2018年上海市第32届大同杯初中物理竞赛复赛试卷及参考答案

第1页（共9页）

2018年上海市第32届大同杯初中物理竞赛复赛试卷

一．选择题

1．这是一张欢笑宝宝的照片，观察图片可见她已长出一些齐整的牙齿。门牙的功能与下列机械的功能相似的是（ ）

A．杠杆 B．滑轮 C．轮轴 D．尖劈

2．如图，小球在x＝0与x＝x1之间沿x轴运动。开始时，小球从x＝0处运动到x＝x1处的时间为t0．假定小球在区间内运动时能保持恒定速率，且每次在x＝0或x＝x1处碰撞返回后，其速率减为碰撞前的一半。则下列图中能正确描述小球自运动开始后至第二次回到x＝0处的位移﹣时间关系的是（ ）

A． B．

C． D．

3．有一支温度计的刻度均匀但示数不准，将它放入1个标准大气压下的沸水中，读数为96℃，放入冰水混合物中，读数为6℃．现将该温度计挂在房间的墙上，观察它在一天内读数的变化，最高读数为33℃，最低读数为15℃，则这一天内房间里的最高实际温度与最低实际温度差为（ ）

A．18℃ B．20℃ C．22℃ D．24℃

4．如图是高压输电线路上的带串联间隙金属氧化物避雷器示意简图。它并联在绝缘子串两端，其作用是保护高压输电线免遭雷击造成的损害。由金属氧化物构成的避雷器本体（SVU）的导电状态应是（ ）

第2页（共9页）

A．在任何情况下都是导体

B．在任何情况下都是绝缘体

C．在正常情况下是导体，在遇到雷击时是绝缘体

D．在正常情况下是绝缘体，在遇到雷击时是导体

5．在如图的三维直角坐标系中，电子沿y轴正方向运动。由电子高压输电线的定向运动形成电流而产生磁场，在a点处的磁场方向是（ ）

A．x轴正方向 B．x轴负方向 C．z轴正方向 D．z轴负方向

6．如图，某校新建成一个喷水池，在池底安装一只射灯。池内无水时，射灯发出的一束光照在池壁上，在S点形成一个亮斑，S点距离池底的高度为H．现往池内注水，水面升至a位置时，站在S点对面一侧池旁的人看到亮斑的位置在P点处；如果水面升至b位置时，人看到亮斑的位置在Q点，则（ ）

A．P点距离池底的高度大于H，Q点距离池底的高度大于H

B．P点距离池底的高度小于H，Q点距离池底的高度大于H

C．P点距离池底的高度小于H，Q点距离池底的高度小于H

D．P点距离池底的高度大于H，Q点距离池底的高度小于H

7．如图，在三个完全相同的盛满水的容器a、b、c中，漂浮着大小和质量均不同的小黄鸭，

第3页（共9页）

则每个容器中水与鸭子总质量分别为ma、mb、mc，则它们的大小关系为（ ）

A．ma＝mb＝mc B．ma＞mb＞mc C．ma＜mb＜mc D．无法判断

8．钱塘江大潮天下闻名。假设起潮时在江面形成前后两个潮涌（可以视作水波），以恒定速度v向防波堤前进，如图。两个潮涌的高度均为A，两个潮涌的间距为a。t＝0时，靠近防波堤的潮涌波峰抵达C处，C点到防波堤的距离为a。已知潮涌碰到防波堤返回后，高度减为原来的一半，则经过时间t＝，在C处形成波峰的高度为（ ）

A．0 B． C．A D．

二．拓展题

9．如图为一走廊的俯视图，走廊的末端装有一面与走廊同宽的镜子M．已知图中d＝3.0m，不计廊壁厚度。一个机器人B在保持静止的操控者S的操控下，沿着走廊朝着镜子中心走去，当机器人离镜子M距离为 m时，操控者S开始能通过镜子看到机器人；若操控者左侧的廊壁距离镜子M小于 m，则操控者将始终不能直接看到机器人本身。

10．天空有近似等高的浓云层，为了测量云层的高度，在水平地面上与观测者距离为d＝3km处进行一次爆炸，观测者听到由空气直接传来的爆炸声和由云层反射来的爆炸声时间上相差t1＝6.0s。已知空气中的声速v＝km/s，则云层高度为 km；若该观察者背离爆炸物运动，则他听到的两次爆炸声的时间间隔将 （选填：“变大”、“变小”或“不

第4页（共9页）

变”）。

11．如图（a）所示，一长为L、质量为m的均匀杆，左端用铰链与竖直墙面连接，右端被一根与水平面成一定角度的轻绳拉住，杆呈水平状态。质量为mp的小物块放在离左端x处。已知m+mp＝60kg。图（b）为轻绳拉力T随的函数关系，图中Ta＝500N，Tb＝700N．则杆的质量m＝

kg，绳与水平方向夹角θ＝ 。

12．如图为利用电磁继电器控制灯组L工作状态的电路。其中电源电压E＝1.5V，R0阻值为40Ω，R1的最大阻值为10Ω，电磁铁线圈的阻值为10Ω，通过电磁铁线圈电流I≥10mA时衔铁将被吸合，线圈允许通过的最大电流50mA．将R1滑片触头置于最右端，闭合电键S，灯组L （选填：“常亮”、“不亮”或“闪亮”）；滑动R1滑片触头，当R1阻值范围为 时，灯组将保持闪亮状态。

三．专题训练

13．如图，一只信天翁距地面高度h，以恒定速度v＝15m/s沿水平方向正对着高为h的墙滑翔，滑翔路线与太阳光线在同一竖直平面内。太阳光线与水平地面的夹角θ＝30°。

（1）求信天翁的影子在墙上移动的速度；（2）假设此后有一只鹰沿同一条路线，以相同速度滑翔，鹰的影子在墙上移动得比信天翁的影子快。请通过分析说明，与信天翁飞过时相比，太阳在天空中的高度变化情况。

第5页（共9页）

14．小明同学为实验室设计了一个多挡位电加热器，其工作原理图如图。电源电压为220V．其中R1、R2、R3为发热电阻。三个灯泡为上述发热电阻对应的工作指示灯，其所消耗的电功率可忽略不计。小明通过开关的组合，使电加热器能有200W、300W、…、900W共七档功率。他还设计了一份表格，表中的“√”表示对应的开关闭合，对应的指示灯亮；“×”表示对应的开关断开，对应的指示灯熄灭。表中给出了部分挡位电加热器的功率值。

（1）分别求出R1、R2、R3的阻值；

（2）补齐表中其余挡位电键的状态及功率值。

挡位 S1 S2 S3 功率

1 √ × × 200W

2 × √ × 300W

3

4

5

6

7 900W

15．小轩打算在冰柜上方盖上某类织物，以增强冰柜的保温效果。他找到了一块单层织物和一块双层织物，织物由同种材料制成。为比较单层织物与双层织物的保温性能，他进行研究：

查阅资料显示，温度为t1的高温热源与温度为t2的低温热源（t1＞t2）间，经过某一热传

第6页（共9页）

导介质的热传导速率为H＝kA；其中，k为介质的导热系数（热导率），A为介质的导热面积，L为传导介质厚度。该织物导热系数k1＝0.04J/（s•m•℃）；空气导热系数k2＝0.025604J/（s•m•℃）。

另测得：单层织物厚度L1＝0.4cm；双层织物每层的厚度L2＝0.2cm，双层织物间空气层厚度L3＝0.1cm。假设：需保温的低温物体的温度为t1＝﹣4℃保持不变，外界空气的温度t2＝20℃；覆盖低温物体的织物面积A＝1.2m2。

试通过计算，比较该单层织物与双层织物的保温性能。

四．实验题

16．小华购买了一个霸王龙模型，是由PVC材质（一种不溶于水密度大于水的可塑材料）制成的实心模型，与真实霸王龙的线度比例为1：20．请设计一个实验来帮助他测出真实霸王龙的质量。现能使用的器材有：电子秤、体积足够大的容器、足量的水。

（1）写出实验方案和操作步骤，用符号表示相应的测量物理量，并用所测物理量写出真实霸王龙体积的表达式；

（2）估算真实霸王龙的质量。

17．（1）利用NTC热敏电阻特性可将一个电压表改装成温度表。现将一个NTC电阻接入图（a）电路，电路电源电压恒为E＝9V，定值电阻R＝100Ω．在0～90℃范围内，该NTC热敏电阻的阻值R1随温度变化规律如图（b）所示。（1）根据图（b）可知，20℃时，热敏电阻阻值为 Ω；R1随温度的变化是 （选填：“线性的”或“非线性的”）；

（2）推导出电压表读数U和R1的关系式，并求出20℃时电压表的读数；

（3）若将量程为3V的电压表改装成温度计，则改装后温度计的测量范围为多少？并说明该温度计的刻度特点。

五．判断与说理题

18．小方同学在研究水的沸腾现象时，发现了三个现象：（1）他在玻璃瓶中倒入半瓶水，加

第7页（共9页）

盖后加热至水沸腾，随后停止加热。立即在瓶盖上放置冰块，发现水重新沸腾。（2）油炸食品时，油锅中滴入水滴会发生爆裂声，并把热油溅起。（3）在沸水中滴入油滴却没有类似的现象。解释产生这三个现象的原因。

19．2016年2月11日美国“激光干涉引力波天文台”（LIGO）宣布于2015年9月14日成功探测到两个黑洞合并所造成的引力波信号，标志着人类历史上首次成功探测到引力波，因此三位参与构思与设计LIGO的科学家荣获2017年的诺贝尔物理学奖。引力波是物质运动或者物质体系质量分布发生变化时，以光速向外传播的时空涟漪。根据以上信息，回答下列问题：

（1）成功探测到引力波，验证了 （A）电磁理论（B）广义相对论（C）狭义相对论（D）量子理论

（2）2015年9月14日探测到的引力波，是由距地球13亿光年处的两个黑洞合并形成。合并前两个黑洞的质量分别为36MS和29MS，合并后形成的新黑洞质量为62MS，黑洞合并后减少的质量转化为能量向空间传播。若不计能量损失，求在地球上每平方米面积上接收到由黑洞合并产生的能量。

已知：质能方程E＝mc2（c为真空光速），太阳质量MS＝2×1030kg，1光年即光在一年中走过的距离，真空光速c＝3×108m/s。

20．在大力提倡“节能减排”的今天，油电混合动力汽车作为一种新能源汽车应运而生。某品牌A型的油电混合动力汽车使用一台汽油发动机和两台电动机（分别简称为ISG和TM）共同作为动力源，如图（a）。一般ISG电动机总与汽油发动机共同启用和关闭。

该汽车相关的参数如下表：

项目 参数值

整车质量（kg） 1699

汽油发动机最大功率/转速（kW/rpm）* 80/6000

电动机峰值功率（kW） 23（ISG）+44（TM）

第8页（共9页）

电动机峰值扭矩（Nm） 147（ISG）+317（TM）

动力电池容量（kW•h） 11.8

综合工况纯电续航里程（km） 60

综合工况纯油驱动百公里油耗（L） 7.9

（1）请分别计算该型汽车“纯电驱动”和“纯油驱动”的百公里能耗，并说明能耗不同的主要原因。（汽油的密度ρ＝0.7×103kg/m3，汽油的热值。q＝4.6×107J/kg）

（2）通常情况该型汽车启动时仅TM电动机工作，但当急加速时，电动机扭矩不足以提供汽车加速所需的动力时，汽油发动机将和ISG电动机共同参与驱动，这种工作模式叫做并联驱动模式。

电机工作时产生的扭矩（又称转矩，等于力和力臂的乘积）可以通过复杂的传动系统传递到“驱动车轮”产生驱动汽车的动力。这个传动系统可以简化为图（b）：

若电动机转轮与变速箱减速轮转速比为1.912，变速箱减速轮与驱动轮共轴，转速相同，轮胎的直径为0.52m，能量在传递过程中损耗不计，则该汽车启动时所需驱动力大于多少时发动机将介入进行并联驱动。

（3）汽车行驶时主要阻力来自于空气阻力和车轮的滚动阻力。假设某路面上该汽车所受滚动阻力为车重的0.02倍。该汽车所受空气阻力与车速的关系如图（c）所示，请计算该汽车的最高车速。