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2013年上海市第27届初中物理竞赛(大同中学杯)复赛试题及答案

发布时间:2013-11-09 08:45:13  

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

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1.00×10干克/米,水的比热容4.2×10焦/(千克·℃);空气密度为1.29干克/米;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)

1、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。

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。

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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。

图1 图2

4、如图3所示,是一根长直密绕通电螺线管的剖面图,A、B分别是在螺线管轴线上的两点,A点在螺线管的端面处,B点在螺线管的内部,则B点的磁场()

A.比A点磁场强;

B.比A点磁场弱;

C.与A点磁场大小相等;

D.无法确定。

5、如图4所示,是一种装咖啡的壶。咖啡壶的侧面装有一个透明的长直玻璃管,它和咖啡壶构成了一个连通器,用以显示壶中液面的高度。当阀门(俗称龙头)打开后,就会有咖啡流出,阀门关闭时,咖啡立即停止流出,那么玻璃管中的咖啡液面的变化情况是()

A.无论阀门打开还是关闭,都始终和壶中的液面等高;

B.阀门打开时和壶中的液面等高,阀门关闭时先上升到比壶中液面稍高处,然后再降到和壶中液面等高处;

C.阀门打开时会突然上升一小段高度,阀门关闭时先下降到比壶中液面稍低处,然后再升到和壶中液面等高处;

D.阀门打开时会突然下降一小段高度,阀门关闭时先上升到比壶中液面稍高处,然后再降到和壶中液面等高处。

图3

图4

6、如图5所示,是某同学用一次性纸杯自制的走马灯模型,用支架支在白炽灯上,点亮白炽灯,纸杯就旋转了起来。更换不同瓦数的白炽灯泡,以及利用透明塑料片卷成的不同长度的圆筒加在走马灯上方,都可以观察到纸杯的转速发生了改变。同学们就此发表了四条意见:

①因为空气对流,纸杯发生了旋转;②塑料圆筒长度越长,纸杯旋转得越慢;③白炽灯的瓦数

越大,纸杯旋转得越快;④纸杯的转动方向与杯底开口方向相反。其中与事实符合是()

A.①②③;

B.①②④;

C.②③④;

D.①③④。

7、有五个完全相同的杯子,其中一个盛满开水,其他杯中没有水,仅利用杯子的吸热作用,将开水的温度降低,则下列方法中效果最好的是()

A.将第一杯中的水,平均倒入其余四个杯子中;

B.先将第一杯中的水整杯倒入第二个杯子中,等到杯子不再吸热时,再倒入第三个杯子中,以此类推,最后倒入第五个杯子中;

C.先平均倒入其中两个杯子中,等到杯子不再吸热,再平均倒入剩下的二个杯子中;

D.无论怎样,最终的结果都是相同的。

8、有一“不倒翁”,形状可以简化成由半径为R的半球体与顶角为74o的圆锥体组成(如图6所示),它的重心在对称轴上。为使“不倒翁”在任意位置都能恢复竖直状态,则该“不倒翁”的重心到半球体的球心的距离必须大于

A.0;

B.2R/3;

C.3R/5;

D.3R/4。

图5

图6

二、填空题(每小题6分,共30分)

9、射电望远镜是用来观测和研究来自天体的射电波的基本设备,可以测量天体射电波的强度、频谱及偏振等量。射电望远镜的基本原理和光学反射望远镜相似。射电望远镜接收的射电波是______(选填“无线电波”、“红外线”、“可见光”、“紫外线”、“X射线”、“伽玛射线”),射电望远镜的工作时段是______(选填“只能白天工作”、“只能夜晚工作”、“只能在晴朗的天气工作”、“可以全天候工作”)。

10、如图7所示,A球为均匀带正电的绝缘球体,当它绕着白己的轴做逆时针旋转(由上往下看)时,则A球上方的小磁针的N级将______,A球左侧的小磁针的N级将______(均选填:“指向左”、“指向右”、“指向上方”、“指向下方”)。

图7

11、如图8所示,是一个简易的吊钩装置,它是由4根长度不一的刚性轻杆AD、DF、BC、CE铰接而成,A端通过固定转动轴连接在墙上,C端可以在光滑水平地面上左右白由移动。L1表示AD的长度,L2表示AB的长度,L3表示DF的长度,L4表示BC的长度,忽略吊钩到F点的长度,BCED构成一个平行四边形。若吊钩上不管挂上多重质量的物体,吊钩装置在水平面上的不同位置时都能处于平衡状态,则L1、L2、L3、L4必须满足的关系是______。吊钩装置处于平衡状态时,C端受到地面的作用力方向为______。

12、如图所示,正四面体ABCD金属丝框架,接在直流电源上,电流从A点进,B点出,四面体各棱的电阻相同,都为R。则A、B两点之间的阻值为_______;若将A、B、C、D各点之间的棱任意拆去一个,则A、B两点之间的最大阻值为_______。 图8

图9

13、各种运动比赛常以体重区分量级。己知运动员肌肉施力的大小与肌肉的截面积成正比。假设运动员的形体虽有不同,但密度几乎相等,且肌肉的伸缩速率也大致相同,则运动员运动的功率P与其质量M的关系可以写成P=KM,式中的K为一比例常数。由此可推出x的大小为_______。

三、计算题(本题共33分)

14、(9分)已知太阳正射到地球表面每平方米上的功率为1.0千瓦,现有一太阳能热水器,其收集阳光的面积为3.×8.0米,转换太阳辐射能为水的热能的效率为80%,假设此热水器的进水温度与室温皆为25℃,该热水器的热量损失率正比于热水器内水温与室温之温差。当热水器出水口关闭时,经过长时间照射后,热水器内的水温可以达到85℃,问当热水器以每分钟6升的流量出水,经过一段时间后,其稳定的出水温度为多少摄氏度?

15、(12分)如图9是多档位电热器的工作电路图,电热器内只有两个阻值分别为R1=50欧和R2=100欧的电热丝;旋转开关内有一块绝缘圆盘,在圆盘的边缘依次有“O、1、2-------9”共10个金属触点;可以绕中心轴转动的旋钮开关两端各有一个金属滑片,转动旋钮开关可以将相邻的触点连接。如旋钮上的箭头指向图中位置D时,金属滑片将2、3触点接通,同时另一端将7、8触点接通。电源电压为220伏。用这个旋转开关可以实现电热器有多档位加热功率的要求。请回答:

(l)该电热器可有几个不同加热档位?

(2)将此电热器接入家庭电路中,电热器在正常工作时每个档位的功率各是多大?并分别指出旋钮开关接在哪个档位。

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图9

16、(12分)某密闭房间内有一台空调,当房间内温度为t2,房间外温度为t1,正常工作时空调每秒消耗的电功W=2千焦,此时空调每秒从房间吸取的热量为Q2,向室外释放的热量为Q1,W与Q2、Q1之间满足如下关系式:

①W+Q2=Q1;②设:T=t+273,则有:Q2/Q1=T2/T1若室外向房间每秒漏进(或漏出)的热量与房间内外的温差成正比。当室外温度为30℃,温度控制器开关使其间断运转30%的时间(例如开了3分钟就停7分钟,如此交替开停),发现这时室内保持20℃不变。试问;

①在夏天仍要求维持室内温度为20℃,则该空调器可允许正常连续运转的最高室外温度是多少摄氏度?

②若在冬天,空调从外界吸热,网室内放热,仍要求维持室内为20℃,则它能正常运转的最低室外温度是多少摄氏度?

四、实验题(本题共27分)

17、(12分)某同学利用以下实验器材测量一个输出电压恒定,但是数值未知的电源。实验器材有:两个电阻箱R1和R2、一个理想的最大测量值为50μA的直流电流表G(电流表上只有0刻度和最大刻度)、一个电流表保护电阻Rg(阻值未知)、一个电键、若干导线。他设计了如下电路图,进行了如下操作。请在横线处填写必要的文字或数据,使整个实验操作过程完整、正确。

第一步操作:先不接电阻箱A_____(选填“R1”或“R2),其它元件按如图接上。合上电键S,调节另一电阻箱B的阻值,让电流表的指针指在______(选填“O刻度”或“最大刻度”),记下此时电阻箱B的示数为27200欧。

第二步操作:断开电键S,接入电阻箱A,并将其阻值调为______(选填“O”或“最大”),同时将电阻箱B的阻值减半,然后合上电键S,逐步______(选填:“增大”或“减小”)电阻箱______(选填:“A”或“B”)的阻值,使电流表的指针指在______(选填”0刻度”或”最大刻度”)位置,记下此时电阻箱的示数为3160欧。

根据以上测得值,可以推算出Rg的阻值为______欧;被测电源的电压为____伏。(结果请保留小数点后两位)

18、(15分)现有下列实验器材:物理天平一台,盛有水的烧杯一个,铜管材料一小块,蜡(蜡芯材料)一大块和细线若干。某学生在没有测量比度的器材的情况下,利用所给仪器,按以下实验

3

步骤测量一根己知长度的铜管内径。已知铜管长度L=8.12厘米,水的密度ρ0=1.00克/厘米。请在横线处填写相应的表达式或数据:

①调节物理天平;

②把小铜块分别置于空气中、水中称量,得出平衡时砝码的质量分别为m1、m2;则小铜块的密度计算表达式:ρ1=______;

③把小蜡块在空气中称量,平衡时砝码的质量为m3;把小铜块与小蜡块捆在一起浸没于水中称量,平衡时祛码的质量为m4。则蜡的密度计算表达式:ρ2=______;

④将铜管中塞满蜡;

⑤把含有蜡芯的铜管分别置于空气中和水中称量,平衡时砝码的质量分别为m、m'。则可求出铜管内径d;下表为某次测量得到的数据:

五.判断与说理题(本题共28分)

19、(12分)某同学出家门就可以看到东方明珠塔,他拿出书包里的直尺,伸直手臂量了一下塔高3cm,该同学记得上课时老师曾介绍过东方明珠塔高约460m,于是他估算出他家到东方明珠的直线距离。这位同学的家旁有一个地铁站,从此站出发乘坐N站即可直接抵达陆家嘴。从地图上看,地铁线路接近直线。请分析说明:

(1)该学生如何估算他家到东方明珠的直线距离L。

(2)画出相应的示意图,并计算L约为多少千米。

20、(16分)空气的阻力与速度有关,我们把研究的对象近似的简化成球体,当物体的速度比较慢时,空气阻力的表达式是f=6πηrV,η是空气的黏度,取η≈1.8×10帕·秒,不考虑它随温度的变化,r是物体的半径,V是物体的速度大小;当物体的速度比较快时,空气的阻力的表达式是f=πρ空rV/5,式中ρ空为空气的密度。依据以上的原理,请分析以下问题:(球体的体积公式为V=4πr/3)

(1)试计算半径分别为r1=10米与r2=10米的水滴在空中竖直下落的速度,并由此说明云、雾和雨是由何种半径的水滴下落形成?

(2)在尘土飞扬的马路上洒水的物理原理是什么?

(3)PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,也称为可入肺颗粒物,每立万米空气中这种颗粒的含量越高,就代表空气污染越严重。请简要分析PM2.5的来源,以及PM2.5在大气中的停留时间长、输送距离远的原因。 -6-3223-5

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