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2009年上海市第二十三届复赛试卷及答案

发布时间:2013-09-26 16:30:30  

上海市第二十三届初中物理竞赛(大同中学杯)

复赛试题(2009年)

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~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.考试完毕只交答卷纸,试卷可以带回。

34.本试卷中常数g取lO牛/千克,水的比热容4.2×10焦/千克·℃,

33水的密度 1.0×10千克/米。

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.小明坐在前排听讲座时,用照相机把由投影仪投影在银幕上的彩色图像拍摄下来。由于会场比较暗,他使用了闪光灯。这样拍出来的照片:( )

(A)比不用闪光灯清楚多了

(B)与不用闪光灯的效果一样

(C)看不清投影到屏幕上的图像

(D)色彩被“闪”掉了,拍到的仅有黑色的字和线条

2. 如图所示,弹性小球撞击地面前的速度方向与水平地面的夹角为α,撞击后离开地面时的速度方向与水平地面的夹角为β,则下列说法中正确的是:( )

(A)无论地面光滑与否,总有β=α

(B)无论地面光滑与否,总有β<α

(C)地面的粗糙程度越大,β越小

(D)地面的粗糙程度越大,β越大

3. 摩托车做飞跃障碍物的表演时为了减少落地时向前翻车的危险,则落地时应采取的措施是:( )

(A)仅前轮制动 (B)仅后轮制动

(C)前、后两轮均制动 (D)前、后轮均不制动

4. 2008年9月25日21时10分“神舟”七号飞船载着三名航天员飞上蓝天,实施太空出舱活动等任务后于28日17时37分安全返回地球。已知:“神舟”七号飞船在距地球表面高343

千米的圆轨道上运行,运行

上海市第二十三届初中物理竞赛复赛试题 第1页 共 16 页

速度为7.76千米/秒;地球半径6.37×103千米。则在“神舟”七号飞船运行期间,飞船绕地球运动的圈数为:

(A) 15 (B) 30 (C) 45 (D) 60 5.现有一扇形的均质金属物体,该材料具有热胀冷缩的性质,如图所示。室温状态下AB、CD边所成的圆心角为α。若使物体温度均匀升高,则α角的变化情况是:( ) (A)变大 (B)不变 (C)变小 (D)无法确定

6.如图所示容器内放有一长方体木块M, 上面压有一铁块m,木块浮出水面的高度为h1(图a);用细绳将该铁块系在木块的下面,术块浮出水面的高度为h2(图 b);将细绳剪断后(图c),则木块浮出水面的高度h3为:( )

(A) h1 +ρ铁(h2- h1)/ρ水 (B) h2 +ρ铁(h2- h1)/ρ水 (c) h1 +ρ木(h2- h1)/ρ水 (D) h2 +ρ铁(h2- h1)/ρ木

7.右图是水平公路上从车后看到的一辆行驶着的汽车的右后轮,根据图中所示现象可知:( )

(A)汽车正在向左转弯,右后轮对地面作用力的方向为向下偏左 (B)汽车正在向左转弯,右后轮对地面作用力的方向为向下偏右 (C)汽车正在向右转弯,右后轮对地面作用力的方向为向下偏左 (D)汽车正在向右转弯,右后轮对地面作用力的方向为向下偏右

上海市第二十三届初中物理竞赛复赛试题 第2页 共 16 页

8.氧化锡的电导(电阻的倒数)随周围环境中的CO(一氧化碳)浓度变化而变化,甲图中的直线反映了它的电导与CO浓度的关系。用氧化锡制成传感器,将它组成乙图所示的电路,图中电压表的示数即可反映传感器周围环境中的CO浓度。则在下列表示CO浓度与电压表示数Uo之间关系的图象中正确的是:( )

二、填空题<每小题6分,共30分)

9. 桌面上放有一定量的铁屑,现将两根完全相同的条形磁铁A的N极和磁铁B的S极如甲图所示放置在靠近铁屑的上方,吸附一定量的铁屑。若将吸附有铁屑的两极靠在一起,则吸附在连接处的铁屑会____(选填“增加”、“不变” 或“减少”);如乙图所示,将一根长度略大于两磁铁间距的软铁棒,轻轻搁在两磁铁上,则被吸附的铁屑会___________(选填:“增加”、“不变”或“减少”)。

上海市第二十三届初中物理竞赛复赛试题 第3页 共 16 页

IO.如图是一种给农作物灌溉的“滴灌” 装置,图中的p为进水总阔,q为 一种特制的滴水头,该滴水头每分 钟滴水的数目相同,每滴水的体积 也相同。在横截面积相同的一根直管上共装有100个滴水头。第36个滴水头 与第37个滴水头间水管中的水流速度为v1.,第64个滴水头至第65个滴水头 间水管中的水流速度为v2,则速度的大小关系为v1____v2(选填:“>”、“<” 或“=”),且vl:v2=_______。

11.在一个底面积为200平方厘米、高度为20厘米的圆柱形薄壁玻璃容器底部,放入一个边长为10厘米的实心正方体物块,然后逐渐向容器中倒入某种液体。右图反映了物块对容器底部压力的大小F与容器中倒入液体的深度h(0~6厘米)之间的关系。由此可知这种液体的密度大小为_________千

3克/米,当倒入液体的深度h为l2厘米时,物块对容器的底部压力的大小F大小为________牛。

12

.如图所示,在一条长直路旁有一块草地,图中每个小方格的边长所

上海市第二十三届初中物理竞赛复赛试题 第4页 共 16 页

代表距离为6米。小张同学沿草地边缘直路运动的最大速度是6米/秒,在草地上运动的最大速度为3米/秒。请在下图中标出小张同学从草地边缘A处出发,在6秒时间内所能到达草地的范围;他从A处出发,选择恰当的路径,到达P点的最短时间为____秒(精确到0.1秒)。

13.在如图所示的电路中,可以通过调整变阻器R和R',使通过电阻R1和R2的电流达到规定的值I1和I2,并由电流

表指示出其电流值。

正确操作的步骤是:

①电路接通前,变阻器R的滑片应放

在 (选填:“A”或“B”)端,变阻

器R' 的滑片应放在_____(选填:“a”

或“b”)端;

②电路接通后,先调节电阻_______

(选填:“R”或“R'”),使电流表A1和电流表A2的示数比值为I1/I2,再调节_________(选填:“R”或“R'”),使电流表_______(选填:“Al”或“A2”)的示数达到____ (选填:“I1”或“I2”)。

三、计算题(本题共27分)

14.(8分)在一搅拌机的容器内装有质量m为0.5千克的水,把水加热到70℃后让其在室温下自动冷却。其温度随时间变化的关系如图所示。现开动电动搅拌机对该冷却的水不停地搅拌,电动机的功率尸为900瓦,其做的功有80%转化为水的内能。若不考虑容器的内能变化,水最终的温度是多少℃?

上海市第二十三届初中物理竞赛复赛试题 第5页 共 16 页

15.(9分)图为四缸发动机工作原理:内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲 轴上,并使各汽缸的做功过程错开。曲轴与飞轮相连,飞轮每转动半周,有一个汽缸在做功,其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作。现有一台四缸发动机,其主要技术指标如下表所示,其中排量等于四个汽缸工作容积的总和,汽缸工作容积等于活塞的面积与活塞上下运动的距离(即冲程长)的乘积,转速表示每分钟飞轮所转的周数。求:

(1)飞轮每转动半周,发动机做功多少?

(2)若在做功冲程里,燃气对活塞压强可以看作恒压,则压强多大?

16(10分)如图所示的装置,可以测定每千克I00 ℃的水,在大气压下汽化成100 ℃ 的水蒸气所需吸收的热量Q。该装置的测量原理是:用加热器使水沸腾,汽化的 水蒸气通过凝聚器液化后被收集在量杯中;测量加热器的发热功率及一段时间内 在量杯中收集到的水的质量,根据能量守恒关系即可求出Q的值。这个汽化装置 工作时的散热功率恒定不变,但散热功率的值未知。测得加热器的功率为285.0 瓦时,在300秒时间内被冷凝和收集的液体质量为28.0克;加热器的功率为100.0 瓦时,在300秒时间内被冷凝和收集的液体质量为4.0克。根据以上数据,求每千克100℃的水在大气压下汽化成100 ℃的水蒸气所需吸收的热量Q。

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四、实验题(本题共14分)

17、小王同学需要测量一个未知电阻Rx的阻值,但身边只有下列器材

(A)一个电压大小不变、数值未知电源;

(B)一个总刻度为30格,量程没有标定的电流表;

(C)一个电阻箱R0(0—9999欧);

(D)一个电键及足够的导线。

(1)(4分)小王同学利用上述器材设计了如图所示的电路,测得未知电阻的阻值。请写出计算关系式(需标明关系式中各个量表示的含义)。

(2)(4分)为了比较准确地测出未知电阻的阻值,需要改变电阻箱的阻值进行多次测量。第一次闭合电键测量时,电阻箱的取值是__________(选填:“最大值9999欧”、“最小值0”或“任意值”)。测得第一次电流表偏转1格,请你通过计算,分析第二次测量时电阻箱可取的范围。

(3)(6分)考虑到实验中可能产生读数的错误,我们可以通过多次测量,利用图像发现这类错误,剔除这些数据。下面是小王测量得到的6组数据,其中有一组读数错误,请你通过作圈回答,读数错误的是序号为第____组,未知电阻的阻值为____欧姆。

上海市第二十三届初中物理竞赛复赛试题 第7页 共 16 页

五.判断与说理题(本题共47分)

18.(15分)

(1) 在古代,以亚里士多德为代表的古希腊哲学家通过观察,已经猜想地球是球形,在我们日常生活中有些现象也可以表明地球是球形。试举一例说明。

(2) 人们观察地球以外的物体,会受到地球大气层的影响。假设地球表面不存在大气层,那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相比_________选填:“将提前”、“将延后”或“不变”)。简述产生这种现象的原因是:____________________________________________

(3) 人们在地球上观察月亮,发现月亮朝向地球的一面始终是不变的。这是由于:_______________________________________________________

(4) 天文观测表明,几乎所有远处的星体(或星系)都在以各自的速度背离我们而运动,离我们越远的星体,背离我们运动的速度(称为退行速度)越大;也就是说,宇宙在膨胀不同星体的退行速度v和它们离我们的距离r成正比,即v=Hr,式中H为一常量,称为啥勃常数。科学家由此提出了宇宙大爆炸学说:认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的,距今已有137亿年,大爆炸后各星体即以不同的速度向外匀速运动。上述天文观测中测得的啥勃常数H=______________。最近的测量发现哈勃常数在变大,这说明宇宙在__________(选填:“加速”、“匀速”或“减速”)膨胀。

19.(6分)均匀三角板的重心在三角形三条中线的交点上,均匀细杆的重心在杆的中点上。现有一块等腰直角三角板和三根均匀细杆。三根细杆的长度分别与三角板的边长相等,将这三根细杆构成如图所示的三角形。设三角板的重心为P,三根细杆构成的三角形的重心为P',P、P’未在图中画出。以下是三位同学的观点:甲同学认为P和P’的位置重合;乙同学认为P

上海市第二十三届初中物理竞赛复赛试题 第8页 共 16 页

P’的位置不重合,且P到斜边的距离大于P'到斜边的距离,丙同学认为P和P'的位置不重合,且P到斜边的距离小于P'到斜边的距离。

请你通过分析,对以上三位同学的观点做出判断。

20.(12分)容器水平底面上有一个大小为a×b 的长方形洞。用半径为a,长度为b的圆柱体盖住此洞(如图所示为其侧视图)。现往容器里慢慢注入密度为ρ的液体,试分析说明圆柱体的质量M应该多大,才能使它在任何液位下不会浮起。

21.(14分)

(1)(8分)小灯泡(点光源)发出的光沿半径向外传播,在单位时间内通过与传播方向垂直的单位面积的光能叫做光强。有同学设计并进行了如图所示的实验:将一个“6伏,8.0瓦”的小灯泡接入电路,使之正常发光,在灯泡灯丝的同一水平面、正对光线方向放一个光强传感器,以测定与光源间

2距为d时相应的光强值I,测得多组数据;将数据标在I-1/d坐标图上,得

到一根过原点的直线。根据图线,求出该小灯泡将电能转化为光能的效率。

2(已知球表面积计算公式为S=4πR,R为球半径)

上海市第二十三届初中物理竞赛复赛试题 第9页 共 16 页

(2)(6分)L1、L2为两盏额定电功率为200瓦照明用的路灯,其发光效率与光能的传播规律同上述实验。L1, L2安装在离地面高5米处,P为路灯连线中点的正下方路面上的一点,为使照射到P点的光强不小于0.013瓦·米-2,则相邻两盏路灯之间的最远距离为多少?

上海市第二十三届初中物理竞赛复赛试题 第10页 共 16 页

上海市第二十三届初中物理竞赛(大同中学杯)

参考答案

二、填空题(每小题6分,共30分)

9、 减少 , 减小 10、 > , 16 : 9

3

11、 1.25 x 10 , 7.5

上海市第二十三届初中物理竞赛复赛试题 第11页 共 16 页

12、 16.4

13、① B , a

② R’ , R , A1(A2) , I1(I2)

三、计算题(本题共27分)

14、(8分)

解:搅拌机每秒钟使水增加的内能:

E=Pt=900×l×0.8=720焦 (2分)

由Q=cm△t可知,这些能量可以使水温度升高:

Q720?t???0.3430C (2分) 3cm4.2?10?0.5

只需在图中找出水冷却时温度随时间变化的快慢等于0.343℃/秒的位置,对应的点所表示的温度即为水的最终温度。在图中作直线AB,使沿AB的温度变化快慢等于0.343℃/秒,作AB的平行线A'B'与图线相切,读出切点P的纵坐标,可知水的最终温度为30℃。

说明: 根据作图的情况,答案在27℃~33℃均给分。 (4分)

15.(9分)

该发动机每秒钟做功:w=P.t=120千焦

每秒钟曲轴完成6000/60= 100转

上海市第二十三届初中物理竞赛复赛试题 第12页 共 16 页

(1)飞轮每转动半周里,发动机做的功

120?103

?10?600J 100?2

(2)每个做功冲程里,气体做功为

W= p.△V= p×O.5L=600焦

可得P=1.2×106帕

说明:根据不同的解法,结论正确给同样的分。

16. (10分)

由能量守恒定律知,加热系统产生的功率

mQ?P0 (4分) t

其中m为300秒内收集到的水的质量,Q为每千克lOO摄氏度的水汽化所需吸收的热量,P0为损失的功率。利用表中数据可以得到两个方程: P?

285?10?328?10?3

?Q?P0 (4分) 300

4?10?3

?Q?P0 (4分) 300100?10?3

Q?2.3125?106J (2分)

四、实验题(本题共14分)

17 (1)第一次测量:电阻箱的取值为R01,电流表示数为NI格; 改变电阻箱的阻值,第二次测量:电阻箱的取值为R02,电流表示数为N2格。

由电池两端电压一定可得关系式:

(RX?R01)N1?(RX?R02)N2 ,

解得:

RX?

R02N2?R01N1 (4分) N1?N2

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(2) 最大值9999欧姆 (2分)

设电流表偏转1格表示的电流为I,则电源电压为:

E=I(9999欧姆+Rx)

第二次电流表指针的偏转格数最大为30格,对应电阻箱的取值R0,有:

30I(Ro+Rx)=I(9999欧姆+Rx)

Ro=333.3欧姆-0.967Rx

由于Rx未知,可取任意值,可知:

电阻箱的可取值范围:

最小值334欧姆,最大值9999欧姆 ??(2分)

(3)由

E?I(R0?RX) 可知,R0?E?()?RX 作R0?(),可求出RX的值

由图象可知:

读数错误的是序号为2-组,未知电阻阻值为20欧姆。

评分标准:

图像 (2分) 2 (2分) 20 (2分)

说明:电阻阻值根据所作的图像,在(15—25)欧姆范围内均给分。

上海市第二十三届初中物理竞赛复赛试题 第14页 共 16 页 1I1I

四、判断与说理题(本题共47分)

18(15分)

(1)出海的船离开港口时,船身先消失,然后桅杆再消失在海面上:月食。

(2)将延后;大气层对太阳光的折射作用

(3)月球自转的周期等于月球绕地球公转的周期

(4) 2.19×10-5千米/(秒·光年)或2.31×10-18秒-1 加速

19.(6分)

乙同学对,甲、丙两同学不对。 (2分)

对三角板:设直角三角形斜边上的高为h。则均匀的三角板的重心P到斜边的距离为h/3=O.333h。

对三角形:根据三根细杆的长度,质量分别设为m0,m0,2m0 显然可知,总质量为2m0的两根直角边整体的重心与斜边的距离为h/2。

考虑斜边质量可知:三角形的重心到底边的距离为:

2

2?2?1

2h?0.293h

0.293 h<0.333h,所以P到斜边的距离大于P’到斜边的距离。

21 (2)(8分)

设一盏路灯的电功率为P0,地面P点跟路灯的连线与地面的夹角为,则地面P点处垂直光的传播方向上的光强为:

I?K'?P01???24?d1 h2()sin?

考虑到相邻两盏灯同时照亮,地面不垂直光的传播方向,地面实际的光强为:

?P0

h24?()sin??2sin?

由题意知,这一光强应等于0.013瓦·米-2。

即:

?P0

4?(h2)sin??2sin???P0sin3??0.013Wm?2 22?h

上海市第二十三届初中物理竞赛复赛试题 第15页 共 16 页

代入PO=200W,h=5m,解得:

sin??0.581 ??35.520

两灯间的uida距离为:

L?2h/tan??14.0m

12.既然是竞赛题,范围你应该会吧(以A点为原点,直路为X轴,6米为一单位(0,3)(1,2.5)(2,2)(3,1.5)(4,1)(5,0.5)(6,0))

第二个问题可以换成折射问题来分析,由于沿草地边缘直路运动的最大速度是6米/秒,在草地上运动的最大速度为3米/秒

所以折射率n=3/6=0.5,所以入射角为90度,折射角为90*0.5=45度。

从P画45度角的直线交草地边缘于B点。(好像很凑巧B和A同点)

t=s/v=6*6*√2/3=17.0

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