上海市第13届初中物理竞赛(复赛)试题及解答

第十三届全国中学生物理竞赛预赛试卷 题 号一 二 三 四 五 六 七 八 总 计 得 分 全卷共八题，总分为140分。

一、（15分）如图13-1所示为两个均匀磁场区，分界面与纸面垂直，它们与纸面的交线aa´，bb´，cc´彼此平行。

已知磁感应强度2B 的方向垂直纸面向外，2B 的方向垂直纸面向内，且2B 的大小为2B 的二倍，其它区域无磁场。

有一多边开口折线导体ABCDEF ，位于纸面内，其边长AB=BC=2l ；CD=DE=EF=l 。

各边夹角皆为直角，当CD 边平行于aa´并匀速地沿垂直于aa´的方向向右运动时，试以CD 边进入aa´为原点，CD 边与aa´线的距离x 为横坐标，AF 间的电势差U AF （即U A -U F ）为纵坐标，准确地画出U AF 随x 变化的图线（以刚开始有感应电动势时U AF 的值作为1个单位）。

本题不要求列出计算式和文字说明。

图13-1二、（15分）在一些重型机械和起重设备上，常用双块式电磁制动器，它的简化示意图如图13-2所示。

O 1和O 2为固定铰链。

在电源接通时，A 杆被往下压，通过铰链C 1、C 2、C 3使弹簧S 被拉伸，制动块B 1、B 2与制动轮D 脱离接触，机械得以正常运转。

当电源被切断后，A 杆不再有向下的压力（A 杆及图中所有连杆及制动块所受的重力皆忽略不计），于是弹簧回缩，使制动块产生制动效果。

此时O 1C 1和O 2C 2处于竖直位置。

已知欲使正在匀速转动的D 轮减速从而实现制动，至少需要M=1100牛·米的制动力矩，制动块与制动轮之间的摩擦系数μ=0.40,弹簧不发生形变时的长度为L=0.300米,制动轮直径d=0.400米,图示尺过a=0.065米,h 1=0.245米,h 2=0.340米。

试求选用弹簧的倔强系数k 最少要多大。

图13-2三、（15分）一台二氧化碳气体激光器发出的激光功率为N=1000瓦，出射的光束截面积为A=1.00平方毫米,试问:1.当该光束垂直入射到一物体平面上时,可能产生的光压的最大值为多少?2.这束光垂直射到温度T为273开,厚度d为2.00厘米的铁板上,如果有80%的光束能量被激光所照射到的那一小部分铁板所吸收,并使其熔化成与光束等截面积的直圆柱孔,这需要多少时间?已知,对于波长为λ的光束,某每一个光子的动量为k=h/λ,式中h为普朗克恒量。

初中物理竞赛复赛试题说明:1、本试题共有五大题，答题时间为120分钟，试卷满分为150分。

2、答案及解答过程均写在答卷纸上。

其中第一大题～第二大题只要写出答案，不写解答过程；第三大题～第五大题要写出完整的解答过程。

一.选择题(以下每题只有一个选项符合题意，每小题4分，共32分)1.在下列四个事件中，经历时间最接近一秒钟的是( )A 人眨一下眼。

B 人在安静时呼吸一次。

C 人在感冒时打一个喷嚏。

D 人在做剧烈运动时(如快速蹬楼)脉博跳动一次。

2.手掌中托一小石块，将它竖直向上抛出，在小石块与手掌脱离时，则( )A 小石块不受任何力的作用。

B 小石块与手掌的运动速度相等。

C 小石块比手掌运动得快。

D 小石块速度继续增大，手掌速度将减小。

3.向如图1所示的玻璃瓶内注入水，然后将插有细玻璃管的软木塞塞紧玻璃瓶，玻璃瓶壁有A、B两个孔，也用软木塞子塞住。

瓶内液面如图1所示，现将A、B处的木塞同时拔去后，则下列说法中正确的是( )A A、B两孔中均无水射出。

图1B A 、B 两孔中均有水射出。

C A 孔中无水射出，B 孔中有水射出。

D A 孔中有水射出，B 孔中无水射出。

4.如图2所示，有三只底面积均为S 、水面高度相同，但形状不同的盛水容器a 、b 、c 。

现将三只相同的实心铝球分别放入容器a 、b 、c 中，铝球受到的浮力为F 。

设水对容器底部压强的增大值分别为△P 1、△P 2和△P 3，则下列说法中正确的是( ) A △P 1=△P 2=△P 3=F/S 。

B △P 1>F/S ，△P 2=F/S ，△P 3<F/S。

C △P 1=F/S ，△P 2<F/S ，△P 3>F/S 。

D △P 1<F/S ，△P 2>F/S ，△P 3<F/S.5.如图3所示，用一根电阻为6R 的粗细均匀的镍铬合金线做成一个环，在环上6个对称的点上，焊接6个不计电阻的导线，并与接线柱连接，现有一根不计电阻的导线将6个接线柱中的任意两个相连接，利用这种方法，可以在其它各接线柱之间的获得不同阻值(不含零电阻)的总个数和最大电阻值分别是( ) A 9种，最大为1.5R 。

2013年上海市第二十七届初中物理竞赛（大同中学杯）复赛试题答案解析说明：1.本试卷共有五大题，答题时间为120分钟，试题满分为150分。

2.答案及解答过程均写在答题纸上。

其中第一、第二和第四大题只要写出答案，不写解答过程；第二、第五大题按题型要求写出完整的解答过程。

解答过程中可以使用计算器。

3.考试完毕后将试卷和答题纸一并交给监考人员。

4.本试卷中常数g取10牛／千克；水的密度为1.00×103干克／米3，水的比热容4.2×103焦／（千克·℃）；空气密度为1.29干克／米3；sin37°=0.6,cos37°=0.8。

一、选择题（以下每题只有一个选项符合题意，每小题4分，共32分）题号 1 2 3 4 5 6 7 8答案 B C C A D D B D1、据报道，我国载人空间站工程已正式启动实施，2020年前后将建成规模较大、长期有人参与的国家级太空实验室。

在太空实验室中可以正常使用的实验器具是（）A．天平、测力计、电磁炉、微波炉；B．测力计、液体温度计、微波炉、指针式电压表；C．机械式秒表、超声波测距仪、液体式气压计；D．测力计、滴（液）管、数字式电压表和电流表。

解析：载人空间站处于完全失重状态，一切与重力相关的仪器均不能使用。

在太空实验室中可以正常使用的实验器具是测力计、液体温度计、微波炉、指针式电压表、机械式秒表、超声波测距仪、数字式电压表和电流表、电磁炉。

而天平、液体式气压计、滴（液）管不能使用，选项B正确。

2、我国载人神舟飞船返回舱的表面有一层叫做“烧蚀层”的物质（如图1所示），可以在返回大气层时保护返回舱不因高温而烧毁。

烧蚀层能起这种作用，除了它的隔热性能外，还主要由于（）A.它能把热辐射到宇宙空间；B.它的硬度大，飞行时不易损坏；C.它在汽化时能吸收大量的热；D.它的表面非常光滑，能减少舱体与空气的摩擦。

图1 图2解析：“烧蚀层“的物质在遇到高温时会发生熔化和汽化现象，在熔化和汽化时能吸收大量的热，故可以保证飞船温度不至于太高；故选C．3、在蜻蜓翅膀末端的前缘，会看到有一块加厚而发暗的色素斑，生物学上它被称为“翅痣”,如图2所示，它的作用可能是（）A.吸收太阳的光能，产生飞行的动力；B.发出超声波，通过吸收反射波辨别方位，给蜻蜓的飞行导航；C.调整翅膀的振动，减弱飞行过程中翅膀上的有害振动；D.就像人的眼睛一样，通过吸收红外线，来获取外界的信息。

初中应用物理知识竞赛专题讲座13专题十三热和能【重点知识解读】1.分子动理论三个论点：一切物质都是由大量分子组成；一切物质的分子都是在永不停息地做无规则的热运动；分之间同时存在引力和斥力。

2.物体内部所有分子运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。

一切物体在任何情况下都有内能。

物体的内能与物体的温度和状态有关。

同一个物体状态不变时，温度升高，分子运动加剧，分子动能增加，内能增加；同一物体，发生物态变化时温度不变，分子动能不变，吸收热量内能增加，放出热量内能减小。

3.发生热传递的条件是存在温度差。

热量总是自发的从高温物体传递给低温物体。

热传递的过程是内能的转移过程。

4.做功和热传递都可以改变物体的内能。

通过做功改变物体内能实质是其它形式的能量与内能的相互转化。

5.单位质量的某种物质温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量叫做这种物质的比热容。

比热容是物质本身的一种属性，反映了物质吸热放热本领的强弱。

比热容与物质的质量、体积、温度无关。

6.燃料的热值q是指单位质量的燃料完全燃烧所放出的热量。

质量为m的燃料完全燃烧放出热量Q=qm。

7.能量守恒定律：自然界中各种形式的能量在一定条件下相互转化，但总量保持不变。

【竞赛知识拓展】热量的计算：Q=cm△t。

式中△t是物体温度的变化量。

热平衡方程：Q吸=Q放。

【经典竞赛题分析】例1. （上海物理竞赛）一厚度为d的薄金属盘悬吊在空中，其上表面受太阳直射，空气的温度保持300K不变，经过一段时间，金属盘上表面和下表面的温度分别保持为325Κ和320K。

假设单位时间内金属盘每个表面散失到空气中的能量与此表面和空气的温度差以及此表面的面积成正比；单位时间内金属盘上、下表面之间传递的热量与金属盘的厚度成反比，与两表面之间的温度差和表面面积成正比。

忽略金属盘侧面与空气之间的热传递。

那么，在金属盘的厚度变为2d而其他条件不变的情况下，金属盘上、下表面温度稳定之后，金属盘上表面的温度将变为A．323K B．324K C．326K D．327K【参考答案】D例2.（上海市初中物理竞赛初赛试题）A、B两物体质量相等，温度均为10℃；甲、乙两杯水质量相等，温度均为50℃。

上海市初中物理竞赛复赛试题说明：本试卷共有六大题，答题时间为120分钟，试卷满分为150分。

一、选择题Ⅰ(以下每小题只有一个选项符合题意。

每小题2分，共20分)1.上海的南北高架道路，在穿越住宅区的路段两旁，常设立数米高的塑料档板，这是为了( )(A)提醒驾驶员安全行车。

(B)防止车辆冲出车道，起护栏作用。

(C)防止车辆排放的废气外逸。

(D)减少对居民的噪声污染。

2.运用在离地面约为600千米的轨道上运营的“哈勃”太空望远镜来探索宇宙奥秘的意义重要在于人类( )(A)能摆脱地球引力束缚而进入宇宙。

(B)观测天体时的距离变近。

(C)观测地球表面的清楚度得以提高。

(D)观测天体时不受地球大气层的干扰。

3.水和酒精充足混合后的体积小于水和酒精本来的体积之和，这表白( )(A)水和酒精的分子间有空隙。

(B)水和酒精的分子在作无规则运动。

(C)水和酒精的分子间存在扩散现象。

(D)水和酒精是由分子组成的。

4.下列过程中，经历的时间差不多为1秒的是( )(A)人的眼睛眨一下的时间。

(B)人呼吸一次的时间。

(C)人的心脏跳动一次的时间。

(D)人行走5米路程所需的时间。

5.两个相同的烧杯中分别盛满初温相同的水和汽油，并把它们放在阳光下晒。

过了一段时间，烧杯中的水和汽油都变少了，并且汽油比水减少得多些。

这一现象表白( )(A)汽油的比热容比水的比热容小。

(B)在相同条件下汽油比水蒸发得快。

(C)汽油的温度比水的温度高。

(D)在阳光照射下水和汽油才会蒸发。

6.把一条粗细均匀的长金属管截成长度不等的四段，然后把这四段金属管由长到短依次排列悬挂起来，如图1所示，若有锤子分别敲击四段金属管时，它们都会发出声音，其音调( )(A)最低的是金属管1。

(B)最高的是金属管2。

(C)都相同。

(D)跟敲击的位置有关。

7.一列蒸汽火车在做匀速直线运动，在远处的人看见火车头上冒出的烟是竖直向上的，这是由于( )(A)当时外界无风。

上海市初中物理竞赛(大同中学杯)复赛试题及解答阐明：1、本试题共有五大题，答题时间为120分钟，试卷满分为150分。

2、答案及解答过程均写在答卷纸上。

其中第一大题～第二大题只要写出答案，不写解答过程；第三大题～第五大题除选取题以外，均要写出完整解答过程。

试题一、选取题(如下每题只有一种选项符合题意．每小题4分，共32分)1．在寻常生活中．有时会发现这样现象，在商场中，通过挑选．自己感到满意衣服．回家后却发现衣服色彩发生了变化，导致这种状况重要因素是 ( )(A)衣服染料质量有问题。

(B)商场和家中环境湿度不同。

(C)商场和家中环境温度不同(D)商场和家中照明用光源不同。

2．0℃冰块所有熔化为0℃水．体积将有所减小．比较这块冰和熔化成水所具备内能．下列说法中对的是： ( )(A)它们具备相等内能。

(B)O℃冰具备较大内能。

(C)O℃水具备较大内能。

(D)无法拟定3．既有甲、乙、丙三个通草球．将其中任意两个接近时都互相吸引．则它们也许有几种不同带电状况。

( )(A)3种。

(B)4种． (C)5种。

(D)6种．4．将一种小灯泡(2．5V、O．3A)和一种家用照明白炽灯(22OV、40W)串联后接到220伏电源上．将发生状况是： ( )(A)小灯泡和白炽灯都发光。

(B)小灯泡和白炽灯都被烧坏。

(C)小灯泡被短路．白炽灯正常发光。

(D)小灯泡被烧坏．白炽灯完好．但不发光。

5．在制造精密电阻时．经常采用双线绕法．即把电阻丝从螺线管一端绕到另一端，再从另一端绕回来。

如果电流方向如图l所示，那么 ( )(A)螺线管左、右两端都没有磁极。

(B)螺线管左端为N极，右端为S极。

(C)螺线管左端为S极．右端为N极。

(D)螺线管左端有磁极。

右端无磁极。

6．在图2所示电路中，两只电压表是相似抱负电表，它们量程均为0～3～15V。

电键K 闭合后，发现两只电表指针偏转角度相似．电路中R，、R：值也许是（）(A)100欧，200欧。

2020上海大同杯初中物理竞赛复赛试题及答案1、本试卷共有五大题，答题时间为120分钟，试题满分为150分2、答案及解答过程均写在答卷纸上。

其中第一、第二大题只要写出答案，不写解答过程;第三至第五大题按题型要求写出完整的解答过程。

解答过程中可以使用计算器。

3、本试卷中常数g取10牛/千克，水的比热容4、2103焦/千克℃，冰的比热容焦/千克℃，冰的密度0、9103千克/米3，冰的熔化热为3、33105焦/千克。

一、选择题(以下每题只有一个选项符合题意，每小题4分，共32分)1、儿童要多参加户外运动，这是因为太阳光中的某种频率的电磁波可以促成维生素D的活化，从而促进骨骼对钙的吸收，这种电磁波是 ( )A、红外线B、紫外线C、 X射线D、绿色光2、冬天雨雪过后，停在户外的汽车的前窗玻璃上常会结有一层冰。

要想除去这些冰，下列做法中不可采用的是 ( )A、喷洒盐溶液B、用硬的纸质物体直接清除C、启动车子，打开热风，吹车前窗玻璃D、将少量沸水洒在车前窗玻璃上3、“达人秀”中用冬瓜、土豆做成吹奏乐器，用它们吹奏出来的声音可能具有的相同特征是 ( )A、音色音调B、音色响度C、音调响度D、音色音调响度4、在电视节目中我们经常会看到“特斯拉线圈”的表演，表演者通过变压器与电磁振荡制造出人工闪电。

在表演时，表演者与“特斯拉线圈”之间会放出美妙的电火花，对此，你认为对人体不会造成危害的原因是 ( )A、“特斯拉线圈”产生的电火花电压很低，电流很小B、表演者穿的防护服是绝缘的，电流并没有流经防护服C、人体的电阻很小，“特斯拉线圈”产生的电流经人体导入地面D、表演者穿的防护服里有很多金属丝，电流都眼防护服流过5、小轩很喜欢爸爸新买的数码照相机，在旅途中拍下了火车内桌面上塑料杯瞬间的不同状态，如下图的甲乙丙，则下列关于火车运动状态的判断可能正确的是 ( )A、甲图中火车在加速运动，乙图中火车突然向左加速，丙图中火车突然向左减速B、甲图中火车在匀速运动，乙图中火车突然向右加速，丙图中火车突然向左加速C、甲图中火车在减速运动，乙图中火车突然向左减速，丙图中火车突然向右加速D、甲图中火车在匀速运动，乙图中火车突然向左加速，丙图中火车突然向右减速6、如图所示，一根轻杆长为，放置在半径为的光滑半球形碗中，在图示位置平衡，A球与球心连线和竖直方向的夹角为，碗固定在长木板上，长木板可绕O点转动，现对长木板的另一端施加外力F，使其逆时针缓慢转动，在A、B两球均未脱离碗的过程中，A球与球心连线和竖直方向的夹角的变化情况是 ( )A、逐渐变小B、逐渐变大C、先变大后变小D、保持不变7、如图电路，分别表示电流表或电压表，电表都是理想的，则下列各组电表示数中可能实现的是 ( )A、的示数为1安培，的示数为2伏特，的示数为0、5安培B、的示数为2伏特，的示数为1安培，的示数为0、5安培C、的示数为0、5安培, 的示数为1安培，的示数为2伏特D、的示数为2伏特，的示数为0、5安培, 的示数为1安培8、因为地震，造成了很多堰塞湖，假设有一块立方体石块堵住了水的去路，设水的密度为，石块的质量为，石块的左右侧面为正方形，边长为，宽度为，石块与地面足够粗糙，不会滑动，水若能推倒石块，则石块的宽度应该满足的条件是 ( ) A、B、C、D、二、填空题(每小题6分，共30分)9、交通运输中用“客运效率”来反映交通工具的某项效能，即客运效率=人数路程/消耗能量。

第十三届全国中学生物理竞赛预赛试题参考答案及分标准一、参考解答：折线导体各线段，切割磁感应线时，在该线段中就会产生感应电动势，AF间电势差U AF的大小等于各段感应电动势的代数和的大小，当感应电动势的方向由F 至A时，U A>U F,U AF为正值。

按此分析计算，结果如图13-12所示。

各段相应的状况为：(1)0<x<l CD切割B1(2)l<x<2l CD,EF都切割B1(3)2l<x<3l CD切割B2,EF和AB都切割B1(4)3l<x<4l CD,EF,AB均切割B2(5)4l<x<6l CD,EF,AB均切割B2(6)6<x<7l EF,AB均切割B2(7)7l<x<8l AB切割B2(8)8l<x 折线导体全部移出磁场区,不再切割磁感应线。

评分标准:本题15分。

图13-12第1到第7题，每段中U AF的数值占1分，正负号占1分；第8段占1分。

二、参考解答：在制动轮转动的情况下，制动力矩是由制动块B1、B2对制动轮D的滑动摩擦力产生的。

设B1、B2对D的正压力分别为N1和N2，滑动摩擦力的就分别为μN1和μN2，如图13-13所示。

所以M=μN1·+μN2·①再对左、右两杆分别进行受力分析，并列出力矩平衡方程如下（图13-14），左杆（h1+h2）T=h1N1+μN1a ②右杆 h1N2=（h1+h2）T+μN2a③②、③两式中T为弹簧的弹力。

对弹簧来说，由胡克定律图13-13T=·△L=k（d+2a-L）①②③④解得④k=⑤代入数据得k≈1.24×104(牛/米) ⑥评分标准:本题15分。

①、②、③、④式和占3分，解出⑤式给1分，计算出⑥式再给2分。

若没写⑤式，而由①②③④解得⑥式的，则⑥式给3分。

三、参考解答：1.当光束垂直入射到一个平面上时,如果光束被完全反射,且反射光垂直于平面,则光子的动量改变达最大值:△k=k-(-k)=2k=2h/λ①此时该光束对被照射面的光压为最大。

第十三届全国中学生物理竞赛预赛试题参考答案及分标准一、参考解答：折线导体各线段，切割磁感应线时，在该线段中就会产生感应电动势，AF间电势差U AF的大小等于各段感应电动势的代数和的大小，当感应电动势的方向由F 至A时，U A>U F,U AF为正值。

按此分析计算，结果如图13-12所示。

各段相应的状况为：(1)0<x<l CD切割B1(2)l<x<2l CD,EF都切割B1(3)2l<x<3l CD切割B2,EF和AB都切割B1(4)3l<x<4l CD,EF,AB均切割B2(5)4l<x<6l CD,EF,AB均切割B2(6)6<x<7l EF,AB均切割B2(7)7l<x<8l AB切割B2(8)8l<x 折线导体全部移出磁场区,不再切割磁感应线。

评分标准:本题15分。

图13-12第1到第7题，每段中U AF的数值占1分，正负号占1分；第8段占1分。

二、参考解答：在制动轮转动的情况下，制动力矩是由制动块B1、B2对制动轮D的滑动摩擦力产生的。

设B1、B2对D的正压力分别为N1和N2，滑动摩擦力的就分别为μN1和μN2，如图13-13所示。

所以M=μN1·+μN2·①再对左、右两杆分别进行受力分析，并列出力矩平衡方程如下（图13-14），左杆（h1+h2）T=h1N1+μN1a ②右杆 h1N2=（h1+h2）T+μN2a③②、③两式中T为弹簧的弹力。

对弹簧来说，由胡克定律图13-13T=·△L=k（d+2a-L）①②③④解得④k=⑤代入数据得k≈1.24×104(牛/米) ⑥评分标准:本题15分。

①、②、③、④式和占3分，解出⑤式给1分，计算出⑥式再给2分。

若没写⑤式，而由①②③④解得⑥式的，则⑥式给3分。

三、参考解答：1.当光束垂直入射到一个平面上时,如果光束被完全反射,且反射光垂直于平面,则光子的动量改变达最大值:△k=k-(-k)=2k=2h/λ①此时该光束对被照射面的光压为最大。

初中应用物理知识竞赛专题讲座6专题六质量和密度【重点知识解读】1.一切物体都是由物质组成，物体所含物质的多少叫做质量。

质量是物体的一种属性，它不随物体的温度、形状、状态和位置的变化而变化。

用天平测量物体的质量。

2.物理学把物质的质量与体积的比值叫做物质的密度，ρ=m/V。

3.密度的单位：国际单位制的主单位：kg/m3。

常用单位：g/cm3。

换算关系：1 g/cm3=1×103 kg/m3。

4.密度反映的是物质本身所具有的特性。

每种物质都有它确定的密度；不同的物质，其密度不同。

密度与物体的质量、体积、形状、运动状态无关。

【竞赛知识拓展】1．微小物体质量测量方法：对于微小物体质量的测量可采用累积法。

即用天平测量出N个（根据物体质量大小可以取10个或100个）相同微小物体的总质量M，则一个微小物体的质量为m=M/N。

2．相同微小物体数目的估算。

先取n（10个或100个）微小物体，用天平测出其质量M0，则每个微小物体的质量为m=M0/n。

然后用天平测出所有微小物体的总质量M，则微小物体的数目为N=M/m=Mn/M0.。

3．利用密度知识测量细线长度的方法：先用天平测量出n m（根据细线粗细可以取1m或10m）细线的质量M0，则每米细线质量为m=M0/n。

然后用天平测出细线总质量M，则细线总长度为L=M/m=Mn/M0.。

4．利用密度知识测量均匀不规则板面积的方法：方法一：先用天平测量出n m2（根据板的厚薄可以取1cm2或10cm2）均匀板的质量M0，则每平方米均匀板的质量为m=M0/n。

然后用天平测出板的总质量M，则均匀板的总面积为S=M/m=Mn/M0.。

方法二：先用天平测量出一块面积容易测量的同规格均匀板质量，再用天平测量出不规则板的质量，根据二者密度相同，面积之比等于质量之比求出均匀不规则板的面积。

【经典竞赛题分析】例1、（湖南株洲竞赛）有一种表示酒的度数的方法称为标准酒度，是指在温度20℃的条件下，每100mL 酒液所含的酒精量（mL）。