每小題4分，共20分）

1. 小華感冒咳嗽，媽媽給她買了“雙黃連口服液”。粗心的小華將口服液盒內特制吸管弄丟了，只好拿來一根飲料吸管插入瓶中，結果她費了很大的勁才把藥液“吸”上來。后來，她發現這兩種吸管的形狀不一樣：飲料吸管外壁光滑，口服液吸管外壁有棱，兩種吸管的截面形狀如圖７所示。請你運用物理知識解釋為什么兩種吸管“吸”藥的效果不同。

2. 小明要買一個電爐用來燒開水，他到商店去選購時看到有800Ｗ和1 200Ｗ兩種規格，他想：800Ｗ的功率小，比較省電，打算買800Ｗ的。如果從節能的角度考慮，你認為他的這種想法合理嗎，為什么？

3. 寒冬時節的早晨，汽車司機上車后常發現在前風擋車窗上出現白色的“哈氣”，于是他打開暖風， 很快就能除掉“哈氣”； 夏天， 在下大雨后， 風擋車窗上也出現“哈氣”影響安全駕駛， 于是司機打開空調制冷， 很快“哈氣”也被除掉。為什么同樣的現象， 司機采取不同的方法卻收到了相同的效果？請你用所學的物理知識加以解釋。

4. 小洪買了一種叫“吹泡泡”的玩具，發現有時能吹出泡泡，有時又吹不出泡泡。愛動腦筋的他產生了一個疑問： 這泡泡的產生究竟與哪些因素有關呢？他猜想： 泡泡的產生可能與吹泡泡用的管子粗細有關， 于是他設計并進行了實驗， 記錄了如下實驗結果：

泡泡產生的情況容易較易較難難不產生

請你根據小洪的實驗記錄回答下列問題：

（1）分析以上實驗結果，可以得到什么結論？

（2）請你另外提出兩種猜想，說明影響泡泡產生的因素。

（3）設計一個方案，驗證你提出的其中一種猜想。

5. 如圖8為輸電線路中常用的油浸自冷式變壓器。變壓器內部的鐵芯、線圈就浸沒于變壓器油（一種礦物油，也稱導熱油）中。變壓器工作時，鐵芯、線圈會發熱。這些熱量主要通過導熱油并流經變壓器外部的一根根金屬管道散發到空氣中，從而使鐵芯、線圈的溫度不會升高太多，以確保變壓器的安全運行。請回答：

（1）變壓器外部的散熱器為什么做成管道狀？

（2）變壓器的上部有個油箱，其側面有一個油量表。油量表就是一根上、下兩端均開口并插入油箱中的玻璃管。電工通過觀察玻璃管中油面的高度來判斷油箱中油量的多少。請問：設計這一裝置利用的主要物理知識是什么？

（3）從圖8我們發現：變壓器外部的散熱管道都是沿豎直方向而不是沿水平方向分布的，這是為什么？

（4）正常情況下，變壓器油箱中的導熱油是絕對不允許裝得滿滿的，這是為什么？

四、（8分）小明家新買了一條100Ｗ的電熱毯，他想用電流表和電壓表測量電熱毯的電阻值，于是連接了如圖9所

示的實驗電路。其中電源兩端的電壓為6Ｖ， R_x為電熱毯的電阻值， 滑動變阻器的最大阻值為20Ω。但實驗過程中，小明發現，不論怎樣調整滑動變阻器觸頭P的位置，電壓表的示數幾乎不發生變化， 且查得電路各處均連接無誤。請你分析一下產生這一現象的原因是什么？若不更換實驗器材，應怎樣連接電路，才能在觸頭P滑動過程中，有效地改變電熱毯兩端的電壓值。

五、（10分）如圖10所示為利群商廈安裝的光敏電阻自動計數器的示意圖。其中A為光源，B為由電動機帶動勻速運行的自動扶梯，R₁為光敏電阻，R₂為定值電阻，當有光照射時R₁＝R₂。每當扶梯上有顧客經過，擋住由Ａ射向R₁的光線時，R₁的電阻值就增大，計數器就計數一次。請回答：

（1）當扶梯上的顧客擋住由Ａ射向R₁的光線時，光敏電阻R₁兩端的電壓將發生怎樣的變化？R₁的功率怎樣變化？

（2）若已知自動扶梯滿載時，相鄰的兩個顧客之間的距離均為50cm，扶梯運行的速度為1m/s。求計數器計數101次，所需用的時間。

（3）若某一段時間內自動扶梯的乘載率為20％，試求這一段時間內該商場自動扶梯上的平均客流量是多少。（客流量是指單位時間經過的顧客人數）

六、 （10分）“加在密閉液體上的壓強， 能夠大小不變地被液體向各個方向傳遞”， 這個規律叫做帕斯卡定律。在圖11所示的連通器中，如果活塞的質量和液體本身所受的重力可以忽略不計，根據帕斯卡定律可以推得， 作用在大、 小活塞上的力和大、小活塞的面積有以下關系：

F₂F₁=S₂S₁。

根據這一關系式：如果小活塞的面積較小，那么在小活塞上加一個較小的力，就可以在大活塞上得到一個較大的力。“液壓千斤頂”就是根據帕斯卡定律制成的。

圖12所示的是液壓千斤頂的剖面圖。它是汽車等運輸機械常備的維修工具，只要對杠桿施加一個不大的作用力F，就可以把一輛汽車頂起來而便于更換和修理輪胎。如果圖示的千斤頂的大活塞面積是40cm 小活塞面積是5cm 杠桿上的OA＝15OB。請回答：

（1）使用中發現，壓下杠桿時，雖然能把一個重物頂起來，但一放手，重物又降了下來，不能把重物長時間頂住。這說明圖示的千斤頂有一個零件損壞或丟掉了。請你畫一個零件補在相應的位置上，達到被頂起的重物不再降下來的目的（在圖12上畫出示意圖即可）。

（2）若修好了的液壓千斤頂的機械效率為80％，使用時，假設大活塞剛好頂在重物的重心豎直線的位置上。若要在1min內把1t的重物頂起3cm，則維修人員消耗的平均功率和加在杠桿B端的力分別是多大？（取ｇ＝10N／kg）

七、（13分） 某院內有甲、乙兩戶居民， 院內原先供電線路用的是橫截面積為2.5mm²的鋁芯橡皮絕緣線，從進院后的接線端經25ｍ先到達甲戶，再從甲戶經25ｍ到達乙戶。每戶總用電額定功率均為2ｋＷ。為了增加用戶的最大安全用電功率，現在要進行“電力增容”，使每戶總用電額定功率均可增加到4ｋＷ。增容后保持院內線路分布情況不變，只是供電線路改用銅芯橡皮絕緣線。下表列出了不同橫截面積的銅導線在常溫下的安全載流量（即長時間通電時的最大安全電流）。

假設兩戶所有用電器均為純電阻電器， 各用電器的額定電壓都是220Ｖ， 用戶室內電線的電阻忽略不計。而且設進院后的接線端的電壓總保持220Ｖ， 試回答下列問題：

（1）畫出院內的供電和用電的電路圖。

（2）通過計算說明，在實用和經濟的前提下，為了“電力增容”，院內的供電線路應選用哪一種銅導線？

（3）若選用的銅導線每米電阻為4.25×10^-3Ω，那么增容后，在甲、乙兩用戶都同時使用“220Ｖ4ｋＷ”的電器時， 乙戶所得到的實際電功率是多少？

八、（14分）圖13是常見的一種電動自行車，使用前要先對車上的蓄電池充電。騎行時，蓄電池對車上的電動機供電，電動機為車提供動力。下表是這種品牌電動自行車的一些主要技術參數。

最高車速≤30km／h一次充電連續行駛里程50km

蓄電池36V／10Ah鉛酸蓄電池充電時間8h

一次充電耗電量0.6kW·h電動機效率80%

整車質量40kg最大騎行噪聲≤62dB

請回答：

（1）技術參數表中“336V／10Ah”表示的物理意義是什么？

（2）若質量是70kg的人騎電動自行車在水平路面上以6m/s的速度勻速行駛時，受到的阻力是人與車總重的0.02倍，取ｇ＝10N/kg。求：行駛20min，電動機對自行車做的功和通過電動機線圈的電流。

（3）若摩托車每行駛10km耗油2.5Ｌ，油價約5.1元／Ｌ，照明用電的電費約0.5元／kW·h，請通過計算說明使用電動自行車與摩托車哪種更經濟。

（4）請從環保角度，比較電動自行車與摩托車對環境的污染情況。

（5）在交通運輸中，常用“客運效率”來反映交通工具的某項效能，“客運效率”表示每消耗單位能量對應的載客數和運送路程的乘積，即客運效率＝人數×路程／消耗能量。一個人騎電動自行車，消耗1MJ（10⁶J）的能量可行駛30km，一輛載有4人的普通轎車，消耗320MJ的能量可行駛100km，則電動自行車與這輛轎車的客運效率之比是多少？

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”