2022年初中物理竞赛试题.doc

全国初中应用物理竞赛试题

注意事项：
1．请在密封线内填写所在地区、学校、姓名和考号。
2．用蓝色或黑色钢笔、圆珠笔书写。
3．本试卷共有六个大题，满分100分。
4．答卷时间：3月27日（星期日）上午9:30—11:10
一、本题共10小题，每题2分，共20分。如下各小题给出四个选项中只有一种是对旳，把对旳选项前面字母填在题后括号内。
1．目前，诸多汽车驾驶室里均有一种叫做GPS(全球卫星定位系统)接受器装置。GPS接受器通过接受卫星发射导航信号，实现对车辆精拟定位并导航。卫星向GPS接受器传送信息依托是 ( )
甲
乙
图1
A．红外线 B．紫外线
C．电磁波 D．激光
2．图1为工人师傅用手推车运送纯净水图片，对于这两种措施中哪种措施比较省力判断，下列说法中对旳是 ( )
A．图甲措施比较省力
B．图乙措施比较省力
C．图甲和图乙两种措施所用力大小相等
D．无法判断
图2
3．如图2所示，教室里天花板下面装有多挡位吊扇，当吊扇正常工作时，对于吊扇对天花板拉力大小与其重力大小判断，下列说法中对旳是 ( )
A．吊扇在高挡位工作时，拉力等于重力
B．吊扇在低挡位工作时，拉力不不不小于重力
图3
C．电扇在任意挡位工作时，拉力等于重力
D．电扇在任意挡位工作时，拉力不不小于重力
4．在学校田径运动会上，小亮注意到发令台上有一块“板子”，如图3所示。有关这块板子作用，她做了如下猜想，其中对旳是 ( )
A．重要用来反射发令枪枪声，因此必要正对着终点计时裁判方向
B．重要用来烘托发令枪冒出白烟，因此应当是深色或黑色
C．重要用来削弱噪声，因此要把它放在看台和发令枪之间
D．重要用来遮阳，因此要把它放在裁判员头上方
5．随着国内航天员在轨道舱内停留时间增长，在轨道舱内进行体育锻炼必将成为航天员需要完毕一项重要工作。下列适合航天员在轨道舱中进行体育锻炼运动项目是 ( )
A．举哑铃 B．跳绳 C．踢毽子 D．拉弹簧拉力器
6．动车组列车进站前减速过程分为两个阶段进行：第一阶段采用“再生刹车”技术，速度从250km／h减至90km／h，这期间停止动力供应，列车依托惯性继续前行，并带动发电机发电；第二阶段采用机械刹车，速度从90km／h开始不断减小直至停止。有关列车进站过程中能量转化，下列说法中对旳是( )
A．第一阶段减小动能所有转化为电能，即电能等于减小动能
B．第一阶段减小动能有一某些转化为电能，即电能不不小于减小动能
C．第二阶段减小动能重要转化为内能，且内能等于减小动能
D．第二阶段减小动能重要转化为内能，且内能不不不小于减小动能
北极星
图4
北斗星
7．在晴朗夜空，我们很容易找到北斗星与北极星，如图4所示。天刚黑下来时候，我们观测并记录一次北斗星与北极星相对于地面位置；半夜时候，我们再次观测并记录北斗星与北极星相对于地面位置。比较这两次记录成果，我们会发现 ( )
A．北斗星和北极星都是运动
B．北斗星和北极星都是静止
C．北斗星是运动，北极星是静止
D．北斗星是静止，北极星是运动
8．在炒花生或栗子时，一般要往锅里放某些沙子(或粗盐)。这样做重要目是 ( )
A．使炒锅温度更高
B．使花生或栗子受热均匀且避免与锅底直接接触时间过长
C．让沙子(或粗盐)吸取某些水分，使花生或栗子更加干酥脆
D．让沙子(或粗盐)吸取某些热量，避免因温度过高而使花生或栗子变焦
乙
图5
甲
9．人站在哈哈镜前，会由于哈哈镜特殊形状而使人体不同部位像或被拉长或被压短而变形，令人发笑。既有一种如图5甲所示由两个水平方向柱面镜连接而成哈哈镜，竖直置于水平地面上。当一种与哈哈镜等高人站在其正前方(如图5乙所示)，她看到像状况是( )
A．上半身像被拉长
B．下半身像被拉长
C．全身像都被拉长
D．全身像都被压短
乙
图6
甲
10．图6甲是某生产流水线上产品输送及计数装置示意图。其中S为激光源，R1为光敏电阻(有光照射时，阻值较小；无光照射时，阻值较大)，R2为定值保护电阻，a、b间接“示波器”(示波器接入对电路无影响)。水平传送带匀速迈进，每当传送带上产品通过S与R1之间时，射向光敏电阻光线会被产品挡住。若传送带上产品为均匀正方体，示波器显示电压随时间变化关系如图6乙所示。已知计数器电路中电源两极间电压恒为6V，保护电阻R2阻值为400Ω。则( )
A．有光照射时光敏电阻R1阻值为800 Ω
B．有光照射和无光照射时保护电阻R2两端电压之比为1：2
C．有光照射和无光照射时光敏电阻阻值之比为1：2
D．每l h通过S与R1之间产品个数为6 000个
二、简答下列各题(每置5分，共30分)
1．警用弓弩因其发射时无光、声音小等特点，被广泛应用于反恐，如图7甲所示。图7乙和丙为两种配有不同瞄准装置弩，它们可用来发射箭和钢珠，并配有手柄、肩托等辅助设备。弩弦拴绕使用了滑轮可有效地减小体积。请观测它构造，并分析它使用过程，其中用到了哪些物理知识?
乙
图7
甲
丙

2．许多轿车后窗玻璃内壁上都平行地贴有若干条很窄金属膜，如图8所示。驾驶员可以通过开
关对其进行控制，当通电时这些金属膜会发热。请回答这些金属膜重要作用是什么?
图8

3．图9中甲、乙两图是同一把平放在一张白纸上透明刻度尺正放和反放照片，图9丙是其沿刻度线方向横截面图。刻度尺刻度线是用油漆喷上去。由图9乙可以看到，每个数字和刻度线右侧均有一种阴影。(1)运用图9丙阐明，该刻度尺刻度线喷在图9丙中所标A、B、C、D哪个部位?为什么?(2)一般都将刻度尺带刻度一侧做得较薄，这样做好处是什么?
甲
图9
乙
丙

图10
4．一串小彩灯，规格都是“4V 0. 2A”，每个小彩灯构造如图10所示，在正常状况下，细金属丝由于表面有一层氧化铜而与灯丝支架不导通，若加上200V以上电压时，氧化铜被击穿，细金属丝与灯丝支架导通。若将这种规格小彩灯接入220V电路中，为使小彩灯正常发光，请通过计算阐明：(1)应串联多少个小彩灯?(2)若其中一只小彩灯灯丝被烧断，其她小彩灯与否还能发光?为什么?

5．为了节省电能，居民楼楼道灯一般由两个开关共同控制。一种是运用光敏器件制成“光控开关”，它作用是光线暗时自动闭合，光线亮时自动断开；一种是运用声敏器件制成“声控开关”，它作用是有声音时自动闭合电路，两分钟后，若再无声音则自动断开。
(1)请将图11甲中器材连成符合上述楼道灯规定电路。
(2)小明受楼道灯电路启发，在爷爷卧室里也安装了这样一种“聪颖”电路。晚上只要拍拍手，灯就亮了，过一会自动熄灭，给爷爷带来了以便。但是遇到晚上有雷雨，就麻烦了，雷声使灯不断被点亮，影响爷爷休息。尚有爷爷睡觉前需要这盏灯始终被点亮。目前再给你两个开关S1、S2，在图11乙中完毕对这个“聪颖”电路改装。并分别阐明在灯自动工作、晚上打雷需取消自动功能和需要灯始终被点亮时开关S1、S2断开与闭合状况。
电源
声控开关
光控开关
电源
声控开关
光控开关
甲
乙
图11

图12
6．某物理爱好小组同窗设计了图12甲所示实验装置，在橡皮塞中紧密地插入一根细玻璃管，将此橡皮塞盖紧在装满水玻璃瓶瓶口，玻璃瓶沿水平方向截面为图12乙所示椭圆。当用力沿图12所示方向挤压装满水玻璃瓶时，会看到细玻璃管内水面明显上升。在这里，同窗们运用细玻璃管内水面变化将玻璃瓶微小形变“放大”了。请你再列举两个用到这种“放大”措施来观测物理现象实验或用到这种措施来工作仪器，并简要阐明“放大”措施。

三、(11分)“米线”是一种特色小吃。端上餐桌有：一碗热汤，上面浮着一层油；一碟切成薄片鲜肉；一碗已煮熟米线。食客先把肉片放进汤内，稍候再加入米线。
既有如下资料：汤初温97℃，比热容4.2×103J／(kg﹒℃)；肉片质量为0.2kg，初温22℃，比热容3.5×103J／(kg﹒℃)。基于健康缘故，肉片必要至少在不不不小于80℃汤中保持2min，在这2 min时间里，由于向外界散热整体温度将下降约2℃。问：
1．碗中油层作用是什么?
2．为实现上述温度规定，碗中汤质量多少应满足什么条件?

四、(12分)微波炉是一种运用向食物发射微波，进而将以微波形式存在电磁能转化为内能来对食物加热厨具。由于微波可以进一步食物表面内约5 cm，因而与蒸烤类厨具比较，具有加热更加迅速特点。
小明家近来买了一种微波炉，她听人们讲运用微波炉对食物加热，不仅加热时间短，还具有加热效率高特点。为了验证后一种说法，她决定借助电能表、手表、温度计等器材实际测量一下微波炉在高火挡烧水时效率。
为此她查看了家中微波炉背面铭牌，上面注明额定输入功率为1200 W，她又查看了她家单相电子电能表，上面注明3200imp／kW•h(它体现每消耗电能1kW•h，该电能表上面发光二极管闪烁3200次)。之后，她关闭其她所有家用电器，将体积为lL、温度为20℃水放入微波炉并用高火开始加热，同步用钟表计时并记录电能表上面发光二极管闪烁次数，历时4 min，电能表上面发光二极管闪烁了256次，此时取出并测得水温度为72℃，请你协助小明计算微波炉烧水时效率。
微波炉中发射微波器件叫做微波管，，若某微波炉内微波管只有一只，且该微波管只能在额定电压下以额定功率工作，请回答这个微波炉是如何仅仅运用这只微波管实目前不同挡位工作昵?

五、(12分)小明爸爸为理解决全家人夏季淋浴问题，想自己动手制作一种太阳能淋浴器。她买来了一种圆柱形金属桶，一种压力传感开关，两个圆柱体以及细线若干。初步设计如图13所示，其中A、B两个圆柱体通过细绳与压力传感开关相连。
已知：圆柱形金属桶底面积Sl=0．5 m2，高h1=50 cm；压力传感开关作用是当它受到竖直向下拉力达到10 N时闭合，通过控制水泵从进水口向桶内注水，当拉力等于4 N时断开，水泵停止向桶内注水；两个圆柱体底面积S2=40 cm2，高h2=12 cm，每个圆柱体重G=6 N。规定当水桶内储水量达200 L时停止注水，当储水量剩余40 L时开始注水。
请你协助小明爸爸在其初步设计基本上，求出满足上述规定两段细线长度。(压力传感开关与金属桶间距离、细绳质量与体积、计算储水量时圆柱体排水体积忽视不计)
图13

六、(15分)随着新能源、低碳等理念普及，小明设想出了一种完全以太阳能电池为能源汽车，如下是她查到某些数据：太阳辐射总功率P总=3．9×1026w，太阳到地球距离r=1．5×1011m，阳光穿过太空和地球周边大气层达到地面过程中能量损耗约为51％；太阳光垂直照射时，太阳能电池能量转化效率最高约为15％；假设一辆太阳能电池车质量约为750kg，盼望达到最高时速为72 km／h，车辆行驶过程中平均阻力约为车重0．02倍，车身最多能敷设太阳能电池板面积约为8m2，驱动电机可以将输入功率90％转化为用于牵引汽车迈进机械功率。(已知半径为r球表面积为S=4r2)
1．根据以上数据，通过计算对小明设想进行分析与评价。
2．你对她设想有什么改善建议?

第二十一届全国初中应用物理竞赛
参照解答和评分原则
阐明：
1．除选用题外，提供参照解答不一定都是惟一对旳。对于那些与此解答不同解答，对旳，同样得分。
2．评分原则只是按一种思路与措施给出。在阅卷过程中会浮现多种不同状况，可参照本评分原则精神定出具体解决措施，但不要与本评分原则有较大偏离。
3．简答题或计算题是按照分步措施给分。在评分原则中常常写出 ① 、② … … ，这里 ① 、② … … 是用来代表答题要点或环节。若考生并未写出这个式子，而在文字体现或后来解题过程中反映了这一要点或环节，同样得分。没有写出任何式子或文字阐明，只给出最后成果，不能得分。
4．参照解答中数字成果是按照有效数字运算规定给出，但对考生不做规定。不要由于有效数字错误而扣分。
5．规定学生估算，要看学生与否会忽视那些可以忽视条件。
6．在最后定奖时，如果得分相似人数超过获奖名额，因而难于选拔时，可看待选试卷进行加分评判。加分评判基本根据是：
（1）所用措施或原理不是课本所讲，具有创新性，应加分；
（2）措施简便，应加分；
（3）提出多种对旳解法，应加分；
（4）试卷体现规范，条理清晰，能充足运用数学工具，应加分。
上述各项执行都应由竞赛领导小组做出规定（省统一分派奖励名额由省决定，地、市分派奖励名额由地、市决定）。

一、选用题（每题2分，共20分）
1 . C 2 . A 3 . D 4 . B 5 . D 6 . B 7 . C 8 . B 9 . B 10. D

二、简答题（每题5分，共30分）
1. ( 5分）参照答案
①手柄上有花纹：表面粗糙增大摩擦。②箭身细长：减小空气阻力。③弓箭或钢珠离开弩弦后能继续运动：物体具有惯性。④箭头锋利：减小受力面积，增大压强。⑤运用弩弹力发射弓箭：将弹性势能转化为动能。⑥肩托：增大受力面积，减小压强。⑦瞄具：光直线传播。 ⑧光学瞄准镜：光折射（凸透镜成像、望远镜）、光直线传播。⑨滑轮组：装箭时省力。⑩滑轮组：放箭时省距离。
阐明：每说对一种作用得1分，最多5分。

2. ( 5分）参照答案
①在冬季，使附着在窗玻璃内表面上小水滴汽化或小冰粒熔化并汽化；使附着在玻璃窗外表面上积雪熔化。②便于司机通过驾驶室上方反光镜观测车背面状况。
阐明：①中每个物态变化名称1分，共3 。 ② 2分。共5分

3. ( 5 分）参照答案
（1）①C所在部位。②为了让刻度线贴近被测物体，减小读数误差。
（2）①刻度尺有刻度一边做得较薄，是为了在应用刻度尺画线时候笔尖贴近刻度尺，线更容易画直。 ② 由于笔尖贴近刻度线，更容易画出长度符合规定线段。
阐明：（1）①l分， ②2分。（2）2分。共5分。

4 . ( 5分）参照答案
（1）应串联接入电路彩灯个数：
（2）此时电路总电阻：…………………①
当其中一只彩灯灯丝烧断瞬间，彩灯等效电路如图答1所示，将所有正常彩灯当成一种电阻，R灯丝，灯丝烧断彩灯，其整体当作一种电阻R断，由于此时细金属丝与灯丝支架不导通，灯丝烧断彩灯电阻R断比正常彩灯灯丝总电阻R灯丝大诸多。………………………②
（4）根据串联电路特点可得：；又由于……………………③
（5）U断=220V ，此时灯丝烧断了彩灯两端电压U断约为220V，不不不小于200V ，氧化铜被击穿，金属丝与灯丝支架将导通，此后灯丝烧断了彩灯相称于导线，220V电压将重新加在其她未被烧坏彩灯两端，因此其她彩灯能继续发光。……………………………………………………………………④
阐明： ( 1 ) l 分。（2）各 1 分。共 5 分。

5. ( 5分）参照答案
（1）见图答2 。
（2）见图答3。…①
需灯自动工作时，断开 Sl ，闭合S2 。…………②
晚上打雷时断开 S2………………………③
需要灯始终被点亮时闭合S1和S2。…………④
阐明： ( 1 ) l 分。（2）各l分。共5分。

6 . ( 5分）参照答案
① 将正在发声音叉接近用细线悬吊着乒乓球，通过乒乓球反复被弹开显示音叉在振动。
② 温度计玻璃管做得很细，用液柱长度变化显示液体热胀冷缩。
③ 金属盒压强计中用指针摆动显示金属盒形变限度。
④ 用托盘天平指针与否指在平衡标牌中央刻度线上来显示天平横梁与否水平。
阐明：其她措施只要对旳也可得分，每答出一点 2.5 分，最多不超过5分。

三、（11分）参照解答
1．减慢蒸发，从而减慢热量散失．……………………………………………………………（3分）
2．由于肉片必要至少在不不不小于80℃汤中保持2min，在此期间，整体温度将下降约2℃，
因此，汤和肉混合后温度至少为t = 82℃………………………………………………………（2分）
根据：Q吸＝Q放以及Q = cm△t……………………………………………………………………（2分）
可得：c肉m肉(t－t肉）＝c汤 m汤 (t汤－t）………………………………………………………（1分）
至少需要汤质量：…………………………………………………………（2分）
…………………………………（1分）
四、（12分）参照解答
4min微波炉消耗电能：……………………………………（2分）
水质量：…………………………………………………（2分）
水吸取热量：………………………（2分）
微波炉效率：…………………………………………………………（3分）
当微波炉中微波管在额定电压下以额定功率持续工作时，设定为高火挡；当微波炉中微波管在额定电压下以额定功率间歇工作时，设定为非高火挡；且工作时间与不工作时间比值越小，微波炉挡位越低。………………………………………………………………………………………………………（3分）

五、（12分）参照解答
桶内储水量为40L时水深：………………………………………（1分）
圆柱体所受浮力大小：…………………………………………………（2分）
圆柱体B排水体积：…………………………………（1分）
圆柱体B浸入水中深度：…………………………………………（1分）
桶内储水量为200L时水深：……………………………………（1分）
圆柱体所受浮力大小： …………………………………………………（1分）
圆柱体A排水体积：
…………（2分）
圆柱体A浸入水中深度：…………………………………………（1分）
压力传感开关与圆柱体A间细线长度：……………………………………………（1分）
圆柱体注与圆柱体刀间细线长度：………………………………………………（1分）

六、（15分）参照解答
1．驱动电机需要达到最大机械输出功率：
……………………………………（3分）
需要电功率：………………………………………………（2分）
垂直于太阳光太阳能电池板得到太阳辐射最大功率：
……………………………（3分）
车上太阳能电池板能提供最大电功率：
…………………………………（3分）
以上所算数据为天气晴朗无云、太阳能电池板始终垂直于阳光时数据，事实上汽车上电池板很难做到始终与阳光垂直，其实际提供电功率会不不小于P电池，不能满足驱动电机需求。……………（2分）
（本题解法会诸多，其她措施对旳均可得分）
2．减轻车体自身重、减少车辆行驶时阻力、减小机械损耗、减少车辆设计最高时速、提高电机效率、兼容其她能源动力、使用蓄电池供电、在车顶部安装折叠式太阳能电池板，停车时将太阳能电池转化电能存入蓄电池、研发高效率太阳能电池板等。……………………………………………………（ 2 分）
（任意答出两点即可得2分）