第十六屆全國初中應用物理知識競賽初賽試卷

一、選擇題  以下各小題給出的四個選項只有一個是正確的，把正確

選項前面的字母填在題后的括號內(每小題3分，共15分)。

    1．小亮同學從超市買來一個玻璃瓶裝的鐵皮蓋罐頭，想把瓶蓋打開，可是怎么也擰不動。小亮的哥哥用螺絲刀沿瓶蓋的邊輕輕撬了幾下，一擰就打開了。這主要是因為用螺絲刀撬瓶蓋可以  【    】 

A．增大瓶蓋直徑，減小瓶蓋側壁對瓶的壓力

B．減小瓶蓋與瓶口的接觸面積

C．減小瓶內外氣體的壓力差

D．由于撬了蓋的一邊，而增大了蓋的另一邊的壓力

    2．高壓輸電線路的鐵塔頂端有一條(或兩條)比下面輸電線細的金屬線(如圖1～圖2)，它的作用是    【    】

  A．加強鐵塔的穩(wěn)定性

  B．傳輸零線的電流

  C．防雷電，起到避雷針的作用

  D．作為備用線，供輸電線斷開時應急使用

3．用普通照相機拍照時，要按被照物體距相機鏡頭的遠近進行“調焦”，使用起來不太便捷。有一種“傻瓜”相機，只要把想拍攝的景物全部納入取景器內，不論遠處還是近處的物體，在照片上都比較清晰，從而使拍照的過程變得十分快捷。這種“傻瓜”相機不用“調焦”的奧秘是  【    】

    A．采用了長焦距的鏡頭，使遠近不同的物體成像的位置相差不大

    B．采用了短焦距的鏡頭，使遠近不同的物體成像的位置相差不大

    C．采用了長焦距的鏡頭，使遠近不同的物體成像的位置相同

    D．采用了短焦距的鏡頭，使遠近不同的物體成像的位置相同

    4．磁帶錄音機既可以錄音，也可用以放音，其主要部件為運行的磁帶和繞有線圈的磁頭。錄音時，磁帶上的磁粉被由聲音信號轉化而來的電流產生的磁場所磁化，這樣便將聲音信號轉化為磁信號記錄在磁帶上；放音時，再把磁帶上的磁信號通過磁頭轉化為電信號使揚聲器發(fā)聲。對于錄音機錄音、放音過程的基本原理，下列各種說法中正確的是  【    】

    A．錄音的基本原理是電磁感應，放音的基本原理是電流的磁效應

    B．錄音的基本原理是電流的磁效應，放音的基本原理是電磁感應

    C．錄音和放音的基本原理都是電流的磁效應

    D．錄音和放音的基本原理都是電磁感應

    5．王勇同學在賓館飯店看到一種自動門，當有人靠近時，門會實現(xiàn)自動開閉。王勇同學對此產生了濃厚的興趣，他很想知道自動門是如何實現(xiàn)自動控制的。為此他反復做了幾次試驗：當他輕輕地靠近自動門時，門自動打開；當把一個足球滾向自動門時，門自動打開；當把一面底部裝有滾珠的無色透明大玻璃板，直立著滑向自動門時，門不打開。王勇同學根據(jù)探究試驗的結果，對自動門的自控原理提出了以下幾種猜想，你認為其中最合理的猜想是  【    】

    A．自動門“聽”到來者的聲音時，通過聲控裝置實現(xiàn)自動開閉

    B啟動門探測到靠近的物體發(fā)射出的紅外線，通過光控裝置實現(xiàn)自動開閉

    C自動門本身能發(fā)射出一種紅外線信號，當此種信號被靠近的物體反射時，就會實現(xiàn)自動開閉

    D．靠近門的物體通過空氣能產生一種壓力傳給自動門，實現(xiàn)自動開閉

二、填空題(共15分)

    1．(3分)如圖3所不，小婷乘汽車到姥姥家去度假，汽車在平直公路上行駛。小婷的感覺是：遠處的村莊相對于電線桿在向_________運動；近處的小樹相對于電線桿在向_______運動；電線桿周圍的景物看起來好像在繞電線桿做_____時針

轉動。

    2．(3分)列車上出售的食品常常放在如圖4所示的小推車上，若貨物均勻擺在車內，當前輪遇到障礙物A時，售貨員向下按扶把，這時手推車可以視為杠桿，支點是_____(寫出支點位置的字母)；當后輪遇到障礙物A時，售貨員向上提扶把，這時支點是______。后一種情況下，手推車可以視為______力杠桿。

    3．(3分)在海拔3000 m以上的高原地區(qū)，汽車發(fā)動機的冷卻水容易沸騰，這是因為高原地區(qū)_______的緣故。常年生活在平原地區(qū)的人到達該地區(qū)后，由于空氣稀薄會產生缺氧反應，為了得到足夠的氧氣，人會不自覺地進行深呼吸，這時肺的容積與在平原上相比要擴張得更_______(選填“大”或“小”)一些。

    4．(3分)汽車上的機械式里程表是用安裝在輪上的一組計數(shù)齒輪來實現(xiàn)計數(shù)的，而這些計數(shù)齒輪又通過特定的傳動裝置被車輪的轉動所驅動。同時車輪的轉動還通過特定的傳動裝置，傳遞給由電磁感應原理制成的傳感器，傳感器再將反映車輪轉動情況的電信號顯示在速度表上，從而指示此時的車速。當輪胎用久了有明顯的磨損后，就會使所計里程和指示的時速產生誤差。若里程表記錄里程為12000 km，則汽車實際行駛的里程將 _______(填“大于”、“小于”或“等于”)示數(shù)；若此車從北京駛往上海，以速度表上指示的時速為依據(jù)，對整個行程所估算的行駛時間將________(選填“大于”、小于”或“等于”)實際行駛時間。

    5．(3分)2005年春節(jié)晚會上，一群聾啞青年用精美絕倫的舞蹈“千手觀音”給人以美的享受，善的啟迪。

    (1)如圖5所示，觀眾看不見領舞者邰麗華身后站著的其他舞蹈者，這是因為光是______________傳播的。

    (2)在觀看演出的過程中，我們雖然沒有看到樂隊卻也能分辨出是何種樂器在發(fā)聲，這主要是因為不同樂器所發(fā)聲音的_________是不同的。

    (3)電視觀眾看到蓮花座上的千手觀音身披絢麗霞光，這些光是由________、_______、______三原色依不同的比例混合而成的。

  三、簡答下列各題(共22分)

  1．(4分)火箭點火發(fā)射時，若高溫火焰向下噴射到發(fā)射臺上，發(fā)射臺就會被燒

毀。為了保護發(fā)射臺，在它的底部建造了個大水池，從而巧妙地解決了這個技術問題。

    (1)火箭發(fā)射時，底部噴出的龐大的白色氣團(圖6)是由什么組成的?它是怎樣形成的?

(2)分析“大水池”對發(fā)射臺起到保護作用的道理。

  2．(4分)在高壓輸電線路中�？煽吹� 如圖7所示的一些絕緣子。請說明為什么懸掛高壓輸電線的絕緣子的表面要涂光亮的瓷釉，而且做成一節(jié)一節(jié)的?

3．(4分)小志家買了一種點綴節(jié)日用的小彩燈，他發(fā)現(xiàn)當其中一個小彩燈的燈絲燒斷了以后，其余的小彩燈還能繼續(xù)發(fā)光。于是小志對小彩燈之間的連接關系產生了興趣，為此他請教了科技人員，得到以下信息。

  他用的小彩燈規(guī)格是“2．5 V，0．25 A”，通過串聯(lián)一定數(shù)量的小彩燈，使單個小彩燈兩端所加的電壓比它的額定電壓稍低，每個小彩燈都能基本正常發(fā)光。

    小彩燈的構造如圖8所示，在燈絲導電支架上除了有燈絲和起固定作用的小玻璃珠以外，還繞有約4圈細金屬絲。燈絲電阻冷時約為2．5 Ω，熱時約為15 Ω。

    細金屬絲的電阻為1 Ω，正常(低壓)情況下，由于支架表面有一層氧化銅的緣故，它與燈絲支架是不導通的，沒有電流流過。若加上較高的電壓(如220 V)時氧化層可被擊穿，細金屬絲與燈絲支架導通。

    根據(jù)以上介紹的資料，請你說明為什么一個小彩燈的燈絲燒毀后，其他的小彩燈還能繼續(xù)發(fā)光。

    4．(4分)向陽中學廣播室想借助于雙刀雙擲開關控制南北兩教學樓的喇

叭：開關擲向A端時南面的三只喇叭接通，擲向B端時南北六只喇叭全部接通。

請你用筆畫線代替導線按上述要求完成圖9中的電路圖。

  5．(6分)長期以來，實心粘土磚一直是我國主要的建筑材料。由于粘土磚在生產過程中存在著諸多弊端，國家有關部門提出了減少粘土磚使用率、倡導新型

材料的要求。如圖10所示的空心水泥磚就是新型建筑材料的一種。請你從節(jié)能與環(huán)保等方面分析，使用空心水泥磚比使用實心粘土磚有哪些好處。(至少寫出三條)

 四、(6分)李明同學家要買一個燒水用的水壺，超市里有兩種容積相同但品種

不同的鋁質水壺可供選購，一種是放在液化氣灶上用的，另一種是壺內裝有電熱器的，如圖ll所示。李明想比較哪一種水壺燒水更省錢。他首先進行了調查，得到如下資料：當?shù)鼐用裼秒姷膬r格是0.5元／度；瓶裝液化氣的價格是60元／瓶(每瓶中液化氣的質量約為15 kg，液化氣的熱值為4.2×10⁷J／kg),用液化氣燒水的熱效率約為30％，用電熱水壺燒水的熱效率約為90％。根據(jù)以上信息，請你通過計算分析一下用哪種水壺燒水更省錢。

    五、(8分)為了保護環(huán)境，治理水土流失，學校的環(huán)保小組設計并進行了河水含沙量的研究。

    第一階段是理論分析：分別以ρ_水、ρ_沙、ρ_泥水表示水、泥沙、泥沙水的密度，以x表示每立方米泥沙水中所含泥沙的質量(稱做含沙量)，導出了ρ_泥水與ρ_水、ρ_沙、x的關系式；然后作出了泥沙水的密度ρ_泥水隨含沙量x變化的圖象。

    第二階段是實驗驗證：在一個量筒里放入一定量干燥的黃土，再倒入一定量的清水，計算出含沙量x，并測出泥沙水的密度ρ_泥水；接著再多次加入清水配制成不同密度的泥沙水，進行同樣的計算和測量，由此得出ρ_泥水與x的多組數(shù)據(jù)；然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)作出了表示泥沙水的密度與含沙量關系的ρ_泥水－x圖象。他們驚喜地發(fā)現(xiàn)，實驗結果與理論分析是一致的。

    第三階段是實際測量：在一次山洪沖刷地面時，他們采集了40 L的水樣，稱出其總質量為40.56kg。此前已經測出干燥的泥沙的密度ρ_沙：2.4×10³kg／m³，于是求出了洪水中的平均含沙量。

    (1)請你參與環(huán)保小組第一階段的工作，導出ρ_泥水與ρ_水、ρ_沙、x的關系式。然后根據(jù)關系式作出泥沙水的密度ρ泥水隨含沙量x變化圖象的草圖。

(2)請你參與環(huán)保小組第三階段的計算工作，求出洪水中的平均含沙量。

    六、(10分)現(xiàn)在很流行的數(shù)碼相機的主要優(yōu)點是可以直接生成數(shù)碼照片，從而可以方便地進行編輯與加工，保存的時間也更長。而且數(shù)碼照片還可以直接在

電腦上顯示出來，或者通過電子郵件傳送出去。

    下面是一款數(shù)碼相機的電池的一些資料。根據(jù)右面提供的信息以及下面對數(shù)碼相機工作過程的介紹，回答相關問題：

    (1)數(shù)碼相機的電源打開后，就處于待機狀態(tài)，這時要消耗一定的電能；拍攝時，拍攝與處理數(shù)據(jù)所消耗的電能就更大。假設用一個充滿電的電池作電源進行拍照，每5min拍一張照片，相機使用過程中的平

均工作電流為0.2A。請估算一節(jié)充滿電的電池最多可以拍攝多少張照片。

    (2)對一個電能已全部耗盡的這種電池進行完全充電，充電的效率多大?

七、(12分)空調的“匹數(shù)”，是對空調輸入功率的粗略標識。因相同匹數(shù)不同品牌空調的制冷效能有較大的差異，為便于比較，空調的效能常以“制冷量”來表示。在選擇空調時，除了制冷量和制熱量(對冷熱空調而言)外，還要考慮“能效比”。

空調的能效比=，它表示空調器是否高效節(jié)電。目前市場上空調器的能效比相差很大，一般在2～3之間，最高的可達到3．5左右，應盡量挑選能效比高的空調。房間所需的制冷量和制熱量可按下面的公式計算：制冷量Q_冷＝S（房間面積）×140w－180 w；制熱量Q_熱=S(房間面積)×180 W－240 W(此公式適用于層高2．5 m的房間，如果層高偏大，則應適當加大功率)。

    下表是小明家準備購買的某一型號空調的使用說明書的一部分。

    請結合上面所介紹的知識和空調使用說明書，通過計算回答下面的問題：

    1．這臺空調的能效比是多少。

    2小明家新購買樓房客廳的面積約為30 m2，層高為2．7 m，他想在客廳內安裝上表所示的空調。請你通過計算說明這種選擇是否合理。

    3．若小明家用此空調器制冷，空調器的壓縮機每天實際工作6 h，一個月僅空調一項所支付的電費約為多少?(當?shù)氐碾妰r為0.5元／度)

    八、(12分)小軍家客廳墻壁上有一個控制燈的開關和一個兩孔插座裝在一起的“一開兩孔”的電工元件。圖12是元件的面板、圖13是元件殼體內部的原接線圖。由于開關損壞，需要更換整個元件。小軍爸爸決定自己動手完成，小軍給爸爸當助手。

    小軍爸爸斷開家中進戶線的總開關，在拆舊換新的過程中發(fā)現(xiàn)：拆下前沒有留意元件中的A、B、D三根導線(B、C間已有一短導線在內部相連)與外面的①②③三根導線的連接關系(如圖14)，因為室內導線都在水泥墻內，無法觀察①②③各導線與墻內導線的連接情況。

  于是他閉合家中進戶線的總開關，用試電筆檢測各根導線，發(fā)現(xiàn)：第①根導線可以使試電筆發(fā)光；第②、⑨根導線不能使試電筆發(fā)光。

  根據(jù)小軍爸爸的檢測，能不能判斷各根導線的連接情況?

小軍經過仔細思考后認為，不能判斷每根導線的連接情況，如果在情況不明時盲目連接還可能出現(xiàn)更嚴重的問題。

    (1)你認為小軍的觀點對不對?為什么?

    (2)你能不能利用常用的家用電器，如臺燈等(均帶有插頭)，鑒別出①②③根導線應怎樣分別與A、B、D接線柱相連接?說出你的方法并簡述理由。

    (3)根據(jù)你的判斷，將圖14中①②⑧根導線與下面的A、B、D接線柱和上面的火線、零線及燈泡連接起來。

第十三屆全國初中應用物理知識競賽復賽交流試題

  一、(15分+4分)現(xiàn)在許多平房和多層建筑的屋頂都安裝了太陽能熱水器，用于家庭洗浴。試分析熱水器對供水壓力、水管強度兩方面的要求。

二、(15分+4分)采取什么方法可以把大塊馬鈴薯盡快煮熟?盡可能多地寫出可行的方法，并說明其中的物理原理和這種方法的優(yōu)缺點或適用場合。

三、(25分+4分)當你背對著路燈向前勻速行走時，定量分析你的身影長度變化的規(guī)律。

四、(25分+4分)利用空的塑料瓶如礦泉水瓶能做哪些物理實驗?盡可能多地寫出來。要求寫出實驗的裝置和制作要點(必要時畫出簡圖)、簡明操作步驟、所根據(jù)的物理原理。

    五、(20分+4分)為了交通安全，機動車轉彎時，要使用轉向燈對其他車輛及行人發(fā)出信號，同時車內的轉向指示燈裝置也會給駕駛員提供轉向燈是否正常的信息。具體地說，當機動車要向右轉彎時，前、后兩只轉向燈D_右1、D_右2均正常發(fā)光,車內的轉向指示燈同時也閃亮，而兩只左轉向燈D_左1、D_左2不發(fā)光。左轉彎與右轉彎的情況類似。

    如圖所示，機動車轉向燈電路的四只轉向燈D_右1、D_右2、D_左l、D_左2以及轉向指示燈D尚未接入電路。已知四只轉向燈均為標有“6V，10W”字樣的燈泡，轉向指示燈D標有“6V，1.5W”字樣，電源電壓為6V，圖中中RJ為閃光器，它可以使電路間歇地通、斷。請回答：

    (1)按題目要求將四只轉向燈D_右1、D_右2、D_左1、D_左2及轉向指示燈D接入電路，完成機動車轉向燈電路圖。

    (2)四只轉向燈的額定功率相同，為什么轉向燈電路工作時，總是兩只轉向燈發(fā)光，另外兩只轉向燈不發(fā)光?請運用你學過的電學知識加以分析、論證。

第十五屆全國初中應用物理知識競賽復賽試題

    一、(14分)王偉同學研究了均勻拉緊的琴弦發(fā)音頻率與弦長的關系，并記錄了實測的數(shù)據(jù)(如下表所示)。請你根據(jù)記錄表格中的有關數(shù)據(jù)，分析并估算出他有意留出的空格中應該填寫的數(shù)據(jù)(要求寫出估算的過程)。

二、(14分)類比水壓是形成水流的原因，李楠同學猜想，血液在血管內流動時也需要一定的壓力差來維持。假設血液勻速通過長度一定的血管時，受到的阻力f與血液的流速v成正比，即f=kv。那么，要想讓血液勻速流過，血管兩端就需要一定的壓力差。設血管截面積為S₁時，兩端所需的壓強差為△p₁；若血管截面積減少10％時，為了維持在相同的時間內流過同樣體積的血液，壓強差必須變?yōu)椤鱬₂。請你通過計算比較△P₁、△P₂的大小，說明血管變細可能是誘發(fā)高血壓的重要因素之一。

    三、(16分)下表是某鍋爐廠生產的CWNG系列三種鍋爐的主要技術參數(shù)。

CWNG系列三種鍋主要技術參數(shù)

    已知水的比熱容為4.2×10³J／（kg·℃），假設三種鍋爐的燃煤效率相同，且煤均可達到完全燃燒。請根據(jù)上表回答以下問題：

    1．根據(jù)表格中的已知數(shù)據(jù)，請在表格中的四個(    )內填上合適的數(shù)據(jù)。

    2．按表格中的出水溫度和回水溫度，計算CWNGl．05—80／60AH型鍋爐每小時給住宅內釋放的熱量是多少。

3．根據(jù)表格中已知數(shù)據(jù)計算燃燒的熱值為多少。

四、(16分)李明得到一個國外生產的電熱暖手器，銘牌上表示額定值的字樣中，能看清楚的只有"24W"這幾個字。為了能正確使用該電器，他把一只標有"600Ω，0.4A'’的定值電阻與電熱暖手器和開關串聯(lián)起來，連接到家庭照明電路中，然后進行如下實驗觀察：將開關接通后，電能表轉盤轉動137圈恰好用了100s；斷開開關后，電能表轉盤在1 min內恰好轉了80圈；觀察電能表上標有3000r(kW·h)的字樣；他在做實驗的時間內，家中其他用電器的使用情況沒有變化。請根據(jù)以上數(shù)據(jù)，計算電熱暖手器的額定電壓是多少?你在計算過程中忽略了什么因素的影響?由此導致的計算結果是偏大還是偏小?

    五、(20分)一所農村中學常常因為不能及時給水塔注水而停水，科技小組的同學知道后，利用下圖所示的器材設計了一個自動注水模擬裝置。A為浮子(浮子及其連桿總重約15N)，在浮子連桿的上端有一可移動金屬觸頭B(其受重力可忽略不計)，它可以分別將其上、下的兩個固定觸點連通。C為水塔上的圓桶形蓄水池；M為配有電動機的水泵(電泵)；D₁、D₂為彈簧，E₁、E₂為銜鐵，F(xiàn)₁、F₂為電磁鐵線圈；K₁為最高水位限位開關。K₂為最低水位限位開關，K₃、K₄、K₅均為由電磁鐵銜鐵帶動的觸頭開關。電磁鐵F₁通電時，K₄接通，斷電時，K₃接通。電磁鐵F₂斷電時，K₅接通。S₁、S₂為開關。

    1．請你按照下圖所示的器材，連接一個可以實現(xiàn)自動注水的模擬電路，并說明自動注水的過程。

    2．要實現(xiàn)自動注水的要求，浮子的最小體積約為多大?(g=10N／kg)

    3．若設計要求每次自動注水需在10min內完成，需要知道或測量哪些物理量才能得到相匹配電泵的最小額定功率?請你用字母表示這些物理量，推導出電泵最小額定功率的表達式。在你的計算過程中，如果運用了近似條件，請說明。

    六、(20分)在當今世界，研制各種機器都必需考慮節(jié)約能源和治理廢氣污染這一重要課題。在內燃機中，廢氣帶走了很多能量，如果能將這些能量再利用起來，會使內燃機的效率提高許多。某工廠科研人員研制生產的四沖程汽車專用柴油發(fā)動機，就采用了很多新技術。其中最重要的一項叫“增壓”技術，它是利用“廢氣渦輪增壓器”使排氣沖程中排出的高溫、高壓的廢氣去沖擊“廢氣渦輪”高速旋轉，它同時又帶動同軸的進氣系統(tǒng)中的“進氣渦輪”也高速旋轉，從而增加吸氣沖程的進氣量并增大進氣氣壓，使做功沖程中柴油燃燒的更充分，燃氣壓強更大，同時也減少了廢氣中的有害物質，達到提高柴油發(fā)動機效率和減少廢氣污染的目的。這種柴油發(fā)動機有6個氣缸，氣缸直徑為ll0mm，活塞行程為135mm，當轉速為2300r／min時，發(fā)動機功率為220kW，最低油耗可達240g／(kW·h)，柴油的熱值為4.3×10⁷J／kg。請回答下列問題：

    1．該柴油發(fā)動機的效率最高可達多少?

    2．在做功沖程中氣缸內的平均壓強是多少?

    3．如果將我國這種機型的汽車柴油發(fā)動機都安裝“增壓器”后，能使它們的平均效率由原來約31％提高到近35％，安裝前按每年消耗3億噸柴油估算，這項技術每年能為我國節(jié)約多少噸柴油?

    4．如果目前我國柴油的平均價格為3750元／噸，根據(jù)上面的估算結果，計算使用“增壓”技術后僅節(jié)約柴油一項可使我國每年節(jié)約多少資金。由此你有哪些認識?

第十一屆全國初中應用物理知識競賽復賽試題

  一、[8分]1kg20℃的水吸收4.2×10⁵J的熱量后，它的可能溫度是多少?在下列4個答案中選出正確答案的序號并說明選擇該答案的理由。

A．80℃    B．100℃    C．120℃ D．130℃

  二、[8分]小浩制作了一個彈簧測力計，如圖l所示，彈簧一共20匝。經檢驗，該彈簧測力計在測量范圍內(0～5N)示數(shù)是準確的。該彈簧不但“伸長的長度跟所受的拉力成正比”，而且彈簧受拉力伸長時，各匝伸長的長度都相等。

  有一次不慎把彈簧靠近O端的一小部分擠壓變形，小浩把變形的3匝剪去，并把彈簧上端重新固定在D點，然后把指針C適當向下移，使它在彈簧測力計豎直放置時指針C仍指在“0”刻線處。

  1．寫出這個新改制的彈簧測力計受到的拉力F與它的示數(shù)F測的關系式并說明理由。

2．用這個新改制的彈簧測力計稱量一個重物，它的示數(shù)為4.0N，該物實重是多少? 

  三、[10分]1．如圖2所示，甲、乙、丙三人要合扛一重物。物重600N，三人肩頭所能承受的最大壓力均為200N�，F(xiàn)有兩根一樣長的硬棒及必要的繩子(硬棒及繩的自重不計)，請你設計出一種方法，使三人肩頭承受的壓力都不超過最大壓力。畫出示意圖表示你設計的扛重物方法。

2．小明推一輛滿載重物的獨輪車，如圖3所示，手握在車把A處(圖中未畫人)，遇到一個較高的臺階，他自己推不上去，小華趕快跑來幫忙。小華選擇了一種最省力且效果最好的施力方法，請畫出小華所施力F的示意圖。

四、[20分]教學中常用的投影儀的結構如圖4所示，在水平放置的凸透鏡的正上方放一與水平成45°角的平面鏡，右邊豎直放一屏幕。物體的光線經凸透鏡和平面鏡后，可在屏幕上成一清晰的像。圖5是這一裝置的示意圖，A"B"是物AB的像。圖中BO₁=30cm，O₁O₂=20cm，O₂O₃=90cm。

    l．對凸透鏡而言，物距和像距各是多少?

    2．在圖5中畫出物AB的成像光路圖。

3．若將凸透鏡向上移動一點，像將向何方移動?

4．說明螺紋透鏡的作用。

    五、[16分]圖6(甲)所示為一個電磁繼電器的示意圖，a、b是它的兩個端點；B是銜鐵，D是安在一塊金屬板上的觸點，B和D都安在一個彈性片C上，C的左端固定。c和c’、d和d’分別是安在絕緣板上的金屬觸點，當線圈A不通電時，D上的觸點與c及c’接觸，把c和c’連接起來，因此c、c’稱為常閉觸點；而d及d’此時是斷開的，稱為常開觸點。當線圈A通電時，銜鐵B被吸下，c和c’斷開而d和d’被連接起來。

    現(xiàn)在利用這個電磁斷電器控制帶動水泵的電動機工作，使水泵往水箱中抽水。在水箱中豎直立一根絕緣棒，在棒上分別安有P、Q、R三個電極，如圖6(乙)所示�，F(xiàn)在希望控制水箱內的水位總在Q、R之間，即水位降到Q處，電動機啟動，開始抽水，水位達到R處，電動機自動關機，停止抽水。(水是導電的)

    圖6(丙)圖6(丁)分別是控制電路和電動機的供電電路，圖中R₀是與電磁繼電器線圈并聯(lián)的一個電阻，它的阻值很小，當R₀接入電路后，電磁繼電器的線圈相當于被短路。丙、丁兩圖中標有l(wèi)～6的6個接線柱是與電磁繼電器的線圈或觸點相連的。

    1．寫出這6個接線柱分別與電磁繼電器的何處連接。

   2．開始水箱內沒有水，說明閉開關S后，水箱內的水位為什么能保持在Q、R之間。

六、[18分]課外活動小組的同學設計制作了一個電熱水孵卵器，他們用兩根額定電壓和額定功率都相同的電熱絲作熱源，再連入一個電阻R₀，使這臺孵卵器即使斷了一根電熱絲，單絲工作產生熱量的效果仍然與雙絲工作時產生的熱量效果完全相同。若電源兩端的電壓為U，兩絲的額定電壓均為U_L、額定功率均為P_L。

1．畫出孵卵器的電路圖。2．R₀的阻值是多大? 3．R₀在單絲工作與雙絲工作狀態(tài)下消耗功率之比是多少?

    七、[20分]小剛家的一個水龍頭擰不緊，水一滴一滴斷續(xù)地滴落到地上。小剛發(fā)現(xiàn)，在耳朵聽到前一滴水滴在地上的聲音的同時，看到下一滴水剛好開始下落(如圖7所示)。他為了測算水滴下落的平均速度和一天浪費的水量，找來了秒表和卷尺。首先量出水龍頭口離地面的高度h，再用秒表計時。計時的方法是：當聽到某一水滴滴在地上的聲音的同時，開啟秒表開始計時，并數(shù)“l(fā)”，以后每聽到一聲水滴聲，依次數(shù)“2、3……”一直數(shù)到“n”時，按下秒表停止計時，讀出秒表的示數(shù)為t。

    1．寫出用上述測量量表示水滴在空中運動的平均速度v的表達式。

    2．小剛測得h=lm，當數(shù)到n=20時秒表的示數(shù)t=8.7s，則水滴下落的平均速度v是多少?

    3．若每滴水質量是0.25g，則一晝夜要浪費多少水?

    4．小剛為進一步找出水滴下落的平均速度v和下落高度h的關系，又做了以下實驗：找來一塊擋板，讓水滴落到擋板上。改變檔板和水龍頭口之間的距離h，并仔細調節(jié)水龍頭滴水的快慢，使得耳朵聽到的前一滴水滴在擋板上的聲音的同時，下一滴水剛好開始下落。計時方法仍和上面一樣。他從實驗中又獲得了如下表所示的6組數(shù)據(jù)(連同上面的一組共有7組數(shù)據(jù))。請你幫小剛繼續(xù)完成以下的工作：(1)把這些數(shù)據(jù)分別標示在圖8(甲)(乙)兩個坐標系中，并作出相應的圖象。其中圖8(甲)的縱坐標是水滴在空中的平均速度v，圖8(乙)的縱坐標是水滴在空中的平均速度的平方，即v²。，它們的橫坐標都是高度h。(2)根據(jù)圖象寫出v與h的函數(shù)關系。

    5．考慮到聲音傳播的速度遠小于光的傳播速度這一因素，上面測出的水滴的平均速度會有一定的誤差，測量值與真實值相比，是偏大還是偏小?為什么?

第十五屆全國初中應用物理知識競賽復賽試題

    一、(14分)王偉同學研究了均勻拉緊的琴弦發(fā)音頻率與弦長的關系，并記錄了實測的數(shù)據(jù)(如下表所示)。請你根據(jù)記錄表格中的有關數(shù)據(jù)，分析并估算出他有意留出的空格中應該填寫的數(shù)據(jù)(要求寫出估算的過程)。

二、(14分)類比水壓是形成水流的原因，李楠同學猜想，血液在血管內流動時也需要一定的壓力差來維持。假設血液勻速通過長度一定的血管時，受到的阻力f與血液的流速v成正比，即f=kv。那么，要想讓血液勻速流過，血管兩端就需要一定的壓力差。設血管截面積為S₁時，兩端所需的壓強差為△p₁；若血管截面積減少10％時，為了維持在相同的時間內流過同樣體積的血液，壓強差必須變?yōu)椤鱬₂。請你通過計算比較△P₁、△P₂的大小，說明血管變細可能是誘發(fā)高血壓的重要因素之一。

    三、(16分)下表是某鍋爐廠生產的CWNG系列三種鍋爐的主要技術參數(shù)。

CWNG系列三種鍋主要技術參數(shù)

    已知水的比熱容為4.2×10³J／（kg·℃），假設三種鍋爐的燃煤效率相同，且煤均可達到完全燃燒。請根據(jù)上表回答以下問題：

    1．根據(jù)表格中的已知數(shù)據(jù)，請在表格中的四個(    )內填上合適的數(shù)據(jù)。

    2．按表格中的出水溫度和回水溫度，計算CWNGl．05—80／60AH型鍋爐每小時給住宅內釋放的熱量是多少。

3．根據(jù)表格中已知數(shù)據(jù)計算燃燒的熱值為多少。

四、(16分)李明得到一個國外生產的電熱暖手器，銘牌上表示額定值的字樣中，能看清楚的只有"24W"這幾個字。為了能正確使用該電器，他把一只標有"600Ω，0.4A'’的定值電阻與電熱暖手器和開關串聯(lián)起來，連接到家庭照明電路中，然后進行如下實驗觀察：將開關接通后，電能表轉盤轉動137圈恰好用了100s；斷開開關后，電能表轉盤在1 min內恰好轉了80圈；觀察電能表上標有3000r(kW·h)的字樣；他在做實驗的時間內，家中其他用電器的使用情況沒有變化。請根據(jù)以上數(shù)據(jù)，計算電熱暖手器的額定電壓是多少?你在計算過程中忽略了什么因素的影響?由此導致的計算結果是偏大還是偏小?

    五、(20分)一所農村中學常常因為不能及時給水塔注水而停水，科技小組的同學知道后，利用下圖所示的器材設計了一個自動注水模擬裝置。A為浮子(浮子及其連桿總重約15N)，在浮子連桿的上端有一可移動金屬觸頭B(其受重力可忽略不計)，它可以分別將其上、下的兩個固定觸點連通。C為水塔上的圓桶形蓄水池；M為配有電動機的水泵(電泵)；D₁、D₂為彈簧，E₁、E₂為銜鐵，F(xiàn)₁、F₂為電磁鐵線圈；K₁為最高水位限位開關。K₂為最低水位限位開關，K₃、K₄、K₅均為由電磁鐵銜鐵帶動的觸頭開關。電磁鐵F₁通電時，K₄接通，斷電時，K₃接通。電磁鐵F₂斷電時，K₅接通。S₁、S₂為開關。

    1．請你按照下圖所示的器材，連接一個可以實現(xiàn)自動注水的模擬電路，并說明自動注水的過程。

    2．要實現(xiàn)自動注水的要求，浮子的最小體積約為多大?(g=10N／kg)

    3．若設計要求每次自動注水需在10min內完成，需要知道或測量哪些物理量才能得到相匹配電泵的最小額定功率?請你用字母表示這些物理量，推導出電泵最小額定功率的表達式。在你的計算過程中，如果運用了近似條件，請說明。

    六、(20分)在當今世界，研制各種機器都必需考慮節(jié)約能源和治理廢氣污染這一重要課題。在內燃機中，廢氣帶走了很多能量，如果能將這些能量再利用起來，會使內燃機的效率提高許多。某工廠科研人員研制生產的四沖程汽車專用柴油發(fā)動機，就采用了很多新技術。其中最重要的一項叫“增壓”技術，它是利用“廢氣渦輪增壓器”使排氣沖程中排出的高溫、高壓的廢氣去沖擊“廢氣渦輪”高速旋轉，它同時又帶動同軸的進氣系統(tǒng)中的“進氣渦輪”也高速旋轉，從而增加吸氣沖程的進氣量并增大進氣氣壓，使做功沖程中柴油燃燒的更充分，燃氣壓強更大，同時也減少了廢氣中的有害物質，達到提高柴油發(fā)動機效率和減少廢氣污染的目的。這種柴油發(fā)動機有6個氣缸，氣缸直徑為ll0mm，活塞行程為135mm，當轉速為2300r／min時，發(fā)動機功率為220kW，最低油耗可達240g／(kW·h)，柴油的熱值為4.3×10⁷J／kg。請回答下列問題：

    1．該柴油發(fā)動機的效率最高可達多少?

    2．在做功沖程中氣缸內的平均壓強是多少?

    3．如果將我國這種機型的汽車柴油發(fā)動機都安裝“增壓器”后，能使它們的平均效率由原來約31％提高到近35％，安裝前按每年消耗3億噸柴油估算，這項技術每年能為我國節(jié)約多少噸柴油?

    4．如果目前我國柴油的平均價格為3750元／噸，根據(jù)上面的估算結果，計算使用“增壓”技術后僅節(jié)約柴油一項可使我國每年節(jié)約多少資金。由此你有哪些認識?