全国初中应用物理竞赛复赛答案解析

1、2017年第二十七届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题（北京）1、 （1）如图圆盘转动一周显示22格，转动周期为0.22秒，圈（2）2、 （1）由题可知，小轿车在漂浮状态时司机可实施自救，自救时间至少100s，此时满足：f浮=m总g-f浮=-m总=m车人=m水-联立得：m水=；÷100s=30kg/s，即每秒进入水的质量最多30kg。（2） 由漂浮时m水=可得v水=3，车储水空间v=4.5，则未进水的空间，则3、 略4、 （1）如图可知，实验仪器摆放在面板最右侧最易翻倒，临界状态时右侧底座为支点，令f面板=m面板g，f支架=m支架g，f底座=m底座g，f仪器=m仪器g，l面板、l支柱、

2、l底座、l仪器分别为重心到支点距离，则有：f面板l面板+f支柱l支柱+f底座l底座=f仪器l仪器-由式可得：f仪器=m仪器g=185n，m仪器=18.5kg，仪器的最大质量为18.5kg。（2） 多功能桌总重力为g总=g面板+g支架+g底座=90n；当桌子不放任何物品时，仍以右底座作为支点，根据平衡条件，对于左侧滚轮所受地面支持力则有：f面板l面板+f支柱l支柱+f底座l底座=f支持力l支持力-由式可得：f支持力62n，滚轮承受的压力和地面对滚轮的支持力是一对相互作用力，则左侧两个滚轮需承受62n的压力；由左右两侧滚轮承受的总压力为桌体总重力可知，右侧两个滚轮需承受28n的压力。5、 （1）

3、电动机输出功率p入=p电-p热=ui-i2r=880w-80w=800w=，又，解得：p出=600w=（2） 电池板的最小面积，接收到太阳能的功率：，电池板接受太阳能转化为电能的功率：p电w，求得：6、 解：4.20kg的铝从10升温到66所需热量；1.2kg的水从90降温到66放出的热量<q，根据估算，将铝直接放入热水中并不能升温到66；（1） 操作方案：将保温瓶中的热水分若干次倒出来。第一次先导出一部分，与温度为的工件充分接触，并达到热平衡，工件温度升高到，将这部分温度的水倒掉；再从保温瓶倒出一部分热水，在此与温度为的工件充分接触，并达到热平衡，工件温度升高到，将这部分温度的水倒掉；

4、重复上述操作，直到最后一次，将剩余的热水全部倒出与工件接触，达到热平衡。（只要每部分的水足够少，最终就可使工件的温度达到所要求的值）（2） 验证计算：例如，将1.2kg的热水分五次倒出来，每次倒0.24kg，在第一次使热水与工件达到热平衡的过程中，水放热，工件吸热，由，解得：，依次算出的数值见下表：倒水次数/次12345平衡温度/27.140.651.259.566.0可见=66.0，符合要求。附：若将1.2kg的水分4次倒，每次倒出0.3kg，以此计算的值，见下表：倒水次数/次1234平衡温度/30.345.556.865.2由于=65.2<66.0，所以如果将热水等分后逐步使工件升温

5、，到处次数不能少于5次。第二十五届全国初中应用物理竞赛（巨人杯）参考答案一、二、三、四、五、六、第二十四届全国初中应用物理竞赛复赛（巨人杯）试题一、（16分）答：测量步骤：（1）将磅秤置于水平地面后，调节平衡（调零）；（2）用磅秤测量人体的质量，记为m1；（3）将砖块横向立放于磅秤载物台中央位置，木板一端置于砖块上，另一端用砖块垫起使木板与地面平行，记录磅秤的示数m0；（4）被测量的人平躺在木板上，脚底与磅秤外的一端平齐，记录磅秤的示数m；（5）用卷尺测得木板的长度为l设人的重心到脚底的距离为h，根据杠杆平衡条件得：（mm0）gl=m1ghh=l二、（16分）解：（1）两个过程为打浆过程，电动

6、机停止转动，刀头也停止旋转，在水和黄豆停止流动后，电动机突然带动刀头再次高速旋转，此时黄豆由于惯性仍然保持静止，这样才能更有效将黄豆打碎，如此反复，最终将黄豆打成细小的颗粒，经加热后成为豆浆；（2）消耗的电能：w=kwh=0.2kwh=7.2×105j=0.2kwh；（3）电动机消耗的电能：w电动机=p电动机t电动机=180w×2×60s=2.16×104j；电热丝消耗的电能：w电热丝=ww电动机=7.2×105j2.16×104=6.984×105j；由p=可得，电热丝工作的时间：t电热丝=873s=14.6min；电热丝

7、和电机都不工作的时间：t=20min14.6min=3.4min答：（1）两个过程为打浆过程，电动机停止转动，刀头也停止旋转，在水和黄豆停止流动后，电动机突然带动刀头再次高速旋转，此时黄豆由于惯性仍然保持静止，这样才能更有效将黄豆打碎，如此反复，最终将黄豆打成细小的颗粒，经加热后成为豆浆；（2）在豆浆机工作的20min内，消耗的电能为0.2kwh；（3）在豆浆机工作的20min内，电热丝和电机都不工作的时间为14.6min三、（16分）解：（1）室内空气体积：v=15m2×2.6m=39m3；空调需要制热空气的质量：m=v=1.29kg/m3×39m3=50.31kg；空调

8、需要放出的热量：q放=c空气mt=1.0×103j/（kg）×50.31kg×（2010）=5.03×105j；由p=可得，将室内温度从10调升至20，需要的时间：t=162.3s=2.7min；（2）散热功率：p散热=p=3100w=1000w；空调器总共消耗的电能：w=pt=（500w+780w）×4×60s=3.07×105j；（3）空调器在工作过程中，压缩机通过使工作物质不断发生液化和汽化，将室内的热量搬至室外，因此压缩机消耗的功率可以小于制冷功率故答案为：（1）该空调器至少2.7min才能将室内的空气由10加热升高

9、至20；（2）在利用空调器对室内空气加热的过程中，室内空气向外散热的平均功率约为1000w；空调器总共消耗的电能为3.07×105j；（3）空调器在工作过程中，压缩机通过使工作物质不断发生液化和汽化，将室内的热量搬至室外，因此压缩机消耗的功率可以小于制冷功率四、（16分）解：（1）机器人在从座椅上向上站起来之前，必须先将自己的重心移动到脚面上方的范围内（2）机器人手臂取最短长度时，应满足条件为：机器人上半身绕o1点前倾（顺时针转动）30°角，同时水平向前伸直两只手臂，整个机器人的重心刚好落在脚后跟的正上方如图答1所示：（3）上半身受到的重力g1=m1g=11.2kg

10、5;g，由几何关系到脚后跟的力臂为7.5cm；两只大腿受到的总重力g2=m2g=4.8kg×g，由几何关系到脚后跟的力臂为7.5cm；两只小腿和脚受到的总重力g3=m2g=4.8kg×g，由几何关系到脚后跟的力臂为5cm（4）设机器人的整只手臂的最短长度为l，则两只手臂受到的总重力g4=mg=2×0.06kg/cm×lg；（5）由几何关系到脚后跟的力臂为，由此列出方程：11.2kg×g×7.5cm+×7.5cm=4.8kg×g×5cm+2×0.06kg/cm×g×l×

11、;，解得：l=40cm答：从理论上机器人的整只手臂至少需要40cm，能使机器人能够从图2甲所示的坐姿自己站起来五、（18分）解：（1）由于钢丝绳对驴头的拉力（以及摩擦力）始终沿切线方向，故钢丝绳拉力（以及摩擦力）对支点o的力臂始终为l1，故t连杆=l2cos=fl1+l3cos，t连杆=；（2）活塞向上运动时，由于活塞上方液柱的压力，排出阀关闭由于套管汇总液柱的压力，吸入阀打开，原油被吸入油管活塞向下运动时，吸入阀由于受到上方液柱的压力而关闭排出阀由于受到活塞下方液柱的压力而打开，从而将活塞下方的原油压入活塞上方如此不断往复运动，利用活塞将原油不断提升至高处设原油液面到活塞的液柱深度为h，可求

12、出h=，则原油液面到活塞的液柱深度为lh；当抽油杆匀速竖直向上提升时，排出阀关闭，吸入阀打开，以抽油杆、活塞、油管中活塞上方的原油液柱整体作为研究对象，悬点的拉力等于抽油杆受到的重力lmg（活塞受到的重力远小于抽油杆的重力，可忽略）、加上活塞上方的原油受到的总重（s2s1）lg、加上总摩擦力f1（方向与相对运动方向相反，竖直向下）、并减去套管中高出活塞的原油液柱给活塞向上的压力g（lh）s2；故t匀速上升=lmg+（s2s1）lg+f1g（lh）s2=lmg+（s2s1）lg+f1g（l）s2；当抽油杆匀速竖直下降时，排出阀打开，吸入阀关闭；以抽油杆和活塞整体做为研究对象悬点的拉力等于抽油杆受

13、到的重力lmg（活塞受到的重力远小于抽油杆的重力，可忽略）、减去总摩擦阻力f2（方向与相对运动方向相反、竖直向上）、减去抽油管中的原油对抽油杆的浮力gls1故t匀速下降=lmgf2gls1答：（1）该拉力的大小为；（2）抽油泵的工作原理为：活塞向上运动时，由于活塞上方液柱的压力，排出阀关闭由于套管汇总液柱的压力，吸入阀打开，原油被吸入油管活塞向下运动时，吸入阀由于受到上方液柱的压力而关闭排出阀由于受到活塞下方液柱的压力而打开，从而将活塞下方的原油压入活塞上方如此不断往复运动，利用活塞将原油不断提升至高处；当抽油杆匀速竖直向上提升、匀速竖直下降时，悬点处受到竖直向下的拉力分别为：lmg+（s2s

14、1）lg+f1g（l）s2；lmgf2gls1六、（18分）解：（1）每秒出现24幅宽度画面，则t=s，v=21.6m/s=77.76km/h；（2）led显示柱的个数n=480（个）；（3）如果某时刻乘客发现动画的画面向车行的前方缓慢移动，以显示柱选择一个参照物，实际车速与设计的速度相比偏小；（4）相邻站间显示柱发光每天消耗的直流功率p直流=np0=480×600×0.03w=8640w，则每天消耗的交流电电功率p交流=10800w=10.8kw，消耗的交流电总电功率p总=2（161）p交流=2（161）×10.8kw=324kw，所以，消耗的交流电电能w=p总

15、t=324kw×2h=648kwh答：（1）列车的速度应该是77.76km/h；（2）每两站之间一共需要480个led显示柱；（3）如果某时刻乘客发现动画的画面向车行的前方缓慢移动，是因为实际车速与设计的速度相比偏小；（4）仅led显示柱发光每天就会消耗648kwh的电能第二十三届全国初中应用物理竞赛复赛（巨人杯）试题参考解答与评分标准第二十二届全国初中应用物理竞赛复赛试题参考解答和评分标准说明：1提供的参考解答除选择题外，不一定都是惟一正确的。对于那些与此解答不同的解答，正确的，同样得分。2评分标准只是按一种思路与方法给出的。在阅卷过程中会出现各种不同情况，可按照本评分标准的精神定

16、出具体处理办法，但不要与本评分标准有较大偏离。3问答题或计算题是按照分步方法给分的。在评分标准中常常写出（1）式几分，（2）式几分这里的式子是用来代表步骤的。若考生并未写出这个式子，而在文字表达或以后的解题过程中反映了这一步骤，同样得分。没有写出任何式子或文字说明，只给出最后结果的，不能得分。4参考解答中的数字结果是按照有效数字的运算要求给出的，但对考生不做要求。不要因为有效数字的错误而扣分。5在最后定奖时如果得分相同的人数超过获奖名额，因而难于选拔时，可对待选试卷进行加分评判。加分评判的基本依据是：（1）所用方法或原理不是课本所讲的，具有创新性，应加分；（2）方法简便，应加分；（3）提出多种

17、正确解法，应加分；（4）试卷表达规范，条理清楚，能充分利用数学工具，应加分。上述各项的执行都需由竞赛领导小组做出规定（省统一分配奖励名额的由省决定，地、市分配奖励名额的由地、市决定）。一、（16分）解：（1）发电机能够提供的电能w电=p电t =5kw×8h= 40kw·h3分（2）汽油机的效率 4分所以油箱的最小容积：3分（3）汽油发电机将内能转化为电能的效率6分或二、（16分）解：（1）该型号热量表能测量的最大供热功率 4分（2）平均每小时从暖气中得到的热量4分相当于完全燃烧天然气的体积为： 2分（3）分析原理可知，为了提高房间内暖气片放出热量的速度，只需调节“水量调节阀

18、”，加大热水瞬时流量即可。2分（4）热量表的耗电功率为 2分（5）相当于节约的天然气体积为 4×109m3×30%×20%=2.4×108m3 2分三、（16分）解：在自由活塞a上再加放重为g的砝码时，a活塞对工作液体增加的压强为 2分根据帕斯卡定律，工作液体对活塞b向上增加的压力为4分又因为活塞b下底面向上减小的气体压力为 4分因为活塞b能够回到原来的高度，所以 2分即 所以待测容器内的气体压强为 4分四、（16分）答：1、实验步骤：（1）用调好的天平测量小烧杯的质量m1； 2分（2）用小烧杯盛取足量的水，再用天平测量小烧杯和水的质量m2； 2分（3）

19、将水倒入保温桶内，用温度计测量水的温度t1；2分（4）提前较长时间将用冰格盛适量水放在冰箱冷冻室里冻成冰块，用镊子取适量冰块放在小烧杯中，迅速用天平测量出基总质量m3后，立刻将冰块倒入保温桶内的水中，盖紧桶盖； 3分（5）轻轻摇晃保温桶使水温均匀，并仔细听声音，能听出冰块熔化完毕后，打开桶盖，用温度计测出保温桶内水的温度t2。3分2、冰块的熔化热的表达式为： 4分五、（18分）解：1.如图答1所示，设钢丝绳拉电线杆的力为f，把电线杆看作杠杆，其支点为其粗端端点o。 图答1由杠杆平衡条件，有： 2分 3分绞盘本质上是一个轮轴，若要施工人员对绞盘横杆的推力f最小，则该力应沿水平方向，作用于横杆末端

20、且与横杆垂直。在这种情况下，设所需的最小推力为f。1分设绞盘的轴恰好转动一周，则推力推动横杆末端移动的距离为工人推力总共做的功为： 1分绞盘拉动钢丝绳移动的距离为绞盘对钢丝绳所做的有用功为：1分绞盘的机械效率为 2分所以 3分2.在整个立杆过程中，电线杆重力g大小不变。随着电线杆被逐渐拉起，重力g的力臂lg在逐渐减小；而钢丝绳拉电线杆的力f的力臂lf却在逐渐增大；根据杠杆的平衡条件：，可知，钢丝绳拉电线杆的力f在逐渐减小。2分又因为，横杆末端到轴心的距离l、轴的直径d以及绞盘的效率不变，所以施工人员对绞盘横杆的最小推力f也在逐渐减小。1分3.绞盘离所拉的电线杆适当地远一些，其他情况相同时，可以

21、适当地增大钢丝绳对电线杆的拉力f的力臂l f，在重力g与重力g的力臂lg相同的前提下，使f'减小，从而可以使施工人员对绞盘横杆的推力f减小一些。2分六、（18分）解：1.由该型号应急照明灯的主要技术数据可知，其所用灯泡的额定电压为2.4v，其蓄电池两端的电压也是2.4v；由此可知，两只灯泡应并联。2分单只灯泡正常发光时的电流： 2分干路中的总电流： 1分即蓄电池对外供电电流为：i=0.8a 1分蓄电池充满电后，可以实现的最长应急照明时间：2分2简易应急照明灯的接线如图答2所示。6分 图答2说明：上述电路图的6分具分布如下：电磁继电器的电磁铁应接于低压直流电源的输出端。2分充电器给蓄电池

22、充电时应注意蓄电池的正、负极。2分为了保证各小灯泡正常工作，应如图连接。2分若四个小灯泡接成先并联后再串联，扣1分。（2）若将电磁铁的两个接线柱直接接在充电器两端，当家庭电路正常工作时，电磁铁有磁性，吸引衔铁下移，接通蓄电池充电电路，充电器给蓄电池充电；2分当家庭电路停电时，蓄电池与电磁铁构成通路，电磁铁依然保持磁性，蓄电池无法为小灯泡供电，小灯泡不能发光。2分第二十一届全国初中应用物理竞赛复赛试题参考解答与评分标准说明：1提供的参考解答除选择题外，不一定都是唯一正确的。对于那些与此解答不同的解答正确的，同样得分。 2评分标准只是按一种思路与方法给出的。在阅卷过程中会出现各种不同情况，可按照本

23、评分标准的精神定出具体处理办法，但不要与本评分标准有较大偏离。 3问答题或计算题是按照分步方法给分的。在评分标准中常常写出（1）式几分，（2）式几分这里的式子是用来代表步骤的。若考生并未写出这个式子，而在文字表达或以后的解题过程中反映了这一步骤同样得分。没有写出任何式子成文字说明，只给出最后结果的不能得分。 4参考解答中的数字结果是按照有效数字的运算要求给出的，但对考生不做要求。不要因为有效数字的错误而扣分。 5在最后定奖时，如果得分相同的人数超过获奖名额，因而难于选拔时可对待选试卷进行加分评判。加分评判的基本依据是（1）所用方法或原理不是课本所讲的，具有创新性，应加分；（2）方法简使应加分；

24、（3）提出多种正确解法，应加分；（4）试卷表达规范，条理清楚趁，能充分利用数学工其应加分。上述各项的执行都需由竟赛领导小组做出规定（省统一分配奖励名额的由省决定，地、市分配奖励名额的由地、市决定）。一、（16分）参考答案1红血球在血液中下沉时受力情况如图答-1所示。红血球由静止开始下沉时，速度很小，根据可知，所受的粘滞阻力也非常小，由于血浆的密度0小于红血球的密度，红血球受到的浮力小于重力所以刚开始ff浮<g ,红血球会加速下沉；随着红血球下沉速度变大，粘滞阻力增大，当ff浮=g时，红血球就会匀速下沉。4分2当红血球在血浆中匀速下沉时，受到的几个力平衡所以 ff浮=g 2分因 2分 2分

25、所以有 即所以有2分将，代入并计算得：2分二、（16分）参考答案1需要时间 6分2电池板面积 4分3可供灯具发光时间 6分三、（16分）参考答案1略3分2假设骑车人的质量约为50kg，则地面受到的压强： 3分说明：答案在（1.72.5）×105pa的均可得分3额定功率下的电流 2分4蓄电池储存的电能 e=uit=48v×12a×3600s=2.07×106j3分5因为电动自行车匀速行驶，所以 3分6优点：不会排放废气，噪音小 缺点：蓄电池使用一定时间后就需更换，废弃后的电池易污染环境。四、（16分）参考答案1气温低于o时使用后的燃气热水器中的残存的水会结

26、冰。水站冰后，密度变小体积涨大这样很容易把燃气热水器胀破。所以，气温低于o 时使用燃气热水器后应打开放水塞放尽机体内存水，再拧紧。3分2该型燃气热水器正常工作lmin燃料燃烧放出的热量：. 1分1min内加热的水的质量： 水温上升t=25k=251min内水吸热：1分 燃气热水器正常工作时烧水的效率 2分3一次淋浴所需燃料燃烧放出的热量： 1分 需要完全燃烧天然气的体积为： 2分4当进水口处有水压时膜片的右面就会受到向左的压力，克服弹簧的弹力向左推动阀杆打开进气阔门使燃气进入主火管通。反之如果此时的水压很小或者无水，则膜片受到的向左的压力就会减少甚至消失。燃气阀门就会在弹簧的压力下向右移动而关

27、闭停止进气。3分5火焰燃烧时双金属片外侧的金属温度升高时膨胀的更多，双金属片向下弯曲，推动燃气阀门打开；如果因为意外的原因使火焰熄火，双金属片的温度降低外侧金属收缩的更多，双金属片向上伸直，拉动拉动燃气阀门关闭，防止燃气外泄。3分五、（18分）参考答案1电热水器总重 电热水器挂在l形挂钩上时，其受力情况如图答-2所示。因电热水器静止，所以沿竖直方向二力平衡，因此对l形挂钩向下的拉力 3分因l形挂钩静止，电热水器上端所受的水平向左的拉力等于膨胀螺丝所受的摩擦力，以悬挂下端为轴，根据杠杆平衡条件有 3分 1分2由热水器的三档功率的数值关系猜得热水器加热部分的等效电路图如图答-3所示，其中加热管r1的额定功率为1000w，电热管r2