2019全国初中物理应用知识竞赛试题及答案

第二十一届全国初中应用物理竞赛试题及答案

一、本题共10小题，每小题2分，共20分。以下各小题给出的四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.目前，很多汽车的驾驶室里都有一个叫做GPS（全球卫星定位系统）接收器的装置。GPS接收器

通过接收卫星发射的导航信号，实现对车辆的精确定位并导航。卫星向GPS接收器传送信息依

靠的是（）

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的图片，对于这两种方法中哪种方法比较省力的判断，下

列说法中正确的是（）

A.图甲的方法比较省力

B.图乙的方法比较省力

C.图甲和图乙两种方法所用力的大小相等

D.无法判断

3.如图2所示，教室里的天花板下面装有多挡位吊扇，当吊扇正常工作时，对于吊扇对天花板的

拉力大小与其重力大小的判断，下列说法中正确的是（）

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，拉力大于重力

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，拉力小于重力

4.在学校的田径运动会上，小亮注意到发令台上有一块“板子”，如图3

所示。关于这块板子的作用，他做了如下猜想，其中正确的是（）

A.主要用来反射发令枪的枪声，所以必须正对着终点计时裁判的方向

B.主要用来衬托发令枪冒出的白烟，所以应该是深色或黑色的

C.主要用来减弱噪声，所以要把它放在看台和发令枪之间

D.主要用来遮阳，所以要把它放在裁判员的头的上方

5.随着我国航天员在轨道舱内停留时间的增加，在轨道舱内进行体育锻炼必

将成为航天员需要完成的一项重要工作。下列适合航天员在轨道舱中进行

体育锻炼的运动项目是（）

A.举哑铃B.跳绳C.踢腿子D.拉弹簧拉力器

6.动车组列车进站前的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

/11减至901<01/11,这期间停止动力供给，列车依靠惯性继续前行，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。关于列车进站过程中的能量转化，下列

说法中正确的是（）

A.第一阶段减小的动能全部转化为电能，即电能等于减小的动能

B.第一阶段减小的动能有一部分转化为电能，即电能小于减小的动能

C.第二阶段减小的动能主要转化为内能，且内能等于减小的动能

D.第二阶段减小的动能主要转化为内能，且内能大于减小的动能

7.在晴朗的夜空，我们很容易找到北斗星与北极星，如图4所示。天刚黑下来的时候，我们观察

并记录一次北斗星与北极星相对于地面的位置；半夜的时候，我们再次观察并记录北斗星与北

极星相对于地面的位置。比较这两次的记录结果，我们会发现（）

A.北斗星和北极星都是运动的

B.北斗星和北极星都是静止的

C.北斗星是运动的，北极星是静止的

D.北斗星是静止的，北极星是运动的

8.在炒花生或栗子时，通常要往锅里放一些沙子（或粗盐）。这样做的主要目的是（）

A.使炒锅的温度更高

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）吸收一些水分，使花生或栗子更加干酥脆

D.让沙子（或粗盐）吸收部分热量，防止因温度过高而使花生或栗子变焦

9.人站在哈哈镜前，会由于哈哈镜的特殊形状而使人体不同部位的像或被拉长或被压短而变形，

令人发笑。现有一个如图5甲所示由两个水平方向的柱面镜连接而成的哈哈镜，竖直置于水平

地面上。当一个与哈哈镜等高的人站在其正前方（如图5乙所示），他看到的像的情况是（）

A.上半身的像被拉长

B.下半身的像被拉长

C.全身的像都被拉长

D.全身的像都被压短

10.图6甲是某生产流水线上的产品输

送及计数装置示意图。其中S为激

光源，Ri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”（示波器的接入对电路无影响）。

水平传送带匀速前进，每当传送带

上的产品通过S与Ri之间时，射向

光敏电阻的光线会被产品挡住。若传送带上的产品为均匀正方体，示波器显示的电压随时间变

化的关系如图6乙所示。已知计数器电路中电源两极间的电压恒为6V,保护电阻R2的阻值为

400Q。则（）

A.有光照射时光敏电阻Ri的阻值为800c

B.有光照射和无光照射时保护电阻R2两端的电压之比为1：2

C.有光照射和无光照射时光敏电阻的阻值之比为1：2

D.每lh通过S与Ri之间的产品个数为6000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的弩，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

的拴绕使用了滑轮可有效地减小体积。请观察它的结构，并分析它的使用过程，其中用到了哪

些物理知识？

2.许多轿车后窗玻璃的内壁上都平行地贴有若干条很窄的金属膜，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。请回答这些金属膜的主要作用是什么？

图8

3.图9中的甲、乙两图是同一把平放在一张白纸上的透明刻度尺正放和反放的照片，图9丙是其

沿刻度线方向的横截面图。刻度尺的刻度线是用油漆喷上去的。由图9乙可以看到，每个数字和

刻度线的右侧都有一个阴影。（1）利用图9丙说明，该刻度尺的刻度线喷在图9丙中所标的A、B、

C、D的哪个部位?为什么?（2）一般都将刻度尺带刻度的一侧做得较薄，这样做的好处是什么？

4.一串小彩灯，规格都是“4V

0.2A”，每个小彩灯的结构如图10所示，在正常情况下，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

规格的小彩灯接入220V电路中，为使小彩灯正常发光，请通过计算说明：（1）应串联多少个小彩

灯?（2）若其中一只小彩灯的灯丝被烧断，其它小彩灯是否还能发光?为什么？

玻璃珠

甲F依心玻璃

5.为了节省电能，居民楼的楼道灯通常由两个开关共同控制。一个是1露姜架利用光

图10

敏器件制成的“光控开关”，它的作用是光线暗时自动闭合，光线亮时自动断开；一个是利用声

敏器件制成的“声控开关”，它的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甲中的器材连成符合上述楼道灯要求的电路。

(2)小明受楼道灯电路的启发，在爷爷的卧室里也安装了这样一个“聪明”的电路。晚上只要

拍拍手，灯就亮了，过一会自动熄灭，给爷爷带来了方便。不过遇到晚上有雷雨，就麻烦了，雷

声使灯不断被点亮，影响爷爷休息。还有爷爷睡觉前需要这盏灯一直被点亮。现在再给你两个开

关S1、S2,在图11乙中完成对这个“聪明”电路的改装。并分别说明在灯自动工作、晚上打雷需

取消自动功能和需要灯一直被点亮时开关SHS2的断开与闭合情况。

6.某物理兴趣小组的同学设计了图12甲所示的实验装置，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的玻璃瓶瓶口，玻璃瓶沿水平方向的截面

为图12乙所示的椭圆。当用力沿图12所示方向挤压装满水的玻璃

瓶时，会看到细玻璃管内的水面明显上升。在这里，同学们利用细

玻璃管内水面的变化将玻璃瓶的微小形变“放大”了。请你再列举

两个用到这种“放大”方法来观察物理现象的实验或用到这种方法

来工作的仪器，并简要说明“放大”的方法。

三、(11分)“米线”是一种特色小吃。端上餐桌的有：一碗热汤，

上面浮着一层油；一碟切成薄片的鲜肉；一碗己煮熟的米线。食客

先把肉片放进汤内，稍候再加入米线。

现有以下资料：汤的初温97℃,比热容4.2X103J/(kg.℃)；肉片的质量为0.2kg,初温22℃,

比热容3.5X103J/(kg.℃)o基于健康缘故，肉片必须至少在大于80℃的汤中保持2min,在这

2min时间里，由于向外界散热整体温度将下降约2℃。问：

1.碗中油层的作用是什么？

2.为实现上述的温度要求，碗中汤的质量多少应满足什么条件？

四、(12分)微波炉是一种利用向食物发射微波，进而将以微波形式存在的电磁能转化为内能

来对食物加热的厨具。因为微波可以深入食物表面内约5cm,因此与蒸烤类厨具比较，具有加热

更加迅速的特点。

小明家最近买了一个微波炉，他听人们讲利用微波炉对食物加热，不仅加热时间短，还具备

加热效率高的特点。为了验证后一种说法，他决定借助电能表、手表、温度计等器材实际测量一

下微波炉在高火挡烧水时的效率。

为此他查看了家中微波炉后面的铭牌，上面注明额定输入功率为1200W,他又查看了他家的

单相电子电能表，上面注明3200imp/kW,h（它表示每消耗电能lkW・h,该电能表上面的发光二极

管闪烁3200次）。之后，他关闭其他所有家用电器，将体积为1L、温度为20℃的水放入微波炉并

用高火开始加热，同时用钟表计时并记录电能表上面的发光二极管闪烁的次数，历时4min,电能

表上面的发光二极管闪烁了256次，此时取出并测得水的温度为72℃,请你帮助小明计算微波炉

烧水时的效率。

微波炉中发射微波的器件叫做微波管，，若某微波炉内的微波管只有一只，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利用这只微波管实现在不同挡位工

作的昵？

五、（12分）小明的父亲为了解决全家人夏季淋浴问题，想自己动手制作一个太阳能淋浴器。

他买来了一个圆柱形金属桶，一个压力传感开关，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：圆柱形金属桶的底面积&=0.5m之，高％=50cm；压力传感开关的作用是当它受到竖

直向下的拉力达到10N时闭合，通过控制水泵从进水口向桶内注水，当拉力等于4N时断开，水

泵停止向桶内注水；两个圆柱体的底面积S2=40cm?,高h2=12cm,每个圆柱体重G=6N。要求当

水桶内储水量达200L时停止注水，当储水量剩余40L时开始注水。

请你帮助小明的父亲在其初步设计的基础上，求出满足上述要求的两段细线的长度。（压力传

感开关与金属桶间的距离、细绳质量与体积、计算储水量时圆柱体排水体积忽略不计）

压力传感开关

溢水口1T丁丁-1=进水口

----------------L出水口

图13

六、（15分）随着新能源、低碳等理念的普及，小明设想出了一种完全以太阳能电池为能源的

汽车，以下是他查到的一些数据：太阳辐射的总功率P总=3.9X1026W,太阳到地球的距离r=l.5

X10"m,阳光穿过太空和地球周围的大气层到达地面的过程中的能量损耗约为51%；太阳光垂直

照射时，太阳能电池的能量转化效率最高约为15%；假设一辆太阳能电池车的质量约为750kg,

期望达到的最高时速为72km/h,车辆行驶过程中的平均阻力约为车重的0.02倍，车身最多能

敷设的太阳能电池板的面积约为8m2,驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进

的机械功率。（已知半径为r的球的表面积为SE;rr2）

1.根据以上数据，通过计算对小明的设想进行分析与评价。

2.你对他的设想有什么改进建议？

2011年第二十一届全国初中应用物理竞赛

参考解答和评分标准

说明：

i.除选择题外，提供的参考解答丕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，可参照本评分标

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.简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、②……，这里的①、②……

是用来代表答题要点或步骤的。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

这一要点或步骤，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.要求学生估算的，要看学生是否会忽略那些可以忽略的条件。

6.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。

上述各项的执行都应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、选择题（每小题2分，共20分）

1.C2.A3.D4.B5.D6.B7.C8.B9.B10.D

二、简答题（每题5分，共30分）

1.（5分）参考答案

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箭头尖锐：减小受力面积，增大压强。⑤利用弩的弹力发射弓箭：

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：光的直线传播。⑧光学瞄准

镜：光的折射（凸透镜成像、望远镜）、光的直线传播.⑨滑轮组：装箭时省力。⑩滑轮组：放箭时

省距离。

说明：每说对一种作用得1分，最多5分。

2.（5分）参考答案

①在冬季，使附着在窗玻璃内表面上的小水滴汽化或小冰粒熔化并汽化；使附着在玻璃窗外表面

上的积雪熔化。②便于司机通过驾驶室上方的反光镜观察车后面的情况。

说明：①中每个物态变化名称1分，共3分。②2分。共5分

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3.（5分）参考答案

（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刻度尺有刻度的一边做得较薄，是为了在应用刻度尺画线的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要求的线段。

说明：（1）①1分，②2分。（2）2分。共5分。

4.（5分）参考答案

（1）应串联接入电路的彩灯个数：〃=甯=55个.

正常彩灯当成一个电阻，R”，灯丝烧断的彩灯，其整体看成一个电阻/?»,图答1

由于此时细金属丝与灯丝支架不导通，灯丝烧断的彩灯的电阻R”比正常彩

灯的灯丝总电阻大很多。..................................②

（4）根据串联电路特点可得：UM.竺；又因为左与-=1。...............③

（5）U*=U=220V,此时灯丝烧断了的彩灯两端电压U*约为220V,大于200V,氧化铜被击穿,

金属丝与灯丝支架将导通，此后灯丝烧断了的彩灯相当于导线，220V的电压将重新加在其他未被烧

坏的彩灯两端，所以其他彩灯能继续发光。.........................................④

说明；（1）1分。（2）各1分。共5分。

（2）见图答3。…①声控开关光控开关

需灯自动工作时，断开

S）,闭合Sz。.......②

晚上打雷时断开

需要灯一直被点亮时闭E图U答2,图口答3

合S1和S2-.....④

说明：（I）1分。（2）各1分。共5分。

6.（5分）参考答案

①将正在发声的音叉靠近用细线悬吊着的乒乓球，通过乒乓球反复被弹开显示音叉在振动。

②温度计的玻璃管做得很细，用液柱的长度变化显示液体的热胀冷缩。

③金属盒压强计中用指针的摆动显示金属盒的形变程度。

④用托盘天平的指针是否指在平衡标牌的中央刻度线上来显示天平的横梁是否水平.

说明：其他方法只要正确也可得分，每答出一点2.5分，最多不超过5分。

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三、（11分）参考解答

1.减慢蒸发，从而减慢热量的散失..........................................（3分）

2.因为肉片必须至少在大于80C的汤中保持2min,在此期间，整体温度将下降约2C，

所以，汤和肉混合后的温度至少为U82匕....................................（2分）

根据：Q*=Q故以及Q=cm&t........................................................................................（2分）

可得：cnm„（t-tm）=............................................................................................（1分）

至少需要汤的质量：

C的加狗（，“肉）

（2分）

3.5x1()3x00x(82-22),

=4.2x1Cfx(97-82)kg^67kg（1分）

四、（12分）参考解答

4min微波炉消耗电能：E=一嘘256j=288x1o5j.............................................（2分）

水的质量：m=pV=1.Ox103x1x10*3kg=1kg.................................................................（2分）

35

水吸收的热量：Q=cm（/-/0）=4.2xl0xlx（72-20）J=2.18xl0J..............................（2分）

微波炉的效率：1=¥=滥$=76%.....................................................................（3分）

当微波炉中的微波管在额定电压下以额定功率连续工作时，设定为高火挡：当微波炉中的微波管

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的比值越小，微波

炉的挡位越低。...........................................................（3分）

五、（12分）参考解答

桶内储水量为40L时水深：h1=4°Qg0~m=8x1O_2m.....................................................（1分）

圆柱体所受浮力大小：F|=（2x6-10）N=2N.............................................................（2分）

圆柱体B排水体积：VM而会而m3=2xl04m3......................................（1分）

r^o

2

圆柱体B浸入水中深度：hB=^^rm=5xlO-m.................................................（1分）

桶内储水量为200L时水深：h泮甯m=4xl0"m.............................................（1分）

圆柱体所受浮力大小：&=（2x64）N=8N.................................................................（1分）

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圆柱体4排水体积：以片V-%=忘-％=m^xlZxlO^m^S.lxlO4m3……（2分）

1X1Q\I0

圆柱体A浸入水中深度：A产蕊木m=8xl（y2m................................（1分）

2

压力传感开关与圆柱体4间细线长度：/x=6xl0-m................................（1分）

圆柱体A与圆柱体8间细线长度：3L7xlO」m....................................（1分）

六、（15分）参考解答

1.驱动电机需要达到的最大机械输出功率：

3

PM=Fv=jlmgv=0.02x750xl0x20W=3xlOW.............................（3分）

需要的电功率：P«=^=^W=3.33X103W..................................

（2分）

垂直于太阳光的太阳能电池板得到的太阳辐射最大功率:

2

口-如作_(1-51%)X3.9Xip：”,2

Pu4^/4x3.14xl.5xlOl,x2W/m2=676W/m（3分）

车上的太阳能电池板能提供的最大电功率：

3

P电泡=^PHS=15%X676X8W=811W<3.33xlOW............................（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的数据，实际上汽车上的电池板

很难做到始终与阳光垂直，其实际提供的电功率会小于尸小，不能满足驱动电机的需求。…（2分）

（本题的解法会很多，其他方法正确均可得分）

2.减轻车体自身重、降低车辆行驶时的阻力、减小机械损耗、降低车辆设计最高时速、提高电机

效率、兼容其他能源动力、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

池转化的电能存入蓄电池、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）

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2012年第二十二届全国初中应用物理竞赛

一、本题共10小题，每小题2分，共20分。以下各小题给出的四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.早晨，小明骑着自行车沿平直的公路驶向学校，强劲的北风迎面吹来，此时地面对车前轮

的摩擦力为力，对车后轮的摩擦力为力。则下列说法中正确的是

()

A.力与前进方向相反，fi<fiB.力与前进方向相反，f\>fi

C.力与前进方向相同，力<fiD.及与前进方向相同，fi>fi

2.小明发现，有些电线杆上装有如图1所示的“小风车”，这些小风车在微风中能不停地旋

转，且旋转叶片的一面还装有反光的小镜子。关于这样的“小风车”的

作用，下列说法中正确的是

()

A.为了警示此处有电

B.为了测定风向

C.为了测量风速大小

D.为了驱赶小鸟，避免小鸟在上面做窝而导致电路短路

3.一名军人在一次执行任务时需要从正在正常向前行驶的卡车右侧跳下。对于跳车的方法,

以下四种方案中最安全的是

()

A.脸向车后并相对于车向后跳B.脸向车后并相对于车向前跳

C.脸向车前并相对于车向后跳D.脸向车前并相对于车向前跳

4.我国不少地区把阴霾天气现象并入雾一起作为灾害性天气，统称为“雾霾天气关于雾和

霾的认识，下列说法中正确的是

()

A.霾是大量的小水滴或冰晶浮游在近地面空气层中形成的

B.雾和霾是两种不同的天气现象

C.雾是由悬浮在大气中的大量微小尘粒、烟粒或盐粒等颗粒形成的

D.雾和霾是同一个概念的两种不同说法

5.北京奥运会上的花样游泳运动员，由于在水面上、下都能听到音乐指令，从而以其优美的

舞姿、随音乐节拍而精确完成的动作，让观众感受到了体育之美.关于运动员在水下是如何接收

到音乐指令的下列说法中，符合实际情况的是

()

A.仅在水面以上放有音箱，当运动员的头部在水面以下时，声音经由空气、水，最终传到运

动员的耳朵

B.仅在水面以下放有音箱，当运动员的头部在水面以下时，声音通过水传到运动员的耳朵

C.运动员通过无线耳机，接收来自控制室的电磁波信号，再将其转化成声音，被耳朵接收

D.在水面以上和以下都放有音箱，使运动员的头部无论是在水面以上还是以下，都能听到清

晰的音乐声

6.小明学习了浮力知识以后，对热气球运动产生了兴趣，他在网上收集了许多关于热气球的

知识及类似图2所示的图片。以下是他对热气球运动所做的猜想，其中正确的是

()

图2

A.通过调节火焰大小，改变热气球的体积来调节热气球的飞行高度，进而选择需要的风向

B.通过改变人在吊篮中站立的位置，来改变热气球飞行的方向

C.通过调节火焰大小，改变热气球内的空气密度来调节热气球的飞行高度，进而选择需要的

风向

D.通过调节火焰喷射的方向，来改变热气球飞行的方向

7.如图3所示，四个相同的玻璃瓶内装有深度不同的水。用筷子轻轻敲击瓶口或用嘴贴着瓶

口吹气，会发出不同的声音。下列关于所发出声音的判断中正RHRR

确的是()八八八八

A.用筷子轻轻敲击瓶口，甲瓶的音调最高三:

B.用嘴贴着瓶口吹气，甲瓶的音调最高昆<<：^_

C.用筷子轻轻敲击瓶口，丁瓶的音调最低胃守里臼

甲乙丙丁

D.用嘴贴着瓶口吹气，丁瓶的音调最高图3

8.在煮饺子时，将饺子投入沸腾的水中，并用勺子轻轻

推动沉下的饺子，等到水重新沸腾后，加上些凉水继续煮一会儿使水再次沸腾，这时煮熟的饺子

会浮出水面。熟饺子会浮起来的主要原因是

()

A.锅里的的水量多了

B.饺子在水里经过烧煮变轻了

C.水温低时饺子受到的重力较大，水温高时饺子受到的重力较小

D.水沸腾后，饺子内的部分水汽化变成水蒸气，使饺子体积增大

9.目前航天飞船的飞行轨道都是近地轨道，一般在地面上方300km左右的轨道上飞行，绕地

球飞行一周的时间约为90min左右。若飞船在赤道上空飞行，那么飞船里的航天员在24h内可以见

到日出的次数可能为

()

A.15B.1C.2.7D.0.38

10.图4甲所示的热熔胶枪是一种装修工具，用于材料涂胶。它的内部有2只相同的PTC(正温

度系数)加热元件，其工作电路如图4乙所示，扣动扳机能使固体胶条向前挤压，联动开关S同时

掷向A、B,枪口冒出胶液，松开扳机，联动开关S同时掷向8、C。单只PTC元件的电阻随温度的

变化如图4丙所示。关于PTC元件的工作情况，下列说法中正确的是

()

A.扣动扳机，两只PTC元件串联在电路中

B.松开扳机，只有一只PTC元件接入电路

C.松开扳机，当温度为80℃时，电路消耗的电功率为55W

D.扣动扳机，当遍层为1迎C时，Imin电路消耗的电能为4800J

图4

二、简答下列各题(每题5分，共30分)

1.乒乓球运动是集竞技、娱乐、健身于一体的体育运动,如图5所示。请分析运动员在击球

过程中用到了哪些物理知识?

2.图6是鱼缸中过滤增氧泵增氧工作时的原理示意图，水泵把水从进水管口吸入，从出水管

口快速喷出时，空气就会从进气管口进入水中，与水流一起喷出。进气管口

(1)请解释空气能进入水中的原理和过程：

(2)请再列举一个生产或生活中利用上述原理进行工作的例子.

出水曾口进水备3水泵

图6

3.2006年7月1日，青臧铁路全线贯通。铁路要通过“千年冻土”区，“冻土”区路基在温度

过高时会变得松软不牢固。为解决“冻土”难题，保证路基的稳定，青藏铁路路基两旁各插有一

排碗口粗细、高约2m的热棒(中空的铁棒)，如图7所示，热棒在路基下还埋有5m深，里面灌有

液氨。请解释热棒是如何解决“冻土”难题保证路基的稳定的。

4.小明家新买了一台电热油汀取暖器，如图8所示。当小明用力晃动这台取暖器时，可以听

到其内部发出了液体流动的声音。小明找出说明书仔细阅读后得知，这种取暖器将电热管安装在

散热片腔体内的下部；在腔体内电热管周围注有导热油；在控制电路中装有双金属温控元件，当

油温达到调定温度时，温控元件会自行断开电源；在使用注意事项中特别强调这种取暖器不能倒

置或侧卧使用。请回答：

（1）为什么用油做导热物质而不用水?

（2）取暖器内部发出了液体流动的声音，说明油没有装满,

这是为什么？

（3）为什么强调不能上下倒置或放倒后通电加热?

图8

5.有的轿车的观后镜是用平面镜做成的，而有的又是用凸面镜做成的，请说明其各自的优点

是什么。

6.一些高楼大厦表面用许多大块的镀膜玻璃做外墙面（俗称“玻璃幕墙”）。在大楼外面的人,

白天看这些玻璃，感觉它们好像一面面的镜子，能看到楼外景物的像，却看不到大楼里面的景物。

在大楼里面的人，通过这些玻璃，却能看到楼外的景物。请你对楼外面的人白天观察到的现象做

出解释。

三、（11分）早在1800年前的汉代，科学家张衡就发明了用来测量车辆行驶里程的“记里鼓

车”，又名“记里车”、“司里车”、“大章车”等。科技史学家王振铎先生根据史书上的文字

描述，复原了这种神奇的车，如图9甲所示。图9乙所示为记里鼓车的原理图，马匹拉着该车向前

行走，带动左、右足轮转动。立轮与左、右足轮装在同一水平轴上，齿数为18,并与下平轮啮合,

带动下平轮水平转动，下平轮齿数为54；齿数为3的旋风轮与下平轮装在同一竖轴上，并与中平轮

啮合。中平轮齿数为100,转动一圈，轮上的拨子便拨动上层木人右臂击鼓一次，显示车行一里。

汉代曾以六尺为一步，三百步为一里，假设那时人们认为的圆周率约为3。试通过计算说明，

这架“记里鼓车”的足轮直径应该是多少尺？

记里鼓车复原图

四、（12分）在学校创新比赛中，小亮同学设计了一个多档位的电热水器。图10甲所示是他

设计的电热水器的工作电路图，&和R2是两根电热丝。他设计的旋转开关如图10乙所示，旋转开

关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的边缘依次有共10个金属触点（在图乙中用“O”表示，中

标有1、2、3、4编号，编号相同的触点用导线连接）。可以绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一

个金属滑片，转动开关旋钮可以将相邻的触点连接。例如，图10乙中，旋钮上的箭头指向图中位

置D,此时，金属滑片将1、2两触点接通，同时另一端也将3、4两触点接通。当旋钮上的箭头指向

A、B、C、D不同位置时，可以实现四档加热功率。他设计的四档加热功率如下表所示：

A温度档位高温中温2中温1低温

加热功率/W1100660440264

图10

1.如果要实现旋转开关沿某个方向转动时，加热功率依次递减或递增，通过计算，分析说明

电热丝岛和心的阻值应该分别为多大?旋钮上的箭头指向A、B、C、D不同位置时，分别对应哪一

档加热功率？

2.小亮根据计算结果，借助电池组、电压表和电流表分别截取了电阻大小符合要求的两根电

热丝，并按电路图连接好。经检查无误后，小亮将电热器接入家庭电路，同时借助电能表和手表

测量电热器在不同档位工作时实际消耗的电功率，结果发现每一档的实际功率均小于按照电热丝

电阻值计算的结果，测量后发现电源电压为220V。请简单解释产生这种偏差的原因。

3.使用中他发现水温开始升高较快，后来水温升高越来越慢，最后甚至会保持某个温度不再

升高，此时水并没有沸腾。并且选择加热档位功率越小，水能够达到的最高温度越低，这是为什

么？

五、（12分）如图11甲所示为某型号汽车的自动测定油箱内油量的电路原理图，其中电源两

端的电压恒为24V,Ro为定值电阻，A为油量指示表（一只量程为0〜0.6A的电流表）,凡为压敏电

阻，它的上表面受力面积为10cm2,其阻值与所受压力的对应关系如图11乙所示。油箱的上下两部

分皆为长方体形状，下半部分的横截面积为、20dm2,高为2dm,上半部分的横截面积为10dm?,

油箱加满油时油的总体积为60dm3°当油箱装满油时，油量指示表的示数如图11丙所示。已知：p

K>HI—0.7x103kg/m3,取g=10N/kg,

1.当油箱内汽油用完时，油量指示表的指针指向某一位置，求此位置所对应的电流值是多少;

2.若汽车在高速公路匀速行驶4。。小，油量表由满刻度指向满刻度其位置，求该汽车每行

驶100km消耗汽油多少升；

3.在上面第（2）问所述的行驶过程中发现，油量表的示数在开始运动的一段时间内变化较

快，而后来一段时间内变化较慢，请解释其中的原因。

六、（15分）如图12甲所示，冰冻是造成高山地区冬季输配电线路倒塔（杆）断线的重要原

因。为了避免这类事故的发生，一方面电力工人要及时对输电线路进行除冰作业，另一方面要加

强输电线的抗拉能力。一般高压输电线每一根都是由一股位于中间的钢质线芯和六股相同粗细的

铝质线芯绞在一起组成的，其横截面如图12乙所示。这种输电线通常被称为钢芯铝绞线（代号LGJ）。

已知该钢芯铝绞线所能承受的最大安全拉力为其正常工作情况下拉力的5倍。下表是该种钢芯铝绞

线的相关技术数据。

图12

铝线（股数X直钢线（股数X直

导线外直径电阻安全载流量

径）径）

(Q/

（mm）（mm）（mm）70℃80℃90℃

km)

6x3.801x3.8011.4().5194A228A255A

1.该电力线路采用钢芯铝绞线而不采用与之同样结构尺寸的铝绞线，其主要目的是什么?

2.输电线路结冰后，输电线（连同上面的冰）变粗、变重。为了保证输电线路的安全，防止

输电线被拉断，在冰冻的钢芯铝绞线（连同上面的冰，其横截面可以看作圆）的直径。增大到一定

值时就必须进行除冰作业，试估算需要进行除冰作业时冰冻的钢芯铝绞线的直径（小尸

3333

2.7xl（）3kg/m3,pM=7.9X10kg/m,p!4：=O.9xlOkg/m,取J114.1=10.7）

3.有一种输电线路除冰作业的方法叫“短路熔冰”。所谓“短路熔冰”，就是在短时间内，

输电线不经过用电器而直接接通，输电线中通过比平时大许多的电流，利用导线本身发热熔冰以

完成除冰作业的方法。短路熔冰时，若一根这种钢芯铝绞线每米的发热功率为200W,则短路熔冰

时通过一根钢芯铝绞线的电流大约是多大？（取“10=3.2）

2012年第二十二届全国初中应用物理竞赛

参考解答和评分标准

一、选择题（每小题2分，共20分）

1.A2.D3.C4.B5.D6.C7.B8.D9.A10.D

二、简答题（每题5分，共30分）

1.（5分）参考答案

①球拍表面贴橡胶，为了增大球与球拍间的摩擦。②乒乓球在受到击打后，改变运动方向及

速度大小，因为力可以改变物体的运动状态。③弧圈球是指旋转的球沿弧线运动，这是因为空气

流速大的地方压强小。④乒乓球落到台面后会弹起，因为不同形式的能可以相互转化。⑤球与球

拍脱离后依然向前运动，因为球有惯性。

说明：每说对一种物理知识的应用得1分，最多5分。

2.（5分）参考答案

①流体流速大的地方压强小.当水从出水管口快速喷出时，进气管下部压强减小，这时进气

管内的水平下降，起到降至出水管以下，附近的空气在大气压的作用下被压入出水管的水中，随

水流从出水管口进入鱼缸内的水中。

②燃气灶灶头与燃气管是分离的，但是在利用燃气灶烧水或做饭的时候，并没有燃气从进气

口处外溢，就是因为在灶头与燃气管对接处.气体流速大、压强小，所以燃气不会向压强大的周

围外溢。

说明：①4分，②1分，共5分

2.油量表指向满刻度的,位置，通过油量表的电流：/3=,X6A=0.15A

44

此时压敏电阻阻值：RJ=—一Ro=240.150-100=1500（1

分）

由图11乙可知，汽油对压敏电阻的压力：F"=0.7N

F"07

汽油对压敏电阻的压强p"=——=-Pa=7xlO2Pa

S10x10

p"7x102

汽油的深度：h"==------------m=0.1m.........................（1分）

。汽油g0.7x1（）3xK）

,z2323

剩余汽油的体积：V=S2h"=20x10x0.Im=2x10m

Z；XIA-2_QIQ-2

汽车行驶100km,消耗汽油的体积：——m3=10L..............（1分）

4

3.因油箱上部横截面积较小，消耗相同体积的汽油，上部的液面高度变化较大，导致汽油对

压敏电阻的压力变化较大，所以电流表示数变化较快.................................（2分）

六、（15分）参考解答

1.该电力线路采用钢芯绞线而不采用与之相样结构、尺寸的铝绞线，其主要目的是为了提高

输电线的抗拉能力，从而可以适当地增大杆距，节省杆材及人工等。..........（2分）层飘

2.取一根长为4的结冰钢芯铝绞线作为研究对象.其横截面如图答一1所示。当该钢

芯铝绞线所承受的拉力达到其正常工作情况下拉力的5倍时，也就是该段导线上所结冰

的质量达到该段钢芯铝绞线质量的4倍的时候，就必须进行除冰作业了。图答-1

设单股线芯的横截面积为S,直径为d；长为L的结冰钢芯铝绞线中铝的质量为"用，钢的质量为

WHO冰的质量为机冰。冰的横截面积为S*;则有：

冰的质量：力次=4加K；+机的）......................................................（2分）

又因为：m^=P^L（60铝+。辆）SL...................................（2分）

33

”「2°4、（6夕铝十。钢）S4x（6x2.7xlO+7.9xlO）5

所以：&=----------------=-----------------------------=

夕冰0.9xIO，

该钢芯铝绞线连同上面的冰，总的横截面积:Sm=S冰+7S=107.1S+7s=114.1S.....（2分）

即逛=114.1又因为：—=,所以：£>=J14.1x3.8mm=40.6mm（2分）

SSd2\s

即：该钢芯铝绞线直径。增大到40.6mm之时必须进行除冰作业。

3.取一根长为1m的该种结冰钢芯铝绞线作为研究对象，短路熔冰时通过的电流为/,其热功

率为P,其电阻为凡考虑到该种钢芯铝绞线表面为冰所覆盖.其温度与常温偏差不大，故不考虑

温度对其电