2004物理竞赛试题 6页

2004年第十四届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题本试卷共有六个大题答卷时间：2004年4月18日（星期日）上午9：30——11：10-（14分）1998年某地区遭受特人洪涝灾害。为了抗洪抢险，急需在20h内从甲地调运65t钢材到乙。现仅剩下一艘满载时排水量为80t的货船，船身（包括船员）质量纸17t,已知甲、乙两地的水路距离为80km,船行驶的平均速度为1Okm/h（不计水流速度）（1）请你设计一个完成此项任务的可行性方案（2）通过分析、计算，找岀最佳方案。（钢材的密度为7.9X103kg/m3）二（18分）图1为一•种电磁炉的原理示意图，它是利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，磁化铁磁性材料制成的烹饪锅，在锅体形成无烽小的涡流（感应电流）而产生焦耳热。同时被磁化的铁磁材料分子因摩擦，碰撞而发热。从而使锅体自身发热达到加热食物的目的。（1）使用电磁炉加热食物时，不产生明火，无烟尘，无废气，淸洁、高效、节能。请写出电磁炉在使用中可能涉及到的物理知识（只写名称不写内容，不少于10个可得满分）（2）在使用电磁炉时，炉和锅乙间的热是由传递给的。电磁炉加热食物的过程中消耗能转化为能；若用该电磁炉1次蒸熟5个馒头需用时间25min,男吆1次只蒸熟1个同样人小的馒头大约需要mine（3）某款电磁炉性能参数如下表所示:型号额定电压额定功率功率调节范围温度调节范围热效率SC-16200V50Hz1600W450W——1600W70°C——240°C大于90%根据上表数据，若电磁炉在功率调节和温度调节的范围内，加热温度随功率调节的变化图彖是一直线，电磁炉工作电压止常，在1个标准大气压下，烧开一•锅质量为3kg,温度为22%的水最多需要多少时间（不计锅吸热及热散失）国2三（18分）有人在夏季用简易晒水箱给水加热用来淋浴，这不仅能节省能源，而R很方便。李明和张华想利用这样的装置估测太阳光对地球表面辐射的强度的大小，也就是说，太阳光垂直照射地球表面时，地球表曲单位时间单位面积所获得的能量是多少。实验装置如图2所示，晒水箱内部是被涂黑的，箱体外加了保温层，上而开口并盖有透明玻璃板。在估测Z前要首先弄清，透过玻璃板的太阳光能理窘占太阳辐対到玻璃板上能量的百分之儿？李明和张华各拿一块实验用的玻璃板，把阳光反射到墙上的同一个地方，他们发现，两块反射光斑重叠处的强度，和太阳光直接射到地上的强度差不多。（1）透过玻璃板的太阳光能量占太阳辐射到玻璃板上的能量的白分之儿？你在得出这个结论时做了什么假设？假设的根据是什么？（2）请你帮助他们设计实验方案，并写出具体的实验步骤。（3）请你对这个实验性方案的可行性做出评价。四（18分）用电流表和电压表测电流和电压时，通常并不考虑仪表本身电阻对待测电路的影响，而将其视为“理想仪表”即认为电流表的内阻为零，电压表的内电阻为无限大。实际上，电流表和电压表都有一立的电阻值，因而我们可以把电流农看成-个能显示通过白身电流大小的其阻值很小的电叫可以把电压表看成一•个能配示自身两端电压人小，的其阻值很大的电阻。所以，把电流表或电压表接入待测电路时，就相当于在待测电路屮串联一个电阻，或并联一个电阻。这样，电流表两端就要有一定的电压，电压表屮就要通过一定的电流，因此实际上很难同时精确地测出待测电阻两端的电压和通过待测电阻的电流。1、现有一个是量程为0.6A,内电阻为0.13欧的电流表，能否用它测量某电路两商星的电压？若不能，请说明理山，若能，请说明用它能测暈的最大电压值。\n2、现要精确测量一个阻值约为8欧的电阻Rx,实验室提供下列器材。电流表A1：量程100mA,内电阻rl二4欧电流表A2：量程500uA,内电阻r2=750欧电压表V：量程10V,内电阻r3=10k欧,变阻器R0：阻值约为10欧定值电阻R1：阻值约10k欧电池E：两端电压约1.5V,开关S,导线若干（1）选出你测量时所需的适当器材，并画出电路图（2）需要测量哪些物理量？根据所测物理量，写出被测电阻Rx的表达式。71（16分）图3甲是使用汽车打捞水下重物的示意图。汽车通过立滑轮牵引水下一个圆林形重物，在幣个打捞过程中，汽车以恒定的速度v=0.加/s向右运动。图3乙是此过程中汽车拉动重物的功率P随时间t变化的图像，设t二0时汽车开始提升車物，忽略水的阻力和滑轮的摩擦，g取10N/kg.求:（1）圆柱形重物的质量（2）圆林形重物的密度。（3）打捞前，圆柱形重物上表面所受水的压力。六（16分）图4为-•种电饭煲的工作原理图。下现是王宁同学对电饭煲工作原理的研究，请你也参与共同探讨。按下、扳起电饭煲的开关，有一种“粘连”“吸引”的感觉，取出饭锅，发现电饭煲的底部有一个凸起物,它可以上下弹动，能被磁铁吸引。王宁同学通过用这个电饭煲做米饭和烧水來研究它的工作情况，请回答他在使用过程中发现的如下问题。（1）图4中只有两根外接导线，这样的用电器有什么危害？应当怎样加以完善？（2）将三脚插头插入电源插座，不用按开关，指示灯就发亮，按下开关后，指示灯亮度不变。此时为什么开关对指示灯的亮度没有影响？（3）电饭煲工作了15min,会出现大量“白气”，这些“白气”是怎样形成的？（4）电饭煲丄作了25min,听到“啪”的一声，指示灯不亮了。以此推测，感温软磁休的磁性可能受什么因素影响？怎样影响？（5）听到“啪”的一声后乂过了lOmin,指示灯乂发光，一会儿指示灯乂熄来了，分析在相同条件下，不同种类金属的热胀冷缩程度是否一样？（6）要想获得恒温的温水，你可以怎样做？（7）电饭煲使用较长一段时间后，常常在饭未完全熟透时就“跳闸”，这样就会出现“夹生饭”请问这种\n情况电饭煲可能在什么地方出现了故障？为什么？\n第十四届全国初中应用物理知识竞赛复赛參考解答和评分标准1-提供的解谷不一定都超惟一正硯的.対于郅些与此不同的解答，正确的，何样堂分.2・评莎掾准只是我一炉思蛙与方決蛉出的.在08卷过程中会出现各种不同情况，可按廉*评牙标准的清神定出具体处理办法.但不!？与评分标难有软大＜«.«.•3.井析计算&是按尽廿步方法幻分的・若考生并未写出这个式了.而在文字丧达或以后的炖理过程中反眈了这一步3L同样给分.没有刁生三篦式子或文字说明，只给出臺曆结果的，不能給分.4・參才炉缶屮的柱字館果込扭国有張數字比运算要求岭出的.但时考生不號昙求.不整斎为有荒数孕的恃溟而扣仃.5.*后定奖时•如采袒分相同的人敦超过荘笑名9L从而难于遗纹・可对恃毬试空透trir分讶判.加分评判（I）所用方怯诚匱至宋超谣尢所说的.具頁创造住，虑加分I⑵方汽向便，i^iuih^（?）撮出多种王昵解法.应加分，（4）过卷表达最范•X超清楚.匪充分利用数学工具.应加分.上迖各项的抜疔柜備虫兗赛孩导小efttass（省it一分左奖助名颂的生省决宜，地.巾分配奖艮名飯的由地、帝决立九蠻林番（14分〉⑴设育方案^忌君问図宁所给余杵，文总边种倚定情况下・可以把阳分钢材蔵在般衿外的朮中・井议炭将其・站”在册体上.为防止船站宗生倾斜.船体西磁好锅材的厥童应啜咱《?•12）绘佳方案・设故置在船体材的硬■兀刚，遥斛与炖体外钢材组合前SE体浮在比直上，如CCF.«可V”*G■十G*我入矢据后尸叩=80只心kjXION^g=8*lO5NFr^n小0k如X10N/kgx芫V；JTJxlO1kg/卅久丰S*（€5*17）*IO'kgX[ON/kR-XAlMN从以上备云求^-IS.8«10akg—：5.8t在这冲圾特殊的情况下（正甘惜况下是不可病朋）■只红釆用把至少!锯材均分放M在船仏并岳巫的水中且电姑昶体，经（二土=&h即可毘窥乙址.卜vIOknvl：评分标准；（1＞7分：⑵7分.二、參者解答（18分）H）该间1£没有惟一的榻准签如属十开或性总題.以下內客可以作为荃本依掘.答出真中1D个収上＜包拈2个）者均可舟满分.眇及的物丑知曰耳汛的更效忆电涯的热故应冶耳紺、但扰（电因八出如础化、直感线、电克感应、BtJl转化、分子關迖盂、热林内能.分子电遼、感应电源、崭注……菽他捋奚正昵的同样怯弁.（2："闵”nitii£炉"“电或5H”"内方“20•■（3〉取J8低拚效车PC%,ifiJKW节丢任为】001C.誉則不從将水粧汗.电吧炉在力宰灣\n节和温度调节的范囲内.加热ja度甌功聿阳节的变代关来虽钱性，此时电克炉消耗俞妾际攻率尸与加船沮度匕有下面的关系式・g二7Q・C240=70，C尸-MOW・1600W二样dB可得,i7y115W(P-450W)+?0・C^r«"lOOTZHTr尸・653W,w：Pr广cmlg・一tjf»I672s®28min评分标准：（L〉5分「（2）每空1分（第1、2空規锚一个两空都不得分•星后1个空填&終少于25”的给分.W-5W的不洽分）：（3）8分.三、寥号解备〈18分）谀问SJS*惟一的标准答于幵放性试童，以下內客町以作为基本衣据.CD假设玻瑣板对光的吸收可以蔻略.芬根据是薄玻璃板十分透朝〈实际上3K璃对红外娃不抿透明.而红外战的热效应悬比较SS的.这点可不作为对学生要求）.運过李晌和兆华的实脸饶果町以茶砂毎块茯那板反肘的衣舟光只有入射出能it的一半，这范是悦・入肘艘瑁板的太阳光有一半被琰玄扳丘射了.所凶.透过玻璃很的烹田光能赶占尢阳曙射到玻璃板上的紇JI的50%.〔2〉实验方实？若实验过程中总雄傥乂阳光垂宜入射，且昭水給内部涂黑丁可以认为射入阳水耘的丸阳光不冉蕊旨射出去.晅水筋迸热姣黒为50%.另外，吧水範周医有保程尾.可以认为没有鶴氏散失•若KzKffi®收的热垃宪全用夹便水的逞度升离丫潴出保退馆中一定反任的水在一定时间里，共内统増加了多少.井器量出太中光垂直照射物体衰面的僵积.就可以计算出7；阳光垂sm射地球衰茴时.地球表菌单煜时间早位面积所获?•的丸阳光愿紂的鸵量迪多少・①向聒水箱中倒入厲量为m的清水.井用湿度计#HT此时水的涓度站②用剣攬尺劈誥聒水笹篦的面积$•将晒水轲开I」誓向垂直阳光为方向.盖好魅璃根开皆计时.③eu＜时简后【如3h）・與桃量木凶运度/■•④太田光对地議表面来射的强•度是曲鰹_G)tsX50%O）从实际间IS的要求来录.谨问廐运要遥行洁甜.氐此其中有许多东西戟据须进行舎瑾也直约.如.对光的啞收可以超KT•若实脸过翘申总能便尢刃爰直入K”“没有撕丸敢失“年假设都廷允许的.丽且足应该的.但足上述这种面釣.必酬会対估搏结臬帝来-定的酸呜.此外I还有某些因靠耒蛛予考股，妁实绘过翘中天汽的变化所引圮的环境溟度的吏化硏I国帀，估岚结異易真实值之闽会有相当大的使蛙是不可回進的.但欧梵収平均盘抿亲询是商行的.\n井且评价得有逍理’就可以得禱分〉•四，（18分〉L能用谀电流寒泄量电圧.但舅Jt的最大电広值仅为U-0.6AX013n-0.07^V.2.（I）电路图如右图所示.（2>通过两电汛表A门Ay朗电诡爪人•电懣茨A）的内电阻为宀五、〈16分）