近三年(2014—2016)上海大同杯初中物理竞赛复赛试题及参考答案

近三年(2014—2016)上海大同杯初中物理竞赛复赛试题及参考答案 上海市第二十八届初中物理竞赛(大同中学杯) 复赛试卷(2014年) 说明: 1(本试卷共有五大题，答题时问为l20分钟，试题满分为l50分( Word—小小虫 333 (本试卷中常数g取10N,kg，水的比热4.2 ×10J,kg??，水的密度1.0×10 kg,m2 一、选择题(以下每小题只有一个选项符合题意，每小题4分(共32分) 1(当坐在野外的篝火旁时，我们看到篝火后面的物体是晃动的(原因是( ) A(视觉错误，因为火焰在跳动 B(火焰加热空气，使空气密度不均匀且不稳定 C(火焰作为光源在抖动(所以经后面物体反射的光也在晃动 D(火焰加热了另一边的物体，使它热胀冷缩(所以看到它在晃动 2(如图所示，将l44根长钉固定在木板上，尖端朝上，将一只气球置于上方，手轻轻放在气球上。若手轻轻下按，则( ) A(气球会立即破掉，因为气球受到手的压力 B(气球会立即破掉，因为气球受到钉子的压强过大 C(气球不会破，因为气球受力平衡 D(气球不会破，因为气球受到的压力被分散，压强 不足以刺破气球 3(如果不慎在照相机镜头上粘上一个灰尘颗粒(如图)，那么拍 摄的相片( ) A(其上部将出现一个黑点 B(其下部将山现一个黑点 C(其上部和下部皆无黑点 D(其上部和下部各出现一个黑点 4(太阳面的温度约为6000?，所辐射的电磁波中辐射强度最大的在可见光波段;人体的 温度约为37?，所辐射的电磁波中辐射强度最大的在红外波段。宇宙空间内的电磁辐射相当于零下270?的物体发出的，这种辐射称为“3K背景辐射”。“3K背景辐射”的波段为( ) A(γ射线 B(x射线 C(紫外线 D(无线电波 5(往热水瓶里灌水，热水瓶在被灌满的过程中，从热水瓶口发出声音的音调( ) A(越来越高 B(越来越低 C(始终不变 D(忽高忽低 6(神州十号上天后，宇航员王亚萍在太空授课，做了一个水膜实验。将细圆环从水中取出形成水膜。有关水膜厚度的描叙正确的是( ) A(中央薄，四周厚 B(中央厚，四周薄 C(四周和中央一样厚 D(以上三种情况都会出现 7(如图所示，两个通电螺线管与电源构成图示电路，在其内部和两个螺线管之间中部上方分别放置一个小磁针，静止时小磁针的位置正确的是( ) 1 O8(如图所示，一个半径为R的半圆形凹槽固定在地面上，一个半径为kR(k<1)的圆柱体从凹槽的右端静止释放。假设凹槽内表面足够粗糙，圆柱体在滚动时不会打滑。刚释放时，圆柱体表面的箭头指向凹槽中心O，当k=1/5时，圆柱体滚动到凹槽左端最高点时的箭头指向为( ) A(水平向右 B(水平向左 C(竖直向上 D(竖直向下 二、填空题(每小置6分，共30分) 9(甲、乙两个水箱，上端开口，装有相同体积的水，乙水箱中的 水位较高。现在两个水箱底部开两个面积一样的小孔，水从孔中流 甲乙出。实验观察发现(水箱中的水流光所需要的时间与水箱横截面成正 箱中的水先流光。设乙箱中的水流掉一半的时间比、与储水高度的平方根成正比。则 为t，则剩下的水流完所需时间为 。 10(某同学家的热水器的温度控制器未能正确安装，他从镜子里看到了如图所示的像，则此时显示的温度是 ，如果显示的温度是64?(请在下面空格处画出通过镜子看到的数字的像 。 11(如图所示为“风光互补路灯”系统。它在有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电机发电，并将电能输送至蓄电池储存起来，供路灯照明使用。下表为某型号风光互补路灯系统配置: 2如果当地垂直于太阳光的平面得到的太阳辐射最大强度约为240W/m，要使太阳能电池的 2最大输出功率达到36W，太阳能电池板的面积至少要 m，当风速为6m/s时，风力发电机的输出功率将变为50W，在仅靠风力发电的情况下，将蓄电池电能由20,充至90,所需时间为 h。 风力发电机 太阳能电池组件 其它元件 最小启动风速 500Ah m/s1.0 太阳能电池输出功率 36W 蓄电池 最小充电风速 12V m/s2.0 最大限制风速 太阳能转化效率 大功率LED 800W m/s12.0 15% 路灯 最大输出功率 400W 12V 12(如图所示的电阻网络中，AC、CB、BD、DA四边形的电阻为r，其余各边的电阻C AB D 2 都相等，但阻值未知，测得AB两点之间的总电阻为R。当在C、D两点之间连接一段阻值为R的电阻时，AB两点之间的总电阻R′= ;若将AC、CB、BD、DA四根电阻丝皆换成阻值为2r的电阻，则AB两点之间的总电阻R〞= 。 13(我们把闭合电路中大小和方向都随时间作周期性 I/A变化的电流，叫做交流电。我国民用交流电的电压为 220V，频率为 Hz。上述220V是交流电的电压42 有效值。有效值是指让交流电和直流电通过相同阻值 的电阻，如果在相同时问内产生的热量相等，就把这 t/sO一直流电的量值称为该交流电的有效值。右图所示为0.040.010.030.050.02某交流电电流随时间变化的图象(该交流电的电流有 -32效值为 A。 三、计算题(本题共32分) 14((8分)如图所示，一个用电阻丝绕成的线圈浸没在盛油的量热器中。量热器为绝热容器，不会与外界发生热交换。线圈的电阻为R，R会随温度变化，其变化θθ 规律可以用公式R=R(1+αθ)表示，式中R为0?时线圈的电阻、θθ00 为线圈温度、α为电阻的温度系数。现将线圈两端接入电压恒定的电源， 线圈发热使油温缓慢地上升。已知油的初始温度为0?，此时油温升高 的速率为5.0?,min，持续一段时间后，油温上升到30?，此时油温升 高的速率变为4.5?,min。试求此线圈电阻的温度系数α。 15((12分)如图(a)所示，一根质量分布均匀的细直硬杆，长度为L，质量为m在杆的最左端A与距右端L/4的B处立两个相同的支撑物，将细杆水平支起。求: (1)A处与B处的支持力N与N。 AB (2)在杆的最右端C再加上一个同样的支撑物，如图(b)所示。假设支撑物均由相同的弹性材料制成，当它们受到挤压时会产生微小形变，其竖直方向上发生的微小形变与弹力成正比，则A、B、C三处的支持力N、N与N分别为多少? ABC AB (a) ABC (b) 3 16((12分)如图所示，两个焦距分别为f和f的薄透镜L和L平行放置，两透镜的光轴 1212 略微错开。已知:两透镜相距为D，D< f;两光轴间的距离为σ。以透镜L的光心为原点，12其主光轴为x轴(向右为正方向)，向上为y轴，在图示平面内建立坐标系。求此透镜组右侧的焦点坐标。 四、实验题(本题共26分) 17、(12分)有一内阻约为1000Ω,2000Ω之间的电流表，因年代 久远标度值已经看不出，仅有刻度，某同学利用右表所列器材、若 干导线和电键等元件设计了一个测量该电流表内阻的电路。下图为 已经完成部分线路连接的实物连接图。 (1)请用笔线代替导线完成实物连接图。 (2)请完成以下实验步骤: ?将电键S断开，按电路图接好各元件，使滑片P先置于 (选填:“a”或“b”)端，电阻箱阻值调为 (选填:“零”或“最大”)。 G?闭合电键S，调节滑片P于某一位置，使电流表?的指针偏转，并使指针在 (选填:“最大量程”、“最大量程的三分之二”、“最大量程的一半”或“最大量程的三分之一”)处。 G?调节 (选填:“滑动变阻器”或“电阻箱阻值”)，使电流表?的指针指在 (选填:“最大量程”、“最大量程的三分之二”、 “最大量程的一半”或“最大量程的三分之一”)处，记下 (选填:“滑动变阻器”或“电阻箱阻值”)的阻值R。 ?即得待测电流表内阻为 。 (3)利用此方法测得的电流表内电阻 其实际的内阻(选填“大于”、“小于”)。造成这种误差的原因是 。 4 18((14分)某同学为测量某种油的密度，找到一个特殊的平底试管。该试管内、外截面均匀 ，管壁有一定厚度，试管底部很薄其厚度忽略不计。实验室有以下器材:盛水大容器、尺、滴管、作图用坐标纸、吸水棉和吸水纸、蒸馏水、装在塑料杯内的待测密度的油。他按照如下的方法进行测量: (1)如图所示，将试管口向上，竖直浸入盛水大容器中; (2)在试管中加水。先加一定量的水，待试管平衡后，用 尺测出l、l。然后不断地加水，始终保持试管平衡，测得多 cz 组l、l记入表中: lczZlC (3)把试管中的水倒掉(并用吸水棉和吸水纸将试管擦干( 在试管中滴入待测密度的油，重复上述过程: (4)作图求解油的密度。 表1 表2 管中加水 管中加油 l(cm)l(cm)l(cm)l(cm)CCZZ 3.70 11.70 5.70 12.50 4.50 12.30 6.00 12.60 4.90 12.60 6.00 12.80 5.20 12.90 6.40 13.00 5.30 13.00 6.80 13.30 5.70 13.30 7.20 13.50 请根据上述实验步骤，推导出求解油密度的关系式，并利用表中的数据，通过作图求出油的密度。 5 五(判断与说理题(本题共30分) 19((8分)如图所示，用电阻率为ρ的导电物质制成内、外半径分别为a和b的半球壳形状的导体(图中阴影部分)。将半径为a、电阻不计的球形电极嵌入半球壳内，作为一个引出电极;在导电的外层球壳上镀一层金属膜(电阻不计)作为另外一个电极。设该半球壳导体的阻值为R。 (1)根据你的判断，R的合理表达式为( ) baba,，,,，，，，A( B( RR,,2ab2ab,, abab,,C( D( RR,,2()ba2()ba,，,, (2)请对你的判断给出合理的解释。 20((8分)在一个大试管内装满水，将一个直径略小于试管内径的有机玻璃棒插入试管内，如图所示将整个装置竖起，发现有时候有机玻璃棒会沿试管内壁向上移动，有时会向下移动，请通过计算说明产生上述不同现象的原因。 强为P，试管内部截已知有机玻璃棒质量为m，水的密度为ρ，大气压0 面积为S。 21((14分)要使管道里的液体匀速运动，必须在管道两端有一个压强差?P，现有一根长为L，半径为r的水平直圆管，单位时间内通过管道截面的液体体积称为流量Q。已知流量Q与L，r，?P有关，还和液体的黏度η有关，η的单位为Pa?s。 ,P ,,,,(1)已知，其中k是一个没有单位的常数，所有力学量的单位都是由三,Qkr,,,L,, 个基本物理量(质量、长度、时间)的单位组合而成。请根据等式两边单位应相同的原理，求出，α、β、γ的值。 -2(2)实验求得(1)题中k=π/8，设成年人主动脉的半径约为r=1.3×10m，主动脉的血流 -3量为100ml/s，血液的黏度为4.0×10Pa?s。试求在一段0.2m长的主动脉中两端的压强差?P，并分析当病人患有动脉粥样硬化(相当于血管内径变小)后对人体健康的影响。 6 . 11Nmg,A26 8 Nmg,B26 7Nmg,C26 ,,,f(f,D)f212,,F,16(. ,,f,D，ff,D，f1212,, 17( 7 (2)1a，零;2最大量程;3电阻箱阻值，最大量程的一半，电阻箱;4; R????(3)大于，实际上是电流表内阻与滑动变阻器的阻值的差. ll,ZC油油18.. ,,=油水ll,ZC水水 19(B 20( mg当时，有机玻璃棒向下移动; ,h,gS mg当时，有机玻璃棒向上移动; ,h,gS mg当时，有机玻璃棒静止. ,h,gS ， 21.(1),,,,,,,1,1,4 ,,638100104100.2，，，，，4(2); ,,,,,pQLkrPa/()7.136,24(1.310)，, 当病人患有动脉粥样硬化后，血管内径变小，要维持正常的血流量，需要增加血管两端的压强差，引起高血压，加大心脏负担，还会进一步影响身体其他方面的健康.. 8 上海市第二十九届初中物理竞赛(大同中学杯) 复赛试题(2 0 1 5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、二大题只要写出答案夕不写解答过程: 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(考试完毕将试卷、一答题纸、草稿纸分开上交。 334(本试卷中常数g取9.8牛/千克，水的比热容4.2×10焦/千克??，水的密度1.0×103533千克/米，大气压强1.01×1 0帕，水银密度13.6×10千克/米。 一、选择题(以下每小题只有一个选项符合题意，每小题4分，共3 2分) 1(5 0年前华裔物理学家高锟在光导纤维通信领域取得突破性的进展并因此获得2009年的 诺贝尔物理学奖。光纤传播信息利用的原理是( ) (A)光的全反射 (B)光的折射 (C)光的衍射 (D)光的散射 2(对以下物理现象的分析和解释正确的是( ) ?在有雪的路面上撒些食盐，使冰雪的熔点升高，更容易融化。 ?在加油站，有“禁止使用手机”警告语，这是由于手机发射的电磁波会引起汽油燃烧，发生危险事故。 ?通常冰冻的肉在水中比在同温度的空气中解冻得快，烧烫的东西放入水中比在同温度的空气中冷却得快，这些物理现象都说明水的比热容比空气大。 ?从高处落下的薄纸片，即使无风，纸片下落的路线也曲折多变，是由于纸片表面各处的气流速度不同，导致纸片上各处受力不均匀。 (A)?? (B)?? (C)?? (D)?? 3(为了节能，商场安装了智能化的电动扶梯。无人乘行时，扶梯运转得很慢;有人走近扶 梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转。要实现这样的功能，需要安装传感器，则一般采用的 传感器为( ) (A)位移传感器 (B)电压传感器 (C)光电传感器 (D)温度传感器 4(某同学站在圆心O处用细绳拉着小球，使球跟着身体在水平面内作逆时针运动，俯视图如图所示。当小球运动中经过某点时，该同学释放细绳，小球恰击中P处竖直硬杆，则释放时小球位于图中的( ) (A)A点 (B)B点 (C)C点 (D)D点 第5题图 第4题图 5(一个质量为M，电量为q的小球由一根质量不计的绝缘细线悬挂在真空中，真空中存在如图所示的匀强电场，在此区域中小球所受电场力大小相等、方向相同，且方向与图示中电 9 场线方向平行，小球在图中所示的O点保持平衡。当细线被切断之后，小球的运动轨迹是( ) (A)直线OA (B)直线OB (C)曲线OC (D)直线OD 6(如图所示，在静止的小车上有一充满液体的密闭容器，容器内分别静止着气泡A、悬浮在液体中的物体B、沉底的金属球C。当小车带着容器由静止开始向右运动时，三个小球的位置相对容器的运动情况是( ) (A)A球不动，B球向左，C球向右 (B)A球向左，B球不动，C球向右 (C)A球向右，B球不动，C球向左 (D)A球向左，B球向右，C球不动 图(a) 第6题图 第8题图 图(b) 7(小轩乘飞机时发现了电视屏幕上显示飞机有两个不同的速度，如图(a)、(b)所示，经过判断她得出了结论，请教了乘务员后得知自己判断是正确的。她的判断是( ) (A)图(a)显示的是飞机相对地球球心的速度，图(b)显示的是飞机相对下方地面的速度 (B)图(a)显示的是飞机相对空气的速度，图(b)显示的是飞机相对下方地面的速度 (C)图(a)显示的是飞机相对下方地面的速度，图(b)显示的是飞机相对地球球心的速度 (D)图(a)显示的是飞机相对下方地面的速度，图(b)显示的是飞机相对空气的速度 第7题图(b) 第7题图(a) 8(己知无限长通电直导线周围某一点的磁感应强度的表达式:B=kI/r，其中r是该点到通 2电直导线的距离，I为电流强度，k为比例系数(单位为牛/安)，如图(a)所示。则根据上式可以推断，如图(b))所示，一个通电圆线圈半径为R，电流强度为I，其轴线上距圆心O点距离为h的某一点P的磁感应强度B的表达式可能正确的是( ) 10 二、填空题(每小题6分，共30分) 9(如图所示是一种新型弹弓式安全锤，利用两个吸盘将安全锤固定在玻璃窗的边缘，紧急情况下，使用者像拉动弹弓一样将锤头向后拉，释放后击破玻璃。 若吸盘的直径为4厘米，为保证安全锤能正常使用，则拉开锤头时允许施加的最大拉力为______牛;实际允许施加的最大拉力往往小于该值，则可能的原因是______。 10(一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示。设玻璃对a、b的折射率分别为n和n，a、b在玻璃中的传播速度分别为为v和v，则ababn_____n，vv。(均选填“>”、“<”或“=”)。 aba__________b 第9题图 第10题图 211(如图所示一个足够长的两端开口的U形管内装着水银，U形管左管横截面积为6.5cm， 2右管横截面积为15cm。将800克水缓慢灌入U形管左管，平衡后在水和水银面的交界处液体产生的压强大小为_____帕，U形管右管水银面高度上升了_____厘米。 第12题图 第11题图 12(如图所示电路中，三个电表R、S、T连接无误，两个电灯M、N均正常发光，但R、S、T是电压表还是电流表未知，只知道读数依次为1.5、1.2、2.4(单位是伏特或安培)。根据题设条件，可得出M、N的阻值分别是_____欧姆、____欧姆。 213(无风时，以速度V跑步，人所受的空气阻力，C孝阻力系数，为空f,1/2C,Av,气的密度，A为人在垂直于运动方向上的截面积，阻力功率P=fv。己知某人于平地上匀速 2 跑步时，身体为跑步持续提供80W的功率，若此人质量m=60千克，A=0.40米，C=2.0， 3P=1.3千克,米，且跑步时没有任何打滑，则此人的跑步速度为_________米,秒。若 空 肌肉消耗能量做功的效率为25,，则此人跑步30分钟消耗__________焦耳的能量。 11 三、计算题(本题共34分) 14((10分)在工业以及科研中为解决机器的过热问题，除通过空气自然散热之外，还采用 水冷却技术，其原理是将冷水注入与机器接触的水冷管，冷水吸热舞温后被排出，使机器工 作温度保持稳定。现有一台输入功率P、效率为的发动机，为使其在室温为t的环境下正 , 常工作时不能过热，每秒扶水冷管入口处通入体积为V、温度为t的冷水，出口处的水温为 T。假设该发动机的总散热面积为S，其中与水冷管接触的面积为S，其余部分与空气接触，1 且空气接触部分只能带走按面积分配的25,的热量，余下热量全部由水冷管带走。求该发动机正常工作时，S与S的比值。(己知水的比热容为C，密度为) ,1 15((12分)有一半径为R、长为L，质量均匀分布的圆柱体，将其水平放入密度为的水,0中，圆柱体浮于水面，截面如图(a)所示。测得圆柱体顶端距离水面高度为H=0.5R。 (1)求圆柱体的密度和的比值; ,,0 (2)若将圆柱体中间挖出半径r、长度为L的圆柱型空腔，截面如图(b)所示。现将其水平放入水中，空腔恰好全部没入水中，测得此时。H=0.48R，则挖去部分的半径r是圆柱体半径R的多少倍? 计算中可能用到的角度与对应余弦值如下表所列。 第15题图(b) 第15题图(a) 16((12分)一辆卡车以速度v=72公里/小时通过减速带，司机利用搁置在仪表盘上的车载计时仪记录汽车前轮和后轮先后与减速带撞击的声音的时间间隔来测量声速。车载计时仪位于前轮轴的正上方，在前轮通过减速带时开始记时，在t=0.006秒第一次接收到声音信号，在1 t=0.312秒第二次接收到声音信号。已知汽车前后轮轴之间的距离L=5.86米，求声音在空2 气中的速度秒v(不考虑除空气外其他介质对声音传播的影响，结论保留小数点后两位)。 0 12 四、实验题(本题共20分) 17((4分)误差的产生有多方面的原因，根据误差的性质及产生的原因，可分为系统误差、 偶然误差、过失误差3种，以下属于系统误差的是( ) (A)在温度20?制作的铁尺，在—40?温度下测量物体长度，由于尺的收缩引起的误差 (B)用浮力测物体的密度，因为温度的改变而使液体密度变化引起的误差 (C)测某些精度较高的参量时，受到外界环境的干扰(如振动、气流等)引起的误差 (D)某学生对仪器使用的方法不正确引起的误差 18((8分)用金属制成的线材(如钢丝、钢筋)受到拉力作用会伸长。如果要直接测试成品线材，比较困难。为此，我们可以选用同种材料制成样品进行测试，下表是对样品测试取得的数据。 —4 2横截面积S/10m 长度 250 500 750 1000 伸长量 L/m —2X/10m 拉力 F/N 1 0.05 0.04 0.08 0.12 0.16 2 0.05 0.08 0.16 0.24 0.32 3 0.05 0.12 0.24 0.36 0.48 1 0.10 0.02 0.04 0.06 0.08 1 0.20 0.01 0.02 0.03 0.04 请回答下列问题: (1)这种测试方法，运用了怎样的科学思想? (2)根据样品的测试结果，该材料制成的线材受力后的伸长量x与材料的长度L、材料的 横截面积S及拉力F的函数关系为_________。 2(3)现有一该材料制成的金属杆，长为5米，横截面积为0.8厘米，设计要求它受到拉力 后的伸长不超过0.4厘米。其能承受的最大拉力为_________。 19((8分)把一个装满80?的热水的热水袋悬挂在空中，并用一支温度计插入热水中来测 量水温，假设室温维持在20?不变，测得温度与时间的数据如下表: t(分) 0 10 20 30 40 50 60 T(?) 80.0 56.4 42.1 33.4 28.1 24.9 23.0 (1)请根据表中数据找出T—t的函数关系。 (2)试问水的温度由80?降为30?，经过的时间为多少? 13 五(判断与说理题(本题共34分) 20((9分)搅拌水的时候可以对水做功，使水的内能增加，但几乎不可能让一个人通过搅 拌的方法使一杯水沸腾，请说明理由。 21((10分)如图所示，某同学做了一个气体膨胀的小实验，他将瓶盖的平滑顶部沾水，翻转后放在可乐瓶的瓶口。双手搓热，轻轻地将可乐瓶握实，几秒钟后，将会看到瓶盖在瓶口一直跳动。他在做实验的时候有以下几点思考: (1)瓶盖有沾水和没沾水是否会影响演示效果? (2)夏天做这个实验，效果会比冬天好或差? (3)小瓶子(750毫升)和大瓶子(2000毫升)的效果有差别吗? 请你根据所学的物理知识对以上三个问题进行分析。 第21题图 22((15分)在一个足够大的水平圆盘中心O点处固定放置一个焦距为f的凸透镜，在透镜 的主光轴上与透镜相距为r(r>f)处放一点光源s，所成的像为s，俯视图如图所示。 1112背景知识: ?物体经过某位置时的速度可以用在很短的时间内 移动的距离s与所用的时间t的比值来表示。 22?可以当a>>b时，近似有a(ab)=aaba。 ,,, 试结合以上背景知识求解下列问题: (1)若圆盘绕O点匀速转动时，如图所示,光源s与透1 镜保持距离为r，随透镜一起运动的速度为秒v，则1l 此时像s的速度秒v为多大? 22 (2)若圆盘静止不动，光源s沿透镜的主光轴以 1 速度v’向透镜移动，则当s与透镜的距离为u时，11 实像s的移动速度v’为多大? 22 第22题图 14 上海市第二十九届初中物理竞赛复赛(大同中学杯) 参考解答 一、选择题(每小题4分，共3 2分) 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 A C C B C C D C 二、填空题(每小题6分，共30分) 9、253.8(252—255都给分):吸盘中空气未排尽，(答案合理皆给分) 4510、> < 11、1.23*10 2.74 12、 82 13、5.4 5.67*10 15 16 17 18 上海市第三十届初中物理竞赛(大同中学杯) 复赛试卷(2016) 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。 333.本试卷中常数g取10牛/千克,水的比热容4.2×10焦/千克??,冰的比热容2.1×10 焦/千 335克??,冰的密度0.9×10千克/米,冰的熔化热为3.33×10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( ) 19 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L=R，两端固定A、B两球， m:m=:1，放置在半径为R的光滑半球形碗中，在图示位置平衡，AAB 球与球心连线和竖直方向的夹角为θ，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θ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，a、b、c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(a的示数为1安培，b的示数为2伏特，c的示数为0.5安培 (a的示数为2伏特，b的示数为1安培，c的示数为0.5安培 B C(a的示数为0.5安培，b的示数为1安培，c的示数为2伏特 D(a的示数为2伏特，b的示数为0.5安培，c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ρ，石块的质量为m，石块的左右侧面为正方形，边长为a，宽度为b，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b应该满足的条件是 ( ) A(b, B(b, C(b, D(b, 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(一个人骑电动自行车，消耗100万焦的能量可行驶30千米，一辆载有4人的普通轿车，消耗32000万焦的能量可行驶100千米，则电动自行车与这辆轿车的客运效率之比是 ( 有一种自动充电式电动车，前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接(当骑车者用力蹬车或车自行滑行时，自行车就可以连通发电机向蓄电池充电，转化成电能储存 起来(某人骑车以500焦的初动能在粗糙的水平路面上滑行，若关闭自 动充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化关系如图线?所示;若 启动自动充电装置，其动能随位移变化关系如图线?所示，则向蓄电池 所充电能是 焦。 20 10. 如图所示是研究钢丝伸长形变的实验(在底板一端固 定一个滑轮A，另一端装一立柱B(在靠近滑轮一端处有 一个带有小轮C和可绕竖直轴转动的小平面镜(把钢丝的 一端固定在立柱上，另一端在小轮上紧绕一周后跨过滑轮 挂上重物(在平面镜前置一激光器，让光线射向平面镜并 反射投影至长木板末端的光屏上，这样，钢丝受力伸长， 带平面镜转动一个小角度，反射光线在屏上就有一较大位 移(为估算出BC间钢丝的伸长量?L，除了测量平面镜上 光的反射点与光屏的距离L，以及反射光线在屏上的位移d，实验中还应测定的物理量是 ，可得伸长量?L= (用以上测量量表示)。 11. 由于眼睛有视觉暂留，因此会造成一些奇特现象。例如，在如图所示的黑色圆盘中有一白色窄条OA，圆盘绕垂直于盘面的中心轴以频率f=30赫兹顺时针旋转，0 用频率f=150赫兹的频闪光去照射，在盘上能看到 根稳定的白色窄条。 喜欢观察昆虫的小华发现了类似的奇特现象，傍晚看到蜜蜂的翅膀在频闪灯的照射下，似乎在缓慢的震动，自上而下一次约为2秒，已知频闪灯的频率为50赫兹，则蜜蜂的翅膀振动的频率为 赫兹(已知这种蜜蜂的振动频率的范围是450,480赫兹)。 12. 如图所示，六个电阻完全相同，阻值都是R，将电压为U的电源接在C、D两点之间，则BC两点间电阻R的功率为 。若将电源接在线路中的A、4 C两点，则 (选填“R”;“R”;“R”;“R”;“R”;“R”;123456所有电阻)中无电流流过。 13. 两个同样的开口容器用两根同样的管子连通且装满水，两管各用阀门关闭(如图所示)(两容器里水温保持恒定，左边的容器里水温为t，右边的容1器里水温为t，并且t,t,4摄氏度。如果阀门K保持关闭状态，打开阀门2121 K，则容器里的水将 (选填:从左向右、从右向左、不会)通过阀2 门K;此后打开阀门K，则容器里的水将 (选填:从左向右、从右21 向左、不会)通过阀门K。 1 三、计算题(本题共36分) 14.(8分) 如图所示是给某一保温水箱注水的水龙头，K是冷水管的阀门，K是热水管的阀12门(灌满水箱所需时间由水的压强(由水泵产生)以及水流经水管以及阀门所受阻力决定(阻力与压强的传递无关，假设在灌满水箱时间内我们所研究的系统中压强和阻力不变(现就以下情况进行记录: 完全打开冷水管的阀门K，关闭热水管的阀门K，在时间t=8分钟内灌满水箱;若完全打121 开热水管的阀门K，关闭冷水管的阀门K，则在时间t=12分钟内灌满水箱(试求:若将冷、212 热水管阀门完全打开，则灌满水箱需要多少时间, 21 15.(14分)1724年，荷兰人华伦海特引入华氏温度(他把一定浓度的盐水凝固时的温度定为零华氏度，把纯水凝固时的温度定为32华氏度，把大气压下水沸腾的温度定为212华氏度，中间分为180等份，每一等份代表1华氏度(用符号F表示华氏温度(根据上述文字，回答以下问题: (1)请写出华氏温度F与摄氏温度t的转换式; (2)求相同体积零华氏度的冰与90摄氏度的水混合后的温度(不计整个过程的能量损失。 16. (14分) 如图所示，一个底部非常薄的圆柱形杯子，装满密度为ρ的液体，恰好浮在1 密度分别为ρ和ρ的两种不相容液体的分界面间，下方液体密度ρ，且ρ,ρ。 12221已知杯子的外径为2R，内径为2r，杯子浸入下方液体的深度为h(若杯底出现一个小洞，密度为ρ的液体将经小洞流入杯里，求当液体不再经小洞流入杯里时，圆柱形杯子浸入密2 度为ρ的液体的深度。 2 四、实验题(本题共26分) 17.(12分)某实验室为了研究刹车距离S(发现情况到车辆停止运动所行驶的距离)与反应时间t(发现情况到采取制动的时间)的关系，通过实验得到以下数据。设在实验中，每次刹车时车速相同，刹车系统的制动力大小不变。 (1)请用作图法画出刹车距离S与反应时间t的关系图; (2)请利用图线确定实验中汽车刹车时的速度大小。 反应时间t(秒) 0.54 0.63 0.70 1.05 1.28 1.48 刹车距离S(米) 57 59 61 68 73 78 22 18.(14分) 复印机的扫描器是由截面为正六边形、表面为镜面的柱体构成，正六边形的边长为a，柱体可以绕转动轴O转动(如图所示)。在扫描器右侧并排竖直放置一个薄透镜，透镜的焦距为f，透镜的主光轴通过扫描器的转动轴O(在透镜右焦平面放置一光屏，光屏 ，从图示位置射向扫描器。 的中心位于主光轴上(现有一竖直光束，其延长线与转动轴距离 (1)请用尺规作图，画出该光线通过系统后射到光屏上的位置; (2)求射到主光轴上方光屏的光点到主光轴的最大距离d。 五、判断与说理题(本题共26分) 19.(12分) 如图所示是航天控制中心的大屏幕上的一幅卫星运行轨迹图，它记录了卫星在地球表面垂直投影的位置变化;图中表示在一段时间内卫星绕地球中心圆周飞行四圈，依次飞经中国和太平洋地区的四次轨迹?、?、?、?，图中分别标出了各地点的经纬度(如:在轨迹?通过赤道时的经度为西经157.5?，绕行一圈后轨迹?再次经过赤道时的经度为180?)，设地球半径为R=6400千米，卫星离地面的高度为343千米( 23 (1)卫星运行的周期是多少, (2)请用纬度表示卫星上摄像设备能拍摄到的地表范围( 20. (14分) 科学家利用光与微粒(100毫米左右)发生相互作用的特性，发明了一种用激光来操纵微粒的工具——光镊子。其原理是:当一束会聚的激光束从光疏媒质进入光密媒质时发生折射(如图题1所示)，光束的会聚程度将减弱，光束在界面受到向下的力;当一束会聚的激光束从光密媒质进入光疏媒质时发生折射(如图题2所示)，光束的会聚程度将增强，光束在界面受到向上的力。 图4 (1)现有一束向某点会聚的激光束射向折射率大于周围介质的小球，试分析图3所示情况下，小球受到激光束的总作用力方向; (2)用光镊子捕获和移动水中的玻璃小球十分方便。图4是利用光镊子把水中玻璃小球排成“人”字形或“口”字形的照片。实验时，将混有直径为2.5微米的玻璃小球的水溶液滴在载玻片上，然后利用光镊子将玻璃小球提离载玻片，并在水中移动。设光镊子的捕获力与 33激光的功率成正比，已知玻璃小球的密度ρ=2.0×10千克/米，激光的最大功率为Pmax=30 3毫瓦，球体的体积V=πr。实验发现当激光功率为P=16毫瓦时，恰好能将玻璃小球提离 24 载玻片，求该光镊子能产生的最大捕获力。 答案详解 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.解:阳光中的紫外线可以促成维生素D的活化，从而促进骨骼对钙的吸收(故选B( 2.解:喷洒盐溶液，可以降低冰的熔点，从而达到熔化的目的(故A做法可采用;用硬的纸质物体直接清除可以除去一些冰，故B做法可采用;启动车子，打开热风，吹车前窗玻璃可以使冰因吸热而熔化，达到除冰的目的，故C做法可采用;将少量沸水洒在车前窗玻璃，因水的温度很高，会使冰和玻璃迅速吸热膨胀而造成对物体的破坏，故这种做法不可采用。故选D( 3.解:不同乐器、不同发声体的材料和结构不同，产生的音色会不同，我们是靠音色来辨别乐器的种类。所以用冬瓜、土豆做成吹奏乐器，用它们吹奏出来的声音的音色一定是不同的，具有的相同特征可能是音调和响度(故选C( 4.解: “特斯拉线圈”产生的电火花电压是非常高的，电流也会很大，故A选项说法错误，不合题意;表演者穿的防护服并非是完全绝缘的，而是有很多金属丝，使电流能够通过，从而产生电火花，故B选项说法错误，不合题意;在表演时，电流的确要通过人的身体，但人体的电阻却是比较大的，且电流主要是通过防护服来流入地面的，故C选项说法错误，不合题意;表演者穿的防护服里有很多金属丝，电流基本上都从防护服流过，最终导向地面，故D选项说法正确，符合题意(故选D( 5.解:甲图中，物体相对于桌面的位置没有发生改变，因此它们的运动状态是相同的，说明此时火车在匀速运动; 乙图中，物体向右倾倒，说明火车突然向左加速(或向右减速)，因为，火车突然向左加速时，塑料杯的下部由于摩擦也随着加速，而上部由于惯性仍保持原来的运动状态，所以才会向右倾倒;火车向右减速时的情形也可用类似的方法解释;丙图中，物体右左倾倒，说明火车突然向左减速(或向右加速)，因为，火车突然向左减速时，塑料杯的下部由于摩擦也随着减速，而上部由于惯性仍保持原来的运动状态，所以才会向左倾倒;火车向右加速时的情形也可用类似的方法解释( 综上所述，甲图中火车在匀速运动，乙图中火车突然向左加速(或向右减速)，丙图中火车 25 突然向左减速(或向右加速)，只有选项A符合题意(故选C( 6.解:细杆的长度为，故球与圆心的连线与细杆的夹角为45?; 取杆方向为x轴，与杆垂直为y轴，对A受力分析，受重力G、拉力F和支持力F，如图 AN1 根据共点力平衡条件，有 x方向:F+mgsin(45?,θ)=Fcos45? AN1 y方向:mgcos(45?,θ)=Fsin45? AN1 整理得:F+mgins(45?,θ)=mgcos(45?,θ) AA 对B，同理得:F=mgsin(45?,θ)+mgcos(45?,θ) BB 解得:tan(45?,θ)=== tan() 故θ=45?,arc 可知该夹角与小球的质量关系有关，而与碗的位置无关，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θ保持不变(故选:D 7. 解:(1)由电路图可知，如果a与c为电流表，则电阻R与R被短路，只有电阻R与两123电流表组成串联电路，等效电路图如图甲所示，两电流表示数相同，故A错误; (2)由电路图可知，如果b与c是电流表，a是电压表，则电阻R与R并联，然后再与R123串联，电压表测并联电路电压，电流表b测干路电流，电流表c测通过R的支路电流，等1效电路图如图乙所示，电流表b示数大于c的示数，故B正确，D错误; (3)由电路图可知，a与b是电流表，等效电路图如图丙所示，a被短路，电流为零，故C错误;故选B( 8. 解:如图，石块与地面足够粗糙，不会滑动;水若能推倒石块，就是石块沿O点转动，设水对石块的平均压力为，则其力臂为a;重力力臂为b， 水对石块的平均压强:=ρga， 23水对石块的平均压力:=S=ρga×a=ρga， 26 由杠杆平衡条件可知，水要推倒石块:×a,mg×b， 3即:ρga×a,mg×b，解得:b, 故选B( 二、填空题(每小题6分，共30分) 9. 解:(1)自行车的客运效率=轿车的客运效率= 所以电动自行车与这辆轿车的客运效率之比==24:1; (2)由图象?可以算出克服摩擦走1m消耗的能量==50J/m 由图象?看出第二次走了6m，克服摩擦消耗掉的能量=50J/m×6m=300J 骑车以500焦的初动能在水平路面上滑行，根据能量守恒定律，向蓄电池所充电能=500J,300J=200J 故答案为:24:1;200 10. 解:由题意知，要测量钢丝的伸长量，还需测定出小轮C的半径R; 设伸长量为?L，则平面镜转动角度为，根据光的反射定律，反射光线与入射光线的夹角变化为轮转动角度的2倍，则:=解得:?L=( 故答案为:小轮C的半径R;( 11.解:(1)当f=30Hz时，与转盘的频率相同，每次频闪时，白条都恰好转到同一个位置， 0 当f=150Hz时，相当于转盘转一周，频闪5次，白条有5次机会被照亮(所以，用频率f=150赫兹的频闪光去照射，在盘上能看到5根稳定的白色窄条; (2)昆虫的翅膀振动过程中，频闪灯一亮一灭，灭的瞬间看不见，亮的瞬间又看见了，那么要出现这种现象，只能是昆虫的翅膀振动时从上到下的过程中又经过了频率的整数倍，即50Hz的整数倍，900倍在这个范围内，现自上而下一次是2秒，那么频率最小是0.25Hz，即为450Hz 再加一次就是450.25Hz( 故答案为:5;450.25( 12.解:(1)将电压为U的电源接在C、D两点之间时，从C点开始到D点结束，等效电路图如下: 27 由图可知:R、R和R、R;构成电桥电路，由于它们的阻值相同， 2345 所以U=U=U=U，且U+U=U; CBBDCAADCBBD ?BC两点间电阻R的电压为:U=U; 4CB ?R的功率P===( 4 (2)由图可知:R、R和R、R;构成电桥电路，由于它们的阻值相同， 1436 所以U=U=U=U，且U+U=U;U+U=U; ABBCADDCABBCADDC ?U=U=U=U=U，即B、D两点的电压为零( ABBCADDC 因此电阻R中无电流流过(故答案为:;R( 55 13.解:?因为t,t,4?，根据水的热胀冷缩可知，左侧水的密度小于右侧水的密度， 12 又因为两侧水深相同，根据p=ρgh可知，右侧底部的压强大于左侧，所以，打开阀门K，2容器里的水将从右向左通过阀门K; 2 ?由于两容器都装满水，所以当水从右向左流动时，右侧水面下降，左侧水溢出， 此后打开阀门K，由于在这一位置，左侧的水深明显大于右侧，根据p=ρgh可知，左侧此1 处的压强大于右侧，则容器里的水将从左向右通过阀门K( 1 故答案为:从右向左;从左向右( 三、计算题(本题共36分) 14.解:?I=，?=， 注水时间t类比与电流I、水的压强P类比与电压U、阻力f类比与电阻R， ?完全打开冷水管的阀门K，关闭热水管的阀门K时，=?， 12 28 完全打开热水管的阀门K，关闭冷水管的阀门K时，=?， 21 将冷、热水管阀门完全打开时，此时注水时间设为t， 则=+?，把??代入?解得t=4.8min; 答:将冷、热水管阀门完全打开，则灌满水箱需要4.8min( 15.解:(1)设摄氏温度为t时，对应的华氏温度为F，根据题意得t=aF+b 将冰水混合物温度和标准气压下沸水温度分别代入上式，得 0=32a+b 100=212a+b 解得a= b=, 故摄氏温度和华氏温度换算关系为t=F,(?)( 故答案为:t=F,(?)( (2)零华氏度对应的摄氏温度为0F=F,=×0,?=,?( 设冰和水的体积为V，混合后的最后温度为t? 根据题意得 cρV?t+ρVQ+cρV?t=cρV?t 冰冰1冰化水冰2水水3 其中?t=?t=t?t=90,t 123 代入冰和水的密度、比热、冰的熔化热，化简得 33333532.1×10J/(kg•?)×0.9×10kg/m×?+0.9×10kg/m×3.33×10J/kg+4.2×10J/ 33333(kg•?)×0.9×10kg/m×t=4.2×10J/(kg•?)×1.0×10kg/m×(90?,t?) 解得t=5.6?( 答:相同体积零华氏度的冰与90摄氏度的水混合后的温度为5.6?( 16.解:设杯子的质量为m，杯子的高度为L，杯内液体的质量为m，浮力为F，则mg+mg=F1浮1; 浮 杯子浮在两种液体的分界面上，杯子在上面液体部分的体积(含杯壁)为V，杯子在下面液12体部分的体积(含杯壁)为V，那么杯子受到的浮力:F=ρgV+ρgV=ρgπR(L,h)2浮112212+ρgπRh，根据平衡条件可得: 2222mg+ρgπrL=ρgπR(L,h)+ρgπRh;,,,,,,,,,,,,,,? 112 当杯底出现一个小洞，密度为ρ的液体将经小洞流入杯里，将上面的液体排出去，这个过2 程一直进行到当杯内两种液体的分界面与杯外两种液体的分界面相平，此时杯子也处于平衡状态，所以可以列出与上面类似的等式: 2222mg+ρgπr(L,H)+ρgπrH=ρgπR(L,H)+ρgπRH;,,,,,,,,,,,,1212 ? ?,?得: 222222ρgπrL,ρgπr(L,H),ρgπrH=ρgπR(L,h)+ρgπRh,ρgπR(L,H),112121 29 2ρgπRH， 22222222ρgπrL,ρgπrL+ρgπrH,ρgπrH=ρgπRL,ρgπRh+ρgπRh,1112112222ρgπRL+ρgπRH,ρgπRH， 112222222ρgπrH,ρgπrH=ρgπRh,ρgπRh+ρgπRH,ρgπRH， 122112222222ρrH,ρrH=ρRh,ρRh+ρRH,ρRH， 122112222222ρrH,ρrH,ρRH+ρRH=ρRh,ρRh， 121221 解得:H=h( 答:当液体不再经小洞流入杯里时，圆柱形杯子浸入密度为ρ的液体的深度为h( 2 四、实验题(本题共26分) 17.解:(1)结合表中数据，横坐标对应反应时间，纵坐标对应刹车距离，用描点法绘制出图象如下: (2)由图可见，图象中距离最远的两个点之间的距离S=78m,57m=21m，这两个点之间的时间t=1.48s,0.54s=0.94s， ?汽车刹车时的速度为: V===22.34m/s 18(解:(1)过光心的光线其传播方向不改变，如下图所示( (2)镜面从图示位置每转过60?，入射点的法线与竖直方向上的夹角从30?增大到60?，又减小到30?，因此镜面在转动过程中，反射光线与入射光线的最大夹角为120?，所以，反射光线偏离主光轴(主光轴上方)的最大夹角为30?，作其副光轴交于焦平面，如图所示，可见d=ftan30?=f， 故答案为: 30 (2)最大距离d=f( 五、判断与说理题(本题共26分) 19.解:?卫星每运行一周，地球自转角度为180?,157.5?=22.5? 则卫星运行的周期T为T=×24×3600S=5400s=1.5h( ?从图中可知卫星轨道平面与赤道平面的夹角为42.4? 由图可知:cosa==0.9491，即a=18.36?，42.4+a=60.76，可得拍摄范围在北纬60.76?到南纬60.76?之间( 答:(1)卫星运行的周期是1.5小时; (2)卫星上摄像设备能拍摄到的地表范围是北纬60.76?到 南纬60.76?之间( 20. 解:(1)由图可知，光线经两次折射折向上方，即光束经过(玻璃)介质球受到的总作用力的效果为向上，所以玻璃(介质)球受到的激光束的总作用力方向向下( (2)由激光功率为P=16毫瓦时，恰好能将玻璃小球提离载玻片，可得: G=+F， 球浮 则=G,F=ρgV,ρgV， 球浮球球水排 333?V=V，玻璃小球的密度ρ=2.0×10千克/米，体积V=πr，排球 ,6r=μm=1.25×10m， 33,63,14?=1.0×10kg/m××π×(1.25×10m)×9.8N/kg?8.0135×10N， ?光镊子的捕获力与激光的功率成正比( ?， ,13?F=1.5×10N( 捕,13答:该光镊子能产生的最大捕获力为1.5×10N( 31