第二十屆全國應用物理競賽試題及答案word

1、2010年第二十屆全國應用物理競賽試題一、選擇題（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。 12009年的諾貝爾物理學獎由三人分享，其中在光纖通信技術方所做的原創(chuàng)性工作而被稱為“光纖之父”的美籍華人是（ ） A錢永健 B朱棣文 C高錕 D丁肇中 2晴朗無風的早晨，當飛機從空中飛過，在蔚藍的天空中會留下一條長長的“尾巴”，如圖1所示，這種現(xiàn)象俗稱為“飛機拉煙”。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因之一是飛機在飛行過程中排出的暖濕氣體遇冷所致。在這一過程中，暖濕氣體發(fā)生的物態(tài)變化是 （ ） A熔化 B液化 C蒸發(fā) D升華 3.2010年1月2日起，我

2、國北方大部分地區(qū)遭大范圍降雪天氣襲擊。大雪嚴重影響了民航、鐵路和高速工路等交通，如圖2所示。在遇到這種天氣時，為了盡快清除積雪，常用的辦法是撒“融雪鹽”，這是因為 （ ） A.“融雪鹽”與少量水發(fā)生化學反應，產(chǎn)生的熱量使周圍的冰雪熔化 B.“融雪鹽”產(chǎn)生“保暖層”，使冰雪吸收足夠的“地熱”而熔化 C.使雪形成“含融雪鹽的雪”，“含融雪鹽的雪”熔點低于當?shù)販囟?，使雪熔?D.“融雪鹽”有利于冰雪對陽光的吸收，從而加快冰雪的熔化 4.小明發(fā)現(xiàn)戶外地面以上的冬季供熱管道每隔一段距離總呈現(xiàn)型，如圖3所示。其主要原因是 （ ） A.為了避開行人和建筑物 B.為了美觀 C.為了避免管道因熱脹冷縮導致的損壞

3、 D.為了方便工人師傅安裝和檢修 5.體操、投擲、攀巖等體育活動都不能缺少的“鎂粉”，它的學名是碳酸鎂。體操運動員在杠前都要在手上涂擦“鎂粉”，其目的是 A.僅僅是為了利用“鎂粉”吸汗的作用，增加手和器械表面的摩擦而防止打滑 B.僅僅是為了利用手握著器械并急劇轉動時“鎂粉”能起到襯墊作用，相當于在中間添加了一層“小球”做“滾動摩擦” C.僅僅是為了利用“鎂粉”填平手掌的褶皺和紋路，使手掌與器械的接觸面積增大，將握力變得更加實在和均勻 D.上述各種功能都有 6.小新同學家中的墻壁上豎直懸掛著一指針式電子鐘，當其因電池電能不足而停止時。指針最可能停在如圖4所示的哪個位置附近 （ ） 7.小明在用可

4、變焦的光學照相機（一種鏡頭焦距大小可根據(jù)需要發(fā)生改變的光學照相機）給小蘭拍了一張半身照之后，保持相機和小蘭的位置不變。又給小蘭折了一張全身照。關于這個過程對相機的調節(jié)，下列說法中正確的是 （ ） A.焦距變大，像距也變大 B.焦距變小，像距也變小 C.焦距變大，像距變小 D.焦距變小，像距變大 8.為判斷一段導線中是否有直流電流通過，手邊若有下列幾組器材，其中最為方便可用的是 （ ） A.小燈泡及導線 B.鐵棒及細棉線 C.帶電的小紙球及細棉線 D.被磁化的縫衣針及細棉線 9.物理小組的同學想利用閃電和雷聲的時間間隔計算閃電發(fā)生位置到他們的距離，以下是四位同學提出的不同方案，其中計算結果誤差最

5、小的應該是 （ ） A.記錄剛剛看到閃電至剛剛聽到雷聲的時間，再乘以聲速 B.記錄剛剛看到閃電至雷聲剛剛結束的時間，再乘以聲速 C.由兩位同學分別按選項A、B兩種方法測量時間，求平均值后，再乘以聲速 D.由一位同學按照選項A的方法，多測幾次對應不同閃電與雷聲的時間間隔，求平均值后，再乘以聲速 10.圖5是環(huán)衛(wèi)工人用的一種垃圾夾的結構示意圖。拉繩的一端固定在手把上，另一端穿過空心管桿與兩夾爪的一端相連。當用力捏手把時，夾爪在拉繩的作用下可夾持物體，同時彈簧被壓縮：當松開手把時，夾爪在彈簧的作用下恢復原狀。在使用過程中，手把和夾爪分別是 （ ）A.省力杠桿，費力杠桿B.費力杠桿，省力杠桿C.省力杠

6、桿，省力杠桿D.費力杠桿，費力杠桿二、簡答下列各題（每題5分，共30分） 1.小軍的爸爸想拆除廚房一盞燈，并將控制該燈的開關改成插座。但是他家所有的線路都是（除了電燈和開關的接線盒處，其余部分的導線都在墻內），若將改動后的線路重新鋪設明線又不美觀。小軍得知后，又經(jīng)過認真思考，他根據(jù)物理課上所學的知識。首先畫了他家現(xiàn)有接線的電路圖（如圖6所示），并認為只需在原線路上稍作改裝，就能達到目的。請你用文字說明小軍的改裝方法，并在右側虛線框中畫出改裝后的電路圖。 2.2008年8月1日，京津城際高速鐵路正式開通運營，使用的是國產(chǎn)“和諧號”CRH3型動車組（如圖7所示）。該車車廂內部設有獨特的空氣調節(jié)系統(tǒng)

7、，夏天送冷風時，車頂中部和下部的送風量之比約為3：1；冬天送熱風時，車頂中部和下部的送風量之比約為1：3.這樣送出的風平和、均勻，保障車廂各處溫度適宜。請定性解釋采用這種送風比例設計的原因。 3.“鴛鴦火鍋”是用金屬片將鍋的內部空間隔成相等的兩部分，一邊放清湯鹵。一邊放紅湯鹵，清湯和紅湯的質量、主要成分以及初溫幾乎相同，但是清湯鹵一側液面沒有油層，紅湯鹵一側液面有一層麻辣風味的油，如圖8所示。吃飯的人們可根據(jù)自己的喜好把食物放入不同的湯料中進行燙涮。但小新注意到每次使用這種“鴛鴦火鍋”吃燙涮食品時，總是紅湯鹵一側首先沸騰。最初，小新認為這是由于紅湯鹵一側的火更大些，但觀察發(fā)現(xiàn)，兩邊的火焰相同。

8、試分析為什么總是紅湯鹵一側先沸騰。 4.小麗在廚房幫媽媽做飯時發(fā)現(xiàn)菜刀上有兩種孔，如圖9所示，她對這兩種孔的作用不了解。請你給她解釋圖中孔、的作用。5.中新網(wǎng)2009年5月20日電：英國每日郵報19日刊登了一組照片，如圖10所示?；淫Z在飛行途中突遇強風，這只藝高膽大的灰鵝做出了令人吃驚的動作以飛行方向為軸線，橫向轉體180度，但最難的是它的頭部依然保持著正常飛行時的姿態(tài)！雖然這看起來有些不可思議，連世界上最優(yōu)秀的運動員都會被其柔韌的鵝脖所折服。請你思考并回答，灰鵝這樣轉體的效果是什么，為什么？6.露天放置的大型石油液化氣罐，為了防止因溫度過高而造成爆炸等事故，罐體外表面通常漆成銀白色，如圖11

9、所示.而露天安放裝的電力變壓器，同樣為了防止因溫度過高而造成火災等事故，在采用加注冷卻油、安裝散熱管等一系列散熱措施的同時，卻把其外表面漆成顏色很深的灰黑色，如圖12所示。同樣是為了防止溫度過高，一個外表面漆成顏色很淺的銀白色，另一個外表面卻漆成顏色很深的灰黑色，這是為什么呢?三、(11分)黑光誘蟲燈是應用物理學原理治理害蟲的一種專用設備，其結構和工作電路與普通的日光燈的基本相同，區(qū)別只是黑光誘蟲燈燈管的材料和其內壁上所涂的熒光粉不同。有的黑光誘蟲燈的燈管外側加一層高壓電網(wǎng)殺滅害蟲，如圖13所示，有的是直接利用自然水源(如養(yǎng)魚池等)殺滅害蟲。黑光誘蟲燈在正常工作時，會發(fā)出波長為365nm的“光

10、”，盡管這種“光”，人眼看不見，一些害蟲卻看得見。具有趨光特性的害蟲見到這種“光”后即紛紛飛來，為進一步殺滅害蟲創(chuàng)造條件。 1為什么人眼看不見黑光誘蟲燈發(fā)出的“光”傘它發(fā)出的是紅外線還是紫外線?人的視覺頻率范圍：(0.430.75)×1015Hz 2盡管人眼看不見黑光誘蟲燈發(fā)出的“光”，但技術人員仍然不允許我們用肉眼近距離地直接觀察正在正常工作的黑光誘蟲燈燈管。這是為什么? 3通常一盞H-40型40W的黑光誘蟲燈可以用來誘殺害蟲的果園范圍約35畝。小胖家承包有400畝果園，在果園里安裝的這種黑光誘蟲燈每年工作約150天，每天工作約10小時，電價按每度電05元計算，則每年需要為這些黑光

11、誘蟲燈交多少元電費? 4請解釋上述兩種黑光誘蟲燈是如何殺滅害蟲的。四、(12分)小明發(fā)現(xiàn)他家的電源插排上有多個指示燈，如圖14甲所示。小明將電源插排拆開后發(fā)現(xiàn)，每個指示燈實際上是一個發(fā)光二極管，每個發(fā)光二極管和一個定值電阻串聯(lián)后接在220V的電源上。 他通過查閱資料得知，發(fā)光二極管的結構與普通二極管相似，由一個PN結構成，具有單向導電性。當在發(fā)光二極管上加正向電壓時，發(fā)光二極管導通并發(fā)光；當加反向電壓時，發(fā)光二極管截止(電阻可視為無窮大)且不發(fā)光。如果將發(fā)光二極管D和電阻只接在如圖14乙所示的正弦交流電路中，只有在交流電壓正半周期時，發(fā)光二極管導通，在負半周期時不導通。并可以證明：若用UD表示

12、發(fā)光二極管導通時其兩端的電壓，當所加的交流電壓為U時，電阻R上的電壓為 實際上交流電壓值是變化的，其瞬時可達到的最大值約為。 查表可知發(fā)光二極管正常發(fā)光時其兩端的電壓約為2V，通過它的電流約為10mA，計算時忽略發(fā)光二極管發(fā)光過程中消耗功率的變化。 (1)為了保證發(fā)光二極管的安全，需要串聯(lián)一個多大阻值的定值電阻? (2)此時發(fā)光二極管和定值電阻消耗的總功率為多大? (3)如果我國有一億個家庭每天使用帶有一個發(fā)光二極管指示燈的插排，每天工作24小時，那么我國每年(按365天計算)要損耗多少度電? (4)根據(jù)此現(xiàn)象警示我們平時要如何節(jié)約用電?五、 (12分)現(xiàn)代社會汽車大量增加，發(fā)生交通事故的一個

13、重要原因是遇到意外情況時車不能立即停止。司機從看到情況到肌肉動作操縱制動器來剎車需要一段時間，這段時間叫反應時間；在這段時間內汽車要保持原速前進一段距離，這段距離叫反應距離。從操縱制動器剎車,到車停下來，汽車又要前進一段距離，這段距離叫制動距離。 下面是一個機警的司機駕駛一輛保養(yǎng)得很好的汽車在干燥的水平公路上以不同的速度行駛時，測得的反應距離和制動距離。請回答： 速度km·h-140506080100反應距離m79111519制動距離m813203454 (1)剎車過程中輪胎會發(fā)熱，這是什么原因?是什么能轉化為什么能的過程? (2)利用上表數(shù)據(jù)，通過計算求出該司機的反應時間大約是多少

14、秒? (3)分析上表數(shù)據(jù)可知，汽車制動距離與行駛速度有什么關系? (4)為了提醒司機朋友在雨雪天氣里注意行車安全，在高速公路旁邊設置了“雨雪路滑，減速慢行”的警示牌，請簡要說明這句話的物理道理。 六、(15分)“手拉葫蘆”(如圖15所示)是一種攜帶方便、使用簡易的手動起重機械，廣泛用于工廠、土地、礦山、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等環(huán)境，用來完成起吊貨物等任務。其中HCB30型“手拉葫蘆”的技術數(shù)據(jù)如下表：型號HCB30承載鏈條股數(shù)(股)2最大承載質量(t)3鏈條直徑(mm)8一次起升高度(mm)3手拉輪直徑(mm)150測試載荷(kN)37.5承載輪直徑(mm)50最小凈空高度(mm)470凈重(kg)21.7

15、最大載荷所需拉力(N)360毛重(kg)22.3 注：“一次起升高度”是指，成年人在站立狀態(tài)，用左、右兩手交替拉動手拉鏈條進行正常起重操作的過程中，左手或右手下拉一次(按30cm計)，所吊重物上升的高度。 承載輪上所纏的承載鏈條較粗且兩端固定，而手拉輪上所纏的手拉鏈條較細且構成一個完整的環(huán)。工作過程中，手拉鏈條、承載鏈條在輪上都不打滑。其纏繞情況如圖16所示。(取g=10Nkg) 1根據(jù)題目中提供的相關信息，通過計算，分析判斷HCB30型“手拉葫蘆”的手拉輪與承載輪是否是一個共軸的輪軸? 2計算該型“手拉葫蘆”在滿載的情況下正常工作時的機械效率。2010年第二十屆全國初中應用物理競賽參考解答和

16、評分標準說明：1.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.評分標準只是按一種思路與方法給出的，在閱卷過程中出現(xiàn)各種不同情況，可參照本評分標準的精神定出具體處理辦法，但不要與本評分標準有較大偏離。3.問答題或計算題是按照分步方法給分的。在評分標準中常常寫出（1）式幾分，（2）式幾分這理的式子是用來代表步驟的。若考生并未寫出這個式子。而文字表達或以后的解題過程中反映了這一步驟，同樣得分。沒有寫出任何式子或文字說明，只給出最后結果的，不能得分。4.參考解答中的數(shù)字結果是按照有效數(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

17、.要求學生估算的，要看學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，應加分；（2）方法簡便，應加分；（3）提出多種正確解法，應加分；（4）試卷表達規(guī)范，條理清楚，能充分利用數(shù)學工具，應加分；上述各項的執(zhí)行都應由競賽領導小組做出規(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）1.C 2.B 3.C 4.C 5.D 6.A 7.B 8.D 9.A 10A二、簡答題（每小題5分，共30分） 1.

18、（5分）參考答案 有三個要點：（1）將燈頭拆下，將電燈接線盒內的兩根導線接在一起。（2）把開關接線盒拆掉，換作插座接線盒，將連接開關的兩根導線接在插座對應位置。（3）電路圖如圖答-1所示。 說明：要點（1）、（2）各2分，要點（3）1分，共5分。 2.（5分）參考答案 有兩個要點：（1）溫度低的空氣密度大，冷風從車頂吹進來后，快速下沉，結合窗口送風可使整個車箱溫度很快均勻降低。（2）溫度高的空氣密度小，熱風從下部吹進來后，快速上升，結合車頂送風可使整個車箱溫度很快均勻升高。 說明：（1）、（2）兩個要點各2分，表達清晰再加1分，共5分 3(5分)參考答案 有二個要點：(1)鍋體兩側火焰相同，在

19、相同時間內，湯料吸收的熱量近似相同。(2)但由于紅湯側液面上方有一層油，使蒸發(fā)減慢，帶走的熱量較少(3)兩邊湯料的質量，主要成分以及初溫幾乎相同，所以紅湯溫度升高得快，首先沸騰。 說明：(1)1分，(2)、(3)各2分，共5分。 4(5分)參考答案 有兩個要點：(1)孔是掛刀孔，用此孔把菜刀掛在墻(或支架)上；(2)孔為透氣孔，在切菜的時候，透氣孔中的空氣會在菜片和菜刀之間形成隔層，避免大氣壓將菜片直接壓緊在菜刀上而增人切菜阻力；同時菜片和菜刀之間的空氣可使菜片脫落而不粘刀。 說明：(1)1分，(2)4分，共5分。 5(5分)參考答案 有四個要點：(1)迅速降低高度；(2)這樣轉體可使翅膀下方

20、空氣流速大于上方空氣流速：(3)根據(jù)流速大的地方壓強小，流速小的地方壓強大的規(guī)律；(4)灰鵝受到的向下的壓力大于向上的壓力從而使灰鵝受到空氣的壓力的合力方向向下，有助于灰鵝迅速降低高度，躲避強風，使飛行更安全。 說明：(1)、(2)、(3)各1分，(4)2分，共5分。 6(5分)參考答案 三個要點：物體表面顏色越淺，反射熱輻射的能力的越強，進行熱輻射的能力越差：物體表面顏色越深，反射熱輻射的能力的越弱，進行熱輻射的能力越強， (2)引油液化氣在罐中貯存，本身不產(chǎn)生熱。其溫度升高主要是因為吸收來自環(huán)境中通過熱輻射傳遞的熱量，因此，為了避免溫度升得過高，而將其表面漆成銀白色，增強其反射熱輻射的能力

21、，減少吸收的熱量。 (3)正常運行中的電力變壓器， 會有極少部分的電能轉化為內能，導致其溫度升高，當變壓器的溫度比環(huán)境溫度高時，將其漆成顏色很深的灰黑色，有利于將熱量通過熱輻射的方式傳遞到環(huán)境中，從而避免自身溫度升得過高。 說明：(1)1分，（2）、(3)各2分，共5分。三、(11分)參考解答 1. 黑光誘蟲燈發(fā)出的“光”的頻率： (1分)由于0.82×1015Hz>0.75×1015Hz即黑光誘蟲燈發(fā)出的“光”不在人的視覺頻率范圍內，所以人眼看不見黑光誘蟲燈發(fā)出的“光”。(1分) 由于黑光誘蟲燈發(fā)出的“光的頻率比可見光中頻率最高的紫光還高，所以黑光誘蟲燈發(fā)出的“光”

22、是紫外線。 (1分) 2.盡管黑光誘蟲燈發(fā)出的紫外線不能引起人的視覺，但由于紫外線能灼傷眼睛的視網(wǎng)膜，損傷人的視力。所以不允許用肉眼近距離地直接觀察正在正常工作的黑光誘蟲燈燈管。（1分) 3.由于，所以至少需要在果園里安裝12盞這種型號的黑光誘蟲燈。（1分）12盞黑光誘蟲燈的總功率：P=12×40W=480W0.48kW（1分）每年工作時間：t=150×l0h=1500h（1分）每年消耗電能；W=pt=-0.48×1500=720kwh（1分）每年需交電費：720×0.5元=360元（1分）4.(1)害蟲被黑光誘蟲燈發(fā)出的紫外線誘惑，在飛向燈管的過程中接觸高壓電網(wǎng)，被滅殺；(1分)(2)黑光誘蟲燈經(jīng)水面成像，害蟲飛向水中黑光誘蟲燈的像落入水中被滅殺。(1分)四、(12分)參考解答 1因電阻與二極管串聯(lián)，所以通過二者的電流均為I=10mA （1分） 電阻兩端的最大電壓（1分） 定值電阻的阻值（1分） 2加在電阻上的電壓UR=0.45U-UD97V（1分） 電阻所消耗的功率（1分）發(fā)光二極管消耗的功率PDUDI2×0.01W=0.02W（1分）發(fā)光二極管和定值電阻消耗的總功率：P總=PR+PD0.32W（1分）3消