全國高中應用物理知識競賽試題

全國高中應用物理知識競賽試題

全國高中應用物理知識競賽試題一、本題共10小題,每小題5分，共50分。在每小題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項正確，有的小題有多個選項正確。請把符合題目要求的選項的序號填入題后的()內(nèi)。全選對的得5分，選不全的得3分，有選錯或不選的得O分。.2008年北京奧運會場館周圍80%?90%的路燈將利用太陽能發(fā)電技術，奧運會90％的洗浴熱水將采用全玻真空太陽能集熱技術。太陽能的產(chǎn)生是由于太陽內(nèi)部所發(fā)生的一系列核反應形成的，其主要的核反應過程可表示為()A.4f2B+； B.f；C.f+3；D.f。.人從高處跳到低處時，為了安全，一般都是前腳掌先著地.并在著地的過程中曲腿下蹲。這是為了( )A.減小人腳所受的沖量 B.使人的動量變化量變得更小C.延長人體速度變化所經(jīng)歷的時間，從而減小地面對人腳的作用力D.增大人對地的壓強，使人站立得更穩(wěn)，起到安全作用.對于如下幾種現(xiàn)象的分析，下列說法中正確的是( )A.通常情況下人用力將乒乓球和與乒乓球大小相似的小石塊拋出，小石塊飛行的距離要遠得多，其主要原因是拋出后的乒乓球比石塊所受空氣阻力大B.用打氣筒給自行車打氣時，要用力才能壓縮空氣，這說明此時空氣分子間的作用力是斥力C.把筆尖緊壓在化妝用玻璃鏡面上，看到筆尖與它在鏡中的像的距離約為4,則玻璃的厚度約為4D.打開香水瓶后，在較遠的地方也能聞到香味，這表明香水分子在不停地運動.有一種手電筒和臺式電子鐘都是使用l節(jié)干電池作電源。將新電池裝在手電筒中，經(jīng)過較長時間的使用，當手電筒的小燈泡只能發(fā)出微弱的光而不能正常使用時，把電池取出來，用電壓表測其兩端電壓，電壓表示數(shù)基本等于1.5V。把這節(jié)舊電池裝在臺式電子鐘上卻仍能使電子鐘正常工作。根據(jù)上述現(xiàn)象，可判斷下列說法中正確的是()A.這個電池的電動勢比新電池的電動勢小很多B.這個電池的內(nèi)阻比新電池的內(nèi)阻大很多C.臺式電子鐘的額定電壓一定比手電筒小燈泡的額定電壓小D.臺式電子鐘正常工作時的電流一定比手電筒正常工作時的電流小.如圖1所示，表演“飛車走壁”的雜技演員騎著摩托車飛駛在圓臺形筒壁內(nèi)，圓臺筒固定不動，其軸線沿豎直方向。演員駕駛摩托車先后在M和N兩處緊貼著內(nèi)壁分別在圖中虛線所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運動，如果此時不計車輪與墻壁的摩擦力，則( )全國高中應用物理知識競賽試題全國高中應用物理知識競賽試題的四幅圖中，代表風箏截面,代表風箏線，風向水平。在圖2的四幅圖中，代表風箏截面,代表風箏線，風向水平。在圖2所示的四種情況中,M處的線速度一定大于N處的線速度M處的角速度一定小于N處的角速度M處的運動周期一定等于N處的運動周期M處對筒壁的壓力一定大于N處對筒壁的壓力圖］6.春天在廣場上有許多人放風箏。會放風箏的人，可使風箏靜止在空中。圖2中風箏可能處于靜止狀態(tài)的是（）7.“二分頻”音箱內(nèi)有高頻、低頻兩個揚聲器。音箱要將擴音機送來的含有不同頻率的混合音頻電流按高、低兩個頻段分離出來，送往相應的揚聲——不-器。圖3為音箱的簡化電路圖，高低頻混合電流由a、b端輸入，L空是線圈，C7.“二分頻”音箱內(nèi)有高頻、低頻兩個揚聲器。音箱要將擴音機送來的含有不同頻率的混合音頻電流按高、低兩個頻段分離出來，送往相應的揚聲——不-器。圖3為音箱的簡化電路圖，高低頻混合電流由a、b端輸入，L空是線圈，C是電容器。則下列判斷中正確的是（） 方A.甲揚聲器是低頻揚聲器C的作用是阻礙低頻電流通過乙揚聲器L的作用是阻礙低頻電流通過甲揚聲器D.乙揚聲器中的電流的最大值一定比甲中的大8.麥收時，常要用拖拉機拉著一個圓柱形的石滾子在場院里壓麥秸。如果石滾子在拖拉機的牽引下做勻速圓周運動，如圖4所示，其中的虛線表示它的運動軌跡。那么關于石滾子經(jīng)過某點P時受到拖拉機對它的牽引力F的方向，圖5中幾種情況中可能正確的是（）A B CD 9.在建圖5 筑工地上有時需要將一些建筑材料由高處送到低處，為此工人們設計了一種如圖6所示的簡易滑軌：兩根圓柱形木桿和相互平行，斜靠在豎直墻壁上，把一摞瓦放在兩木構成的滑軌上，瓦將沿滑軌滑到低處。在實際操作中發(fā)現(xiàn)瓦滑到底端時速度較大，有可能摔碎，為了防止瓦被損壞，下列措施中可行的曷 ）A.B.C.D.減少每次運送瓦的塊數(shù)增多每次運送瓦的塊數(shù)減小兩桿之間的距離增大兩桿之間的距離10.來自太陽和其他星體的宇宙線含有大量高能帶電粒子，若這些粒子都到達地面，將會對地球上的生命帶來危害。但由于地磁場（如圖7所示）的存在改變了宇宙線中帶電粒子的運動方向，使得很多高能帶電粒子不能到達地面。下面說法中正確的是（）A.地磁場對宇宙線的阻擋作用與觀測點的緯度及宇宙線的方向無關B.地磁場對垂直射向地球表面的宇宙線的阻擋作用在南、北兩極附近最強，赤道附近最弱C.地磁場對垂直射向地球表面的宇宙射線的阻擋作用在南、北兩極附近最弱，赤道附近最強D.地磁場會使沿地球赤道平面內(nèi)射來的宇宙射線中的帶電粒子向兩極偏轉二.本題共3小題，共25分。請按題目的要求簡要的回答。L（6分）隨著生活水平的提高，手機已成為許多人生活中常用的電子設備，近年來國產(chǎn)手機在手機市場上已經(jīng)占有了相當大的市場份額。如圖8所示是某型號國產(chǎn)手機電池外殼上的文字說明，由此你可以知道哪些與手機有關的物理量?請說出它們的名稱和數(shù)值（包括直接信息和間接信息）。BUS28M標?IE型3.7伏桎函子電池700mAh充電限制電壓?4.2V執(zhí)行標推，GB/T182g7-2000恃機時間：4￡小時警告：切勿投入火中??！只能使用于指恃機時間：4￡小時警告：切勿投入火中?。≈荒苁褂糜谥付ǔ潆姾蛱柟OOOC孤流「rih中地址「t守工業(yè)（10分）1969年7月16日阿波羅號在月球上成功著陸，實現(xiàn)了人類的首次登月。當指令長阿姆斯特朗踏上月球土地，面對陌生的月球世界感慨萬千：”對一個人來說這是一小步，但對人類來說是一個飛躍!”航天員發(fā)現(xiàn)在月球上和在地球上有很多不同之處：⑴月球的天空是黑色的；⑵星星不會閃爍；⑶白天和夜里的溫差高達100攝氏度；⑷近在咫尺的兩個人交談要通過無線電話；⑸人們要穿航天服才能維持生命。產(chǎn)生這些差別的主要原因是月球沒有空氣。試分析為什么沒有空氣就會有以上情景。（9分）北京向陽中學的小明和小剛都是住校生，小明住在小剛的上鋪。冬季暖氣供暖后，小明發(fā)現(xiàn)躺在上鋪比躺在下鋪要感到更暖和。于是，他得出了結論：氣溫隨高度的增加而升高。小剛不同意他的看法，他認為高山上積雪常年不化，說明氣溫隨高度的增加而降低。其實兩人說的現(xiàn)象都是事實，只是得出結論的條件不同。請你分析為什么在室內(nèi)和室外會出不同的結論？三.本題共5小題，共75分。解答時應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出量后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。而皿而阿皿|1川[|111|1111麗加!1叫山1|舊1[11川1市「麗||川田,川|川鐘川川任川嗎川“股川|“富叩11圖9（14分）在我國用長征運載火箭成功地發(fā)射了“神舟”系列試驗飛船的某次實驗過程中，一監(jiān)測系統(tǒng)采用在同一張底片上多次曝光的照相方法，從火箭點火時刻開始，每隔2.0s曝光一次，得到了一張記錄火箭在開始運動最初10s內(nèi)6個不同位置的照片。已知火箭的長度為58.3m,起飛質量為479t,當?shù)氐闹亓铀俣葹?.8m/S2O用刻度尺測量照片上的有關長度，結果如圖9所示。根據(jù)上述條件和圖示，請回答：⑴分析在火箭點火后最初的10s內(nèi)，火箭的運動性質。要求寫出分析的依據(jù)和結論。⑵估算火箭點火最初10s內(nèi)它受到的平均推力的大小。（16分）由于生態(tài)環(huán)境被破壞，地表土裸露，大片土地沙漠化，加上干旱少雨，我國北方地區(qū)春天會出現(xiàn)揚塵天氣甚至沙塵暴。據(jù)環(huán)保部門測定，在北京地區(qū)出現(xiàn)嚴重沙塵暴時，最大風速可達到12m/s,同時由于大量微粒在空中懸浮，天空呈橙黃色，能見度只有50m左右。⑴根據(jù)光的散射規(guī)律可知，當空中懸浮的微粒直徑d與入射光的波長人之比d/人=0.1時，該波長的光散射最強。在空氣潔凈時，主要是大氣中的氣體分子在散射日光，其中藍光被散射得最強，所以天空呈藍色。發(fā)生沙塵暴時由于懸浮微粒對光的散射，使得天空呈橙黃色，已知橙黃色光波的平均波長為6.0X10-7m,請計算懸浮微粒的平均直徑為多大。⑵若某次沙塵暴使空氣中懸浮微粒的最高濃度達到5.8x10-6/m3,已知單個懸浮微粒的密度為2.0X1033,這時1.03的空氣約含多少顆懸浮微粒？⑶在一般揚塵天氣，風力發(fā)電機還可以正常工作。已知風力發(fā)電機將空氣的動能轉化為電能的效率為20%,空氣密度為1.29/m3,某風力發(fā)電機風車的有效受風面積為4.0m2,此風力發(fā)電機在風速為IOm/s時的輸出電功率為多大？（15分）2005年10月12日上午9:00我國成功地發(fā)射了“神舟六號''載人宇宙飛船，并在當日的15:54:45開始變軌。變軌發(fā)動機工作了63s后，將飛船送入了繞地球的圓軌道，其運行周期90,軌道平面與赤道平面的夾角a=43。。13日上午，航天員費俊龍用（數(shù)碼攝像機）拍攝了在飛船上看到的地球景象。取地球表面的重力加速度10m/S2,已知半徑為R的球面面積為471R2,半徑為R、高度為h的球冠面積為23如果航天員能垂直地球表面進行拍攝，根據(jù)以上數(shù)據(jù)解答以下問題。說明：第（2）、（3）兩問用字母代表物理量，不必算出數(shù)值。⑴飛船在圓軌道上運行的過程中，飛船內(nèi)的航天員在24h內(nèi)看到多少次日出？⑵不考慮大氣層對光傳播的影響，求攝像機某時刻所能拍攝的地面最大面積。⑶若考慮到大氣層對光傳播的影響，實際拍攝到的地面最大面積比第⑵問的結果大些還是小些?畫出簡圖并說明理由。（16分）為了測量列車運行的速度和加速度大小，可采用如圖10所示的裝置，它由一塊安裝在列車車頭底部的強磁體和埋設在地面的一組線圈及電流測量記錄儀組成（測量記錄儀未畫出）。當列車經(jīng)過線圈上方時，線圈中產(chǎn)生的電流被記錄下來，

就能求出列車的速度和加速度。如圖11所示為鐵軌和列車的俯視圖，假設磁體端部磁感應強度4.4X10-2T,且全部集中在端面范圍內(nèi)，與端面垂直，磁體沿鐵軌方向的寬度與線圈寬度相同，線圈的匝數(shù)5,垂直于鐵軌方向長0.20m,電阻0.40Q（包括引出線的電阻），測量記錄儀自身電阻4.0Q,其記錄下來的電流一位置關系圖，即圖如圖12所示。⑴試計算列車通過線圈I和線圈時的速度匕和匕的大小。⑵假設列車做的是勻加速直線運動，求列車在兩個線圈之間的加速度的大小。國12（14分）有一種“滾軸溜冰”的游藝活動，游藝時“溜冰”者腳穿帶有小輪子的鞋，在場地內(nèi)像溜冰一樣滑行。為了使此項活動更具有刺激性，有的場地設計了一些凸起的地面（如圖13所示）。但為了使“溜冰”的過程中不發(fā)生危險，要求“溜冰”者運動時不能脫離凸面。已知“溜冰”的最大速度為，“溜冰”場地要設計一段與水平面平滑連接的圓柱形的凸起面，那么該圓柱形凸起面的水平長度，與其高度h應滿足怎樣的關系，才能保證“溜冰”者停止蹬地后沖上凸起面的過程中，既能從凸起面上通過而又不脫離凸起面而發(fā)生危險?（已知地球表面的重力加速度為g）圖13圖13全國高中應用物理知識競賽

參考解答和評分標準一、本題共10小題，每小題5分，共50分。1．A；2．C；3．D；4．；5．；6．B；7．；8．C；9．D；10．C。二．本題共3小題，共25分。(6分)電動勢3.7V；電池容量700?%充電限制電壓4.2V：待機時間48h;待機電流不大于14.6；充滿電后儲存的電能9324J；最大充電電荷量2520C。說明：每答出一項得1分，其它正確的也得分，最多得6分。(10分)(1)沒有空氣對光的散射：(2)沒有不同密度的氣流使星星射來的光線發(fā)生偏折：(3)沒有圍繞月球的空氣為它保溫；(4)沒有空氣傳播聲音：(5)沒有空氣，要靠航天服來加壓和提供氧氣，同時航天服還有調(diào)節(jié)溫度和防止射線和微小流星襲擊的作用。說明：以上每個要點正確得2分，共10分。(9分)空氣加熱后溫度升高、密度變小，所以熱空氣上升。在室內(nèi)，熱空氣上升到房間的頂部，散熱后溫度降低、密度變大，所以冷空氣又回到房間的下部；下部的空氣被暖氣散熱片加熱后又不斷上升，從而使得房間頂部的熱空氣始終比較集中，所以在室內(nèi)較高的位置氣溫較高。在室外，熱空氣同樣要上升，但上升到高空時大氣壓強較小，此時熱空氣將膨脹對外做功、內(nèi)能減小、溫度降低。正是由于熱空氣上升過程中對外做功、溫度降低，才使得室外的氣溫隨高度的增大而降低。說明：正確分析出室內(nèi)、外溫度隨高度變化各得3分；論述清楚再得3分。三．本題共5小題，共75分。(14分)(1)根據(jù)火箭長度58.3m和火箭在照片上像的長度2.0,可知在相鄰

兩次拍照過程中，火箭上升的高度分別為TOC\o"1-5"\h\zs1=13.4m,s2=40.2m,s3=67.2m,s4=94.0m,s5=120.4mo （3分）由于S21=26.832=27.0m,s43=26.8m,s54=26.4mo可見，連續(xù)相鄰時間間隔內(nèi)火箭的位移之差近似相等，所以火箭在最初10s內(nèi)的運動近似為勻加速直線運動。 （4分）⑵火箭在最初10s內(nèi)的加速度為同532）/4t2=6.7m/S2O （3分）設火箭在此過程中所受的推力為F,根據(jù)牛頓第二定律有 （2分）解得（）=7.9X106N （2分）說明：第（1）問中若用火箭在圖中所示的長度及運動距離進行分析，同樣得分。第（2）問中的數(shù)值計算允許有一定的誤差。（16分）（1）因為d/人=0.1時，該波長的光散射最強，所以沙塵的平均直徑0.1 人 =6.0 Xl0-8mo （4分）⑵沙塵暴天氣時，1m3的揚塵空氣中所含懸浮微粒的總體積為：/P=2.9X10-9m3. （1分）每一個懸浮微粒的平均體積為：V0=兀d3/6=1.1XI0-22ITI3 （2 分）lm3的空氣中所含懸浮微粒的數(shù)量為/V°=2.6XI0i3個 （2分）所以1.03的空氣中所含懸浮微粒的數(shù)量為2.6X107個 （1分）⑶1s內(nèi)吹到風車上的空氣的體積為： （2分）這些空氣所具有的動能為：V2P2 （2分）風力發(fā)電機的輸出電功率為：nnxv^xp3=516w （2分）（15分）（1）由于飛船每經(jīng)過901.5h繞地球運行一周，即可看到一次日出。所以飛船內(nèi)的航天員在24h內(nèi)看到日出的次數(shù)為24/1.5=16次。 （4分）⑵設“神舟六號”載人宇宙飛船繞地球運行的高度為H,由其所能拍攝到的邊緣與球心連線和飛船與球心連線之間的夾角為0,則有。/（）,如圖I所示。球冠的表面TOC\o"1-5"\h\z積為S0=2兀，而（1。） （2分）設地球質量為M,飛船質量為m,由萬有引力和向心力公式有（）2X4H22X（） （2 分）又因在地球表面有2聯(lián)立解得可拍攝到的球冠表面積為S0=2nR2（le）=2nR2（1-））） -（3分）⑶胃圖2\、⑶胃圖2\、B之間發(fā)出的光可達到飛船?？既珖咧袘梦锢碇R競賽試題全國高中應用物理知識競賽試題圖圖3慮到大氣對光的折射作用，原來不能直接看到的C、D點發(fā)出的光，通過大氣的折射作用，也能到達飛船。所以實際拍攝到的地面最大面積應比上述計算結果大一些。 （4分）（16分）列車以某一速度經(jīng)過線圈正上方時，線圈以相等