第十二届全国初中应用物理知识竞赛试题详细解答

第十二届全国初中应用物理知识竞赛试题详细解答
一、选择题
1．且学生用计算器耗电很少，其工作电流一般为130μA左右；通常手电筒内小灯泡的功率不足1W ，其内电流则只有零点几安，它的值接近200mA；家用空调器的功率接近1000W，其电流则为几安；电饭锅的功率也超过100W, 其电流大于200 mA.
2．如果是右手写字的人选C；若是左手写字的人选D.
台面上的玻璃“发出”刺眼的亮光，原因是光滑的玻璃表面如同平面镜，产生了镜面反射，灯丝发出的光经玻璃表面反射进人了人眼，由反射角等于人射角可判断出台灯放在小明的前方或侧前方．如把台灯换为吊灯这种方法不是最简单，也不能消除玻璃的镜面反射．把台灯放到正前方则玻璃的反射光和直射光更加刺眼．把台灯移到左臂外侧，灯丝发出的光经玻璃反射向右上方传播，不会进人人眼，并且右手写字时不会遮挡光线，所以C项正确．如果用左手写字的人，则应把台灯移到右手臂外侧．
3. D .
若把模型照相机误认为小孔成像，则易错选答案A．模型照相机原理是凸透镜成像原理，右侧远处的景物发出的光线通过B端凸透镜在A端半透明纸上成倒立的缩小的实像．当物距增加时，像距减小，像变小．
光线经凸透镜折射后在半透明纸上成倒立缩小的实像，由于室内光线较暗，才可以看清成像情况．当由近景改看远景时，物距增大，像距减小，所以应减小 AB 间的距离才能使像清晰地成在半透明纸上．
4. A .
彩色幻灯片在光的照射下凸透镜成倒立放大的实像．虽然银幕上像的亮度不大，但与周围较暗的环境相比，仍然显得比较亮，人能够看得很清楚．如果用照相机拍摄，则亮度明显不够．使用闪光灯来拍摄，闪光灯发出的强光照射在银幕上不能增大像的亮度，只能增大银幕白帆布的亮度，使原来被彩色实像掩盖的污渍更加明显，与彩色实像相比较，银幕对闪光灯的反射光在照相机底片上的感光度更强．所以反而看不清楚银幕上的图像，倒把银幕上的污渍拍出来了．
二、填空题
1．铁、水晶、饼干——固体；牛奶、白酒、水银——液体．
（或者）水晶、白酒——透光；铁、饼干、牛奶、水银——不透光．
（或者）铁、水晶、水银——晶体；牛奶、饼干、白酒——非晶体．
（或者）铁、水晶、水银——纯净物；牛奶、饼干、白酒——混合物．
（或者）牛奶、饼干、白酒——可食用；铁、水晶、水银——不可食用．
本题属开放性试题，其答案不惟一，可从物质的不同属性上对物质进行分类．如根据物质的物理属性来分类，可以看它在常温下是固体还是液体，也可以看它是透光物质还是不透光物质；从物质的组成来看，可以看它是纯净物还是混合物；也可以从人类可否食用这种物质而分为可食用类和不可食用类等分类法．
2．连线如图1所示．
这个插孔具有安全保障作用．如果它与大地的连线断了，一旦电器的外
壳与电源火线之间的绝缘损坏，容易造成触电事故．
洗衣机工作时，其消耗的电能由电源供给，电源→火线→洗衣机→零线
→电源，构成洗衣机工作电流的通路．为保证使用洗衣机时人的安全，我们
还将洗衣机外壳用导线与大地接通，这一导线即为通常所称的地线．地线的作用是防止出现触电事故，其原理是若洗衣机外壳与电想火线间的绝缘被破坏时，若无地线，则此时洗衣机外壳也相当于电源火线，人触及洗衣机外壳时就相当于触及火线而触电；若有地线时，则洗衣机外壳与地相通，人触及时，相当于与地相接触，不会发生触电事故．
3. D、B、A、C.
本题不是由于物距变化引起像的大小变化，而是改变焦距引起像的大小改变．可以用作图对比的方法找到规律，也可以用凸透镜成像公式和像的放大率公式分析求解．解法一、作图法．因为四种焦距不同的相机在同一地点拍摄同一景物，所以物距相同，因焦距不同，得到的像距也不同，如图2所示．
作图对比可知，在物距相同、景物大小相同时，焦距越长，所成的像越大，由四架照相
机的镜头到底片的距离比较得v
甲＞v
丙
＞v
丁
＞v
乙
，推得f
甲
＞f
丙
＞f
丁
＞f
乙
，所以照片 D 像
最大，是用甲相机拍摄的，照片A像第二大，是用丙相机拍摄的．照片C像第三大，是用丁相机拍摄的，照片B像最小，是用乙拍摄的．
解法二、公式法．因为甲、乙、丙、丁是四种不同焦距的相机在同一地点拍摄同一景物，
所以，物体大小不变；物距相同，焦距不同，且有f
甲＞f
丙
＞f
丁
＞f.由凸透锐成像公式
得，物距。

不变，当焦距f增大时像距v增大，再由像的放大率公式
可知，像距刀增大，像的放大率增大，即焦距越长，像越大．由图可知，D照片与甲相机对应，A照片与丙对应，C照片与丁对应，B照片与乙对应．
4. (1)生病发烧时用酒精擦身体，酒精蒸发吸收热量，使身体降温．
(2)电冰箱的液态氟利昂蒸发吸收热量，使冰箱内的温度降低．
只要所举事例合理即可得分．
5．开关电灯时，电流发生迅速变化，产生电磁波．收音机接收到了这一电磁波，并将其转变成声音，这就是“喀啦”声.
三、简答题
1．最相信丙．因为物理实验是检验物理理论是否正确的最终标准．
2．能说明声音产生的条件的是实验现象乙和丁；实验现象甲说明声音传播需要介质；实验现象丙说明不同长度的空气柱振动时发出的声音的频率不同．
放在钟罩内的闹钟正在响铃，此时响声是通过闹钟内的空气向外传出来的．若将钟罩内的空气抽去一些后，铃声明显减小，这是由于罩内传播声音的空气减少之故，说明声音的传播需要介质.
吹笛子是由于人的吹气引发笛管内空气柱发生振动而产生声音，吹笛时，手指按住笛管上不同的孔，笛管内对应振动的空气柱的长度就不同，因而发出声音的频率不同．音叉的发声是由于音叉的振动而产生．使正在发声的音叉接触水面，则由于音叉的振动会使水面溅起水花．
吊着的大钟被敲响时，钟体发生振动而发出声音．若以一支笔固定在钟体上，则钟发声时笔会随钟体一道振动．此时若用纸在笔尖上迅速拖过，则由于笔在振动，故笔在纸上画出的不是一条直线而是一条来回弯曲的线．
发声体的振动是声音产生的必要条件．所以在以上所列的各种现象中，能说明发声体在发声时其本身正在振动的现象才是能说明声音产生条件的实验现象．
3. (1)这一设计的目的是为了节约用水.
(2)这种设计的工作原理是：阀门不打开时，圆柱形浮标内部的空气不会逸出，浮标排开水较多，水箱中水面上升较少（此时水箱中水也就较少）就能浮起，浮标即带动杠杆压住进水口；阀门打开时，圆柱形浮标内的空气与外界相通，水可以进人圆柱体内部，圆柱形浮标排开水较少，水箱中水面更高时浮标才会浮起，即只有水箱中水较多时浮标才能带动杠杆压
住进水口．
由上述可知这一装置涉及多方面的物理知识，主要有杠杆的平衡原理和阿基米德原理及气体的压强与体积的关系等．
这种特殊结构的水箱能起到节约用水的作用是对比于普通水箱来说的．用普通水箱时，人们每次大、小便后都要用去一满箱水来冲水；而用这一特殊结构的水箱来冲水时，则可以根据需要或打开阀门或不打开阀门，不打开阀门而进行便后冲水时，则用去的就不是一满箱水了．
四、判断题
1．√ 2．√ 3．√ 4．√ 5．√ 6．√
五、设盐水密度为ρ，水的密度为ρ0．密度计浸人盐水和水中的高度分别为h和h0，木杆的横截面积为S.
密度计在盐水中受到的浮力
F＝ρghS
密度计在水中受到的浮力
F0＝ρ0gh0S
由于F＝F0
所以ρghS＝ρ0gh0S
由此解出ρ＝ρ0h0/h
代人数值，得ρ＝1.14 ，ρ0＝1.14×103kg/m3
六、设r＝7.56×104J/(min·m2），k1＝50 %，k2＝1－20%, m＝60kg,S＝0.84m2，
c＝4.2×103J/(kg·℃）, t＝4h＝240min，水的温度为△T.
太阳射入的能量
E＝rSt
水箱中的水吸收的热量
Q＝cm△T
由于Q＝k1k2E
所以cm△T＝k1k2rSt
由此解出△T＝k1k2rSt/（cm)
代人数值△T＝24℃．
七、解法一：
(1)电路原理图如图3.
(2)指示灯两端的电压按5V设计有利于延长指示灯寿命．
(3)由P＝U2／R
得电热管的电阻
R＝U2／P＝( 2202/200)Ω＝24.2Ω
电热管两端的实际电压
U’＝220V－5V＝215V
通过电热管的实际电流
I'＝U'/R＝215/24.2A＝8.884A
小灯泡的电阻
R
灯＝U
灯
2／P
灯
＝(6V)2/(1W)＝36Ω
实际通过小灯泡的电流应为
I
灯
＝(5V)/(36Ω) ＝0.139A 通过电阻丝的电流应为
I
丝
＝8.884A－0.139A＝8.745A 电阻丝的电阻
R 丝＝(5V)/(8.745A )＝0.572Ω
电阻丝长度
I ＝(0 572Ω)/(10Ω/m)＝0.057m
(4)实际功率与额定功率之比
P'/P=（U ’／ U )2＝96%
解法二：(1)、(2)同解法一
(3)电热管的电阻为
小灯泡电阻为
在图2中，R 灯与R 丝并联部分的电压为U ’灯＝5V,
R 两端的电压为U '＝220V －5V ＝215V ．前述并联部分与R 之间为串联关系，根据串联电路中各部分电压与其电阻成正比的规律有
故有
上式R 并为R 灯和R 丝的并联电阻，以各已知值代人上式可以得到
根据并联电阻的公式
可得
（以下同解法一，略）
八、如题图甲中，向下垂的两张纸中间吹气，两张纸互相靠拢，说明此时每张纸都受到由外侧向两张纸中间压的力，即此时每张纸受到外侧空气对它的压力大于内侧空气对它的压力，也就是两纸外侧空气的压强大于两纸中间空气的压强，而这两处空气的差别仅在于外侧空气没有流动而两纸中间空气正在流动，说明此时流动的空气的压强小于不流动空气的压强．在题图乙中，向饮料管 A 中吹气时，饮料管 B 中的液体会上升并
从管口中喷出，说明此时管 B 上端处气体的压强小于管 B 下端处外部
气体的压强，才使得管 B 中的液体在此压强差作用下由下往上升并从
管口喷出．管 B 上端处气体压强较小，也是由于该处气体在流动所
致．同样说明此处流动空气的压强小于不流动空气的压强．
(1)这两个实验现象说明气体的压强与气体的流速有关，气体的流速
越大，压强越小．
(2)答案见图4．
(3)1、2、3分别是上旋球、不旋球、下旋球的轨迹．由于球的转动，
周围的空气也随之绕球转动．对于上旋球(轨迹1)，由于球的旋转，球上
方的空气随之向左运动；但同时球向左运动，则空气相对于球向右运动，
空气相对于球的两种运动作用相抵，球上方的气流速度比下方的小，所
以上方压强大．因此，球受到向下的压力，沿弧线迅速下落(见图5 ) ．。