初中應(yīng)用物理知識競賽輔導(dǎo)講座2010年全國競賽試題解析教師版

1、2019年全國競賽試題解析（教師版）注意事項：1.請在密封線內(nèi)填寫所在地區(qū)、學(xué)校、姓名和考號。2.用藍(lán)色或黑色鋼筆飛圓珠筆書寫。3.本試卷共有六個大題，滿分100分。 4.答卷時間: 2010年3月28日(星期日上午9:30-11:00一、選擇題（每小題2分，共20分）:以下各小題給出的四個選項中只有一個是正確的，把正確選項前面的字母填在醒后的括號內(nèi)。1. 2009年的諾貝爾物理學(xué)獎由三人分享，其中因在光纖通信技術(shù)方面所做的原創(chuàng)性工作而被稱為“光纖之父”的美籍華人是()A.錢永健 B.朱祿文 C.高錕D.丁肇中1、答案：C解析：光纖通信技術(shù)方面所做的原創(chuàng)性工作而被稱為“光纖之父”的美籍華人是高

2、錕，選項C正確。2.晴朗無風(fēng)的早晨，當(dāng)飛機(jī)從空中飛過，在蔚藍(lán)的天空中會 留下一條長長的“尾巴”，如圖1所示，這種現(xiàn)象俗稱為“飛機(jī)拉煙”。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因之一是飛機(jī)在飛行過程中排出的暖濕氣體遇冷所致。在這一過程中，暖濕氣體發(fā)生的物態(tài)變化是( ) A.熔化 B.液化 C.蒸發(fā) D.升華2.答案：B 暖濕氣體遇冷液化，水蒸氣液化為小水珠，看似白煙，選項B正確。3. 2010年1月2日起，我國北方大部地區(qū)遭遇大范圍降雪天氣襲擊。大雪嚴(yán)重影響了民航、鐵路和高速公路等交通，如圖2所示。在遇到這種天氣時，為了盡快清除積雪，常用的辦法是撤“融雪鹽” ，這是因為（ ） A. “融雪鹽”及少量水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)

3、生的熱量使周圍的冰雪熔化 B. “融雪鹽”產(chǎn)生“保暖層”，使冰雪吸收足夠的“地?zé)帷倍刍?C.使雪形成“含融雪鹽的雪”，“含融雪鹽的雪”熔點低于當(dāng)?shù)販囟龋寡┤刍?D“融雪鹽”有利于冰雪對陽光的吸收，從而加快冰雪的熔化3.答案：C解析：使雪形成“含融雪鹽的雪”，“含融雪鹽的雪”熔點低于當(dāng)?shù)販囟?，使雪熔化，選項C正確。4.小明發(fā)現(xiàn)戶外地面以上的冬季供熱管道每隔一段距離總呈現(xiàn)型，如圖3所示。其主要原因是 ( )A.為了避開行人和建筑物 B.為了美觀 C. 為了避免管道因熱脹冷縮導(dǎo)致的損壞 D.為了方便工人師傅安裝和檢修4.答案：C 供熱管道每隔一段距離總呈現(xiàn)型的目的是為了避免管道因熱脹冷縮導(dǎo)致的損

4、壞，選項C正確。5.體操、投擲、攀巖等體育運動都不能缺少的“鎂粉”，它的學(xué)名是碳酸鎂。體操運動員在上杠前都要在手上涂擦“鎂粉”，其目的是 ()A.僅僅是為了利用“鎂粉”，吸汗的作用，增加手和器械表面的摩擦而防止打滑B.僅僅是為了利用手握著器械并急劇轉(zhuǎn)動時“鎂粉”，能起到襯墊作用，相當(dāng)于在中間添加了一層“小球”做“滾動摩擦”C僅僅是為了利用“鎂粉”，填平手掌的褶皺和紋路，使手掌及器械的接觸面增大，將握力變得更加實在和均勻D.上述各種功能都具有 5.答案：D解析：體操運動員在上杠前在手上涂擦“鎂粉”的目的是為了利用“鎂粉”吸汗的作用，增加手和器械表面的摩擦而防止打滑；利用手握著器械并急劇轉(zhuǎn)動時“鎂

5、粉”能起到襯墊作用，相當(dāng)于在中間添加了一層“小球”做“滾動摩擦”； 利用“鎂粉”填平手掌的褶皺和紋路，使手掌及器械的接觸面增大，將握力變得更加實在和均勻，所以選項D正確。6.小新同學(xué)家中的墻壁上豎直懸掛著一指針式電子鐘，當(dāng)其因電池電能不足而停止時，指針最可能停在如圖4中所示的哪個位置附近( )6.答案：根據(jù)杠桿平衡原理，指針最可能停在如圖4中A的位置。7.小明在用可變焦的光學(xué)照相機(jī)（一種鏡頭焦距大小可根據(jù)需要發(fā)生改變的光學(xué)照相機(jī))給小蘭拍了一張半身照之后，保持相機(jī)和小蘭的位置不變，又給小蘭拍了一張全身照。關(guān)于這個過程對相機(jī)的調(diào)節(jié)，下列說法中正確的是( )A.焦距變大，像距也變大 B.焦距變小，

6、像距也變小 C.焦距變大，像距變小 D.焦距變小，像距變大 7答案：B 解析：保持相機(jī)和小蘭的位置不變，即保持物像之間距離不變，又給小蘭拍全身照，即減小像距，必須增大物距，使小蘭（物）遠(yuǎn)離透鏡的焦點，焦距變小，所以選項B正確。8.為判斷一段導(dǎo)線中是否有直流電流通過，手邊若有下列幾組器材，其中最為方便可用的是( )A.小燈泡及導(dǎo)線 B.鐵棒及細(xì)棉線 C.帶電的小紙球及細(xì)棉線D.被磁化的縫衣針及細(xì)棉線 8. 答案：D 根據(jù)電流的磁效應(yīng)，可用細(xì)棉線吊起被磁化的縫衣針，放在導(dǎo)線的下方，若導(dǎo)線中是有直流電流通過，則由于通電導(dǎo)線磁場的作用，被磁化的縫衣針將轉(zhuǎn)到及導(dǎo)線垂直的位置。否則，導(dǎo)線中是無直流電流通過

7、。9.物理小組的同學(xué)想利用閃電和雷聲的時間間隔計算閃電發(fā)生位置到他們的距離，以下是四位同學(xué)提出的不同方案，其中計算結(jié)果誤差最小的應(yīng)該是( )A記錄剛剛看到閃電至剛剛聽到雷聲的時間，再乘以聲速 B記錄剛剛看到閃電至雷聲剛剛結(jié)束的時間，再乘以聲速C由兩位同學(xué)分別按選項A、B兩種方法測量時間，求平均值后，再乘以聲速D由一位同學(xué)按照選項A的方法，多測幾次對應(yīng)不同閃電及雷聲的時間間隔，求平均值后，再乘以聲速9. 答案：A解析：由于閃電傳播速度遠(yuǎn)大于聲音，所以記錄剛剛看到閃電至剛剛聽到雷聲的時間，再乘以聲速，可計算閃電發(fā)生位置到他們的距離，選項A正確。10.圖5是環(huán)衛(wèi)工人用的一種垃圾夾的結(jié)構(gòu)示意圖。拉繩的

8、一端固定在手把上，另一端穿過空心管桿及兩夾爪的一端相連。當(dāng)用力捏手把時，夾爪在拉繩的作用下可夾持物體，同時彈簧被壓縮；當(dāng)松開手把時，夾爪在彈簧的作用下恢復(fù)原狀。在使用過程中，手把和夾爪分別是 ( )A.省力杠桿，費力杠桿 B.費力杠桿，省力杠桿 C省力杠桿，省力杠桿D.費力杠桿，費力杠桿10. 答案：A解析：手把動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，夾爪動力臂小于阻力臂，是費力杠桿。二、簡答下列各題（每題5分，共30分）1.小軍的爸爸想拆除廚房一盞燈，并將控制該燈的開關(guān)改成插座。但是他家所有的線路都是暗線(除了電燈和開關(guān)的接線盒處，其余部分的導(dǎo)線都在墻內(nèi))，若將改動后的線路重新鋪設(shè)成暗線則因工程量太太

9、而不切實際，鋪設(shè)明線又不美觀。小軍得知后，又經(jīng)過認(rèn)真思考，他根據(jù)物理課上所學(xué)的知識，首先畫出了他家現(xiàn)有接線的電路圖（如圖6所示），并認(rèn)為只需在原線路上稍作改裝，就能達(dá)到目的。請你用文字說明小軍的改裝方法，并在右側(cè)虛線框中畫出改裝后的電路圖。1. 參考答案：有三個要點：（1）將燈頭拆下，將電燈接線盒內(nèi)的兩根導(dǎo)線接在一起。（2）把開關(guān)接線盒拆掉，換作插座接線盒，將連接開關(guān)的兩根導(dǎo)線接在插座對應(yīng)位置。（3）電路圖如圖所示。22008年8月1日，京津城際高速鐵路正式開通運營，使用的是國產(chǎn)“和諧號”C3 型動車組(如圖7所示)。該車車廂內(nèi)部設(shè)有獨特的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，夏天送冷風(fēng)時，車頂中部和車窗下部的送風(fēng)量

10、之比約為3: 1；冬天送熱風(fēng)時，車頂中部和車窗下部的送風(fēng)量之比約為1: 3。這樣送出的風(fēng)平和、均勻，保障車廂各處溫度適宜。請定性解釋采用這種送風(fēng)比例設(shè)計的原因。2.答案兩個要點：（1）溫度低的空氣密度大，冷風(fēng)從車頂吹進(jìn)來后，快速下沉，結(jié)合窗口送分可使整個車廂溫度很快均勻降低。（2）溫度高的空氣密度小，熱風(fēng)從下部吹進(jìn)來后，快速上升，結(jié)合車頂送分可使整個車廂溫度很快均勻升高。3(2019全國初中應(yīng)用物理知識競賽題)“鴛鴦火鍋”是用金屬片將鍋的內(nèi)部空間隔成相等的兩部分，一邊放清湯鹵，一邊放紅湯鹵，清湯和紅湯的質(zhì)量、主要成分以及初溫幾乎相同，但是清湯鹵一側(cè)液面沒有油層，紅湯鹵一側(cè)液面有一層麻辣風(fēng)味的油

11、，如圖8所示。吃飯的人們可根據(jù)自己的喜好把食物放入不同的湯料中進(jìn)行燙涮。但小新注意到每次使用這種“鴛鴦火鍋”吃燙涮食品時，總是紅湯鹵一側(cè)首先沸騰。最初，小新認(rèn)為這是由于紅湯鹵一側(cè)的火更大些，但觀察發(fā)現(xiàn)，兩邊的火焰相同。試分析為什么總是紅湯鹵一側(cè)先沸騰。3.答案三個要點：（1）鍋體兩側(cè)火焰相同，在相同時間內(nèi)，湯料吸收的熱量近似相同。（2）但由于紅湯一側(cè)液面上方有一層油，使蒸發(fā)減慢，帶走的熱量較少。（3）兩邊湯料的質(zhì)量、主要成分以及初溫度幾乎相同，所以紅湯溫度升高得快，首先沸騰。4.小麗在廚房幫媽媽做飯時發(fā)現(xiàn)菜刀上有兩種孔，如圖9 所示，她對這兩種孔的作用不了解。請你給她解釋圈中孔、的作用。4.答

12、案兩個要點：（1）孔是掛刀孔，用此孔把菜刀掛在墻上（或支架上）。(2)孔為透氣孔，在切菜的時候，透氣孔中的空氣會在菜片和菜刀之間形成一隔層，避免大氣壓將菜片直接壓緊在菜刀上而增大切菜阻力；同時菜片和菜刀之間的空氣可使菜片脫落而不沾刀。5中新網(wǎng)2009年5月20日電:英國每日郵報 19日刊登了一組照片，如圖10 所示?；淫Z在飛行途中突遇強(qiáng)風(fēng)，這只藝高膽大的灰鵝做出了令人吃驚的動作以飛行方向為軸線，橫向轉(zhuǎn)體180度，但最難的是它的頭部依然保持著正常飛行時的姿態(tài)！雖然這看起來有些不可思議，連世界上最優(yōu)秀的體操運動員都會被其柔韌的鵝脖所折服。請你思考并回答，灰鵝這樣轉(zhuǎn)體的效果是什么，為什么?5.答案四

13、個要點：（1）迅速降低高度；（2）這樣轉(zhuǎn)體可使翅膀下方空氣流速大于上方空氣流速；（3）根據(jù)流速大的地方壓強(qiáng)小，流速大的地方壓強(qiáng)大的規(guī)律；（4）灰鵝受到的向下的壓力大于向上的壓力，從而使灰鵝受到空氣的壓力合力方向向下，有助于灰鵝迅速降低高度，躲避強(qiáng)風(fēng)，使飛行更安全。6.露天放置的大型石油液化氣罐，為了防止因溫度過高而造成爆炸等事故，罐體外表面通常漆成銀白色，如圖11所示。而露天安裝的電力變壓器，同樣為了防止因溫度過高而造成火災(zāi)等事故，在采用加注冷卻油、安裝散熱管等一系列散熱措施的同時，卻把其外表面漆成顏色很深的灰黑色，如圖12所示。同樣是為了防止溫度過高，一個外表面漆成顏色很淺灼銀白色，另一個外

14、表面卻漆成顏色很深的灰黑色，這是為什么呢? 6.答案三個要點：（1）物體表面顏色越淺，反射熱輻射的能力越強(qiáng)，進(jìn)行熱輻射的能力越差；物體表面顏色越深，反射熱輻射的能力越差，進(jìn)行熱輻射的能力越強(qiáng)。（2）石油液化氣在罐中貯存，本身不產(chǎn)生熱。其溫度升高主要是因為吸收來自環(huán)境中通過熱輻射傳遞的熱量。因此，為了避免溫度升得過高，而將表面漆成銀白色，增強(qiáng)其反射熱輻射能力，減少吸收的熱量。（3）正常運行中的電力變壓器，會有極少部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，導(dǎo)致其溫度升高。當(dāng)變壓器的溫度比環(huán)境溫度高時，將其漆成顏色很深的灰黑色，有利于將熱量通過熱輻射的方式傳遞到環(huán)境中，從而避免自身溫度升得過高。三、(11分)（2019全

15、國初中物理知識競賽題）黑光誘蟲燈是應(yīng)用物理學(xué)原理治理害蟲的一種專用設(shè)備，其結(jié)構(gòu)和工作電路及普通的日光燈的基本相同，區(qū)別只是黑光誘蟲燈燈管的材料和其內(nèi)壁上所涂的熒光粉不同。有的黑光誘蟲燈的燈管外側(cè)加一層高壓電網(wǎng)殺滅害蟲，如圖13所示，有的是直接利用自然水源(如養(yǎng)魚池等)殺滅害蟲。黑光誘蟲燈在正常工作時，會發(fā)出波長為365nm的“光”，盡管這種“光”，人眼看不見，一些害蟲卻看得見。具有趨光特性的害蟲見到這種“光”后即紛紛飛來，為進(jìn)一步殺滅害蟲創(chuàng)造條件。1.為什么人眼看不見黑光誘蟲燈發(fā)出的“光”?它發(fā)出的是紅外線還是紫外線?人的視覺頻率范圍： (0.430.75) ×1015Hz2.盡管人

16、眼看不見黑光誘蟲燈發(fā)出的“光”，但技術(shù)人員仍然不允許我們用肉眼近距離地直接觀察正在正常工作的黑光誘蟲燈燈管。這是為什么?3.通常一盞H-40型40W的黑光誘蟲燈可以用來誘殺害蟲的果園范圍約35畝。小胖家承包有400畝果園，在果園里安裝的這種黑光誘蟲燈每年工作約150天，每天工作約10小時，電價按每度電0.5元計算，則每年需要為這些黑光誘蟲燈交多少元電費?4.請解釋上述兩種黑光誘蟲燈是如何殺滅害蟲的。 三解析 ：1.黑光誘蟲燈發(fā)出的“光”的波長為l=365nm=3.65×10-7m，黑光誘蟲燈發(fā)出的“光”的頻率：f=c/l=Hz=0.82×1015Hz.由于0.82×

17、;1015Hz>0.75×1015Hz，即黑光誘蟲燈發(fā)出的“光”不在人的視覺范圍內(nèi)，所以人眼看不見黑光誘蟲燈發(fā)出的“光”。由于黑光誘蟲燈發(fā)出的“光”的頻率比可見光中頻率最高的紫光還高，所以黑光誘蟲燈發(fā)出的“光”是紫外線。2.盡管黑光誘蟲燈發(fā)出的紫外線不能引起人的視覺，但由于紫外線能灼傷眼睛的視網(wǎng)膜，損傷人的視力，所以不允許用肉眼近距離直接觀察正在正常工作的黑光誘蟲燈燈管。3. 由于400÷35=11.4，所以至少需要在果園中安裝12盞這種型號的黑光誘蟲燈。12盞黑光誘蟲燈的總功率：P=12×40W=480W=0.48kW。每年工作時間：t=150×

18、10h=1500h，每年消耗電能：W=Pt=0.48×1500 kWh=720 kWh，每年需要交電費：720×0.5元=360元。4. （1）害蟲被黑光誘蟲燈發(fā)出的紫外線誘惑，在飛向燈管的過程中接觸高壓電網(wǎng)被滅殺。（2）黑光誘蟲燈經(jīng)水面成像，害蟲飛向水中黑光誘蟲燈的像落入水中被滅殺。四、(12分)小明發(fā)現(xiàn)他家的電源插排上有多個指示燈，如圖4甲所示。小明將電源插排拆開后發(fā)現(xiàn)，每個指示燈實際上是一個發(fā)光二極管，每個發(fā)光二極管和一個定值電阻串聯(lián)后接在220V的電源上。他通過查閱資料得知，發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)及普通二極管相似，由一個PN結(jié)構(gòu)成，具有單向?qū)щ娦浴．?dāng)在發(fā)光二極管上加正向電

19、壓時，發(fā)光二極管導(dǎo)通并發(fā)光；當(dāng)加反向電壓時，發(fā)光二極管截止(電阻可視為無窮大)且不發(fā)光。如果將發(fā)光二極管D和電阻R接在如圖14乙所示的正弦交流電路中，只有在交流電壓正半周期時，發(fā)光二極管導(dǎo)通，在負(fù)半周期時不導(dǎo)通。并可以證明：若用UD表示發(fā)光二極管導(dǎo)通時其兩端的電壓，當(dāng)所加的交流電壓為U時，電阻R上的電壓為UR=U-UD»0.45 U-UD，實際上交流電壓值是變化的，其瞬時可達(dá)到的最大值約為U。 查表可知發(fā)光二極管正常發(fā)光時其兩端的電壓約為2V，通過它的電流約為l0mA，計算時忽略發(fā)光二極管發(fā)光過程中消耗功率的變化。(1)為了保證發(fā)光二極管的安全工作，需要串聯(lián)一個多大阻值的定值電阻?

20、（2）此時發(fā)光二極管和定值電阻消耗的總功率為多大? (3)如果我國有一億個家庭每天使用帶有一個發(fā)光二極管指示燈的插排？每天工作24小時，那么我國每年(按365天計算)要損耗多少度電? (4)根據(jù)此現(xiàn)象警示我們平時要如何節(jié)約用電? 四解析：1.因電阻及二極管串聯(lián)，所以通過二者的電流均為I=10mA電阻兩端的最大電壓 UR=U-UD=309V，定值電阻的阻值R=3.1×104。2.加在電阻上的電壓UR=0.45 U-UD=97V電阻所消耗的功率PR=W»0.3W.發(fā)光二極管所消耗的功率PD= UDI=2×0.01W=0.02W。發(fā)光二極管和電阻所消耗的總功率P總=PD

21、 +PR=0.3W+0.02W=0.32W。3每個插排每年消耗電能W =P總t=0.32×10-3×365×24kWh=2.8 kWh全國一億個插排每年消耗總電能W總 = W×108 =2.8×108 kWh。4. 當(dāng)電源插排不用時，及時關(guān)閉電源插排上的開關(guān)，或拔掉電源插頭。五、(12分)現(xiàn)代社會汽車大量增加，發(fā)生交通事故的一個重要原因是遇到意外情況時車不能立即停止。司機(jī)從看到情況到肌肉動作操縱制動器來剎車需要一段時間，這段時間叫反應(yīng)時間；在這段時間內(nèi)汽車要保持原速前進(jìn)一段距離，這段距離叫反應(yīng)距離。從操縱制動器剎車，到車停下來，汽車又要前進(jìn)一段

22、距離，這段距離叫制動距離。下面是一個機(jī)警的司機(jī)駕駛一輛保養(yǎng)得很好的汽車在干燥的水平公路上以不同的速度行駛時，測得的反應(yīng)距離和制動距離。請回答:(1)剎車過程中輪胎會發(fā)熱，這是什么原因?是什么能轉(zhuǎn)化為什么能的過程？(2)利用上表數(shù)據(jù)，通過計算求出該司機(jī)的反應(yīng)時間大約是多少秒? (3)分析上表數(shù)據(jù)可知，汽車制動距離及行駛速度有什么關(guān)系? (4)為了提醒司機(jī)朋友在雨雪天氣里注意行車安全，在高速公路旁邊設(shè)置了“雨雪路滑，減速慢行”的警示牌，請簡要說明這句話的物理道理。速度/km·h-140506080100反應(yīng)距離/m79111519制動距離/m813203454五解析：（1）剎車過程中輪胎

23、發(fā)熱是由于摩擦引起的，這個過程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。（2）司機(jī)的反應(yīng)時間t等于反應(yīng)距離s及汽車行駛速度v的比值，即t=s/v。v1=40km/h=100/9m/s，t1=s1/v1=0.63s；v2=50km/h=125/9m/s，t2=s2/v2=0.65s；v3=60km/h=50/3m/s，t3=s2/v2=0.66s；v4=80km/h=200/9m/s，t4=s4/v4=0.68s；v5=100km/h=250/9m/s，t5=s5/v5=0.68s；反應(yīng)時間的平均值t=0.65s.（3）分析上表數(shù)據(jù)可知，汽車制動距離及行駛速度的關(guān)系是：汽車行駛速度越大，制動距離越大。具體計算可知，當(dāng)速度增大到原來的2倍時，制動距離約增大到原來的4倍。（4）雨雪天，道路較滑，汽車所受的剎車阻力較小。在相同的車速的情況下，汽車所受的剎車阻力越小，汽車的運動狀態(tài)越不容易改變，汽車剎車后滑行的距離就越長，因此汽車就越難停下來，所以為安全起見要減速慢行。六、(15分)“手拉葫蘆”(如圖15所示)是一種攜帶方便、使用簡