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第十三届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题及详解(2003年)

发布时间:2013-09-27 17:35:17  

第十三届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题

注意事项:

1.首先填写所在地区、学校、姓名和考号。

2.用蓝色或黑色钢笔、圆珠笔书写。

3.本试卷共有五个大题。每题除基本分外,还有加分。凡给出了多种解法、方法巧妙、充分运用了数学工具等、表述条理性好等,都可加分。

4.答卷时间:2003年4月20日(星期日)上午9:30—11:10。

一、(15分+4分) 现在许多平房和多层建筑的屋顶都安装了太阳能热水器,用于家庭洗浴。试分析热水器对供水压力、水管强度两方面的要求。

二、(15分+4分) 采取什么方法可以把大块马铃薯尽快煮热?尽可能多地写出可行的方法,并说明其中的物理原理和这种方法的优缺点或适用场合。

三、(25分+4分)当你背对着路灯向前匀速行走时,定量分析你的身影长度变化的规律。

四、(25分+4分) 利用空的塑料饮料瓶(如矿泉水瓶)能做哪些物理实验?尽可能多地写出来。要求写出实验的装置和制作要点(必要时画出简图)、简明操作步骤、所根据的物理原理。

五、(20分+4分) 为了交通安全,机动车转弯时,要使用转向灯对其他车辆及行人发出信号,同时车内的转向指示灯装置也会给驾驶员提供转向灯是否正常的

信息。具体地说,当机动车要向右转弯时,前、后两只转向灯D右1,D右2均正常发光,车内的转向指示灯同时也闪亮,而两只左转向灯D左1、D左2不发光。左转弯与右转弯的情况类似。

如图所示,机动车转向灯电路的四只转向灯D右1、D右2、D左1、D左2以及转向指示灯D尚未接入电路。已知四只转向灯均为标有“6V,10W”字样的灯泡,转向指示灯D标有“6V,1.5W”字样,电源电压为6V,图中RJ为闪光器,它可以使电路间歇地通、断。请回答:

(1)按题目要求将四只转向灯D右1、D右2、D左1、D左2及转向指示灯D接入电路,完成机动车转向灯电路图。

(2)四只转向灯的额定功率相同,为什么转向灯电路工作时,总是两只转向灯发光,另外两只转向灯不发光?请运用你学过的电学知识加以分析、论证.

左1

左2

第十三届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题详细解答

一、设热水器距地面的高度为h,热水器中的水在地面附近产生的压强为

P=ρgh

供水管要能把水送到热水器上,水压要大于P.

例如,楼顶高 10m ,要求供水压强大于

P=1×103kg/m3×10N/kg×10m =1×105Pa

这相当于标准大气压.

底层的水管要能承受1×105Pa以上的压强.顶层水管的耐压要求可以低些,例如直接与热水器相连的水管可以使用塑料管.

二、1.使用高压锅.压强增大,锅内水的沸点增高,可以用较短时间把马铃薯煮熟.优点是速度快,而且由于温度高,乌铃薯熟得快.缺点是不能随时开锅观察,有可能把马铃薯煮烂.

2.把马铃薯切成小块再煮.这是因为热量比较容易到达小块马铃薯的内部,内部温度上升较快.优点是简便易行,缺点是水分过多地深人马铃薯内部,口味变差,营养也有损失.

三、这时,身影越来越长.身影长度l与身高h、灯高H、人行速度v的关系可

以用如图1所示的几何关系表示.

因为三角形OED与三角形DBC相似,所以

lh ?vtH?h

由此解出

hvl?t H?h

这表明,身影越来越长,而且影长是匀速增加的,速度为

lhv u??tH?h

从这个表达式中可以看出

①影长增加的速度u与人行速度v成正比.

② 当人比灯杆矮很多时, h??H,H?h?H, h所以u?v H

这表明影长几乎不随人的行走而变.

③ 当人的身高与灯高相差无几时,h?H,u??v,这表明影长的变化速度远大于人行的速度.

四、可以做一个抽水机模型.如图2,在瓶盖上挖一个直径1cm左右的孔,再剪一个比孔稍大的塑料片.用塑料片把孔盖住,用软布和万能胶把塑料片的一边与瓶盖粘牢,使它成为一个单向阀门.在饮料瓶的侧面开一个小孔,再把瓶盖拧牢,抽水机模型就做成了.使用时,把瓶盖向下插入水中,一只手用力捏瓶,排出瓶内部分空气,然后用另一只手堵住瓶侧面小孔,松开捏瓶的那只手,水就在大气压的作用下上升到瓶中,再露出瓶侧面小孔,用力捏瓶,水就从小孔流出.

五、(1)电路如图3所示.

(2)不论转向开关S接至位置1还是位置2,所有的灯都接入了电路. 若车向右转向,则开关S接1,此时D右1和D右2正常发光,而D左1和D左2并联后与D串联.

因为转向指示灯的规格是,“6V、1.5W”,所以转向指示灯D的电阻为

U2

RD??24? PD

U2

?3.6? 转向灯的规格都是“6V、10W”,所以转向灯的电阻均为R?P

.

R?25.8? 2

通过转向指示灯D的电流:ID=U/R总=0.23A.所以转向指示灯D上获得的功率: 左(或右)两只转向灯和转向指示灯总电阻:R总?RD?

P'D?I2R?1.36W

由于P'D与转向指示灯的额定功率(1.5Ww ) 相差不多,所以此时转向指示灯能发光.

而此时通过左转向灯中每只灯泡上的电流: I=ID/2=0.115A ,所以每个左转向灯的实际功率为:P总=I2R=0.052W.由于左转向灯的P总远小于其额定功率10W ,所以左转向灯不能发光.

当车向左转向时,同样的道理,只有左转向灯发光而右转向灯中虽然有电流通过但并不发光.

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