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2009年全国初中应用物理知识竞赛复赛试题参考答案 2009年全国初中应用物理知识竞赛复赛试题及答案(2009-04-28 08:49:59)分类：默认分类2009年全国初中应用物理知识竞赛复赛试题注意事项：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. 答卷时间：2009年4月19日（星期日）上午9：30—11：10。题 号 一 二 三 四 五 六 总分 分 数复核人得 分 评卷人KJ21B—AF（G）型微波炉 额定电压 220V 额定频率 50Hz 额定功率 1300W 微波频率 2450MHz 一、（16分）小李把一袋体积为200mL、温度为10℃的牛奶放进微波炉中，用高火加热l min，牛奶被加热至50℃，达到适宜饮用的温度。小李家微波炉的部分技术数据如下表所示，牛奶的密度和比热容与水的密度和比热容接近。请计算说明：1．微波的波长是多少?2．如果电价为元／度，按上述条件加热10袋这样的牛奶需要多少电费?3．该微波炉在加热牛奶时的效率是多少?得 分 评卷人二、（16分）小明家的高压锅锅体直径为24cm，排气孔内径为4mm。小明不慎丢失了锅的限压阀，当他到商店购买时售货员告诉他，生产这个锅的厂家提供的限压阀有两种，孔径相同，质量分别为100g和60g。1．请你根据说明书给出的数据，通过计算说明，小明应该买哪一种限压阀。(说明书标有：当大气压为105Pa时，该锅最高温度为120℃。已知：水的沸点与压强的关系如图1所示，取g =10N/kg)2．请你说明如果买另一种限压阀，使用时会出现什么问题。得 分 评卷人三、（16分）图2是小强的自行车传动装置的示意图。请思考并回答：1．假设脚踏板每2s转1圈，在这种情况下，要计算自行车前进的速度大小，还需要测量哪些量?请你用这些量推导出自行车前进速度的表达式。2．该自行车后架上装有向车头灯供电的小发电机，小发电机的上端有一半径R0=的摩擦小轮。行驶过程中，当需要小发电机向车头灯供电时，小轮压紧车轮，此时小轮与自行车车轮之间无相对滑动，车轮带动小轮转动，发电机发电。测得自行车大齿轮、小齿轮和后轮的半径分别为、、33cm，问当自行车的车速为15km/h时，摩擦小轮的转速(单位时间内转过的圈数，单位：r/s)是多少? 取π =。3．小强利用第1问中推导的公式，计算出了自行车前进的速度大小(请你帮助小强计算自行车前进的速度)。然后他又实地测量了自行车的速度，对比后发现总有差别，请你说明这可能是什么原因造成的。得 分 评卷人四、（16分）小兰家的全自动家用豆浆机的部分技术数据如下表所示。额定电压 220V 电机功率 180W 额定频率 50Hz 加热功率 800W 加干豆量 75g 加 水 量 1200mL制作豆浆的程序大致如下：(水温为20℃)工作程序 加热→ 打浆→ 煮浆→ 防溢延煮→ 断电报警工作时间与状态电热器开始加热，8min后，水温达到打浆设定温度。 电机带动刀片高速打浆，打浆共4次，每次打15s，间隔15s。 电热器继续加热，直至豆浆第一次沸腾，耗时2min。 电热器间断加热，(每加热l min，停20s)使豆浆反复煮沸，充分煮熟。共6min40s结束。 机器发出声光报警，提示豆浆已做好小兰在用该豆浆机制作豆浆之前关闭了她家所有的用电器开关，然后在豆浆机开始制作豆浆的同时，开始记录她家电能表(如图3所示)的转盘转过的圈数，当豆浆机发出声光报警时为止，数得电能表的转盘转过了74圈。请回答：1．煮好一锅这样的豆浆需要消耗多少电能?2．根据第1问的计算结果，计算制作一锅这样豆浆的过程中她家电能表的转盘应转过多少圈?3．第2问中计算的结果与小兰实际记录的圈数相符吗?如不相符，请说出你对产生这一偏差的猜想。得 分 评卷人五、（18分）阅读资料并回答问题：干湿温度计是一种既能测量空气温度，又能测量空气相对湿度的常用测量仪器(某一温度下，空气中水蒸气量与该温度下饱和水蒸气量的比值叫做该温度下的空气相对湿度，以百分数表示；饱和气是指一定温度下，一定数量空气中所能最大限度容纳的水蒸气量)。如图4甲所示，仪器上有两支相同的温度计并列地安装在同一刻度板上(图4乙为其背面)，其中一支温度计的测温泡外面裹有被水浸湿的棉纱，这一支温度计即为“湿”温度计；另一支温度计的测温泡直接裸露在空气中，这一支温度计即为“干”温度计。还有一个可根据干、湿温度计的示数来确定空气相对湿度的转盘式标尺。1．通常情况下，湿温度计的示数比干温度计的示数稍低一些，这是为什么?2．转盘式标尺由两个同轴的圆盘组成，其中外盘是固定的，上面标有对应“湿温度计”温度值的0～40刻度线及表示相对湿度值的10～100刻度线；内盘可以绕轴转动，上面标有对应“干温度计”温度值的0～40刻度线及“相对湿度％”字样。转动内盘，当内、外盘上的相同温度值对准时，“相对湿度”的箭头正好指向100，表明空气的相对湿度为100％，如图4丙所示。请你根据以上信息，说明如何根据干、湿温度计的示数，使用这个转盘式标尺来确定出空气的相对湿度。3．中午，小宏看到干温度计的示数为℃，湿温度计示数为℃。到了晚上，小宏看到干温度计的示数为℃，湿温度计示数为℃。请思考并回答：(1)关于中午和晚上空气的相对湿度，以下说法正确的是( )A．中午和晚上空气的相对湿度相同B．因为中午和晚上气温不同，所以无法比较中午和晚上空气相对湿度的大小C．中午空气的相对湿度大。D．晚上空气的相对湿度大。（2）请你简要地说明选择该答案的理由。得 分 评卷人六、（18分）小胖同学在暑假期间参加了农村电网改造的社会实践活动，其中电工所挖的埋水泥电线杆的坑引起了小胖的兴趣。坑的形状如图5所示，从地面上看，坑基本上是一个长方形，其宽度仅比电线杆的粗端直径稍大一点，坑中沿长方形的长边方向有一从地面直达坑底的斜坡。请你回答：1．为什么要挖成图5所示的深坑，而不挖成图6甲所示的仅比电线杆略粗一点的圆筒状深坑，或者如图6乙、丙所示的那种大口径的方形或圆形的深坑?这样做有什么好处?2．通过计算对比分析：如果将这种水泥电线杆分别埋入图5、图6甲所示的坑中。则把水泥电线杆放到坑口适当位置后，在竖起水泥电线杆的过程中，抬起水泥电线杆的细端至少分别需要多大的力?已知这种坑深，宽，地面处坑口长，坑底长0．3m。水泥电线杆的质量为600kg，长，粗端直径，其重心距粗端。(取g =10N/kg) 3．在上述两种情况下，竖起水泥电线杆的过程中，人们对水泥电线杆至少分别要做多少功?一、（16分）参考答案1．电磁波的速度：c=3×108m/s……1分因为：c=λf ……2分所以：λ= c/f= 3×108/2450×106m……2分2．加热一袋牛奶需要消耗的电能： W=Pt=1300×60 J =×104J ……2分 加热10袋牛奶需要消耗的电能： W总=×104×10 J =×105J=·h ……2分 加热10袋牛奶需要电费：×元 ……1分3．一袋牛奶被加热至适宜饮用的温度需吸热： Q吸=cm（t2-t1）=×103×200×10-6××103×（50-10）J =×104J ……3分 该微波炉在加热牛奶时的效率：η= Q吸/ W=×104/×104=43%……3分二、（16分）参考答案1．由图1可知，当锅内温度为120℃时，锅内压强p=×105Pa。……2分 此时限压阀受力：F0+G=F ……3分 设安全阀的质量为m，则有：p0S+mg=pS ……2分 可得：m= kg……2分 =……2分 所以，应该买质量为100g的限压阀。 ……2分2．如果买了另一种质量为60g的限压阀，使用时会出现锅内的最高气压值偏小，锅内温度不能达到120℃的后果。……3分三、（16分）参考答案1．还需要测量三个轮子的半径：大齿轮（主动齿轮或轮盘）半径R1、小齿轮（被动齿轮或飞轮）半径R2、后轮半径R3。……3分推导自行车速度的表达式：设大齿轮、小齿轮和后轮的转动周期分别为T1、T2和T3。可得：大齿轮边缘的速度：v1= 小齿轮边缘的速度：v2= 后轮边缘的速度：v3= ……1分因为：v1=v2，T2=T3，……1分所以：自行车前进的速度：v= v3= ……2分2．设摩擦小轮的速度为n0，可得：n0= ……2分= r/s ……1分=……1分即当自行车的车速达到15km/h时，摩擦小轮的转速：n0= ……1分3．因为自行车脚踏板的周期T1=2s，且R1=、R2=、R3=33cm所以：自行车前进的速度：v= m/s……1分= ……1分可能原因：①自行车辐条不紧，导致车圈在行驶过程中为椭圆；②车胎内气不足，导致车胎与地面接触部分到车轴距离小于所测车轮半径；③自行车实际行驶路径与测量长度的路径不重合；④大齿轮、小齿轮、后轮半径测量的不准；⑤行驶过程中脚踏板的周期很难保证为2s。……2分说明：每答对一种情况得1分，原因分析最多得2分。答案合理即给分。四、（16分）参考答案1．煮好一锅这样的豆浆需要消耗电能：W=W1+W2=P1t1+P2t2 ……2分= 800×（8×60＋2×60＋400× ）J＋180×4×15 J ……2分=730800J ……2分2．电能表应当转过的圈数：n= 圈=73圈3．不相符。猜想：（1）某些电器在关闭开关后，仍处于待机状态，消耗电能；（2）家庭电路电压偏低，豆浆机实际功率偏小；（3）在制作豆浆过程中，豆浆机向环境散热；（4）电能表存在误差；（5）小兰记录存在误差；（6）导线发热消耗电能。……6分说明：每种正确猜想得2分，本小问最多得分为6分。猜想合理即给分。五、（18分）参考答案1．通常情况下，由于湿棉纱上的水蒸发吸热，使湿温度计的测温泡温度低于周围大气温度，进而湿温度计的示数比干温度计的示数稍低。……4分2．先分别读取干、湿两支温度计的示数t1、t2， ……2分然后转动内盘，当内盘上的温度值t1与外盘上的温度值t2对准时，“相对湿度”的箭头所指数值即为相对湿度值。 3分3．（1）C ……4分（2）理由如下：中午将内盘干温度计26℃刻度转到湿温度计22℃刻度线对齐，内盘转过的角度为θ1，……2分晚上将内盘干温度计16℃刻度转到与湿温度计12℃刻度线对齐，内盘转过的角度为θ2， ……2分由图4丙可得，θ1＜θ2，所以表示相对湿度的箭头在中午指示的相对湿度较大。……2分六、（18分）参考答案1．挖成图5所示的深坑好处如下：（1）少挖土方：挖成图5所示的深坑要比挖成图6乙、丙所示的深坑少挖土方，这样可以少做功，避免人力浪费，提高劳动效率。（2）便于施工：施工人员更易于从图5所示的坑里向外取土。（3）省力省功：用图5所示的深坑埋水泥电线杆，与用图6甲所示的深坑埋水泥电线杆相比，不必将电线杆沿竖直方向直立在地面上，重心上升高度小，施工时即省力又省功。（4）施工安全：用图5所示的深坑埋水泥电线杆，施工人员只需从有斜坡的方向扶住水泥电线杆就行了，水泥电线杆不会向其它方向倾倒，施工比较安全。……2分说明：每答对一种理由给1分，本小问最多得2分。答案合理即给分。2．（1）若将这种电线杆埋入图5所示的坑中，电线杆就位后的情况如图答1所示。……2分 设竖起电线杆的过程中，在细端所用拉力为F1。 在图答1中，电线杆粗端伸入坑口的距离为 m m = 进而：O1A1= m m = O1B1= m m = ……1分 电线杆重：G=mg=600×10 N =6000N ……1分 根据杠杆平衡条件，有：F1×O1A1=G×O1B1 解得：F1= ……1分A2 F2 B2 O2 G 图答2 A1 F1 B1 O1 G 图答1 = N=1500N……1分（2）若将这种电线杆埋入图6甲所示的坑中。电线杆就位后的情况如图答2所示。……2分设竖起电线杆的过程中，在细端所用拉力为F2。 在图答2中：O2A2= O2B2= ……1分 根据杠杆平衡条件，有：F2×O2A2=G×O2B2 解得： N……1分3．在图答1中，电线杆重心升高：h1= m m = ……2分人们对电线杆做功：W1=Gh1=6000× J =12000J ……1分在图答2中，电线杆重心升高：h2= ……2分人们对电线杆做功：W2=Gh2=6000× J =24000J ……1分
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以下是整个考试范围浙江赛区应该在这里面选择··（一）力学1.气轨上研究碰撞过程中的动量和能量变化。2.气轨上研究弹簧振子的振动性质。3.测声速（用电动喇叭作信号源在管中形成驻波场移动活塞，用拾音器和示波器测波长）。4.研究弦的共振频率与张力的关系（测张力用弹簧秤，弦用电吉他的常规铁芯的弦，用拾音器和示波器作测试设备）。5.研究超声的衍射。（二）热学6.测水的溶解热。7.测材料的导热系数。（三）电学8.分压电路。负载不同对分压比的影响。9.自组多用表（指针式）。10.数字电压表头组成多量程的电压表和电流表。11.平衡电桥测电阻。12.四端接法测低电阻。13.非平衡桥测铂电阻随温度的变化。14.测非线性元件钨丝灯和二极管的伏安特性。15.伏安法测非线性元件负电阻系数的NTC热敏电阻的R-t特性和PTC热敏电阻的R-t特性。16.用示波器显示充电、放电曲线并测电容。17.用交流伏安法测铁芯电感（日光灯中电感或变压器）随电流变化的关系。18.电源内阻和输出功率（包括信号源）。19.测电子荷质比。20.黑盒子（含电阻、电池、二极管、大电容）。21.黑盒子（用信号源、示波器检测含电容、电感的盒子）。22.光电二极管、光电三极管、光电池、光敏电阻等光电器件特性的测试。 ①无光照时的伏安特性；②光强与光电流（电压）的关系。23.霍尔器件的特性：①电流与霍尔电压关系；②磁场强度与霍尔电压的关系。24.温度传感器的特性（热敏电阻、铂电阻、热电偶、P-N结，双金属片）。25.测发光二极管的光强一电流和光强一电压的关系。26.测红外、红色、黄色、绿色、蓝色几种发光二极管的电压阈。并用eV阈≈hc/λ来估算这些二极管发射的波长。27.改变和亥姆霍茨线圈的间距，测其轴上磁场分布规律。（四）光学28.自组望远镜和显微镜模型，测放大率。29.用干涉法测微小长度（镀膜厚窒，细金属丝）。30.用透射光栅测光波波长和光栅常数。31.用已知波长的激光测CD光盘条纹的间距。32.研究光的偏振。33.用半导体激光器的激光入射，用大头针定出射角研究三棱镜入射角与出射角的变化关系。34.给出不同狭缝宽度，研究单缝衍射光强分布，总结规律。
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一、 力学 a) 运动学参照系 质点运动的位移和路程、速度、加速度 相对速度向量和标量 向量的合成和分解匀速及匀变速直线运动及其图像 运动的合成 抛体运动 圆周运动刚体的平动和绕定轴的转动质心 质心运动定理 b) 牛顿运动定律 力学中常见的几种力牛顿第一、二、三运动定律 惯性系的概念摩擦力弹性力 胡克定律万有引力定律 均匀球壳对壳内和壳外质点的引力公式（不要求导出）开普勒定律 行星和人造卫星运动惯性力的概念 c) 物体的平衡共点力作用下物体的平衡力矩 刚体的平衡条件 重心物体平衡的种类 d) 动量冲量 动量 动量定理 动量守恒定律反冲运动及火箭 e) 冲量矩 质点和质点组的角动量 角动量守恒定律 f) 机械能功和功率动能和动能定理重力势能 引力势能 质点及均匀球壳壳内与壳外的引力势能公式（不要求导出） 弹簧的弹性势能功能原理 机械能守恒定律碰撞 g) 流体静力学静止流体中的压强浮力 h) 振动简谐振动 振幅 频率和周期 相位 振动的图像参考圆 振动的速度和加速度由动力学方程确定简谐振动的频率阻尼振动 受迫振动和共振（定性了解） i) 波和声横波和纵波 波长、频率和波速的关系 波的图像波的干涉和衍射（定性） 驻波声波 声音的响度、音调和音品 声音的共鸣 乐音和噪声 多普勒效应二、 热学 a) 分子动理论原子和分子的量级分子的热运动 布朗运动 温度的微观意义分子力分子的动能和分子间的势能 物体的内能 b) 热力学第一定律热力学第一定律 c) 热力学第二定律热力学第二定律 可逆过程与不可逆过程 d) 气体的性质热力学温标理想气体状态方程 普适气体恒量理想气体状态方程的微观解释（定性）理想气体的内能理想气体的等容、等压、等温和绝热过程（不要求用微积分运算） e) 液体的性质液体分子运动的特点表面张力系数浸润现象和毛细现象（定性） f) 固体的性质晶体和非晶体 空间点阵固体分子运动的特点 g) 物态变化熔解和凝固 熔点 熔解热蒸发和凝结 饱和气压 沸腾和沸点 汽化热 临界温度固体的升华空气的湿度和湿度计 露点 h) 热传递的方式传导、对流和辐射 i) 热膨胀热膨胀和膨胀系数三、 电学 a) 静电场库仑定律 电荷守恒定律电场强度 电场线 点电荷的场强 场强叠加原理 均匀带电球壳壳内的场强和壳外的场强公式（不要求导出） 匀强电场电场中的导体 静电屏蔽电势和电势差 等势面 点电荷电场的电势公式（不要求导出） 电势叠加原理均匀带电球壳壳内和壳外的电势公式（不要求导出）电容 电容器的连接 平行板电容器的电容公式（不要求导出）电容器充电后的电能电介质的极化 介电常数 b) 稳恒电流欧姆定律 电阻率和温度的关系电功和电功率电阻的串、并联电动势 闭合电路的欧姆定律一段含源电路的欧姆定律 基尔霍夫定律电流表 电压表 欧姆表惠斯通电桥 补偿电路 c) 物质的导电性金属中的电流 欧姆定律的微观解释液体中的电流 法拉第电解定律气体中的电流 被激放电和自激放电（定性）真空中的电流 示波器半导体的导电特性 P型半导体和N型半导体晶体二极管的单向导电性 三极管的放大作用（不要求机理）超导现象 d) 磁场电流的磁场 磁感应强度 磁感线 匀强磁场安培力 洛仑兹力 电子荷质比的测定 质谱仪 回旋加速器 e) 电磁感应法拉第电磁感应定律楞次定律 感应电场（涡旋电场）自感系数互感和变压器 f) 交流电交流发电机原理 交流电的最大值和有效值纯电阻、纯电感、纯电容电路整流、滤波和稳压三相交流电及其连接法 感应电动机原理 g) 电磁震荡和电磁波电磁震荡 震荡电路及震荡频率电磁场和电磁波 电磁波的波速 赫兹实验电磁波的发射和调制 电磁波的接收、调谐、检波四、 光学 a) 几何光学光的直进、反射、折射 全反射光的色散 折射率和光速的关系平面镜成像 球面镜成像公式及作图法薄透镜成像公式及作图法眼睛 放大镜 显微镜 望远镜 b) 波动光学光的干涉和衍射（定性）光谱和光谱分析 电磁波谱 c) 光的本性光的学说的历史发展光电效应 爱因斯坦方程光的波粒二象性五、 近代物理 a) 原子结构卢瑟福实验 原子的核式结构玻尔模型 用玻尔模型解释氢光谱 玻尔模型的局限性原子的受激辐射 激光 b) 原子核原子核的量级天然放射现象 放射线的探测质子的发现 中子的发现 原子核的组成核反应方程质能方程 裂变和聚变“基本”粒子 夸克模型 c) 不确定关系 实物粒子的波粒二象性 d) 狭义相对论 爱因斯坦假设 时间和长度的相对论效应e) 太阳系 银河系 宇宙和黑洞的初步知识六、 其它方面 a) 物理知识在各方面的应用。对自然界、生产和日常生活中一些物理现象的解释 b) 近代物理的一些重大成果和现代的一些重大消息 c) 一些有重要贡献的物理学家的姓名和他们的主要贡献七、 数学基础 a) 中学阶段全部初等数学（包括解析几何） b) 向量的合成和分解 极限、无限大和无限小的初步概念 c) 不要求用复杂的积分进行推导和运算
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