第十四屆全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽復(fù)賽試題

一、(14分)1998年某地區(qū)遭受特大洪澇災(zāi)害。為了抗洪搶險(xiǎn)，急需在20h內(nèi)從甲地調(diào)運(yùn)65t鋼材到乙地。現(xiàn)僅剩下一艘滿載時(shí)排水量為80t的貨船，船身(包括船員)質(zhì)量約17t，已知甲、乙兩地的水路距離為80km，船行駛的平均速度為lOkm/h(不計(jì)水流速度)。

    (1)請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)完成此項(xiàng)任務(wù)的可行性方案；

    (2)通過(guò)分析、計(jì)算，找出最佳方案。(鋼材的密度為7.9×10³kg/m³)

二、(18分)圖l為一種電磁爐的原理示意圖。它是利用高頻電流在電磁爐內(nèi)部線圈中產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁化鐵磁材料制成的烹飪鍋，在鍋體形成無(wú)數(shù)小的渦流(感應(yīng)電流)而產(chǎn)生焦耳熱。同時(shí)，被磁化的鐵磁材料分子因摩擦、碰撞而發(fā)熱。從而使鍋體自身發(fā)熱達(dá)到加熱食物的目的。

  (1)使用電磁爐加熱食物時(shí)，不產(chǎn)生明火，無(wú)煙塵，無(wú)廢氣，清潔、安全、高效、節(jié)能。請(qǐng)寫出電磁爐在使用中可能涉及的物理知識(shí)(只寫名稱不寫內(nèi)容，不少于10個(gè)可得滿分)。

(2)在使用電磁爐時(shí)，爐和鍋之間的熱是由_______傳

遞給_______的。電磁爐加熱食物的過(guò)程中消耗______

____能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_________能；若用該電磁爐1次蒸熟

5個(gè)饅頭需用時(shí)間25min，那么，1次只蒸熟1個(gè)同樣

大小的饅頭大約需要________min。

(3)某款電磁爐性能參數(shù)如下表所示：

    根據(jù)上表數(shù)據(jù)，若電磁爐在功率調(diào)節(jié)和溫度調(diào)節(jié)的范圍內(nèi)，加熱溫度隨功率調(diào)節(jié)的變化圖象是一直線，電磁爐工作電壓正常，在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，燒開(kāi)一鍋質(zhì)量為3kg、溫度為22℃的水最多需要多少時(shí)間(不計(jì)鍋吸熱及熱散失)?

三、(18分)有人在夏季用簡(jiǎn)易曬水箱給水加熱用來(lái)淋浴，這不僅能節(jié)省能源，而且很方便。李明和張華想利用這樣的裝置估測(cè)太陽(yáng)光對(duì)地球表面輻射的強(qiáng)度的大小。也就是說(shuō)，太陽(yáng)光垂直照射地球表面時(shí)，地球表面單位時(shí)間單位面積所獲得的能量是多少。實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示，曬水箱內(nèi)部是被涂黑的，箱體外加了保溫層，上面開(kāi)口并蓋有透明玻璃板。

    在估測(cè)之前要首先弄清，透過(guò)玻璃板的太陽(yáng)光能量究竟占太陽(yáng)輻射到玻璃板上的能量的百分之幾?李明和張華各拿一塊實(shí)驗(yàn)用的玻璃板，把陽(yáng)光反射到墻上的同一個(gè)地方，他們發(fā)現(xiàn)，兩塊反射光斑重疊處的強(qiáng)度，和太陽(yáng)光直接射到地上的強(qiáng)度差不多。

    (1)透過(guò)玻璃板的太陽(yáng)光能量占太陽(yáng)輻射到玻璃板上的能量的百分之幾?你在得出這個(gè)結(jié)論時(shí)做了什么假設(shè)?假設(shè)的根據(jù)是什么?

    (2)請(qǐng)你幫助他們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并寫出具體的實(shí)驗(yàn)步驟。

    (3)請(qǐng)你對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的可行性做出評(píng)價(jià)。

四、(18分)用電流表和電壓表測(cè)電流和電壓時(shí)，通常并不考慮儀表本身電阻對(duì)待測(cè)電路的影響，而將其視為“理想儀表”，即認(rèn)為電流表的內(nèi)電阻為零，電壓表的內(nèi)電阻為無(wú)限大。實(shí)際上，電流表和電壓表都有一定電阻值，因而我們可以把電流表看成一個(gè)能顯示通過(guò)自身電流大小的其阻值很小的電阻；可以把電壓表看成一個(gè)能顯示自身兩端電壓大小的其阻值很大的電阻。所以，把電流表或電壓表接入待測(cè)電路時(shí)，就相當(dāng)于在待測(cè)電路中串聯(lián)一個(gè)電阻，或并聯(lián)一個(gè)電阻。這樣，電流表兩端就要有一定的電壓，電壓表中就要通過(guò)一定的電流，因此實(shí)際上很難同時(shí)精確地測(cè)出待測(cè)電阻兩端的電壓和通過(guò)待測(cè)電阻的電流。

    1．現(xiàn)有一個(gè)量程為0．6A，內(nèi)電阻為0．13Ω的電流表，能否用它測(cè)量某電路兩端的電壓?若不能，請(qǐng)說(shuō)明理由。若能，請(qǐng)說(shuō)明用它能測(cè)量的最大電壓值。

    2．現(xiàn)要精確測(cè)量一個(gè)阻值約為8Ω的電阻Rx，實(shí)驗(yàn)室提供下列器材。

    ·電流表A₁：量程100mA，內(nèi)電阻r₁=4Ω

    ·電流表A₂：量程500mA，內(nèi)電阻r₂=750Ω

    ·電壓表V：量程10V，內(nèi)電阻r₃=10kΩ

    ·變阻器R₀：阻值約10Ω·定值電阻R1：阻值為10kΩ

    ·電池E：兩端電壓約l.5V

    ·開(kāi)關(guān)s、導(dǎo)線若干個(gè)

(1)選出你測(cè)量時(shí)所需的適當(dāng)器材，并在虛線方框中畫出電路圖。

(2)需要測(cè)量哪些物理量?根據(jù)所測(cè)物理量，寫出被測(cè)電阻Rx的表達(dá)式。

五、(16分)圖3甲是使用汽車打撈水下重物的示意圖。汽車通過(guò)定滑輪牽引水下一個(gè)圓柱形重物，在整個(gè)打撈過(guò)程中，汽車以恒定的速度v=0．2m/s向右運(yùn)動(dòng)。圖3乙是此過(guò)程中汽車?yán)瓌?dòng)重物的功率P隨時(shí)間t變化的圖象。設(shè)t=0時(shí)汽車開(kāi)始提升重物，忽略水的阻力和滑輪的摩擦，g取10N/kg。求：

    (1)圓柱形重物的質(zhì)量；(2)圓柱形重物的密度；(3)打撈前，圓柱形重物上表面所受的水的壓力。

六、(16分)圖4為一種電飯煲的工作原理圖。下面是王寧同學(xué)對(duì)電飯煲工作原理的研究，請(qǐng)你也參與共同探討。

  按下、扳起電飯煲的開(kāi)關(guān)，有一種“粘連”“吸引”的感覺(jué)，取出飯鍋，發(fā)現(xiàn)電飯煲的底部有一個(gè)凸起物．它可以上下彈動(dòng)，能被磁鐵吸引。王寧同學(xué)通過(guò)用

這個(gè)電飯煲做米飯和燒水來(lái)研究它的工作情況，請(qǐng)回答他在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的如下問(wèn)題。

    (1)圖4中只有兩根外接導(dǎo)線，這樣的用電器有什么危害?應(yīng)當(dāng)怎樣加以完善?

    (2)將三腳插頭插入電源插座，不用按開(kāi)關(guān)，指示燈就發(fā)亮，按下開(kāi)關(guān)后，指示燈亮度不變。此時(shí)為什么開(kāi)關(guān)對(duì)指示燈的亮度沒(méi)有影響?

    (3)電飯煲工作了15min，會(huì)出現(xiàn)大量“白氣”，這些“白氣”是怎樣形成的?

    (4)電飯煲工作了25min，聽(tīng)到“啪”的一聲，指示燈不亮了。以此推測(cè)，感溫軟磁體的磁性可能受什么因素影響?怎樣影響?

    (5)聽(tīng)到“啪”的一聲后又過(guò)了l0min，指示燈又發(fā)光，一會(huì)兒指示燈又熄滅了。分析在相同條件下，不同種類金屬的熱脹冷縮程度是否一樣?

    (6)要想獲得恒溫的溫水，你可以怎樣做?

    (7)電飯煲使用較長(zhǎng)一段時(shí)間后，常常在飯未完全熟透時(shí)就“跳閘”，這樣就會(huì)出現(xiàn)“夾生飯”，請(qǐng)問(wèn)這種情況電飯煲可能在什么地方出現(xiàn)了故障?為什么?

第十四屆全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽復(fù)賽試題

一、(14分)1998年某地區(qū)遭受特大洪澇災(zāi)害。為了抗洪搶險(xiǎn)，急需在20h內(nèi)從甲地調(diào)運(yùn)65t鋼材到乙地。現(xiàn)僅剩下一艘滿載時(shí)排水量為80t的貨船，船身(包括船員)質(zhì)量約17t，已知甲、乙兩地的水路距離為80km，船行駛的平均速度為lOkm/h(不計(jì)水流速度)。

    (1)請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)完成此項(xiàng)任務(wù)的可行性方案；

    (2)通過(guò)分析、計(jì)算，找出最佳方案。(鋼材的密度為7.9×10³kg/m³)

二、(18分)圖l為一種電磁爐的原理示意圖。它是利用高頻電流在電磁爐內(nèi)部線圈中產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁化鐵磁材料制成的烹飪鍋，在鍋體形成無(wú)數(shù)小的渦流(感應(yīng)電流)而產(chǎn)生焦耳熱。同時(shí)，被磁化的鐵磁材料分子因摩擦、碰撞而發(fā)熱。從而使鍋體自身發(fā)熱達(dá)到加熱食物的目的。

  (1)使用電磁爐加熱食物時(shí)，不產(chǎn)生明火，無(wú)煙塵，無(wú)廢氣，清潔、安全、高效、節(jié)能。請(qǐng)寫出電磁爐在使用中可能涉及的物理知識(shí)(只寫名稱不寫內(nèi)容，不少于10個(gè)可得滿分)。

(2)在使用電磁爐時(shí)，爐和鍋之間的熱是由_______傳

遞給_______的。電磁爐加熱食物的過(guò)程中消耗______

____能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_________能；若用該電磁爐1次蒸熟

5個(gè)饅頭需用時(shí)間25min，那么，1次只蒸熟1個(gè)同樣

大小的饅頭大約需要________min。

(3)某款電磁爐性能參數(shù)如下表所示：

    根據(jù)上表數(shù)據(jù)，若電磁爐在功率調(diào)節(jié)和溫度調(diào)節(jié)的范圍內(nèi)，加熱溫度隨功率調(diào)節(jié)的變化圖象是一直線，電磁爐工作電壓正常，在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，燒開(kāi)一鍋質(zhì)量為3kg、溫度為22℃的水最多需要多少時(shí)間(不計(jì)鍋吸熱及熱散失)?

三、(18分)有人在夏季用簡(jiǎn)易曬水箱給水加熱用來(lái)淋浴，這不僅能節(jié)省能源，而且很方便。李明和張華想利用這樣的裝置估測(cè)太陽(yáng)光對(duì)地球表面輻射的強(qiáng)度的大小。也就是說(shuō)，太陽(yáng)光垂直照射地球表面時(shí)，地球表面單位時(shí)間單位面積所獲得的能量是多少。實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示，曬水箱內(nèi)部是被涂黑的，箱體外加了保溫層，上面開(kāi)口并蓋有透明玻璃板。

    在估測(cè)之前要首先弄清，透過(guò)玻璃板的太陽(yáng)光能量究竟占太陽(yáng)輻射到玻璃板上的能量的百分之幾?李明和張華各拿一塊實(shí)驗(yàn)用的玻璃板，把陽(yáng)光反射到墻上的同一個(gè)地方，他們發(fā)現(xiàn)，兩塊反射光斑重疊處的強(qiáng)度，和太陽(yáng)光直接射到地上的強(qiáng)度差不多。

    (1)透過(guò)玻璃板的太陽(yáng)光能量占太陽(yáng)輻射到玻璃板上的能量的百分之幾?你在得出這個(gè)結(jié)論時(shí)做了什么假設(shè)?假設(shè)的根據(jù)是什么?

    (2)請(qǐng)你幫助他們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并寫出具體的實(shí)驗(yàn)步驟。

    (3)請(qǐng)你對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的可行性做出評(píng)價(jià)。

四、(18分)用電流表和電壓表測(cè)電流和電壓時(shí)，通常并不考慮儀表本身電阻對(duì)待測(cè)電路的影響，而將其視為“理想儀表”，即認(rèn)為電流表的內(nèi)電阻為零，電壓表的內(nèi)電阻為無(wú)限大。實(shí)際上，電流表和電壓表都有一定電阻值，因而我們可以把電流表看成一個(gè)能顯示通過(guò)自身電流大小的其阻值很小的電阻；可以把電壓表看成一個(gè)能顯示自身兩端電壓大小的其阻值很大的電阻。所以，把電流表或電壓表接入待測(cè)電路時(shí)，就相當(dāng)于在待測(cè)電路中串聯(lián)一個(gè)電阻，或并聯(lián)一個(gè)電阻。這樣，電流表兩端就要有一定的電壓，電壓表中就要通過(guò)一定的電流，因此實(shí)際上很難同時(shí)精確地測(cè)出待測(cè)電阻兩端的電壓和通過(guò)待測(cè)電阻的電流。

    1．現(xiàn)有一個(gè)量程為0．6A，內(nèi)電阻為0．13Ω的電流表，能否用它測(cè)量某電路兩端的電壓?若不能，請(qǐng)說(shuō)明理由。若能，請(qǐng)說(shuō)明用它能測(cè)量的最大電壓值。

    2．現(xiàn)要精確測(cè)量一個(gè)阻值約為8Ω的電阻Rx，實(shí)驗(yàn)室提供下列器材。

    ·電流表A₁：量程100mA，內(nèi)電阻r₁=4Ω

    ·電流表A₂：量程500mA，內(nèi)電阻r₂=750Ω

    ·電壓表V：量程10V，內(nèi)電阻r₃=10kΩ

    ·變阻器R₀：阻值約10Ω·定值電阻R1：阻值為10kΩ

    ·電池E：兩端電壓約l.5V

    ·開(kāi)關(guān)s、導(dǎo)線若干個(gè)

(1)選出你測(cè)量時(shí)所需的適當(dāng)器材，并在虛線方框中畫出電路圖。

(2)需要測(cè)量哪些物理量?根據(jù)所測(cè)物理量，寫出被測(cè)電阻Rx的表達(dá)式。

五、(16分)圖3甲是使用汽車打撈水下重物的示意圖。汽車通過(guò)定滑輪牽引水下一個(gè)圓柱形重物，在整個(gè)打撈過(guò)程中，汽車以恒定的速度v=0．2m/s向右運(yùn)動(dòng)。圖3乙是此過(guò)程中汽車?yán)瓌?dòng)重物的功率P隨時(shí)間t變化的圖象。設(shè)t=0時(shí)汽車開(kāi)始提升重物，忽略水的阻力和滑輪的摩擦，g取10N/kg。求：

    (1)圓柱形重物的質(zhì)量；(2)圓柱形重物的密度；(3)打撈前，圓柱形重物上表面所受的水的壓力。

六、(16分)圖4為一種電飯煲的工作原理圖。下面是王寧同學(xué)對(duì)電飯煲工作原理的研究，請(qǐng)你也參與共同探討。

  按下、扳起電飯煲的開(kāi)關(guān)，有一種“粘連”“吸引”的感覺(jué)，取出飯鍋，發(fā)現(xiàn)電飯煲的底部有一個(gè)凸起物．它可以上下彈動(dòng)，能被磁鐵吸引。王寧同學(xué)通過(guò)用

這個(gè)電飯煲做米飯和燒水來(lái)研究它的工作情況，請(qǐng)回答他在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的如下問(wèn)題。

    (1)圖4中只有兩根外接導(dǎo)線，這樣的用電器有什么危害?應(yīng)當(dāng)怎樣加以完善?

    (2)將三腳插頭插入電源插座，不用按開(kāi)關(guān)，指示燈就發(fā)亮，按下開(kāi)關(guān)后，指示燈亮度不變。此時(shí)為什么開(kāi)關(guān)對(duì)指示燈的亮度沒(méi)有影響?

    (3)電飯煲工作了15min，會(huì)出現(xiàn)大量“白氣”，這些“白氣”是怎樣形成的?

    (4)電飯煲工作了25min，聽(tīng)到“啪”的一聲，指示燈不亮了。以此推測(cè)，感溫軟磁體的磁性可能受什么因素影響?怎樣影響?

    (5)聽(tīng)到“啪”的一聲后又過(guò)了l0min，指示燈又發(fā)光，一會(huì)兒指示燈又熄滅了。分析在相同條件下，不同種類金屬的熱脹冷縮程度是否一樣?

    (6)要想獲得恒溫的溫水，你可以怎樣做?

    (7)電飯煲使用較長(zhǎng)一段時(shí)間后，常常在飯未完全熟透時(shí)就“跳閘”，這樣就會(huì)出現(xiàn)“夾生飯”，請(qǐng)問(wèn)這種情況電飯煲可能在什么地方出現(xiàn)了故障?為什么?

猜想1：可能與勻速提升的速度大小有關(guān)；

猜想2：可能與被提升的鉤碼重量有關(guān)；

猜想3：可能與勻速提升的速度大小和被提升的鉤碼重都有關(guān)；

猜想4：可能與鉤碼提升的高度有關(guān)．

(1)請(qǐng)幫助小剛完成表中的一項(xiàng)計(jì)算．

(2)請(qǐng)根據(jù)他倆的實(shí)驗(yàn)記錄，分別在表中寫出探究結(jié)果．

(3)歸納他倆的探究，你所得的結(jié)論是：_____________________．