第十七届全国初中应用物理知识竞赛试题_中学教育-竞赛题.pdf

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1、 得 分 评卷人 得 分 评卷人 全国初中应用物理知识竞赛复赛试题 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：2009 年 4 月 19 日（星期日）上午 9：3011：10。题 号 一 二 三 四 五 六 总分 分 数 复核人 一、（16 分）小李把一袋体积为 200mL、温度为 10的牛奶放进微波炉中，用高火加热 l min，牛奶被加热至 50，达到适宜饮用的温度。小李家微波炉的部分技术数据如下表所示，牛奶的密度和比热容与水的密度和比热容接近。请计算说明：1微波的波长是多少?2如果电价

2、为 0.5 元度，按上述条件加热 10 袋这样的牛奶需要多少电费?3该微波炉在加热牛奶时的效率是多少?二、（16 分）小明家的高压锅锅体直径为 24cm，排气孔内径为4mm。小明不慎丢失了锅的限压阀，当他到商店购买时售货员告诉他，生产这个锅的厂家提供的限压阀有两种，孔径相同，质量分别为 100g和 60g。1请你根据说明书给出的数据，通过计算说明，小明应该买哪一种限压阀。(说明书标有：当大气压为 105Pa时，该锅最高温度为 120。已知：水的沸点与压强的关系如图 1 所示，取 g=10N/kg)2请你说明如果买另一种限压阀，使用时会出现什么问题。KJ21BAF（G）型微波炉 额定电压 220

3、V 额定频率 50Hz 额定功率 1300W 微波频率 2450MHz 得 分 评卷人 得 分 评卷人 *密*三、（16 分）图 2 是小强的自行车传动装置的示意图。请思考并回答：1假设脚踏板每 2s 转 1 圈，在这种情况下，要计算自行车前进的速度大小，还需要测量哪些量?请你用这些量推导出自行车前进速度的表达式。2 该自行车后架上装有向车头灯供电的小发电机，小发电机的上端有一半径R0=1.0cm的摩擦小轮。行驶过程中，当需要小发电机向车头灯供电时，小轮压紧车轮，此时小轮与自行车车轮之间无相对滑动，车轮带动小轮转动，发电机发电。测得自行车大齿轮、小齿轮和后轮的半径分别为 8.0cm、3.4cm

4、、33cm，问当自行车的车速为 15km/h 时，摩擦小轮的转速(单位时间内转过的圈数，单位：r/s)是多少?取 =3.14。3 小强利用第 1 问中推导的公式，计算出了自行车前进的速度大小(请你帮助小强计算自行车前进的速度)。然后他又实地测量了自行车的速度，对比后发现总有差别，请你说明这可能是什么原因造成的。四、（16 分）小兰家的全自动家用豆浆机的部分技术数据如下表所示。额定电压 220V 电机功率 180W 额定频率 50Hz 加热功率 800W 加干豆量 75g 加 水 量 1200mL 制作豆浆的程序大致如下：(水温为 20)工作程序 加热 打浆 煮浆 防溢延煮 断电报警 工作时间

5、与状态 电热器开始 加热，8min 后，水温达 到打浆设定 温度。电机带动刀片 高 速 打浆，打浆共 4次，每次打15s，间 隔15s。电热器继续加热，直至豆浆第一次沸腾，耗时2min。电热器间断加热，(每加热 l min，停20s)使豆浆反复煮沸，充分煮熟。共6min40s 结束。机器发出声光报警，提示豆浆已做好 笔书写本试卷共有六个大题满分分答卷时间年月日星期日上午一二三四五六总分题号分数复核人得分评卷人一分小李把一袋体积为温度为的牛奶放进微波炉中用高火加热牛奶被加热至达到适宜饮用的温度小李家微波炉的部分技术数件加热袋这样的牛奶需要多少电费该微波炉在加热牛奶时的效率是多少型微波炉额定电压额

6、定频率额定功率微波频率得分评卷人二分小明家的高压锅锅体直径为排气孔内径为小明不慎丢失了锅的限压阀当他到商店购买时售货员告诉买哪一种限压阀说明书标有当大气压为时该锅最高温度为已知水的沸点与压强的关系如图所示取请你说明如果买另一种限压阀使用时会出现什么问题得分评卷人三分图是小强的自行车传动装置的示意图请思考并回答假设脚踏板每转 得 分 评卷人 *封*线*小兰在用该豆浆机制作豆浆之前关闭了她家所有的用电器开关，然后在豆浆机开始制作豆浆的同时，开始记录她家电能表(如图 3 所示)的转盘转过的圈数，当豆浆机发出声光报警时为止，数得电能表的转盘转过了 74 圈。请回答：1煮好一锅这样的豆浆需要消耗多少电能

7、?2根据第 1 问的计算结果，计算制作一锅这样豆浆的过程中她家电能表的转盘应转过多少圈?3 第 2 问中计算的结果与小兰实际记录的圈数相符吗?如不相符，请说出你对产生这一偏差的猜想。五、（18 分）阅读资料并回答问题：干湿温度计是一种既能测量空气温度，又能测量空气相对湿度 的常用测量仪器(某一温度下，空气中水蒸气量与该温度下饱和水蒸气量的比值叫做该温度下的空气相对湿度，以百分数表示；饱和气是指一定温度下，一定数量空气中所能最大限度容纳的水蒸气量)。如图 4 甲所示，仪器上有两支相同的温度计并列地安装在同一刻度板上(图 4 乙为其背面)，其中一支温度计的测温泡外面裹有被水浸湿的棉纱，这一支温度计

8、即为“湿”温度计；另一支温度计的测温泡直接裸露在空气中，这一支温度计即为“干”温度计。还有一个可根据干、湿温度计的示数来确定空气相对湿度的转盘式标尺。1通常情况下，湿温度计的示数比干温度计的示数稍低一些，这是为什么?2转盘式标尺由两个同轴的圆盘组成，其中外盘是固定的，上面标有对应“湿温度计”温度值的 040 刻度线及表示相对湿度值的 10100 刻度线；内盘可以绕轴转动，上面标有对应“干温度计”温度值的 040 刻度线及“相对湿度”字样。转动内盘，当内、外盘上的相同温度值对准时，“相对湿度”的箭头正好指向 100，表明空气的相对湿度为100，如图 4 丙所示。笔书写本试卷共有六个大题满分分答卷

9、时间年月日星期日上午一二三四五六总分题号分数复核人得分评卷人一分小李把一袋体积为温度为的牛奶放进微波炉中用高火加热牛奶被加热至达到适宜饮用的温度小李家微波炉的部分技术数件加热袋这样的牛奶需要多少电费该微波炉在加热牛奶时的效率是多少型微波炉额定电压额定频率额定功率微波频率得分评卷人二分小明家的高压锅锅体直径为排气孔内径为小明不慎丢失了锅的限压阀当他到商店购买时售货员告诉买哪一种限压阀说明书标有当大气压为时该锅最高温度为已知水的沸点与压强的关系如图所示取请你说明如果买另一种限压阀使用时会出现什么问题得分评卷人三分图是小强的自行车传动装置的示意图请思考并回答假设脚踏板每转 请你根据以上信息，说明如何

10、根据干、湿温度计的示数，使用这个转盘式标尺来确定出空气的相对湿度。3中午，小宏看到干温度计的示数为 26.0，湿温度计示数为 22.0。到了晚上，小宏看到干温度计的示数为 16.0，湿温度计示数为 12.0。请思考并回答：(1)关于中午和晚上空气的相对湿度，以下说法正确的是()A中午和晚上空气的相对湿度相同 B因为中午和晚上气温不同，所以无法比较中午和晚上空气相对湿度的大小 C中午空气的相对湿度大。D晚上空气的相对湿度大。（2）请你简要地说明选择该答案的理由。笔书写本试卷共有六个大题满分分答卷时间年月日星期日上午一二三四五六总分题号分数复核人得分评卷人一分小李把一袋体积为温度为的牛奶放进微波炉

11、中用高火加热牛奶被加热至达到适宜饮用的温度小李家微波炉的部分技术数件加热袋这样的牛奶需要多少电费该微波炉在加热牛奶时的效率是多少型微波炉额定电压额定频率额定功率微波频率得分评卷人二分小明家的高压锅锅体直径为排气孔内径为小明不慎丢失了锅的限压阀当他到商店购买时售货员告诉买哪一种限压阀说明书标有当大气压为时该锅最高温度为已知水的沸点与压强的关系如图所示取请你说明如果买另一种限压阀使用时会出现什么问题得分评卷人三分图是小强的自行车传动装置的示意图请思考并回答假设脚踏板每转 得 分 评卷人 六、（18 分）小胖同学在暑假期间参加了农村电网改造的社会实践活动，其中电工所挖的埋水泥电线杆的坑引起了小胖的兴

12、趣。坑的形状如图 5 所示，从地面上看，坑基本上是一个长方形，其宽度仅比电线杆的粗端直径稍大一点，坑中沿长方形的长边方向有一从地面直达坑底的斜坡。请你回答：1为什么要挖成图 5 所示的深坑，而不挖成图 6 甲所示的仅比电线杆略粗一点的圆筒状深坑，或者如图 6 乙、丙所示的那种大口径的方形或圆形的深坑?这样做有什么好处?2通过计算对比分析：如果将这种水泥电线杆分别埋入图 5、图 6 甲所示的坑中。则把水泥电线杆放到坑口适当位置后，在竖起水泥电线杆的过程中，抬起水泥电线杆的细端至少分别需要多大的力?已知这种坑深 2.0m，宽 0.3m，地面处坑口长 2.3m，坑底长 0 3m。水泥电线杆的质量为

13、600kg，长 10.0m，粗端直径 0.25m，其重心距粗端 4.0m。(取 g=10N/kg)3在上述两种情况下，竖起水泥电线杆的过程中，人们对水泥电线杆至少分别要做多少功?笔书写本试卷共有六个大题满分分答卷时间年月日星期日上午一二三四五六总分题号分数复核人得分评卷人一分小李把一袋体积为温度为的牛奶放进微波炉中用高火加热牛奶被加热至达到适宜饮用的温度小李家微波炉的部分技术数件加热袋这样的牛奶需要多少电费该微波炉在加热牛奶时的效率是多少型微波炉额定电压额定频率额定功率微波频率得分评卷人二分小明家的高压锅锅体直径为排气孔内径为小明不慎丢失了锅的限压阀当他到商店购买时售货员告诉买哪一种限压阀说明

14、书标有当大气压为时该锅最高温度为已知水的沸点与压强的关系如图所示取请你说明如果买另一种限压阀使用时会出现什么问题得分评卷人三分图是小强的自行车传动装置的示意图请思考并回答假设脚踏板每转 2009 年全国初中应用物理知识竞赛复赛试题参考答案 一、（16 分）参考答案 1电磁波的速度：c=3108m/s1 分 因为：c=f 2 分 所以：=c/f=3108/2450106m2 分 2加热一袋牛奶需要消耗的电能：W=Pt=130060 J=7.8104J 2 分 加热 10 袋牛奶需要消耗的电能：W总=7.810410 J=7.8105J=0.22kWh 2 分 加热 10 袋牛奶需要电费：0.22

15、0.5=0.11 元 1 分 3一袋牛奶被加热至适宜饮用的温度需吸热：Q吸=cm（t2-t1）=4.210320010-61.0103（50-10）J=3.36104J 3分 该微波炉在加热牛奶时的效率：=Q吸/W=3.36104/7.8104=43%3 分 二、（16 分）参考答案 1由图 1 可知，当锅内温度为 120时，锅内压强 p=1.8105Pa。2 分 此时限压阀受力：F0+G=F 3 分 设安全阀的质量为 m，则有：p0S+mg=pS 2 分 可得：m=255301.8 10103.142 1010ppSg kg2 分 =0.1kg=100g2 分 所以，应该买质量为 100g

16、的限压阀。2 分 2如果买了另一种质量为 60g 的限压阀，使用时会出现锅内的最高气压值偏小，锅内温度不能达到 120的后果。3 分 三、（16 分）参考答案 1还需要测量三个轮子的半径：大齿轮（主动齿轮或轮盘）半径 R1、小齿轮（被动齿轮或飞轮）半径 R2、后轮半径 R3。3 分 推导自行车速度的表达式：设大齿轮、小齿轮和后轮的转动周期分别为 T1、T2和 T3。可得：大齿轮边缘的速度：v1=112 RT小齿轮边缘的速度：v2=222 RT 后轮边缘的速度：v3=332 RT 1 分 因为：v1=v2，T2=T3，1 分 所以：自行车前进的速度：v=v3=132 12 RRRT 2 分 2设

17、摩擦小轮的速度为 n0，可得：n0=302vR 2 分 笔书写本试卷共有六个大题满分分答卷时间年月日星期日上午一二三四五六总分题号分数复核人得分评卷人一分小李把一袋体积为温度为的牛奶放进微波炉中用高火加热牛奶被加热至达到适宜饮用的温度小李家微波炉的部分技术数件加热袋这样的牛奶需要多少电费该微波炉在加热牛奶时的效率是多少型微波炉额定电压额定频率额定功率微波频率得分评卷人二分小明家的高压锅锅体直径为排气孔内径为小明不慎丢失了锅的限压阀当他到商店购买时售货员告诉买哪一种限压阀说明书标有当大气压为时该锅最高温度为已知水的沸点与压强的关系如图所示取请你说明如果买另一种限压阀使用时会出现什么问题得分评卷人

18、三分图是小强的自行车传动装置的示意图请思考并回答假设脚踏板每转=153.623.140.01 r/s 1 分=66.3r/s1 分 即当自行车的车速达到 15km/h 时，摩擦小轮的转速：n0=66.3r/s 1 分 3因为自行车脚踏板的周期 T1=2s，且 R1=8.0cm、R2=3.4cm、R3=33cm 所以：自行车前进的速度：v=132 122 3.140.080.330.0342RRRT m/s1 分=2.44m/s=8.8km/h 1 分 可能原因：自行车辐条不紧，导致车圈在行驶过程中为椭圆；车胎内气不足，导致车胎与地面接触部分到车轴距离小于所测车轮半径；自行车实际行驶路径与测量长

19、度的路径不重合；大齿轮、小齿轮、后轮半径测量的不准；行驶过程中脚踏板的周期很难保证为 2s。2 分 说明：每答对一种情况得 1 分，原因分析最多得 2 分。答案合理即给分。四、（16 分）参考答案 1煮好一锅这样的豆浆需要消耗电能：W=W1+W2=P1t1+P2t2 2 分=800（860260400606020）J180415 J 2 分=730800J 2 分 2电能表应当转过的圈数：n=67308003603.6 10圈=73 圈 3不相符。猜想：（1）某些电器在关闭开关后，仍处于待机状态，消耗电能；（2）家庭电路电压偏低，豆浆机实际功率偏小；（3）在制作豆浆过程中，豆浆机向环境散热；（

20、4）电能表存在误差；（5）小兰记录存在误差；（6）导线发热消耗电能。6 分 说明：每种正确猜想得 2 分，本小问最多得分为 6 分。猜想合理即给分。五、（18 分）参考答案 1通常情况下，由于湿棉纱上的水蒸发吸热，使湿温度计的测温泡温度低于周围大气温度，进而湿温度计的示数比干温度计的示数稍低。4 分 2先分别读取干、湿两支温度计的示数 t1、t2，2 分 然后转动内盘，当内盘上的温度值 t1与外盘上的温度值 t2对准时，“相对湿度”的箭头所指数值即为相对湿度值。3 分 3（1）C 4 分（2）理由如下：中午将内盘干温度计 26刻度转到湿温度计 22刻度线对齐，内盘转过的角度为 1，2 分 晚上

21、将内盘干温度计 16刻度转到与湿温度计 12刻度线对齐，内盘转过的角度为2，2 分 由图 4 丙可得，12，所以表示相对湿度的箭头在中午指示的相对湿度较大。2分 六、（18 分）参考答案 1挖成图 5 所示的深坑好处如下：笔书写本试卷共有六个大题满分分答卷时间年月日星期日上午一二三四五六总分题号分数复核人得分评卷人一分小李把一袋体积为温度为的牛奶放进微波炉中用高火加热牛奶被加热至达到适宜饮用的温度小李家微波炉的部分技术数件加热袋这样的牛奶需要多少电费该微波炉在加热牛奶时的效率是多少型微波炉额定电压额定频率额定功率微波频率得分评卷人二分小明家的高压锅锅体直径为排气孔内径为小明不慎丢失了锅的限压阀

22、当他到商店购买时售货员告诉买哪一种限压阀说明书标有当大气压为时该锅最高温度为已知水的沸点与压强的关系如图所示取请你说明如果买另一种限压阀使用时会出现什么问题得分评卷人三分图是小强的自行车传动装置的示意图请思考并回答假设脚踏板每转（1）少挖土方：挖成图 5 所示的深坑要比挖成图 6 乙、丙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。（2）便于施工：施工人员更易于从图 5 所示的坑里向外取土。（3）省力省功：用图 5 所示的深坑埋水泥电线杆，与用图 6 甲所示的深坑埋水泥电线杆相比，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。（4）施工安全：用图 5

23、 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 分 说明：每答对一种理由给 1 分，本小问最多得 2 分。答案合理即给分。2（1）若将这种电线杆埋入图 5 所示的坑中，电线杆就位后的情况如图答 1 所示。2 分 设竖起电线杆的过程中，在细端所用拉力为 F1。在图答 1 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=10.0 m-2.0 m=8.0m O1B1=4.0 m-2.0 m=2.0m 1 分 电线杆重：G=mg=60010 N=6000N 1 分 根据杠杆平衡条件，有：F1O1

24、A1=GO1B1 解得：F1=1111GO BO A1 分=60002.08.0N=1500N1 分 （2）若将这种电线杆埋入图6甲所示的坑中。电线杆就位后的情况如图答2所示。2 分 设竖起电线杆的过程中，在细端所用拉力为 F2。在图答 2 中：O2A2=10.0m O2B2=4.0m 1 分 根据杠杆平衡条件，有：F2O2A2=GO2B2 解得：2222260004.0240010.0GO BFO AN1 分 3在图答 1 中，电线杆重心升高：h1=4.0 m-2.0 m=2.0m 2 分 人们对电线杆做功：W1=Gh1=60002.0 J=12000J 1 分 在图答 2 中，电线杆重心升

25、高：h2=4.0m 2 分 人们对电线杆做功：W2=Gh2=60004.0 J=24000J 1 分 A2 F2 B2 O2 G 图答 2 A1 F1 B1 O1 G 图答 1 笔书写本试卷共有六个大题满分分答卷时间年月日星期日上午一二三四五六总分题号分数复核人得分评卷人一分小李把一袋体积为温度为的牛奶放进微波炉中用高火加热牛奶被加热至达到适宜饮用的温度小李家微波炉的部分技术数件加热袋这样的牛奶需要多少电费该微波炉在加热牛奶时的效率是多少型微波炉额定电压额定频率额定功率微波频率得分评卷人二分小明家的高压锅锅体直径为排气孔内径为小明不慎丢失了锅的限压阀当他到商店购买时售货员告诉买哪一种限压阀说明书标有当大气压为时该锅最高温度为已知水的沸点与压强的关系如图所示取请你说明如果买另一种限压阀使用时会出现什么问题得分评卷人三分图是小强的自行车传动装置的示意图请思考并回答假设脚踏板每转