第21届全国初中应用物理知识竞赛试题赏析.pdf

物理教师 一 试题与考试评价 第2 1届全 国初 中应用物理知识竞赛试题赏析 何万龄 白银市育才学校甘肃白银市7 3 0 9 0 0 2 0 1 1年全 国初 中应 用物理 知识竞 赛 已落下 帷 幕 掩卷沉思 切实感受到试题具有贴 近生活实际 突 出物理知识应用 重视学生动手能力和科学探究的特 点 有利于提高学生的科学素养 培养创新精神 1 试题联 系生活 和实践活动 例 1 目前 很 多汽车的驾驶室里都有 一个叫做 GP S 全球卫星定位 系统 接收器的装置 q 接收器通 过接收卫星发射的导航信号 实现对车辆的精确定位并 导航 卫星向 G P S 接收器传送信息依靠的是 A 红外线 B 紫外线C 电磁波D 激光 解析 G P S接收器 通过接 收卫星 发射 的导航信 号 属于无线电通信 传送信息依靠 的是电磁波 选项 C正确 点评 G P S属于新技术 同学们可能见过或 听说 过 本题其实是引导同学们将此与简单的物理知识取 得联 系 即知道与所学知识有什么联系 例 2 在 学校的田径运动会上 小亮注意到发令 台上有一块 板子 如 图 1所示 关于这块板子 的作 用 他做 了如下猜想 其 中正确的是 A 主要 用来反射发令枪的 枪声 所以必须正对着终点计 时 裁判的方向 B 主要用来衬托发令枪 冒 出的 白烟 所 以应 该是 深 色或 黑 色的 C 主要 用来减 弱噪声 所 以要 把 它 放 在 看 台和 发 令 枪 之 间 图 1 D 主要用来遮 阳 所 以要把 它放在裁判 员的头 的上 方 解析 由参加体育运动和观看体育 比赛的常识可 知 终点计时裁判是看到发令枪 冒出的白烟开始计时 的 故选项 B正确 点评 以 看到发令枪 冒烟 开始计时 这个物理 道理同学们是清楚的 可是 有没有想一想那块 背 板 起什么作用呢 本题提醒同学们对观察到的现象 要多问几个为什么 例 3 在炒花生或栗子时 通常要往锅 里放一些 沙子 或粗 盐 这样做 的主要 目的是 A 使 炒锅 的 温度更 高 B 使花生或栗子受热均匀且避免与锅底 直接接 触 时间过 长 C 让沙子 或粗盐 吸收一些水分 使花生或栗 子更加 干 酥脆 D 让沙子 或粗盐 吸收部分热量 防止 因温度 过 高而使花生或栗子 变焦 解析 沙子几乎不吸收水分 因为少所以吸收热量 也有限 更不可能使炒锅的温度更高 其作用主要是使花 生或栗子受热均匀且避免与锅底直接接触时间过长 选 项 B正确 点评 炒带有果壳 的食 品 最容易发生的 问题是 果壳被高温烤焦 沙子是沉在锅底 的 它可 以将果壳 与锅底隔开 能有效避免烤焦的现象 本题要求 同学 们注意这种 技术 并明白道理 2 试题重视运用简单物理知识分析科技 中的 问题 例 4 随着我 国航天员在轨道舱 内停留时间的增 一 l 一 一 一 一 一 二二二一 一 一 二二 熬 一一塑中 堰 一 加 在轨道舱 内进行体育锻炼必将成为航天 员需要 完 成的一项重要工作 下列适合航 天员在轨道舱 中进行 体 育锻 炼 的运 动项 目是 A 举哑 铃 B 跳 绳 c 踢毽子 D 拉 弹簧拉力器 解析 航天员在飞行 的轨道舱 中 生活和体育锻 炼遇到的问题之一是 失重 凡是与 重力 有关的体 育锻炼都无法进行 选项 D正确 点评 初步了解航天问题 中的 失重 现象 知道 航天员的活动会受 失重 的影响 其 中 凡是在地球 上涉及重力的活动 在太空中都会受到影响 例 5 动车组列车进站前的减速过程分为两个阶 段进行 第 一 阶 段 采 用 再 生 刹 车 技 术 速 度 从 2 5 0 k m h 减至 9 O k m h 这期 间停止动 力供 给 列车 依靠惯性继续前行 并带动发 电机发 电 第二 阶段采 用机 械 刹 车 速 度 从 9 0 k m h开 始 不 断 减 小直 至 停 止 关于列车进 站过程 中的能量转化 下列说 法中正 确 的是 A 第一阶段 减小的动能全部转化 为电能 即电 能等于减小的动能 B 第一阶段 减小的动能有一部分转化 为电能 即电能 小 于减 小的动 能 C 第二阶段 减 小的动 能主要转化为 内能 且 内 能等于减小的动能 D 第二阶段减 小的动能主要转化为 内能 且 内 能大 于减 小的动 能 解析 从刹车的物理过程看 第一 阶段 以减小列 车的动能为代价 将动能转化为 电能 但是 列车的动 能除了用于发电外 还要克服运动过程 中受到 的阻力 做功 因此所产生 的电能小于列车减小 的动能 第二 阶段减小的动能主要转化为内能 且内能小于减小的 动能 选项 B正确 点评 一般来说 在一种 形式 的能量转化 为另外 形式的能量时 往往不是只转化为一种形式 的能量 可能是 多种 关 于能量 的转 化分 析 特别 要 注意 全 面性 3 试题突出物理知识在科技与生活中的应用和 创造性思维 例 6 图2甲是某生产流水线上的产品输送及计 数装置示意图 其中 S为激光源 R 为光敏 电阻 有光 照射 时 阻值 较 小 无光 照射 时 阻值 较 大 R2 为 定值 保 护 电阻 以 b间 R 示 波 器 示 波 器 的接 入 对 电路 无影响 水平传送带匀速前进 每 当传送带上的产品 通过 S与 R 之 间 时 射 向光 敏 电 阻的光 线会 被 产 品 挡住 若传送带上的产品 为均 匀正方体 示波器显示 的 电压 随时 间变化 的关 系如 图 2乙所 示 已知 计数 器 电路 中电源两极 间的电压恒为 6 V 保护 电阻 尺 的阻 值 为 4 0 0 Q 则 甲 乙 图 2 A 有光照射时光敏 电阻 R1 的阻值为 8 0 0 Q B 有光照射和无光照射 时保护电阻 R 两端的 电压之 比为 1 2 C 有光照射和无光照射 时光敏电阻的阻值之比 为 1 2 D 每 1 h 通过 S与 R 1 之间的产品个数为 6 0 0 0个 解析 由图 2乙 R 两端 电压随时间变化的关系 看 出 当传送带上无产品通过 S和R 之间时 R 上有 光照 R 两端的电压为 2 V 有产 品通过时 R 上有 光照 R 上 电压为 4 V 可知有光照射和无光照射 时 保护电阻 R 两端的电压之比为 4 2 2 1 根 据 串 联 电 路 的 特 点 有 光 照 时 鲁 一 1111 R1 一 1 R 2 0 0 Q 无 光 照 时 鲁 一 即 R 2 Rz 一8 0 0 Q 由此得 出 有光 照射和无光照射时光敏 电阻的阻值之比为 2 0 0 8 0 0 1 4 因为每通过一件 产品所需时间为 0 6 S 则每 1 h通过 S与 R 之间的 产品个数为 N一 一6 O 0 o个 选项 D正确 点评 本题体现的是 结合简单物理知识 从图像 获取相关信息 说明 计数器 这一技术产品的工作原 理 体现了知识 的应用能力考查 物理教 师 二一 二一二一二一 二 二 一 一 二 例 7 为 了节省 电能 居 民楼的楼道灯通常由两 个开 关共 同控 制 一 个是 利 用光 敏 器件 制 成 的 光 控 开关 它的作用是光线暗时 自动闭合 光线亮时 自动 断开 一个是利 用声敏 器件制成 的 声控开 关 它的 作用是有声音 时 自动 闭合 电路 两分钟后 若再无声 音 则 自动 断开 1 请将 图 3甲中的器材连成符合上述楼道灯要 求 的 电路 2 小明受楼道灯 电路 的启发 在 爷爷的卧室里 也安装 了这样一个 聪 明 的 电路 晚上 只要拍拍手 灯就亮了 过一会 自动熄灭 给爷爷带来了方便 不过 遇到晚上有雷雨 就麻烦 了 雷声使灯不断被点亮 影 响爷爷休 息 还 有爷 爷睡觉前 需要 这 盏灯一直被 点 亮 现在再给你两个开关 S S 在 图 3乙中完成对这 个 聪 明 电路 的改装 并分别说 明在灯 自动 工作 晚 上打 雷需取消 自动功 能和 需要灯一 直被 点亮时开关 S 1 S 2 的断开与闭合情况 一 一 卢控丌灭 光控丌灭 田 o一 o一 卢 开天 光控 开关 o 一 d o S S i 乙 图 3 解析 1 首先 明确光控开关是 光暗闭合 光亮 断开 声控开关是 有声 闭合 无声 断开 其 次根据 灯亮应同时满足光控开关和声控开关均 闭合的条件 应将两 自动开关串联接人 电路 即可 如图 4甲所示 一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一J I 一一一 田 图 4 乙 2 弄清电路要求 具有楼道灯的 自动功能 有雷雨时能够取消自动功能 能够使灯一直亮 的功能 根据要求考虑改装方法 将声控开关和光 控开关与灯 串联 即有 自动功能 将 S 2 串联在 电路 中即能取消 自动功能 将 S 并联在声控开关 和光 控开关的两端 能够使灯一 直亮 的功 能 如 图 5乙所 示 电路的控制操作方法如下 需灯 自动工作时 断开 S 闭合 S 晚上打 雷时断开 S 2 需要灯一直亮时闭合 S 和 S 2 点评 本题 的问题 1 是 同学们 熟悉 的 而问题 2 需要在懂得问题 1 的基础上进行改装 获得所需 要的新功能 形成了一个学生经过努力能够实现 的创 新性问题 充分体现了培养创造性的思维能力 例 8 小明的父亲为了解决全家人夏季淋浴问 题 想 自己动手制作 一个太阳淋浴 器 他 买来 了一个 圆柱形金属桶 一个压力传 感开关 两个圆柱体 以及 细线若干 初步设计如图 5所示 其 中A B两个圆柱 体通过细绳与压力传感开关相连 已知 圆 柱 形 金 属 桶 的底面积 S 1 0 5 m 高溢水1 3 h 1 5 0 c m 压 力传感开关 的作用是 当它受到 竖直向 下的拉 力 达 到 1 0 N 时 闭 合 通 过 控 制 水 泵 从 进 水 口向桶 内 注 水 当拉 力 等 压力传感开关 图 5 进水 口 出水 口 于 4 N 时断开 水 泵 停 止 向 桶 内注 水 两 个 圆柱 体 的 底面积 S 2 4 0 c m 高h 2 1 2 c m 每个圆柱体重 G一 6 N 要求 当水桶 内储水量达 2 0 0 L时停止 注水 当储 水 量剩 余 4 O L时开始 注水 请你帮助小明的父亲在其初步设计的基础上 求 出满足上述要 求的两段 细线的长度 压力传感开关 与金属桶 间的距 离 细绳质量与体积 计算储水量时 圆柱体排 水体 积 忽略 不计 解析 根据题意 当储水量4 O L时 传感器受到的 拉力为 1 0 N 此时水深 41 一 4 0 4 1 0 一 a m 一 8X 1 0 一 m 圆柱体所受浮力 F1 一 2 6 1 0 N一2 N 圆柱体 B排水体积 一 F1一 m3 2 1 0 4 m3 则浸入水中深度 m 5 41 0 m 2 移 一 一 一 一 一 一 J 一 一 一 一 一 一 物 理 熬 嘘 丝一 储水量达 2 0 0 L时停止注水 传感器受到的拉力 为 4 N 此时水深 H2 m一4 0 X 1 0 2 m 圆柱体所受浮力 F2 一 2 6 4 N一 8 8 N 圆 柱 体 A 书 冰 体 积 一 是 一 一 m 3 4 0 X1 2 X1 0 m3 3 2 X1 0 m 3 浸入水中深度 一 一 m 8X 1 0 一 I n 则传感器开关与圆柱体 A 间细线长度 L 一 一 H2 一 2 一h A 一6 1 0 r n 圆柱体 A与 B间细 线长度 LB 一 H2 h A 一 H1 h 2 一h B 一1 7 1 0一 i I 1 点评 对于设计性的问题 除了思考出好的设 计思路获得 可行性 的方 案外 还需要根据一定 的原 理 比如物理知识 进行相 关 的计 算 因此 对本题 而言 明确设计 方案 的原理 是解决 问题 的基础 根 据浮力的概念计算 圆柱体浸入水中的深度是解决 问题 的关键 例 9 随着新能源 低碳等理念的普及 小明设想 出了一种 完全以太阳能电池为能源的汽车 以下是他 查到 的 一 些 数 据 太 阳 辐 射 的 总 功 率 P 3 9 1 0 W 太阳到地球的距 离r 1 5 1 0 u I n 阳光穿过 太空和地球周 围的大气层到达地 面的过 程 中的 能量 损 耗 约 为 5 1 太 阳 光 垂 直 照 射 时 太 阳 能 电池 的 能量转化 效率 最 高约 为 1 5 假 设 一辆 太 阳能 电 池车的质 量 约 为 7 5 0 k g 期 望 达到 的最 高 时速 为 7 2 k m h 车辆行驶 过程 中的平 均 阻力约 为车 重的 0 0 2倍 车 身最 多能敷 设 的太 阳能 电池板 的 面积 约为 8 n l 驱 动 电机 能够将输 入功 率 的 9 0 9 6 转化 为用于牵 引汽 车前进 的机 械 功 率 已知 半 径 为 r 的球 的表 面积为 S 一4 丁 c 1 根据以上数据 通过计算对小 明的设 想进行 分析与评价 2 你对他的设想有什么改进建议 解析 1 太阳是球型的 以太 阳为中心照射到半 径为 r 的单位面积上的无损耗太阳能功率为P o P 4 丌r 0 考虑到能量损耗和转化效率 则垂直于太 阳光的太 阳 能 电 池 板 所 得 到 的 太 阳 辐 射 最 大 功 率 P 卅 一 三 一 号 W m 2 6 7 6 W m 2 汽 车 上 的 太 阳能电池板能提供 的最大电功率 p 一 P S 1 5 6 7 6 8 W 一 8 1 1 W 根据机械功率 P F v 驱动电机需要达到的最大 机械输 出功率 P1 一 是 g 一 0 0 2 7 5 0 1 0 2 0 W 3 1 0 W 考虑到机械效率 需要的电功率 Yl m w