2013年上海大同杯初中物理競(jìng)賽復(fù)賽解答VIP

2013年上海市第二十七屆初中物理競(jìng)賽（大同中學(xué)杯）復(fù)賽試題答案解析說(shuō)明：1.本試卷共有五大題，答題時(shí)間為120分鐘，試題滿分為150分。2.答案及解答過(guò)程均寫在答題紙上。其中第一、第二和第四大題只要寫出答案，不寫解答過(guò)程；第二、第五大題按題型要求寫出完整的解答過(guò)程。解答過(guò)程中可以使用計(jì)算器。3.考試完畢后將試卷和答題紙一并交給監(jiān)考人員。4.本試卷中常數(shù)g取10牛千克；水的密度為1.00103干克米3，水的比熱容4.2103焦（千克）；空氣密度為1.29干克米3；sin37=0.6,cos37=0.8。一、選擇題（以下每題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意，每小題4分，共32分）題號(hào)12345678答案BCCADDBD1、據(jù)報(bào)道，我國(guó)載人空間站工程已正式啟動(dòng)實(shí)施，2020年前后將建成規(guī)模較大、長(zhǎng)期有人參與的國(guó)家級(jí)太空實(shí)驗(yàn)室。在太空實(shí)驗(yàn)室中可以正常使用的實(shí)驗(yàn)器具是（）A天平、測(cè)力計(jì)、電磁爐、微波爐；B測(cè)力計(jì)、液體溫度計(jì)、微波爐、指針式電壓表；C機(jī)械式秒表、超聲波測(cè)距儀、液體式氣壓計(jì)；D測(cè)力計(jì)、滴（液）管、數(shù)字式電壓表和電流表。解析：載人空間站處于完全失重狀態(tài)，一切與重力相關(guān)的儀器均不能使用。在太空實(shí)驗(yàn)室中可以正常使用的實(shí)驗(yàn)器具是測(cè)力計(jì)、液體溫度計(jì)、微波爐、指針式電壓表、機(jī)械式秒表、超聲波測(cè)距儀、數(shù)字式電壓表和電流表、電磁爐。而天平、液體式氣壓計(jì)、滴（液）管不能使用，選項(xiàng)B正確。2、我國(guó)載人神舟飛船返回艙的表面有一層叫做“燒蝕層”的物質(zhì)（如圖1所示），可以在返回大氣層時(shí)保護(hù)返回艙不因高溫而燒毀。燒蝕層能起這種作用，除了它的隔熱性能外，還主要由于（）A.它能把熱輻射到宇宙空間；B.它的硬度大，飛行時(shí)不易損壞；C.它在汽化時(shí)能吸收大量的熱；D.它的表面非常光滑，能減少艙體與空氣的摩擦。圖1圖2解析：“燒蝕層“的物質(zhì)在遇到高溫時(shí)會(huì)發(fā)生熔化和汽化現(xiàn)象，在熔化和汽化時(shí)能吸收大量的熱，故可以保證飛船溫度不至于太高；故選C3、在蜻蜓翅膀末端的前緣，會(huì)看到有一塊加厚而發(fā)暗的色素斑，生物學(xué)上它被稱為“翅痣”,如圖2所示，它的作用可能是（）A.吸收太陽(yáng)的光能，產(chǎn)生飛行的動(dòng)力；B.發(fā)出超聲波，通過(guò)吸收反射波辨別方位，給蜻蜓的飛行導(dǎo)航；C.調(diào)整翅膀的振動(dòng)，減弱飛行過(guò)程中翅膀上的有害振動(dòng)；D.就像人的眼睛一樣，通過(guò)吸收紅外線，來(lái)獲取外界的信息。解析： C. 蜻蜓的每片翅膀前緣的上方,都有一塊漂亮的角質(zhì)加厚部分,生物學(xué)上叫翅痣或翼眼,這就是蜻蜓用來(lái)克服飛行時(shí)產(chǎn)生顫振的裝置，它起著飛行平穩(wěn)的作用。如果把這塊黑痣切除后再放飛，就會(huì)看到它飛得蕩來(lái)蕩去，沒(méi)有原先那樣平穩(wěn)了。人們發(fā)現(xiàn)蜻蜓的這個(gè)秘密以后，就把它借用到飛機(jī)上，在飛機(jī)兩翼末端的前緣，制成翅志下的是平衡棒，能保持飛機(jī)在飛行中的平衡. 蜻蜓前進(jìn)的時(shí)候，翅膀受到空氣的阻力，假如前面沒(méi)有一塊較有質(zhì)量的東西頂住，這種阻力就是使翅膀向后彎曲，它就難以控制平衡，而且這樣對(duì)于單薄的翅膀破壞性更大。就像你那一張紙，在空中揚(yáng)的時(shí)候，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，紙張受空氣阻力彎曲起來(lái)，但是如果你在紙張周邊糊上一個(gè)稍微重一點(diǎn)的東西，紙張就不會(huì)彎曲了。4、如圖3所示，是一根長(zhǎng)直密繞通電螺線管的剖面圖，A、B分別是在螺線管軸線上的兩點(diǎn)，A點(diǎn)在螺線管的端面處，B點(diǎn)在螺線管的內(nèi)部，則B點(diǎn)的磁場(chǎng)（）A.比A點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)；B.比A點(diǎn)磁場(chǎng)弱；C.與A點(diǎn)磁場(chǎng)大小相等；D.無(wú)法確定。圖3D.就像人的眼睛一樣，通過(guò)吸收紅外線，來(lái)獲取外界的信息。解析：A 長(zhǎng)直螺線管端面處的磁場(chǎng)大小為中心磁場(chǎng)大小的一半5、如圖4所示，是一種裝咖啡的壺?？Х葔氐膫?cè)面裝有一個(gè)透明的長(zhǎng)直玻璃管，它和咖啡壺構(gòu)成了一個(gè)連通器，用以顯示壺中液面的高度。當(dāng)閥門（俗稱龍頭）打開(kāi)后，就會(huì)有咖啡流出，閥門關(guān)閉時(shí)，咖啡立即停止流出，那么玻璃管中的咖啡液面的變化情況是（）A.無(wú)論閥門打開(kāi)還是關(guān)閉，都始終和壺中的液面等高；B.閥門打開(kāi)時(shí)和壺中的液面等高，閥門關(guān)閉時(shí)先上升到比壺中液面稍高處，然后再降到和壺中液面等高處；C.閥門打開(kāi)時(shí)會(huì)突然上升一小段高度，閥門關(guān)閉時(shí)先下降到比壺中液面稍低處，然后再升到和壺中液面等高處；D.閥門打開(kāi)時(shí)會(huì)突然下降一小段高度，閥門關(guān)閉時(shí)先上升到比壺中液面稍高處，然后再降到和壺中液面等高處。圖4解析：D 閥門打開(kāi)時(shí)，透明的長(zhǎng)直玻璃管下端水流動(dòng)，壓強(qiáng)減小，所以玻璃管內(nèi)水面下降；閥門關(guān)閉時(shí)，原先流向閥門的水由于慣性繼續(xù)向前，流向玻璃管，結(jié)果管內(nèi)液面上升到比壺中液面稍高處，但靜止后，由連通器原理可知，管內(nèi)液面與壺內(nèi)相平。6、如圖5所示，是某同學(xué)用一次性紙杯自制的走馬燈模型，用支架支在白熾燈上，點(diǎn)亮白熾燈，紙杯就旋轉(zhuǎn)了起來(lái)。更換不同瓦數(shù)的白熾燈泡，以及利用透明塑料片卷成的不同長(zhǎng)度的圓筒加在走馬燈上方，都可以觀察到紙杯的轉(zhuǎn)速發(fā)生了改變。同學(xué)們就此發(fā)表了四條意見(jiàn)：因?yàn)榭諝鈱?duì)流，紙杯發(fā)生了旋轉(zhuǎn)；塑料圓筒長(zhǎng)度越長(zhǎng)，紙杯旋轉(zhuǎn)得越慢；白熾燈的瓦數(shù)越大，紙杯旋轉(zhuǎn)得越快；紙杯的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與杯底開(kāi)口方向相反。其中與事實(shí)符合是（）A.；B.；C.；D.。圖5解：D A空氣對(duì)流 B長(zhǎng)短得合適，短了不能形成氣流，長(zhǎng)了熱量散發(fā)了也不行C瓦數(shù)大熱氣流強(qiáng)D這個(gè)為相互作用。7、有五個(gè)完全相同的杯子，其中一個(gè)盛滿開(kāi)水，其他杯中沒(méi)有水，僅利用杯子的吸熱作用，將開(kāi)水的溫度降低，則下列方法中效果最好的是（）A.將第一杯中的水，平均倒入其余四個(gè)杯子中；B.先將第一杯中的水整杯倒入第二個(gè)杯子中，等到杯子不再吸熱時(shí)，再倒入第三個(gè)杯子中，以此類推，最后倒入第五個(gè)杯子中；C.先平均倒入其中兩個(gè)杯子中，等到杯子不再吸熱，再平均倒入剩下的二個(gè)杯子中；D.無(wú)論怎樣，最終的結(jié)果都是相同的。解：B 無(wú)論采用哪種方法，當(dāng)杯子注入開(kāi)水后，杯子本身的溫度升高，杯內(nèi)開(kāi)水的溫度降低。直到杯子的溫度和杯內(nèi)水的溫度相等為止，這時(shí)杯子不再吸熱。杯子升高的溫度tc水m水t水/(c杯m杯)當(dāng)采用B方法時(shí)，整杯開(kāi)水注入第二個(gè)杯中，杯子所升高的溫度一定比A、C方法高。而杯子升高的溫度較高，就表示杯子吸收開(kāi)水的熱量較多。同理，把開(kāi)水(現(xiàn)在變?yōu)榕?從第二個(gè)杯子再注入第三個(gè)杯子中，則第三個(gè)杯子所升高的溫度，一定比A、C方法的第三次的杯子所升高的溫度高，如此類推?？芍捎肂方法，可以使開(kāi)水失去較多的熱量，也就是降低較大的溫度。8、有一“不倒翁”，形狀可以簡(jiǎn)化成由半徑為R的半球體與頂角為74的圓錐體組成（如圖6所示），它的重心在對(duì)稱軸上。為使“不倒翁”在任意位置都能恢復(fù)豎直狀態(tài)，則該“不倒翁”的重心到半球體的球心的距離必須大于A.0；B.2R/3；C.3R/5；D.3R/4。圖6解：D 倒的極限位置：此時(shí)要能自動(dòng)扶正，支點(diǎn)是O，重心必須在O點(diǎn)的左側(cè)，圖上A點(diǎn)是極限位置，按幾何關(guān)系必須大于Rtan37=3R/4。簡(jiǎn)單地說(shuō)就是重力要產(chǎn)生扶正力矩，重心在支點(diǎn)的左側(cè)二、填空題（每小題6分，共30分）9、射電望遠(yuǎn)鏡是用來(lái)觀測(cè)和研究來(lái)自天體的射電波的基本設(shè)備，可以測(cè)量天體射電波的強(qiáng)度、頻譜及偏振等量。射電望遠(yuǎn)鏡的基本原理和光學(xué)反射望遠(yuǎn)鏡相似。射電望遠(yuǎn)鏡接收的射電波是（選填“無(wú)線電波”、“紅外線”、“可見(jiàn)光”、“紫外線”、“X射線”、“伽瑪射線”)，射電望遠(yuǎn)鏡的工作時(shí)段是（選填“只能白天工作”、“只能夜晚工作”、“只能在晴朗的天氣工作”、“可以全天候工作”）。 解： 與以接收可見(jiàn)光進(jìn)行工作的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡不同，射電望遠(yuǎn)鏡是靠接收天體發(fā)出的無(wú)線電波(頻率20kHz3GHz) (天文學(xué)上稱為“射電輻射”)來(lái)工作的。由于無(wú)線電波可穿透宇宙中大量存在而光波又無(wú)法通過(guò)的星際塵埃介質(zhì)，因而射電望遠(yuǎn)鏡可以透過(guò)星際塵埃觀測(cè)更遙遠(yuǎn)的未知宇宙和對(duì)我們已知的星際世界做更深入的了解。同時(shí)，由于無(wú)線電波不太會(huì)受光照和氣候的影響，射電望遠(yuǎn)鏡幾乎可以全天候、不間斷地工作。10、如圖7所示，A球?yàn)榫鶆驇д姷慕^緣球體，當(dāng)它繞著白己的軸做逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（由上往下看）時(shí)，則A球上方的小磁針的N級(jí)將，A球左側(cè)的小磁針的N級(jí)將（均選填：“指向左”、“指向右”、“指向上方”、“指向下方”）。圖7解：A球?yàn)榫鶆驇д姷慕^緣球體，當(dāng)A球繞著白己的軸做逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（由上往下看）時(shí)，A球上的正電荷逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，形成等效園環(huán)形電流，電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，故其產(chǎn)生的磁場(chǎng)在球的上方為向上方向，在球的左側(cè)為向下方向，小磁針的N級(jí)指向磁場(chǎng)方向，故答案為：指向上方、指向下方。11、如圖8所示，是一個(gè)簡(jiǎn)易的吊鉤裝置，它是由4根長(zhǎng)度不一的剛性輕桿AD、DF、BC、CE鉸接而成，A端通過(guò)固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接在墻上，C端可以在光滑水平地面上左右白由移動(dòng)。L1表示AD的長(zhǎng)度，L2表示AB的長(zhǎng)度，L3表示DF的長(zhǎng)度，L4表示BC的長(zhǎng)度，忽略吊鉤到F點(diǎn)的長(zhǎng)度，BCED構(gòu)成一個(gè)平行四邊形。若吊鉤上不管掛上多重質(zhì)量的物體，吊鉤裝置在水平面上的不同位置時(shí)都能處于平衡狀態(tài)，則L1、L2、L3、L4必須滿足的關(guān)系是。吊鉤裝置處于平衡狀態(tài)時(shí)，C端受到地面的作用力方向?yàn)?。圖812、如圖所示，正四面體ABCD金屬絲框架，接在直流電源上，電流從A點(diǎn)進(jìn)，B點(diǎn)出，四面體各棱的電阻相同，都為R。則A、B兩點(diǎn)之間的阻值為；若將A、B、C、D各點(diǎn)之間的棱任意拆去一個(gè)，則A、B兩點(diǎn)之間的最大阻值為。圖9 解:根據(jù)點(diǎn)位可以判斷CD導(dǎo)向上沒(méi)有電流通過(guò)，所以這圖化簡(jiǎn)下就是RAB、RADB、RACB三根電阻絲并聯(lián)，結(jié)果算出來(lái)是1/2，最大阻值的話就應(yīng)該是拆電阻最小的那個(gè)Rab拆了，就是2、和2并聯(lián)，算出來(lái)結(jié)果是113、各種運(yùn)動(dòng)比賽常以體重區(qū)分量級(jí)。己知運(yùn)動(dòng)員肌肉施力的大小與肌肉的截面積成正比。假設(shè)運(yùn)動(dòng)員的形體雖有不同，但密度幾乎相等，且肌肉的伸縮速率也大致相同，則運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)的功率P與其質(zhì)量M的關(guān)系可以寫成P=KM2，式中的K為一比例常數(shù)。由此可推出x的大小為。解：功率等于力乘以速度，速度相同，那么跟力的大小成正比,力和肌肉的截面積成正比，所以就是平方米級(jí)別的而質(zhì)量是密度乘以體積, 密度一定,體積是立方米級(jí)別的所以要使得功率能和質(zhì)量拉上關(guān)系, X肯定是2/3 三、計(jì)算題（本題共33分）14、（9分）已知太陽(yáng)正射到地球表面每平方米上的功率為1.0千瓦，現(xiàn)有一太陽(yáng)能熱水器，其收集陽(yáng)光的面積為3.8.0米2，轉(zhuǎn)換太陽(yáng)輻射能為水的熱能的效率為80%,假設(shè)此熱水器的進(jìn)水溫度與室溫皆為25，該熱水器的熱量損失率正比于熱水器內(nèi)水溫與室溫之溫差。當(dāng)熱水器出水口關(guān)閉時(shí)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間照射后，熱水器內(nèi)的水溫可以達(dá)到85，問(wèn)當(dāng)熱水器以每分鐘6升的流量出水，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，其穩(wěn)定的出水溫度為多少攝氏度？15、（12分）如圖9是多檔位電熱器的工作電路圖，電熱器內(nèi)只有兩個(gè)阻值分別為R1=50歐和R2=100歐的電熱絲；旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)內(nèi)有一塊絕緣圓盤，在圓盤的邊緣依次有“O、1、2-9”共10個(gè)金屬觸點(diǎn)；可以繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的旋鈕開(kāi)關(guān)兩端各有一個(gè)金屬滑片，轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕開(kāi)關(guān)可以將相鄰的觸點(diǎn)連接。如旋鈕上的箭頭指向圖中位置D時(shí)，金屬滑片將2、3觸點(diǎn)接通，同時(shí)另一端將7、8觸點(diǎn)接通。電源電壓為220伏。用這個(gè)旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)電熱器有多檔位加熱功率的要求。請(qǐng)回答：(l）該電熱器可有幾個(gè)不同加熱檔位？(2）將此電熱器接入家庭電路中，電熱器在正常工作時(shí)每個(gè)檔位的功率各是多大？并分別指出旋鈕開(kāi)關(guān)接在哪個(gè)檔位。圖916、（12分）某密閉房間內(nèi)有一臺(tái)空調(diào)，當(dāng)房間內(nèi)溫度為t2，房間外溫度為t1，正常工作時(shí)空調(diào)每秒消耗的電功W=2千焦，此時(shí)空調(diào)每秒從房間吸取的熱量為Q2，向室外釋放的熱量為Q1，W與Q2、Q1之間滿足如下關(guān)系式：W+Q2=Q1；設(shè)：T=t+273,則有：Q2/Q1=T2/T1若室外向房間每秒漏進(jìn)（或漏出）的熱量與房間內(nèi)外的溫差成正比。當(dāng)室外溫度為30，溫度控制器開(kāi)關(guān)使其間斷運(yùn)轉(zhuǎn)30的時(shí)間（例如開(kāi)了3分鐘就停7分鐘，如此交替開(kāi)停），發(fā)現(xiàn)這時(shí)室內(nèi)保持20不變。試問(wèn)；在夏天仍要求維持室內(nèi)溫度為20，則該空調(diào)器可允許正常連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高室外溫度是多少攝氏度？若在冬天，空調(diào)從外界吸熱，網(wǎng)室內(nèi)放熱，仍要求維持室內(nèi)為20，則它能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最低室外溫度是多少攝氏度？四、實(shí)驗(yàn)題（本題共27分）17、（12分）某同學(xué)利用以下實(shí)驗(yàn)器材測(cè)量一個(gè)輸出電壓恒定，但是數(shù)值未知的電源。實(shí)驗(yàn)器材有：兩個(gè)電阻箱R1和R2、一個(gè)理想的最大測(cè)量值為50A的直流電流表G（電流表上只有0刻度和最大刻度）、一個(gè)電流表保護(hù)電阻Rg（阻值未知）、一個(gè)電鍵、若干導(dǎo)線。他設(shè)計(jì)了如下電路圖，進(jìn)行了如下操作。請(qǐng)?jiān)跈M線處填寫必要的文字或數(shù)據(jù)，使整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程完整、正確。第一步操作：先不接電阻箱A（選填“R1”或“R2)，其它元件按如圖接上。合上電鍵S，調(diào)節(jié)另一電阻箱B的阻值，讓電流表的指針指在_（選填“O刻度”或“最大刻度”)，記下此時(shí)電阻箱B的示數(shù)為27200歐。第二步操作：斷開(kāi)電鍵S，接入電阻箱A，并將其阻值調(diào)為_(kāi)（選填“O”或“最大”)，同時(shí)將電阻箱B的阻值減半，然后合上電鍵S，逐步_（選填：“增大”或“減小”）電阻箱_（選填：“A”或“B”）的阻值，使電流表的指針指在_（選填”0刻度”或”最大刻度”）位置，記下此時(shí)電阻箱的示數(shù)為3160歐。根據(jù)以上測(cè)得值，可以推算出Rg的阻值為_(kāi)歐；被測(cè)電源的電壓為伏。（結(jié)果請(qǐng)保留小數(shù)點(diǎn)后兩位）18、（15分）現(xiàn)有下列實(shí)驗(yàn)器材：物理天平一臺(tái)，盛有水的燒杯一個(gè)，銅管材料一小塊，蠟（蠟芯材料）一大塊和細(xì)線若干。某學(xué)生在沒(méi)有測(cè)量比度的器材的情況下，利用所給儀器，按以下實(shí)驗(yàn)步驟測(cè)量一根己知長(zhǎng)度的銅管內(nèi)徑。已知銅管長(zhǎng)度L=8.12厘米，水的密度0=1.00克厘米3。請(qǐng)?jiān)跈M線處填寫相應(yīng)的表達(dá)式或數(shù)據(jù)：調(diào)節(jié)物理天平；把小銅塊分別置于空氣中、水中稱量，得出平衡時(shí)砝碼的質(zhì)量分別為m1、m2；則小銅塊的密度計(jì)算表達(dá)式：1=_；把小蠟塊在空氣中稱量，平衡時(shí)砝碼的質(zhì)量為m3；把小銅塊與小蠟塊捆在一起浸沒(méi)于水中稱量，平衡時(shí)祛碼的質(zhì)量為m4。則蠟的密度計(jì)算表達(dá)式：2=_；將銅管中塞滿蠟；把含有蠟芯的銅管分別置于空氣中和水中稱量，平衡時(shí)砝碼的質(zhì)量分別為m、m。則可求出銅管內(nèi)徑d；下表為某次測(cè)量得到的數(shù)據(jù)：物理量m1m2m3m4mm