第十七届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题与答案解析

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1、第十七届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题一(10 分)表 1 中提供的是明湖中学使用的一台教学投影仪的有关数据，请根据其中 的数据，通过计算回答：1这台投影仪的耗电总功率是多大?2如果投影仪的光源采用串联电阻降压的话，所用电阻的阻值应该多大?该电阻消耗 的功率为多大?3这台投影仪的光源采用上述串联电阻降压的方法可行吗?为什么? 4如果上述方法不可行，请你提出一种可以使投影仪正常工作的方案。(要求定性说 明即可)l 二(10 分)李老师的家离学校大约 10km，为了便于上下班，他购买了一部轻便摩托 车来代步，使用的燃料为 93#汽油。根据表 2 提供的数据，请回答：1如果李老师上班时骑车的平均速

2、度为 36kmh，试根据表 2 中所提供的有关信息， 为李老师计算一下，他骑车从家到学校至少需花多少油费? 2小洪同学学过物理以后，给李老师建议：在上述条件不变的情况下，采用加快车速缩短 时间的办法，就一定可以省油费。请你根据自己掌握的知识，分析说明这种方法是否可行。三(12 分)汽车在行驶途中，为了安全，车与车之间必须保持一定的距离。因为，驾 驶员从发现某一异常情况到采取制动动作的“反应时间”里(设同一人、不同速度下的“反 应时间”是相同的)，汽车要通过一段距离(称为思考距离)；而从采取制动动作到汽车完全 停止，汽车又要通过一段距离(称为制动距离)。表 3 中给出了某辆汽车在同一段路面上行

3、驶过程中，在不同速度下的思考距离和制动距离等部分数据。1根据表 3 中已给的数据，分析计算并填写尚缺的三个数据，完成表格。2根据表 3 中的数据，分析或通过计算说明超速和酒后驾车的危害。四(12 分)有一种电脑电源适配器(即充电器)的铭牌如图 1 所示。这款国产充电器， 有九个国家或地区的认证标志，其中已经标出了八个。1请你在第一个标志前的方框中填入所代表的国家名称及其英文名，并在铭牌下面的 另三个图案下填写所表示的含意。2根据给出的数据：说明此电源适配器所适用的电源条件是什么。3用它与配套的笔记本电脑供电使用时的耗电功率大约在什么范围?4试估算它为笔记本电脑供电时的效率大约在什么范围? 5有

4、人说：“如果适配器只是输入端插入电源，输出端不接用电器时就不耗电” ，你 认为对吗?请简要说明理由。五(12 分)我们已经知道，肺活量是一个人做最大吸气后再做最大呼气所呼出的 气体的体积，单位是毫升(ml)。肺活量是身体机能的重要指标之一，对青少年的成长及日 后身体是否健康都关系重大。 我们要注意增强自身的肺活量。图 2 所示的是一种测定肺活量的实用方法，图中 A 为 倒扣在水中的开口薄壁圆筒，测量前排尽其中的空气(即测量前筒内充满水)。测量时，被测者吸足空气，再通过 B 尽量将空气呼出，呼出的空气通过导管进入 A 内，使 A 浮起。 测得圆筒质量为 m，横截面积为 S，筒底浮出水面的高度为

5、H，大气压强为 P0，求： 1，此时圆筒内气体的体积。 2此时筒内气体的压强。 3 “肺活量体重指数”是人体重要的呼吸机能指数，它主要通过人体的肺活量与体重 的比值来反映肺活量和体重的相关程度，用以对不同年龄、性别的个体与群体进行客观的 定量比较分析。例如，我国初三年级男生肺活量体重指数标准：67 以上为优秀；5066 为良好； 3349 为及格；32 以下为不及格。如果体重 60kg 的小强用上面的肺活量仪测肺活量，测得 H=18cm，已知筒 A 的质 量 为 200g，横截面积为 200cm2，请计算他的肺活量体重指数是多少?六(14 分)空气的流动形成风，风具有能量，称为风能。风能具有来

6、源丰富、安全 卫生等优点。图 3 是我国某地区风力发电的外景图。风力发电机中的叶片在风力的推动下 转动，并带动机头发电机发电，为人们提供电能。设该地区空气密度为 13kgm3，一台 风车的轮叶转动时可以形成面积为 600m2的圆面。 1若风速为 10 ms，则 1s 内冲击到风车轮叶形成的圆面的空气质量是多少 kg?已知 1kg 空气以这样的速度运动时具有的动能是 50J，10 台这样的风车工作 1s 所产生的电能可 供 l 盏 220V 60W 灯泡正常工作 2h，求这种风车发电的效率。2若此地年平均风速为 15 ms，100 台这样的风车一年(工作时间按 4000h 计算)获 得的风能相当

7、于完全燃烧多少 kg 煤?(煤的热值为 3x107jkg) 3请你结合风力发电的实际情况及图 4 中的有关信息说明目前风力发电开发的困难和 前景。七(14 分)医院、宾馆等公共场所普遍使用高温高压蒸气消毒锅对物品消毒。图 5 为自动测定锅内温度的电路原理图，其中 R0为定值电阻，A 为温度指示表(实质是一只电流 表)，Rx 为热敏电阻(其电阻值随锅内温度的变化而变化)。热敏电阻的阻值与温度的对应 关系如表 4 所示，电源两端的电压不变。1若锅内温度为 75时电流表指针指向 024A;若锅内温度为 112时电流表指针 指向 050A；若锅内温度为 125时电流表指针指向 060A 求锅内温度为

8、125时热敏电 阻的阻值 Rx。2高温高压蒸气消毒锅内温度与锅内气压的关系如表 5 所示。为了使高温高压蒸气消毒锅内温度不超过 112，高压锅盖上有一限压阀，图 6 为限压阀的原理图，限压阀由一直立圆柱形金属体和滤网型 外套组成。当锅内温度接近 112时，锅内高压气体将 圆柱形金属体项起，并对外排气减压，从而起到限压的 作用。 已知圆柱形金属体的底面积 S 为 02cm2，求该金 属体的质量 m。(外界大气压 p=1O105Pa，g 取 10Nkg)八(16 分)育才中学科技小组的小明同学自行设计了一个地磅，其原理如图 7 所示。 设电源两端电压 U 恒为定值，R0为定值电阻，滑动变阻器的总电

9、阻为 R、总长度为 L，滑动 触头与托盘固联，开始时触头位于变阻器最上端 A，并能随轻弹簧一起上下滑动。已知滑 动变阻器的电阻与其接入电路的长度成正比；当对地磅施加压力 F 时，弹簧的长度会缩短 l。(弹簧发生弹性形蛮时，弹力的大小跟弹簧伸长或缩短的长度成正比：f=kx)请回答： 1说明定值电阻 R0的作用。 2写出电流表的示数，与待测物体质量 m 之间的关系式；并分析此地磅的刻度特点。3有同学建议小明将原理图改为图 8 所示，你认为这样改动好不好?请你分析并 简要说明理由4请你在图 8 的基础上，在图 9 的方框里画出你改进后的电路图，并说明改进后 的 特点。第十七届全国初中应用物理知识竞赛

10、复赛试题 参考解答与评分标准 一、（共 10 分）参考解答 1因为光源消耗的功率为：P光源=U光源I光源=24V10A=240W1 分 鼓风机消耗的功率为：P风机=U风机I风机 =220V0.1A=22W1 分 所以这台投影仪消耗的总功率为：P=P光源+P风机=240W+22W =262W1 分 2若光源采用串联电阻降压，这时所选用的电阴R应分担的电压为： UR=U电源- U光源=220V-24V=196V1 分 通过所选用的电阻R的电流为：IR= I光源=10A0.5 分 所选用电阻的阻值应为：R= UR/IR=196V/10A=19.60.5 分 所选用电阻消耗的功率为：PR=I2RR=（

11、10A）219.6=1960W1 分 3因为所选用电阻消耗的功率为 1960W，远大于投影仪正常工作时所消耗的功率；同时电阻上消耗的 1960W，将产生大量热量，实际使用中很难有效的解决散热问题，因此容易烧毁投影仪。所以，这台投影仪的光源不宜采用串联电阻降压2 分 4只要同学提出的定性文案合理，即可给满分，例如可采用变压器变压的方法等。2 分 二、（共 10 分）参考解答 1、因为李老师的骑车速度为：v=36km/h=10m/s1 分 李老师上学校所用的时间为：t=s/v=1000m/10m/s=1103s1 分 摩托车所做的功应为：W=pt=6103W6103s=6106J1 分 所用的汽油

12、放出的热量应为：Q=W1 分 所以李老师上学校时须用去汽油的质量为：m=Q/q=6106J/4.5107J/kg=0.133kg1 分 所用汽油的体积为：V=m/p=0.133kg/0.7103kg/m3=0.1910-3m3=0.19L0.5 分 所以，李老师上学校应花去油费为：4.90 元/L0.19L=0.93 元0.5 分 2.单独从t=s/v 和W=pt 来考虑，在功率P不变的情况下，提高车速可以减小发动机所做功，好象可以省油。但根据 W=Fs 和P=W/t 可得，P=Fv。也就是说，在行驶阻力不变的情况下，提高车速 v，必然导致发动机的功率 P 增大2 分 所以单纯靠提高车速并不一

13、定能减小发动机所做的功、达到省油的目的2 分 三.（12 分）参考解答 1.（1）由表格中第一行的数据可知：停车距离=思考距离+制动距离，所以第二行的停车距离 15m+38m=53m 2 分 （2）思考距离=行驶速度反应时间1 分 已知：v1=45Km/h=12.5m/s,s11=9m，所以，反应时间 t=s11/v1=0.72s1 分 反应时间 t 相等，v3=90km/h=25m/s，所以，S13=v3t3=25m/s0.72s=18m分 第三行的制功距离=停车距离-思考距离=74m-18m=56m2 分 速度v/（kmh-1） 思考距离S1/m 制动距离S2/m 停车距离S3/m 1 4

14、5 9 14 23 2 75 15 38 53 3 90 18 56 74 4 105 21 76 97 2.（1）从表格中的数据可以看出，行驶的速度越大，思考距离、制动距离也越长，导致停车距离也更长，当然更容易导致交通事故。2 分 （2）根据思考距离=行驶速度反应时间，酒后架车反应时间比不饮酒的反应时间要长一些，因此，思考距离也要长一些，导致停车距离也更长一些，当然也就更容易出现交通事故。2 分 四、（12 分）参考解答 1.中国，China:防水，防触电；防摔打或易破损：2 分 2.适用的电源条件是 100V240v、频率为 50Hz60Hz 的交流电源；2 分 3.由P=UI得耗电功率范

15、围是 100W96W （100V1.0A=100W，240V0.4A=96W）3 分 4.由 =P输出/ P输入得供电的效率在 79.8%83.1 之间； （P输出=19V4.2A=79.8W，P输入分别为 100W、96W）3 分 5.不对：一定要拔下输入端的插头，否则适配器的初级电路通电，仍在耗电。2 分五、（共 12 分）参考解答 1因为圆简漂浮在水面上，所以有F浮=G=mg1 分 又据阿基米德原理 F浮=P水gV排1 分 所以P水gv排=mg,，v排=m/P 水1 分 筒内气体的总体积V=V排+SH=m/p水+SH1 分 2如题图 2，筒外水面比筒内水面高出高度为h=V排/S=m/（P

16、水S）2 分 由分析得：筒内气体压强为P=（P0+P水gh=P0+P水g m/（P水S）=P0+mg/s2 分 3他的肺活量为 V=V排+SH=m/p水+SH=200g/（1g/cm3）+200cm218cm=3800cm3=3800ml2 分 肺活量体重指数=肺活量/体重=3800/60=63（ml/kg）2 分 六、（共 14 分）参考解答 1每秒钟通过的空气流的长度为：L=vt=10m/s1s=10m1 分 每秒钟通过风车轮叶形成的圆面空气流的体积为：1 分 V=SL=600m210m=6103m31 分 空气流的质量为：m=pV=1.3kg/m36103m3=7.8103kg1 分 1 台风车工作 1s 获得的空气的动能为：E