2013年第二十三屆全國初中應(yīng)用物理競賽及答案(巨人杯)(word版) (2).doc

2013年第二十三屆全國初中應(yīng)用物理競賽及答案（巨人杯）（word版）注意事項：1、 請在密封線內(nèi)填寫所在地區(qū)、學(xué)校、姓名和考號。2、 用藍(lán)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：2013年3月31日(星期日)，上午9:3011:10。題號一二三四五六總分分?jǐn)?shù)復(fù)核人 得分評卷人 一、本題共10分，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(nèi)。1、驗鈔機發(fā)出的“光”能使鈔票上的熒光物質(zhì)發(fā)光；家用電器的遙控器發(fā)出的“光”，能用來控制電風(fēng)扇、電視機、空調(diào)器等電器的開啟與關(guān)閉。對于它們發(fā)出的“光”，下列說法中正確的是 ( )A.驗鈔機和遙控器發(fā)出的“光”都是紫外線B.驗鈔機和遙控器發(fā)出的“光”都是紅外線C.驗鈔機發(fā)出的“光”是紫外線，遙控器發(fā)出的“光”是紅外線D.驗鈔機發(fā)出的“光”是紅外線，遙控器發(fā)出的“光”是紫外線圖12、在嚴(yán)寒的冬季，小明到滑雪場滑雪，恰逢有一塊空地正在進(jìn)行人工造雪。他發(fā)現(xiàn)造雪機在工作過程中，不斷地將水吸入，并持續(xù)地從造雪機的前方噴出“白霧”，而在“白霧“下方，已經(jīng)沉積了厚厚的一層“白雪”，如圖1所示。對于造雪機在造雪過程中，水這種物質(zhì)發(fā)生的最主要的物態(tài)變化，下列說法中正確的是 ( )A.凝華 B.凝固 C.升華 D.液化3、在有些地區(qū)，人們常在小河邊洗衣服。如圖2所示，人們先把臟衣服浸泡在河水里，然后提出來放在石板上，用木棒捶打，水花四濺，如此反復(fù)多次，直到衣服被洗凈為止。這里，用木棒捶打的主要目的是 ( )A.把衣服上的灰塵打碎，以便于洗滌 B.增大木棒與灰塵之間的摩擦，將灰塵帶走C.迫使?jié)褚路锩娴乃畯囊路w維之間的縫隙中高速噴出，利用高速水流將灰塵沖洗掉D.木棒捶打，使衣服突然運動起來，而衣服上的灰塵由于具有慣性仍然靜止，從而使灰塵脫離衣服圖2圖34、如圖3所示，海北中學(xué)有一個跑道為400m的操場，在操場的主席臺和觀眾席上方一字形排列著A、B、C三個相同的音箱。在一次運動會的開幕式上，站在操場中的所有同學(xué)都可以聽到音箱發(fā)出的足夠大的聲音，但站在某些位置的同學(xué)卻感覺聽不清音箱中播放的內(nèi)容，在圖3的l、2、3三個位置中，位于哪個位置附近的同學(xué)應(yīng)該是“感覺聽不清”的？ ( )A 1 B .2 C. 3 D. 在哪個位置都一樣 5、炒菜時如果發(fā)生油鍋起火現(xiàn)象，下列做法中最不應(yīng)該的是 ( )A.加一些冷油，降低溫度 B.立刻蓋上鍋蓋C.立即向鍋內(nèi)倒入冷水來滅火 D.將蔬菜倒入油鍋內(nèi)6、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自行研制的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)(BDS)。系統(tǒng)由空間端、地面端和用戶端（導(dǎo)航儀）組成，全部建成后可在全球范圍內(nèi)為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時服務(wù)。2012年12月27日，北斗導(dǎo)航業(yè)務(wù)正式對亞太地區(qū)提供無源定位、導(dǎo)航、授時服務(wù)。關(guān)于“BDS”的工作過程，下列說法正確的是( )A.導(dǎo)航儀只能接收地面端的中心控制系統(tǒng)的信息而不能接收導(dǎo)航衛(wèi)星的信息B.導(dǎo)航儀只能接收導(dǎo)航衛(wèi)星的信息而不能向?qū)Ш叫l(wèi)星發(fā)送信息C.導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射的電磁波不能在真空中傳播D.導(dǎo)航儀與導(dǎo)航衛(wèi)星之間是通過電磁波傳遞信息的7、小明學(xué)習(xí)了電路知識后，想利用發(fā)光二極管設(shè)計一個帶開關(guān)指示燈的照明電路，晚間關(guān)閉照明燈后，利用二極管發(fā)出的光指示開關(guān)所在的位置。他共設(shè)計了4個電路，如圖4所示，其中L為白熾燈，規(guī)格為(220V 60W)、D為發(fā)光二級管，規(guī)格為(1.2V 0.O1A)、S為單刀雙擲開關(guān)、R為限流電阻。圖4中能夠滿足要求的電路是 ( )圖48、某測量儀器及其控制電路如圖5所示。儀器的等效內(nèi)阻為100歐，正常工作電流范圍為100300mA，電源電壓為30V?？刂齐娐酚蓛蓚€滑動變阻器組成，為了快速準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)儀器的工作電流，應(yīng)選用哪一組變阻器？ ( )A.R1=lOO歐, R2=10歐 B.R1=200歐, R2=20歐C.R1=l00歐, R2=100歐 D R1=200歐, R2=200歐圖5 9、明光中學(xué)的同學(xué)制定了一個劃船比賽規(guī)則：在距兩個船隊之間的中點處放置一個插有紅旗的小木箱（發(fā)令槍響時被釋放，隨河水流動）：甲、乙兩船隊（兩船連線與水流方向平行）聽發(fā)令槍聲同時從上游和下游向著小木箱出發(fā)；先得到小木箱的船隊獲勝。針對這個比賽規(guī)則同學(xué)們開展了討論，下列選項是一些同學(xué)的意見，其中正確的是 ( )A.比賽規(guī)則不公平，對上游船隊有利B.比賽規(guī)則不公平，對下游船隊有利C.比賽規(guī)則公平，水流動對兩船隊影響效果一樣D.條件不足，無法確定圖610、小轎車勻速行駛在公路上，坐在副駕駛位置的小青觀察到轎車速度盤的指針始終在11Okm/h位置處，在超越相鄰車道上同向勻速行駛的另一輛大客車的過程中，小青發(fā)現(xiàn)自己經(jīng)過該車的時間約為5s，如圖6所示。則被超越大客車的車速范圍為 ( )A.1020m/s B.2030m/s C.3040m/s D.4050m/s得分評卷人 二、簡答下列各題（每題5分，共30分）1、圖7是常見的一種電動自行車，因其節(jié)能環(huán)保、便捷實用而受到很多工薪階層人員的青睞。請你說出5種電動自行車上不同部件中蘊含的物理知識。圖72、小文同學(xué)學(xué)習(xí)了有關(guān)物理知識后，設(shè)想制作了一個為氣球充氣的電動充氣泵，她畫出了如圖8甲所示的結(jié)構(gòu)示意圖，其中永久磁鐵下方為S極。充氣泵在工作過程中，通過電磁鐵線圈的電流大小隨時間變化情況如圖8乙所示。請簡述這個氣泵為氣球充氣的工作過程。圖8圖93、明光中學(xué)物理實踐小組在裝配直流電動機模型后參加班級的實踐成果展示交流會，在會上演示通過改變直流電動機的轉(zhuǎn)動方向及轉(zhuǎn)速使重物上升或下降的過程。電路元件包括一個單刀單擲開關(guān)、一個雙刀雙擲開關(guān)、一個滑動變阻器、一個小型直流電動機和一個直流電源，如圖9所示。請完成電路圖的連接以實現(xiàn)上述功能。（操作過程中只能扳動開關(guān)，不得再改變電路中的接線）4、電磁波遇到平滑的金屬表面會像光遇到平面鏡一樣發(fā)生反射，反射過程遵循光的反射定律。小明與叔叔一起去參觀救生艇時，發(fā)現(xiàn)救生艇的上方懸掛著一個由三塊相互垂直的正方形薄金屬平板組成的“角反射器”，如圖10所示。請你簡述角反射器的工作原理以及該救生艇懸掛角反射器的原因。圖105、民航客機在飛行過程中，飛行高度可達(dá)lOkm左右，在這種情況下，飛機外部的氣溫可達(dá)-60左右，氣壓也低至26-28kPa。但是座艙內(nèi)卻是溫暖如春，氣壓和地面大氣壓相近。請應(yīng)用物理知識分析飛機座艙內(nèi)是如何獲得如此舒適環(huán)境的。圖116、-般說來，物體在溫度升高時膨脹，溫度降低時收縮，這一現(xiàn)象稱為熱脹冷縮。在相同的條件下，氣體的熱脹冷縮最顯著，液體次之，固體最不顯著。固體、液體、氣體的這種性質(zhì)都可以被利用。有一些電冰箱中的自動溫度控制裝置，就是根據(jù)氣體熱脹冷縮的性質(zhì)制成的。圖11是它的結(jié)構(gòu)示意圖，其中金屬盒是用薄的彈性鋼片制作，表面有一些環(huán)狀波紋，內(nèi)部密封有一定量的氣體。結(jié)合圖片嘗試分析它的控溫原理。得分評卷人 三、（11分）隨著社會的進(jìn)步，電冰箱已經(jīng)成為現(xiàn)代家庭不可或缺的家用電器，下表是某品牌電冰箱的銘牌。請認(rèn)真閱讀銘牌上的信息，并結(jié)合平時的生活經(jīng)驗回答下列問題：1、小明認(rèn)為，耗電量應(yīng)當(dāng)?shù)扔谳斎肟偣β逝c一天的時間的乘積，但計算后卻發(fā)現(xiàn)，差異很大。這是為什么？產(chǎn)品型號BCD-197*氣候類型亞熱帶 ST防觸電類型1總有效容積197L冷凍室容積67L額定電壓/頻率220V/50Hz耗電量105W能源效率等級（GB2021.2-2003）1級額定電流0.45A制冷劑名稱及充灌量R600a 56g2、電冰箱上標(biāo)示的耗電量為0.58 kWh/24 h。但是在炎熱的夏季當(dāng)電冰箱內(nèi)裝滿食物后，小明利用電能表測量的結(jié)果大約是該耗電量的1.5倍，其可能原因是什么？3、若某電冰箱的耗電量按銘牌上標(biāo)注的耗電量的1.5倍計算，該電冰箱一天要工作多長時間？得分評卷人 四、（12分）工人師傅經(jīng)常使用一種稱為“大力鉗”的工具夾緊或切斷金屬材料，圖12所示為用于切斷金屬所常用的一種小型大力鉗，其各部分尺寸已在圖中標(biāo)明（單位為cm）。若工人師傅的單手最大握力為900 N，他使用該大力鉗時，在被鉗材料處能夠產(chǎn)生的最大壓力為多大？圖12得分評卷人 五、（12分）三峽水利樞紐工程是中國規(guī)模最大的水利樞紐工程，如圖13所示。樞紐控制流域面積約1.0xl06km2，占長江流域面積的56%，壩址所在位置年平均流量為Q4.51xl011 m3。水利樞紐的主要任務(wù)包括防洪、發(fā)電、航運三方面，在發(fā)電方面，三峽水電站共安裝32臺7x105kW水輪發(fā)電機組，另外還有2臺5xl04kW的電源機組，總裝機容量（指34臺發(fā)電機組同時工作時的總發(fā)電功率）P=2.25 xl07kW，設(shè)計年發(fā)電量約W=1011kWh。閱讀上述材料，解答下列問題(水的密度=1.0x103 kg/m3，取g=10N/kg)：1.若三峽電站上、下游水位差按h=110 m計算，試求三峽電站將水的勢能轉(zhuǎn)化為電能的效率。2.若34臺發(fā)電機組全部發(fā)電，要達(dá)到年發(fā)電量的要求，每臺發(fā)電機組平均年發(fā)電時間t為多少天？圖13得分評卷人 六、（15分）寒假小明參加了學(xué)校組織的去內(nèi)蒙古草原的冬令營之前，老師對他們講了草原上防火和自救的知識，告訴他們，草原一旦起火，推進(jìn)的速度很快，草原的火就像一堵墻一樣大面積地向前推進(jìn)；但由于草的質(zhì)量小，很快就燒完了，所以當(dāng)火墻的前面還在燃燒，火墻的后面很快就會熄滅，因此火墻比較薄。這一點與森林火災(zāi)有著顯著的不同?；诓菰馂?zāi)的特點，老師囑咐他們，若遇到草原著火，一定要迎著火墻快速地沖過去。如果背著火，朝沒有火的地方跑，很快就會被大火吞噬。若某次草原發(fā)生火災(zāi)時，恰好西風(fēng)，風(fēng)速v1=1 m/s，所形成的火墻厚度D=8m;火墻的推進(jìn)速度可看作與風(fēng)速相同，即v2=v1=lm/s。通常情況下，人在草原上奔跑的速度可達(dá)v3=7m/s;而在十分疲憊的情況下，持續(xù)奔跑的速度約為V4=1.5m/s。人的衣服被火焰點燃所需的時間約為t1=1.5 s。1.請你通過計算說明老師所說的“草原火災(zāi)自救方法”的科學(xué)道理以及后面所說的。如果背著火，朝沒有火的地方跑，很快就會被大火吞噬”的原因。2.假如草原發(fā)生火災(zāi)時，天刮著西風(fēng)，這時你恰好在火場東側(cè)約兩百米的位置。當(dāng)時你隨身帶有以下物品中的某一件：鐮刀、鐵锨、礦泉水。在不方便使用老師所說的“草原火災(zāi)自救方法”的情況下，請你簡述你將如何利用上述物品逃生（任選兩種作答，多選無效）?如果連上述隨身物品也沒有，你還能采用什么方法逃生(只說一種方法，多說無效)? 2013年第二十三屆全國初中應(yīng)用物理競賽(巨人杯)參考解答和評分標(biāo)準(zhǔn) 說明： 1除選擇題外，提供的參考解答不一定都是惟一正確的。對于那些與此解答不同的解答，正確的， 同樣得分。 2評分標(biāo)準(zhǔn)只是按一種思路與方法給出的。在閱卷過程中會出現(xiàn)各種不同情況，可參照本評分標(biāo) 準(zhǔn)的精神定出具體處理辦法，但不要與本評分標(biāo)準(zhǔn)有較大偏離。 3簡答題或計算題是分步給分的。在評分標(biāo)準(zhǔn)中常常寫出、，這里的、是用來 代表答題要點或步驟的。若考生并未寫出這個式子，而在文字表達(dá)或以后的解題過程中反映了這一要 點或步驟，同樣得分。沒有寫出任何式子或文字說明，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)字的運算要求給出的，但對考生不做要求。不要因為有效 數(shù)字的錯誤而扣分。 5要求學(xué)生估算的，要看學(xué)生是否會忽略那些可以忽略的條件。 6在最后定獎時，如果得分相同的人數(shù)超過獲獎名額，因而難于選拔時，可對待選試卷進(jìn)行加分 評判。加分評判的基本依據(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)方法簡便，應(yīng)加分： (3)提出多種正確解法，應(yīng)加分： (4)試卷表達(dá)規(guī)范，條理清楚能充分利用數(shù)學(xué)工具，應(yīng)加分。 上述各項的執(zhí)行都應(yīng)由競賽領(lǐng)導(dǎo)小組做出規(guī)定(省統(tǒng)一分配獎勵名額的由省決定，地、市分配獎 勵名額的由地、市決定)。一、選擇題(每小題2分，共20分) 1C 2 B 3C 4A 5C 6D 7A 8 B 9A 10B二、簡答題(每題5分，共30分) (1)(5分)參考答案 (1)輪胎表面有花紋，增大輪胎與地面問摩擦：(2)行駛過程中，電動機將電能轉(zhuǎn)化為機械能；(3)后視鏡的金屬鍍膜可成虛像；(4)座位里面有海綿，增大受力面積，減小壓強；(5)剎車時，利用增大壓力的方法增大摩擦： (6)把套有花紋，增大手與把套間的摩擦； (7)車燈，將電能轉(zhuǎn)化為光能。 說明：每說對一種作用得l分，最多5分。 2(5分)參考答案(1)電流從電磁鐵A端流入時，電磁鐵上方為S極，永久磁鐵受到電磁鐵的向上的力，彈性金屬片帶動連桿向上運動，彈性氣囊被拉長，氣室內(nèi)氣壓小于外界氣壓左側(cè)閥門關(guān)閉，右側(cè)閥門打開，氣體通過右側(cè)閥門進(jìn)入氣室；(2)當(dāng)電流從電磁鐵B端流入時，電磁鐵上方為N極，永久磁鐵受到電磁鐵的向下的力。彈性金屬片帶動連桿向下運動，彈性氣囊被壓縮，氣室內(nèi)氣壓大于外界氣壓，右側(cè)閥門關(guān)閉，左側(cè)閥門打開，氣體通過左側(cè)閥門進(jìn)入排氣管，為氣球充氣；(3)如此反復(fù)，將氣體不斷充入氣球。說明：(1)2分，(2)2分，(3)1分，共5分 3(5分)參考答案 見圖答1 說明：全部連接正確，得5分；滑動變阻器、單刀單擲開關(guān)、電動機、電源連接正確，雙刀雙擲開關(guān)錯誤，得2分：雙刀雙擲開關(guān)連接正確，其余部分連接錯誤得3分。 圖答14(5分)參考答案 (1)無論雷達(dá)波從哪個角度射向角反射器，反射波最終都會沿與入射方向平行的直線返回；(2)救生艇懸掛角反射器是為讓雷達(dá)能夠盡快發(fā)現(xiàn)救生艇。在必要的時候開展?fàn)I救。 說明：(1)3分，(2)2分。共5分。 5，(5分)參考答案 (1)為了維持座艙內(nèi)的氣壓與地面大氣壓接近，需要壓縮機不斷地將空氣壓入座艙，在這一過程中，壓縮機對空氣做功，使空氣的內(nèi)能增大，溫度升高；(2)為了保持座艙內(nèi)適宜的溫度，還需要空調(diào)機來降溫。 說明：(i)3分，(2)2分。共5分。 6(5分)參考答案 (1)當(dāng)電冰箱內(nèi)的溫度高于設(shè)定溫度時，金屬盒內(nèi)的氣體膨脹，使金屬盒的兩個側(cè)面凸起來，通過連桿帶動控制連桿、動觸點向右移動，與兩靜觸點接觸，接通工作電路，壓縮機工作，電冰箱內(nèi)溫度降低(2)當(dāng)溫度降低至設(shè)定溫度以下，金屬盒內(nèi)氣體體積減小金屬盒的兩個側(cè)面凹進(jìn)去，通過連軒帶動控制連桿、動觸點向左移動，導(dǎo)致動觸點與靜觸點分離切斷工作電路壓縮機停止工作。(3)如此反復(fù)保持電冰箱內(nèi)的溫度不高于設(shè)定溫度。 說明：(1)、(2)各2分，(3)1分。婪5分。三、（11分）參考解答 1、電冰箱是間歇工作的，只有當(dāng)冷凍室內(nèi)的實際溫度高于設(shè)定溫度時電冰箱的壓縮機才開始工作。 (3分) 2、電冰箱上標(biāo)示的耗電量為常溫下，電冰箱內(nèi)不放任何物體，且不開冰箱門的情況下測得的。而在實際應(yīng)用過程中，真實的耗電量會更大一些一(3分) 3 、該電冰箱真實耗電量：W=1.5x0.58kWh=0.87kWh(2分) 一天實際工作時間(3分)四、(12分)參考解答 大力鉗工作時，相當(dāng)于杠桿組合，其中ABC、CDE以及對應(yīng)的下半部分分別為杠桿。(2分) 假設(shè)力的方向沿豎直方向，則杠桿CDE可模型化為圖答2的情況，其中D為支點。根據(jù)杠桿平衡條件可得： F1L1=F2L2(2分) 由題意可知：F1=900 N，L1=12 cm，L2=2cm。 所以(3分) 同理：杠桿ABC可模型化為圖答3的情況，其中B為支點。根據(jù)杠桿平衡條件可得： F3L3=F4L4(1分) 由題意可知：F3=F2=5.4103N，L3=4.5cm L2=1.5cm 所以(2分) 注：兩個受力分析圖各1分。五、(12分)參考解答 1水力發(fā)電是利用河川、湖泊等位于高處的水流至低處時，水的重力做功，將水流減小的重力勢能，通過水輪機、發(fā)電機轉(zhuǎn)化為電能(2分) 年平均流水總質(zhì)量：rn=pQ=1.0x1034.51x1011kg=4.511014 kg(2分j 流水年平均做的總功W水=Gh=mgh=4.51101410110J=4.96x