2012年第22届“巨人杯”全国初中应用物理知识竞赛复赛试卷一、解答题（共6小题，满分100分）1．（16分）（2013•济南模拟）某小型汽油发电机外形如图所示，其实质是利用一个汽油机（2）已知汽油的热值是q=4.6×l07J/kg，密度是0.71×103kg/m3，设该汽油机的效率为35%，则该汽油发电机油箱的容积至少需要多大？（3）汽油发电机将内能转化为电能的效率是多少？2．（16分）长期以来，我国北方地区域镇居民的冬季来暖计量一般都按住宅面积收费，导致用户节能意识差，造成严重的资源浪费．作为建筑节能的一项基本措施，近几年部分地区试点以热量表作为计量收费的依据和于段，经测算可节能约20%﹣﹣﹣30%．如图1所示，一个完整的热量表由以下三个部分组成：一只被体流量计，用以测量经热交换的热水流量；一对用铅电阻制作的温度传感器，分别测量供暖进水和回水温度；一低功耗的单芯片计算机，根据与其相连的流量计和温度传感器提供的流量和温度数据，利用热力学公式可计算出用户从热交换系统获得的热量，通过液晶显示器将测量数据和计算结果显示出来．以下是某用户家中的热量表的部分参数，已知水的比热容取4.2xl03J/（kg•C），天然气的燃73（1）试通过以上数据计算该型号热量表能测量的最大供热功率是多少？（2）在一次要查看热量表记录情况时，通过逐次点按热量表上的信息显示按钮，液晶显示器逐项循环显示出了下列数据：（如图2），根据这些数据推算，求此次查看时该用户家平均每小时从暖气中得到的热量约为多少J？到此次查看时为止，该用户从这套供暖系统得到的总能量相当于完全燃烧了多少m3的天然气？（3）如果出现大风降温天气，住宅通过外墙散热的速度会加大．从原理分析，应该在家中怎样调节，才能保持室内温度不出现明显下降．（4）这种型号的热量表平均耗电功率不超过多大？（5）2010年国家将逐渐在全国推广使用供热分户计量．假设某城区在未使用热量表计费时，一年热力公司共消耗天然气40亿立方米，现有30%的用户使用热量表，在使用后平均每户节能20%．按此情况计算，这些使用热量表的用户一年可节约多少天然气？3．（16分）双活塞气压计是一种可以消除活塞自重影响、对低压容器内的压强进行测量的装置．如图所示，在甲、乙两个空腔容器中各有一个活塞A和B，其中活塞A的截面上下一致，称为自由活塞，其横截面积为S1；活塞B的上下截面不等，称为差动活塞，其上下两部分的横截面积分别为S2和S3．乙容器的上、下两部分彼此隔绝，不能相互渗气、渗油．C 为带有阀门K1的工作液体的接口，工作液体充满甲容器和乙容器的上部空腔；D为带有阀门K2的接口，可接待测容器；E为带有阀门K3的接口，可与抽气机相连．测量前要先校正零位平衡：K1关闭，K2打开．D口不连接待测容器，在两活塞上面放置砝码（图中未画出）．调节砝码的质量使两活塞升起的高度相同．进行测量时，要将待测量的容器接在D口上，并关闭K2、打开K3，开动抽气机进行抽气，待乙容器下部空腔内接近真空时，关闭K3、打开K2，此时差动活塞B己有所下降，在自由活塞A上再加放重为G的砝码时，A、B两活塞的上表面恰好能恢复等高．己知进行测量时大气压强为p0．求待测容器内气体的压强p．（根据帕斯卡定律可知：加在密闭液体上的压强能够大小不变地被液体向各个方向传递）4．（16分）小明看到一句农谚：“下雪不冷化雪冷”，他很好奇，想具体了解一下冰雪熔化时要吸收多少热量．于是查找了资料，知道“熔化热”的定义是：单位质量的某种晶体，在熔化成同温度的液体时吸收的热量，叫做这种晶体的熔化热．他想用实验测量一下冰的熔化热，于是找来了一些实验器材：一架天平和配套的砝码、一支实验室温度计（0～100℃）、一个有密封盖子的保温桶、一个小烧杯、一把摄子和一个专门用来在冰箱中冻小冰块的塑料冰格，又观察到家里的冰箱面板上显示冷冻室温度恒为﹣18℃．请帮助小明设计一下用这些器材粗测冰块熔化热的方案，要求写出实验的步骤和用测量的物理量计算冰的熔化热λ的表达式（水和冰的比热容分别用c水和c冰表示）．5．（18分）在一些地区的电力线路铺设过程中，会使用简易绞盘将沉重的混凝土电线杆立起来．其主要结构如图所示．作业时，先将绞盘底座牢固地固定在地面上，立杆作业时，根据实际需要，安排1～4人分别推动不同的横杆末端，使横杆绕轴做顺时针转动，这样系在电线杆上的钢丝绳就被不断地缠绕在轴上，电线杆被逐渐拉起并最终竖直站立．已知，某个绞盘的轴直径D=10cm，各横杆末端到轴心的距离L=1m．在一次立杆作业中，所立的电线杆所受重力G=6200N，长L0=10m，其重心距粗端4m．若在电线杆升至某时刻的情形如图所示，设此时绞盘的机械效率η=80%，定滑轮的阻力可忽略不计．（1）若此刻仅有一名施工人员推横杆，则该施工人员对绞盘横杆所施加的最小推力F为多少？（2）在整个立杆过程中，施工人员对绞盘横杆的最小推力F的变化情况如何？（3）在立杆作业时，施工人员一般要求绞盘离所拉的电线杆适当地远一些，请定性分析这样做的原因．6．（18分）应急照明灯是在正常照明电源发生故障时，能持续照明而不间断工作的一类灯具，如图1所示．应急照明灯主要由灯泡（或LED灯珠）、蓄电池、充电器、自动控制电路及相关部件组成．在照明电源正常情况下，应急照明灯通过充电器给蓄电池充电，此时，自动控制电路及相关部件自动将灯泡（或LED灯珠）与蓄电池断开不发光．当照明电源突然停电时，应急照明灯通过自动控制电路及相关部件自动把灯泡（或LED灯珠）跟蓄电池接（一）在该型号应急照明灯刚投入使用阶段，待蓄电池充满电后，可以实现的最长连续应急照明时间为多少？（二）小兰跟老师提出自己要设计并组装一只简易的应急照明灯．老师告诉她实验室现有以下器材：双孔插座及与之配套的插头1套、小灯泡（额定电压：DC3.0～3.4V，额定电流：350mA）4只、电磁继电器（额定电压：DC6V；额定电流：0.15A）1套及与之配套的低压直流电源（输入电压：AC220V，输出电压：DC6V）1台，蓄电池（两端电压：6V）1只及与之配套的充电器（输入电压：AC220V，输出电压：DC6V）1只，导线（足量），如图2所示．（1）请你帮助小兰在图上完成简易应急照明的接线．要求如下：①家庭电路正常工作时，充电器自动给蓄电池充电，各灯泡不发光；②当家庭电路停电时，蓄电池自动给各灯泡供电，使各灯泡均正常发光，且在一盏小灯泡灯丝烧断后还应该有部分小灯泡能正常工作；（2）小明看到小兰连接的电路后，认为可以去掉低压直流电源，而将电磁铁的两个接线柱直接接在充电器的输出端．请你分析这样做不可行的原因．2012年第22届“巨人杯”全国初中应用物理知识竞赛复赛试卷参考答案与试题解析一、解答题（共6小题，满分100分）1．（16分）（2013•济南模拟）某小型汽油发电机外形如图所示，其实质是利用一个汽油机（2）已知汽油的热值是q=4.6×l07J/kg，密度是0.71×103kg/m3，设该汽油机的效率为35%，则该汽油发电机油箱的容积至少需要多大？（3）汽油发电机将内能转化为电能的效率是多少？=V=====21.1%2．（16分）长期以来，我国北方地区域镇居民的冬季来暖计量一般都按住宅面积收费，导致用户节能意识差，造成严重的资源浪费．作为建筑节能的一项基本措施，近几年部分地区试点以热量表作为计量收费的依据和于段，经测算可节能约20%﹣﹣﹣30%．如图1所示，一个完整的热量表由以下三个部分组成：一只被体流量计，用以测量经热交换的热水流量；一对用铅电阻制作的温度传感器，分别测量供暖进水和回水温度；一低功耗的单芯片计算机，根据与其相连的流量计和温度传感器提供的流量和温度数据，利用热力学公式可计算出用户从热交换系统获得的热量，通过液晶显示器将测量数据和计算结果显示出来．以下是某用户家中的热量表的部分参数，已知水的比热容取4.2xl03J/（kg•C），天然气的燃73（2）在一次要查看热量表记录情况时，通过逐次点按热量表上的信息显示按钮，液晶显示器逐项循环显示出了下列数据：（如图2），根据这些数据推算，求此次查看时该用户家平均每小时从暖气中得到的热量约为多少J？到此次查看时为止，该用户从这套供暖系统得到的总能量相当于完全燃烧了多少m3的天然气？（3）如果出现大风降温天气，住宅通过外墙散热的速度会加大．从原理分析，应该在家中怎样调节，才能保持室内温度不出现明显下降．（4）这种型号的热量表平均耗电功率不超过多大？（5）2010年国家将逐渐在全国推广使用供热分户计量．假设某城区在未使用热量表计费时，一年热力公司共消耗天然气40亿立方米，现有30%的用户使用热量表，在使用后平均每户节能20%．按此情况计算，这些使用热量表的用户一年可节约多少天然气？P=P=====3．（16分）双活塞气压计是一种可以消除活塞自重影响、对低压容器内的压强进行测量的装置．如图所示，在甲、乙两个空腔容器中各有一个活塞A和B，其中活塞A的截面上下一致，称为自由活塞，其横截面积为S1；活塞B的上下截面不等，称为差动活塞，其上下两部分的横截面积分别为S2和S3．乙容器的上、下两部分彼此隔绝，不能相互渗气、渗油．C 为带有阀门K1的工作液体的接口，工作液体充满甲容器和乙容器的上部空腔；D为带有阀门K2的接口，可接待测容器；E为带有阀门K3的接口，可与抽气机相连．测量前要先校正零位平衡：K1关闭，K2打开．D口不连接待测容器，在两活塞上面放置砝码（图中未画出）．调节砝码的质量使两活塞升起的高度相同．进行测量时，要将待测量的容器接在D口上，并关闭K2、打开K3，开动抽气机进行抽气，待乙容器下部空腔内接近真空时，关闭K3、打开K2，此时差动活塞B己有所下降，在自由活塞A上再加放重为G的砝码时，A、B两活塞的上表面恰好能恢复等高．己知进行测量时大气压强为p0．求待测容器内气体的压强p．（根据帕斯卡定律可知：加在密闭液体上的压强能够大小不变地被液体向各个方向传递），（（（（4．（16分）小明看到一句农谚：“下雪不冷化雪冷”，他很好奇，想具体了解一下冰雪熔化时要吸收多少热量．于是查找了资料，知道“熔化热”的定义是：单位质量的某种晶体，在熔化成同温度的液体时吸收的热量，叫做这种晶体的熔化热．他想用实验测量一下冰的熔化热，于是找来了一些实验器材：一架天平和配套的砝码、一支实验室温度计（0～100℃）、一个有密封盖子的保温桶、一个小烧杯、一把摄子和一个专门用来在冰箱中冻小冰块的塑料冰格，又观察到家里的冰箱面板上显示冷冻室温度恒为﹣18℃．请帮助小明设计一下用这些器材粗测冰块熔化热的方案，要求写出实验的步骤和用测量的物理量计算冰的熔化热λ的表达式（水和冰的比热容分别用c水和c冰表示）．即可得到冰块的熔化热的表达式．5．（18分）在一些地区的电力线路铺设过程中，会使用简易绞盘将沉重的混凝土电线杆立起来．其主要结构如图所示．作业时，先将绞盘底座牢固地固定在地面上，立杆作业时，根据实际需要，安排1～4人分别推动不同的横杆末端，使横杆绕轴做顺时针转动，这样系在电线杆上的钢丝绳就被不断地缠绕在轴上，电线杆被逐渐拉起并最终竖直站立．已知，某个绞盘的轴直径D=10cm，各横杆末端到轴心的距离L=1m．在一次立杆作业中，所立的电线杆所受重力G=6200N，长L0=10m，其重心距粗端4m．若在电线杆升至某时刻的情形如图所示，设此时绞盘的机械效率η=80%，定滑轮的阻力可忽略不计．（1）若此刻仅有一名施工人员推横杆，则该施工人员对绞盘横杆所施加的最小推力F为多少？（2）在整个立杆过程中，施工人员对绞盘横杆的最小推力F的变化情况如何？（3）在立杆作业时，施工人员一般要求绞盘离所拉的电线杆适当地远一些，请定性分析这样做的原因．6．（18分）应急照明灯是在正常照明电源发生故障时，能持续照明而不间断工作的一类灯具，如图1所示．应急照明灯主要由灯泡（或LED灯珠）、蓄电池、充电器、自动控制电路及相关部件组成．在照明电源正常情况下，应急照明灯通过充电器给蓄电池充电，此时，自动控制电路及相关部件自动将灯泡（或LED灯珠）与蓄电池断开不发光．当照明电源突然停电时，应急照明灯通过自动控制电路及相关部件自动把灯泡（或LED灯珠）跟蓄电池接（一）在该型号应急照明灯刚投入使用阶段，待蓄电池充满电后，可以实现的最长连续应急照明时间为多少？（二）小兰跟老师提出自己要设计并组装一只简易的应急照明灯．老师告诉她实验室现有以下器材：双孔插座及与之配套的插头1套、小灯泡（额定电压：DC3.0～3.4V，额定电流：350mA）4只、电磁继电器（额定电压：DC6V；额定电流：0.15A）1套及与之配套的低压直流电源（输入电压：AC220V，输出电压：DC6V）1台，蓄电池（两端电压：6V）1只及与之配套的充电器（输入电压：AC220V，输出电压：DC6V）1只，导线（足量），如图2所示．（1）请你帮助小兰在图上完成简易应急照明的接线．要求如下：①家庭电路正常工作时，充电器自动给蓄电池充电，各灯泡不发光；②当家庭电路停电时，蓄电池自动给各灯泡供电，使各灯泡均正常发光，且在一盏小灯泡灯丝烧断后还应该有部分小灯泡能正常工作；（2）小明看到小兰连接的电路后，认为可以去掉低压直流电源，而将电磁铁的两个接线柱直接接在充电器的输出端．请你分析这样做不可行的原因．求出实现的最长连续应急照明时间；==0.4A可得，蓄电池充满电后，可以实现的最长应急照明时间：t==2.25h参与本试卷答题和审题的老师有：pydrx；fhp826；pywl；刘伟；739830（排名不分先后）菁优网2015年10月22日。
第二十一届全国初中应用物理竞赛试题一、本题共10小题，每小题2分，共20分。
以下各小题给出的四个选项中只有一个是正确的，把正确选项前面的字母填在题后的括号内。
1.目前，很多汽车的驾驶室里都有一个叫做GPS(全球卫星定位系统)接收器的装置。
GPS 接收器通过接收卫星发射的导航信号，实现对车辆的精确定位并导航。
卫星向GPS接收器传送信息依靠的是( )A.红外线B.紫外线C.电磁波D.激光2.图1为工人师傅用于推车运送纯净水的图片，对于这两种方法中哪种方法比较省力的判断，下列说法中正确的是( )A.图甲的方法比较省力。
B.图乙的方法比较省力。
C.图甲和图乙两种方法所用力的大小相等。
D.无法判断。
3.如图2所示，教室里的天花板下面装有多挡位吊扇，当吊扇正常工作时，对于吊扇对天花板的拉力大小与其重力大小的判断，下列说法中正确的是( )A.吊扇在高挡位工作时，拉力等于重力。
B.吊扇在低挡位工作时，拉力大于重力。
C.电扇在任意挡位工作时，拉力等于重力。
D.电扇在任意挡位工作时，拉力小于重力。
4.在学校的田径运动会上，小亮注意到发令台上有一块“板子”，如图3所示；关于这块板子的作用，他做了如下猜想，其中正确的是( )A.主要用来反射发令枪的枪声，所以必须正对着终点计时裁判的方向。
B.主要用来衬托发令枪冒出的白烟，所以应该是深色或黑色的。
C.主要用来减弱噪声，所以要把它放在看台和发令枪之间。
D.主要用来遮阳，所以要把它放在裁判员的头的上方。
5.随着我国航天员在轨道舱内停留时间的增加，在轨道舱内进行体育锻炼必将成为航天员需要完成的一项重要工作；下列适合航天员在轨道舱中进行体育锻炼的运动项目是( )A.举哑铃B.跳绳 C .踢毯子 D.拉弹簧拉力器6.动车组列车进站前的减速过程分为两个阶段进行:第一阶段采用“再生刹车”技术，速度从250km/h减至90km/h，这期间停止动力供给，列车依靠惯性继续前行，并带动发电机发电；第二阶段采用机械刹车，速度从90km/h开始不断减小直至停止；关于列车进站过程中的能量转化，下列说法中正确的是( )A.第一阶段减小的动能全部转化为电能，即电能等于减小的动能。
2012年第二十二届全国初中应用物理竞赛试题注意事项：1．请在密封线内填写所在地区、学校、姓名和考号。
2．用蓝色或黑色钢笔、圆珠笔书写。
3．本试卷共有六个大题，满分100分。
4题号一二三四五六总分分数复核人得分评卷人一、本题共10小题，每小题2分，共20分。
以下各小题给出的四个选项中只有一个是正确的，把正确选项前面的字母填在题后的括号内。
1．早晨，小明骑着自行车沿平直的公路驶向学校，强劲的北风迎面吹来，此时地面对车前轮的摩擦力为f1，对车后轮的摩擦力为f2。
则下列说法中正确的是（）A．f1与前进方向相反，f1＜ f2 B．f2与前进方向相反，f1＞f2C．f1与前进方向相同，f1＜f2 D．f2与前进方向相同，f1＞f22．小明发现，有些电线杆上装有如图1所示的“小风车”，这些小风车在微风中能不停地旋转，且旋转叶片的一面还装有反光的小镜子。
关于这样的“小风车”的作用，下列说法中正确的是（）A．为了警示此处有电B．为了测定风向C．为了测量风速大小D．为了驱赶小鸟，避免小鸟在上面做窝而导致电路短路3．一名军人在一次执行任务时需要从正在正常向前行驶的卡车右侧跳下。
对于跳车的方法，以下四种方案中最安全的是（）A．脸向车后并相对于车向后跳 B．脸向车后并相对于车向前跳C．脸向车前并相对于车向后跳 D．脸向车前并相对于车向前跳4．我国不少地区把阴霾天气现象并入雾一起作为灾害性天气，统称为“雾霾天气”。
关于雾和霾的认识，下列说法中正确的是（）A．霾是大量的小水滴或冰晶浮游在近地面空气层中形成的B．雾和霾是两种不同的天气现象C．雾是由悬浮在大气中的大量微小尘粒、烟粒或盐粒等颗粒形成的D．雾和霾是同一个概念的两种不同说法5．北京奥运会上的花样游泳运动员，由于在水面上、下都能听到音乐指令，从而以其优美的舞姿、随音乐节拍而精确完成的动作，让观众感受到了体育之美。
关于运动员在水下是如何接收到音乐指令的下列说法中，符合实际情况的是（）A．仅在水面以上放有音箱，当运动员的头部在水面以下时，声音经由空气、水，最终传到运动员的耳朵B．仅在水面以下放有音箱，当运动员的头部在水面以下时，声音通过水传到运动员的耳朵C．运动员通过无线耳机，接收来自控制室的电磁波信号，再将其转化成声音，被耳朵接收D．在水面以上和以下都放有音箱，使运动员的头部无论是在水面以上还是以下，都能听到清晰的音乐声6．小明学习了浮力知识以后，对热气球运动产生了兴趣，他在网上收集了许多关于热气球的知识及类似图2所示的图片。
阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。
——培根2012年第二十二届全国初中应用物理竞赛试题一、选择题：1. 早晨，小明骑着自行车沿平直的公路驶向学校，强劲的北风迎面吹来，此时地面对车前轮的摩擦力为f 1，对车后轮的摩擦力为f 2.则下列说法中正确的是（ A ）A ．f 1与前进的方向相反，f 1＜f 2B ．f 2与前进的方向相反，f 1＞f 2C ．f 1与前进的方向相同，f 1＜f 2D ．f 2与前进的方向相同，f 1＞f 22. 小明发现，有些电线杆上装有如图1所示的“小风车”，这些风车在微风中能不停地旋转，且旋转叶片的一面还装有反光的小镜子。
关于这样的“小风车”的作用，下列说法中正确的是（ D ）A ．为了警示此处有电B ．为了测定风向C ．为了测量风速大小D ．为了驱赶小鸟，避免小鸟在上面做窝而导致电路短路3. 一名军人在一次执行任务时需要从正在正常向前行驶的卡车右侧跳下。
对于跳车的方法，以下四种方案中最安全的是（ C ）A ．脸向车后并相对于车向后跳B ．脸向车后并相对于车向前跳C ．脸向车前并相对于车向后跳D ．脸向车前并相对于车向前跳4. 我国不少地区把阴霾天气现象并入雾一起作为灾害性天气，统称为“雾霾天气”。
关于雾和霾的认识，下列说法中正确的是（ B ）A ．霾是大量的小水滴或冰晶浮游在近地面空气层中形成的B ．雾和霾是两种不同的天气现象C ．雾是由悬浮在大气中的大量微小尘粒、烟粒或盐粒等颗粒形成的D ．雾和霾是同一个概念的两种不同说法5.北京奥运会上的花样游泳运动员，由于在水面上、下都能听到音乐指令，从而以其优美的舞姿、随音乐节拍而精确完成的动作，让观众感受到了体育之美。
关于运动员在水下是如何接收到音乐指令的下列说法中，符合实际情况的是（ D ）A ．仅在水面以上放有音箱，当运动员的头部在水面以下时，声音经由空气、水，最终传到运动员的耳朵B ．仅在水面以下放有音箱，当运动员的头部在水面以下时，声音通过水传到运动员的耳朵C ．运动员通过无线耳机，接收来自控制室的电磁波信号，再将其转化成声音，被耳朵接收D ．在水面以上和以下都放有音箱，使运动员的头部无论是在水面以上还是在水面以下，都 能听到清晰的音乐声6. 小明学习了浮力知识以后，对热气球运动产生了兴趣，他在网上收集了许多关于热气球的知识及类似图2所示的图片。
