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1、2016 年初中应用物理竞赛试题 及答案 2 第二十六届全国初中应用物理竞赛试题 一、本题共 10 小题，毎小题 2 分，共 20 分。以下各小题给出的四个选项中只 有一个选项中只有一个是正确的，把正确选项前面的字母填在题后的括号内。 1我国有句谚语说： “下雪不冷化雪冷” 。 你认为以下几个说法中一定错误 的是（ ） A冷与不冷是将下雪过程中与下雪过后的 温度进行对比来说的 B冷气流的北上导致气温的降低 C雪的熔化、熔化后水的蒸发以及雪的升 华都需要吸热导致气温的降低 D人们感觉的“冷”与“不冷”除与温度 有关之外，还受空气湿度的影响 2公路交通标志由基板和附着其上的反光 膜组成，夜晚它可以
2、反射汽车射来的灯光，使司 机看清交通标志。 图 1 所示的反光膜横截面的结 构示意图中，设计最合理的是（） 3如图 2 所示，生活中有很多方法都可以 将斧头安紧在斧柄上， 下面四种方法能更好地利 用斧头惯性的是 ( ) 3 图 2 4将一根直木棒放在一装有水的长方体形 状的玻璃水槽中的偏左侧的位置，直木棒静止后 从其正前方观察到的现象是下面四种情况中的 哪一种（） 5 用手提起如图 4 甲所示 长细金属链的一端，使金属链 的另一端接触玻璃杯底部，然 后逐渐将长金属链顺序地盘 入玻璃杯中， 直到金属链几乎能装满玻璃杯。将 玻璃杯放置在水平桌面的最左端，使金属链的另 一端伸出玻璃杯外， 然后用手指
3、按住金属链， 如 图 4 乙所示。若将手指放开， 将会出现下列哪种 现象（ ） A没有变化B 金属链会回到玻璃杯 中 C金属链会下落一段距离后停止滑出杯子 4 D金属链会下落直到玻璃杯清空 6如图 5 所示为双金属片温 度计的内部结构示意图， 双金属片 一般是由形状相同的铜片和铁片 铆合在一起制成的， 其中铜的热膨 胀程度比铁的大。 当温度变化时， 由于内外两层 金属片的膨胀程度不一样而引起指针偏转，同时 在弹力的平衡下， 指针便指在刻度盘上相应的温 度值位置上， 从而显示出被测的温度。 下面关于 双金属片温度计的认识中，错误的是( ) A双金属片温度计是根据固体热胀冷缩的 原理制成的 B被测
4、温度越高，双金属片温度计内弹簧 的弹力越大 C双金属片温度计的指针做得比较长，是 为了能起到将微小形变放大的作用 D要使温度升高时指针顺时针偏转，双金 属片的外层（图中较粗线所示） 应是铁，内层 （图 中较细线所示）应是铜 7有经验的面点师傅在用手从蒸笼里拿刚 蒸熟的馒头之前， 总是先用手蘸上少许凉水。 面 点师傅这样做，主要的道理和目的是（） 5 A利用凉水先对手进行冷却，同时由于水 的比热容又较大，避免手被烫伤 B利用凉水蒸发吸热，以降低手的温度， 避免手被烫伤 C利用凉水蒸发吸热，以迅速降低笼内水 蒸气的温度，避免手被烫伤 D利用凉水把手与热馒头隔开，以避免手 被烫伤 8在抢救呼吸困难的
5、病人时，医生往往给 病人输氧气。氧气经过很长的输送 管道进入病房，再通过一个如图6 所示的装置。这个装置让氧气先通 入瓶中的蒸馏水内，而后才提供给 病人呼吸使用。 研究性学习小组的同学们对于让 氧气通入瓶中的蒸馏水内的目的，提出了如下几 种观点： 过滤氧气，除去输送过程中夹杂的少量杂 质 给氧气加湿，使氧气湿润一些 冷却氧气，降低氧气的温度 通过气泡可以观察氧气的流量大小，便于 调节 6 在上述观点中，最为合理的一组是（） A B CD 9晶晶在超市买了一块豆腐、 一颗圆白菜、 一盒鸡蛋，根据你学的物理知识，你觉得如图7 所示的哪种装袋方式最合理（） 图 7 10半潜船是专门从事运 输大型海上
6、石油钻井平台、大 型舰船、潜艇等超长超重而又 无法分割吊运的超大型设备的 船舶。如图8 甲所示，半潜船 把装货甲板潜入水中，使货物 能够进入装货甲板上。 然后半潜船上浮至船身和 货物一起浮出水面， 将货物运走， 如图 8 乙所示 为用半潜船运送损坏的舰艇。 下列说法中正确的 是（） A半潜船是由密度比水小的实心材料制成 的 7 B建造半潜船时内部一定留有很大体积的 空舱 C没有装载任何货物处于下潜状态的半潜 船， 与它装载着舰艇并浮出水面时受到的浮力大 小一定相等 D图 8 乙中的半潜船的质量必需要小于舰 艇的质量 二、简答下列各题（每题6 分，共 30 分） 1眼镜是我们十分熟悉的光学器件，
7、由镜 片和镜架组成（如图9 所示） 。眼镜可分为矫 正视力的近视眼镜、 远视眼镜、 老花眼镜及散光 眼镜等；保护眼睛的防风眼镜、太阳眼镜、游 泳眼镜等；具有矫正视力和保护眼睛双重功能 的眼镜。 请分别从力学、 光学等不同角度， 说出至少 三条上述各种眼镜中包含的物理知识。 2为防止小轿车在行驶途中由于车门没有 关闭而带来危险， 厂家设计了报警电路。 四个车 门都关闭时蜂鸣报警器不响且指示灯不亮；只要 8 有一扇车门没有关闭， 蜂鸣报警器就会报警， 对 应的指示灯就会发光， 根据指示灯发光情况可判 断哪一扇车门没有关闭。请你在图10 中用笔画 线表示导线， 将各元件连接成符合要求的、电路 图（导
8、线不许交叉或穿过开关） ，说明：每个车 门控制一个开关（ S1对应 L1，其他类推 )当车门 关闭时开关断开，车门打开时开关闭合。 图 11 3 如图 11甲所示的吊车在试图吊起损坏的 车辆时，发生了翻车事故（如图11乙所示） 。请 你分析吊车翻车的3 种可能原因。 4参加拔河比赛前老师告诉同学们应注意 9 以下技巧： 挑选体重大的同学参赛； 穿较新 的有花纹的橡胶底运动鞋； 拔河时身体要句后 倾斜适当角度， 两腿前伸两脚用力蹬地， 重心落 在脚掌后面；发力时，绳子一定要拉直，听到 口号一起用力往后拉。 请你分析并说出3 条上述 技巧背后蕴含的物理知识。 5在秋季无风或微风的清晨，湖面上方经
9、常有一层厚厚的“水雾” 。请你解释秋季水面容 易产生水雾的原因。 三、 （11分）抽水蓄能电站是一种特殊 的发电站，也是目前电力系统中 最可靠、最经济、寿命周期长、 10 容量大、技术最成熟的储能装置。 抽水蓄能电站 的基本结构如图13 所示，当电网上的电能有盈 余时，抽水蓄能电站就利用盈余的电能，通过蓄 能机组带动水泵， 把水由低处的下库抽到高处的 上库并储存起来； 当电网上的电能不足时， 使原 来抽到上库的水再流回下库， 并推动蓄能机组带 动发电机发电。 2015年 6 月 12 日，安徽金寨抽水蓄能电站 项目正式开工。 总装机容量 120万千瓦（此处可 看作总发电功率为120 万千瓦）
10、，计划建设 4 台 单机容量 30 万千瓦的发电机组。设计年总抽水 消耗电能 26.8 亿千瓦时，蓄能发电20.1 亿千瓦 时。取 g=10N/kg，求： 1按照设计要求，平均每年这4 台发电机 组相当于要共同工作连续工作多少天？ 2该抽水蓄能电站的年运行综合效率? 行 的设计值是多少？ 3若该抽水蓄能电站在放水发电阶段的效 率 ?发=90%， 则抽水蓄能阶段的效率?抽是多少？ 4若该抽水蓄能电站上、下库的水面平均 高度 h=100m，为保证该抽水蓄能电站4 台发电 机组全部满负荷连续发电t0=l0h，试估算，该抽 11 水蓄能电站上库的容量V库至少要多少 m3? 四、 （11 分）2015
11、年 4 月 16 日，中国首创的十秒级闪 充电车在宁波正式下线，如图14 所示。这种电 车采用超级电容 （一种可以直接以电能形式储存 能量的设备，像蓄电池一样也有正、负两极）作 为电能存储设备。 这种超级电容安全环保， 可反 复充放电 100万次以上， 使用寿命长达十年。 与 该车相匹配的充电桩安装在各公交站点，充电桩 在乘客上下车的约30s时间里即可把电充满， 并 可让车持续正常行驶5 km 以上。在制动和下坡 时， 电车还可以把部分动能再转化为电能为超级 电容充电。 若假设这种电车的质量（满载，含乘客）为 m=15t; 正常匀速行驶时，电车受到的平均阻力f 12 为车重 G 的 0.02
12、倍；正常匀速行驶时的速度为 v=10m/s。 （取 g=10N/kg)求: 1 这种电车正常匀速行驶 时的功率 P行。 2 若这种电车每次充满电 后持续正常行驶5km，正常匀 速行驶时的效率为?行=90%。 试估算，每次充满电， 电车从充电桩所获得的能 量 E。 3若每次给这种电车充满电须耗时t=30s。 试估算，充电桩为电车充电时的输出功率P出。 4若按电价 0.5 元/kWh 来计算，则每次充 电需花费电费多少元？与之同样功能的然油公 交车百公里油耗约为36L，燃油价格按 5.5 元/L 来计算，同样行驶5km 需花费然油费多少元？ 13 五、 （14 分）小明某次在路边观察到，工人师傅们
13、在 安装水泥电线杆过程中要将地面上水平的电线 杆“竖立”起来时，在地面上先挖了形状如图 15 所示的坑。地面处的坑口截面基本上是一个 长方形，其宽度仅比电线杆的粗端直径略大一 点， 坑中从长方形的一边开始有一从地面直达坑 底的斜坡。 而另一边则是直上直下的， 坑底基本 上是一个正方形。请你回答： 1为什么要挖成 图 15 所示的深坑，而 不挖成图 16 甲所示的 仅比电杆略粗一点的深坑，或者如图16 乙所示 的大口径的深坑？这样做有什么好处？ 2通过计算对比分析：如果已将电线杆水 平放在坑口上方，且其粗端位于坑底右端正上 方，现要把电线杆分别埋入图15、图 16 甲所示 的两个坑中， 则在竖起
14、电线杆的开始阶段，对电 线杆的细端分别至少需要多大的力？己知这种 坑深 1.6m，坑底的长、宽都是0.3m，地面处坑 14 口长 2.3m、宽 0.3m。电杆线的质量为410kg， 长 8.0m，粗端直径 0.26m，其重心距粗端 3.2m。 （取 g=10N/kg) 3在上述两种情况下，竖起电线杆的过程 中， 工人师傅们对电线杆分别至少要做多少功？ 六、（14分）如图 17所示为一种新型电器 无叶空气净化暖风器，兼具风扇、制暖 和空气净化的功能，其铭牌如表所示。 如图 18 甲所示，电器的底部为进气口， 空气进入时要经过滤网净化，然后被马 达送入环形通道 （内有加热元件）。 环形 通道一端开
15、有细缝， 空气从细缝高速吹出。 如图 18 乙所示，高速吹出的气流，能带动周围和后 方的空气，使形成风的空气体积比进气体积增加 十几倍。 1请解释这种电器形成风的空气体积比进 气体积增加很多的原因。 2如果要将一个“ 10m 7m 3m ” 的房间的 温度从 15C 提升到 20C，请回答： 15 (1)请估算该电器至少需 作多长时间？（己 知空气的密度约为1.22kg/m3，比热容约为 1 103 J/（kg ） 空气净化暖风器铭牌 最大功率 制暖 2000W 凉风/净化 40W 送风距离4-7m 最强进气 气流可达 33L/S(升/ 秒） 最强出风 气流可达 434L/S(升 /秒） (2
16、)反思你的估算和实际情况有何差异、 解释 为什么会有差异？ 3如果要净化该房间内的空气，请回答： (1)该电器过滤一遍与房间相同体积的空气 至少需要多长时间？ (2)反思你计算出的时间和实际情况下将空 气过滤干净需要的时间有何差异、解释为什么会 有差异？ 16 2016年第二十六届全国初中应用物理知识竞赛参考解答和评分标准 一、选择题（每小题2 分，共 20 分） 1B 2D 3A 4C 5D 6D 7A 8C 9B 10B 二、简答题（第题6 分，共 30 分） 1 （6 分）参考答案 （1）鼻托面积较大是为了增大受力面积， 减小压强，使人感觉更舒服； 17 （2）镜片和镜架尽量用密度小的材
17、料，减 小眼镜总质量，减小压力，减小压强，使人感觉 更舒适； （3）近视眼镜的镜片对光束有发散作用， 可以使裸眼所成的像向视网膜方向移动，成以视 网膜上； （4） 镜腿采用弹性较好 的材料，不容易损坏和变形。 2 （6 分）参考答案 如图答 -1 所示 3 （6 分）参考答案 （1）吊臂相对于水平面倾斜的角度过小； （2）被吊物体质量过大； （3）吊臂伸出过长； （4）吊车左端的支撑爪不够靠前。 4 （6 分）参考答案 （1）体重大的同学对地面的压力大，摩擦 力大； （2）穿较新的有花纹的橡胶底运动鞋，可 以增加接触面间的粗糙程度，摩擦力大； （3）把人看做一个杠杆，以脚为支点，重 心落在脚掌
18、后面且两腿前伸用力蹬地，可以增加 18 重力的力臂，增加被对手拉动向前方转动的难 度； （4）同时用力，且所有力都沿同一直线， 同一方向，合力最大。 5 （6 分）参考答案 （1）秋季夜晚水和空气放热，由于水的比 热容比空气大，早晨的温度高于空气； （2）水蒸发形成水蒸气； （3）水蒸气遇冷空气放热液化形成小水滴 即“水雾”。 三、 （11分）参考解答 1平均每年这4 台发电机组相当于要共同 连续工作的时间 dh kW kWh P W t701675 102.1 101.20 6 8 发 发 发 2 分 2该抽水蓄能电站的年运行综合效率的设 计值 %75%100 108.26 101 .20
19、%100 8 8 kWh kWh P W 耗 发 行 2 分 3 运行综合效率 行与放水发电阶段的效率 发和抽水蓄能阶段的效率抽的关系为 19 行=发 则抽水蓄能阶段的效率 %3.83 %90 %75 发 行 抽 3 分 4 放 水 发 出 的 电 能Pt= 发 Vgh 2 分 该抽水蓄能电站上水池的库容至少为 37 108 .4m gh Pt V 发 库 2 分 四、 （11分）参考解答 1电车匀速行驶时，电车的牵引力 F=f= 0.02G=0.02mg=0.02 15 10 3kg 10N/kg=310 3N 1 分 电车正常匀速行驶时的功率P行=Fv=3 103N10m/s=310 4W
20、 2 分 2这种电车每次充满电后持续正常行驶 s=5km，电车所做的功为： W=Fs=3 10 3N 5 10 3m=1.5 20 107J 1 分 电 车 从 充 电 桩 所 获 得 的 能 量 J J E 7 7 106. 1 9.0 105.1 2 分 3 充 电 桩 为 电 车 充 电 时 的 输 出 功 率 为 W s J t P 5 7 1057.5 30 1067.1E 出2 分 4每次充电所需电费为 元元32.2/5.0 106. 3 1067.1 6 7 kWhkWh 2 分 燃 油 公 交 车 行 驶 5km须 花 费 燃 油费 为 元元9. 9/5 .536 100 5
21、LL km km 1 分 五、 （14分）参考答案 1 （5 分）挖成图 15 所示的深坑好处如下： 少挖土方：挖成图15 所示的深坑要比挖 成图 16 乙所示的深坑少挖土方，这样可以少做 功，避免人力浪费，提高劳动效率。 便于施工：施工人员更易于从图15 所示 的坑里向外取土。 省力省功：用图15 所示的深坑埋水泥电 线杆，与用图16 甲所示的深坑埋水泥电线杆相 21 比，不必将电线杆沿竖直方向直立在地面上，重 心上升高度小，施工时即省力又省功。 施工安全：用图15 所示的深坑埋水泥电 线杆，施工人员只需从有斜坡的方向扶住水泥电 线杆就行了，水泥电线杆不会向其它方向倾倒， 施工比较安全。 2
22、若将这种电线杆埋入图15 所示的坑 中 ， 电 线 杆 就 位 后 的 情 况 如 图 答 -2所 示。 1 分 设竖起电线杆的开始阶段， 在细端所施加的 竖直向上的拉力为F1。 在图答 -2 中， 电线杆粗端伸入坑口的距离为 2.3 m -0.3 m =2.0m 进 而 ： O1A1=8.0 m -2.0 m =6.0m O1B1=3.2 m -2.0 m =1.2m 1 分 电线杆重：G=mg=410 10 N =4100N 1 分 22 根据杠杆平衡条件， 有： F1O1A1=GO1B1 解得： F1= 11 11 GOB O A =820N 2 分 若将这种电线杆埋入图16 甲所示的坑
23、 中。电线杆就位后的情况如图答-3 所示。 1 分 设竖起电线杆的开始阶段， 在细端所施加的 竖直向上的力为F2。 在 图 答-3 中： O2A2=8.0m O2B2=3.2 m 1 分 根据杠杆平衡条件， 有： F2O2A2=GO2B2 解得： N AO BOG F1640 22 22 2 1 分 3 在图答 -2 中，电线杆重心升高： h1=3.2 m -1.6 m 23 =1.6m 1 分 人们对电线杆做功：W1=Gh1=4100 1.6J =6560J 1 分 在图 答 -3 中，电 线杆重心升高： h2=3.2 m 1 分 人们对电线杆做功：W2=Gh2=4100 3.2J =131
24、20J 1 分 六、 （14分）参考答案 1当气流从细缝以高速吹出，气流的压强 小于周围空气的压强 1分 在压强差的作用下， 周围的空气流向气流并 被加速，从而随着气流一起向前运动1 分 另一方面， 随着风扇前方气流向前运动，风 扇后方的空气向前补充过来 1 分 这样，形成风的空气的体积比进气的体积增 加了很多倍。 2 （ 1 ） 房 间 内 空 气 体 积 为 ： 10m 7m 3m=210m 3 24 将房间的温度从15提升到 20，空气需 要吸收的热量： Q=cmt=cVt=1.0 10 3J/kg 1.22kg/m 3 210m35 =1.28 10 6J 2 分 即电流至少做功W=1
25、.28 106J 1 分 电器工作的最小时间 t=W/P=1.28 106J/2000W=640s 10.7min 1 分 （2）实际情况下，电器要运行更长时间、 消耗更多的电 能。 1 分 房间不是完全绝热的，会向外界散发热量， 造成热量流 失 1 分 实际上室内还胡各种物品， 而且这些物品的 密度和比热容的乘积一般都大于空气的，考虑这 些物品温度升高需要吸收的热量，还需消耗更多 的电能转化为热能 1 分 3 （1）进气口安装有滤网，按最强进风气 25 流 33L/s 估算，至少需要时间： hs sL L t8.1104.6 /33 102103 3 1 分 即至少需要 1.8 个小时。 （2）实际情况下将空气过滤干净需要更长 时 间 1 分 因为： 实际情况下，由于风导致的空气流动、 房间内空气温度不均导致的对流、空气分子的热 运动，空气中有害分子、 细颗粒物在分布上不断 “扩散” 。因此，经过滤网过滤的空气，出来后 并非就始终保持纯净了。 实际发生的过程是： 经 过净化器净化， 空气中有害成分的浓度在不断降 低。而不是一升的空气通过净化器，就多了一升 干 净 空气 、 少了 一 升污 染的 空 气。 1 分 26 1 分