上海市2017年第三十一届初中物理竞赛(大同杯)初赛详解

上海市第上海市第三三十届初中物理竞赛十届初中物理竞赛( (大同中学杯大同中学杯) ) 初初 赛赛 试试 卷卷 (兼区县物理竞赛试卷) 2017 年 2 月 26 日 上午 9：00-10：30 说明：说明： 1 1、本试卷共分两部分，第一部分为单项选择题，每题、本试卷共分两部分，第一部分为单项选择题，每题 3 3 分，共分，共 3030 题，计题，计 9090 分：第二分：第二 部分为多项选择题，每题部分为多项选择题，每题 5 5 分，全对得分，全对得 5 5 分，部分选对得分，部分选对得 2 2 分，选错或不选得分，选错或不选得 0 0 分，共分，共 1212 题，计题，计 6060 分。全卷满分分。全卷满分 150150 分。分。 2 2、考试时间为、考试时间为 9090 分钟。分钟。 3 3、 考生使用答题纸、 考生使用答题纸( (卡卡) )， 把每题的正确选项填在答题纸， 把每题的正确选项填在答题纸( (卡卡) )相应位置。 允许使用计算器，相应位置。 允许使用计算器， 考试完毕后，请将试卷、答题纸考试完毕后，请将试卷、答题纸( (卡卡) )一并交给监考人员。一并交给监考人员。 4 4、常数、常数 g=10N/kgg=10N/kg。 第一部分：单项选择题第一部分：单项选择题 1最先通过科学实验发现电流磁效应的物理学家是( ) (A)法拉第 (B)安培 (C)库仑 (D)奥斯特 【答案】D 2夏天，把棒冰拿在手里，剥去纸后，棒冰周围冒出的“白气”主要是( ) (A)空气中的水蒸气遇冷凝结成的小水珠 (B)棒冰中的水蒸发后形成的水蒸气 (C)棒冰中的冰升华为水蒸气，水蒸气再凝结成的雾 (D)人呼出的气体中的水蒸气，遇到低温棒冰而凝华成的小冰晶 【答案】A 3如图所示，一束粒子沿水平方向飞过小磁针的卞方，此时小磁针的 N 极向纸内偏转，这 一束粒子可能是( ) (A)向右飞行的正离子束 (B)向左飞行的负离子束 (C)向右飞行的电子束 (D)向左飞行的电子束 【答案】C 【分析】 根据右手螺旋定则可知粒子形成的电流方向应该是向左的， 再根据电流的方向规定 为正电荷的定向移动的方向，可知选项 C 是正确的。 4在如图所示的电路中，电阻 R1和 R2并联，则三个电表中( ) (A)表 1、表 2 是电流表，表 3 是电压表 (B)表 1、表 2 是电压表，表 3 是电流表 (C)表 1、表 2、表 3 都是电流表 (D)表 1、表 2、表 3 都是电压表 【答案】A 【分析】理想的电压表相当于断路，理想的电流表相当于导线。如果要满足 R1和 R2并联， 则 3 所在的这根电路必须断开， 1、 2 所在的电路必须导通。 所以电流表要接在 1、 2 的位置， 电压表要接在 3 的位置。 5如图所示，把一个带负电的物体，靠近一个原来不带电的验电器的金属小球，然后用手 去触摸金属小球(人体是通大地的导体)，再移开手，这时( ) (A)金属小球和金属箔都不带电 (B)金属小球不带电，金属箔带负电 (C)金属小球带正电，金属箔带负电 (D)金属小球带正电，金属箔不带电 【答案】D 【分析】因为人体是通大地的导体，所以在电荷的相互作用下，金属球中的部分自由电子被 排斥到大地中，导致 D 选项的结果。 6木块静止在水平桌面上，关于桌面对木块的弹力跟木块受到的重力之间关系的说法中， 错误的是( ) (A)一对作用力和反作用力 (B)一对平衡力 (C)一对大小相等、方向相反的力 (D)作用在同一物体上的力 【答案】A 7如图所示，底面积不同的柱状容器甲、乙分别盛有两种液体，液体对容器底部的压强 P 甲P乙.若要使两容器中的液体对容器底部的压强相等，一定可行的方法是在( ) (A)甲中抽取、乙中倒入相同高度的原有液体 (B)乙中抽取、甲中倒入相同高度的原有液体 (C)甲、乙中同时抽取相同高度的原有液体 (D)甲、乙中同时倒入相同高度的原有液体 【答案】C 【分析】 由 P甲F2 (B)F1 NB; fAfB=0 (B)NANB; fBfA=0 (C)NBNA; fBfA=0 (D)NBNA; fB=fA=0 【答案】B 【分析】因为 A 斜面上的物体匀速下滑，整个系统处于平衡状态，所以 A 对地面的压力为 A 与小物体的重力之和，与地面间无摩擦；B斜面光滑，所以小物体加速下滑，失重，B对 地面的压力小于 B与小物体的重力之和， 系统有水平加速度分量， 所以地面对 B有摩擦力。 12.灯泡 A 铭牌上标有3V 0.2A，灯泡 B 铭牌上标有“220V 40W，将这两个灯泡串联 后接到 220 伏的电源上( ) (A)两个灯泡都发光 (B)两个灯泡都被烧坏 (C)灯泡 A 短路，灯泡 B正常发光 (D)灯泡 A 被烧坏，灯泡 B完好但不发光 【答案】A 【分析】根据给定的铭牌值可以求出 A、B灯泡各自的阻值，根据串联电阻分压原理可以求 出两灯泡上的各自电压，由于每个都未超过额定电压但也未达到额定电压，所以 A 正确。 13.为实现环保理念，很多地区陆续投入使用太阳能路灯二太阳能路灯系统由太阳能电池组 件(包括支架)、LED 灯头、控制箱(内有控制器、蓄电池)和灯杆等构成.若太阳能电池板有效 光照面积为 5m2，效率为 20% ；LED 灯头的额定电压为 24 V，额定功率为 48W。某地区光 照平均有效辐射量 800W/m2，平均有效日照时间为 5h；路灯每晚工作时间 10h。由于 7 个 阴雨天导致太阳能电池板不能工作， 为确保这几天夜晚的照明， 同时尽可能使电池的容量较 小，应选用的蓄电池为( ) (A) 2 台 12V 150Ah (B) 4 台 12V 150Ah (C) 2 台 12V 80Ah (D) 1 台 12V 80Ah 【答案】A 【分析】LED 灯头的额定电压为 24 V，额定功率为 48W，每晚工作时间 10h，因此七天总 共消耗能量 4810J，根据要达到额定电压，且提供的能量不小于 480J，A 选项最为合适。 14在两个相同的杯子内盛有质量相等的热水和冷水，将一半热水倒入冷水杯内，冷水杯内 的温度升高 21，若再将热水杯内剩余热水的一半再次倒入冷水杯内，冷水杯内的水温会 升高( ) (A) 9 (B)8 (C)6 (D)5 【答案】C 【分析】设原来热水和冷水的温度分别为 th、tc，当一半热水倒入冷水杯后： c 2 ( 1)= cm(1) ，所以(1)= 2(1) = 42，= +63 当再将热水杯内剩余热水的一半再次倒入冷水杯内后： c 4 ( 2 ) = c 3 2 ( 21 ) ( 2)= 6(2 1 ) ( + 63 2)= 6(2 21) 所以 t2=tc+27;因此冷水再次升到的温度为 t2-t1=6 15 体积相等的甲、 乙、 丙、 丁四个物块均漂浮在水面上， 它们浮出水面的体积分别为 20cm3、 45cm3、65cm3、75cm3。若将四个物块浮出水面的部分切除，待重新稳定后，四个物块再次 浮出水面的体积分别为 V甲、V乙、V丙、V丁，且 V乙V丙V丁V甲。则四个物块各自原来的 体积大小可能为( ) (A) 80 cm3 (B)100 cm3 (C) 120 cm3 (D) 140 cm3 【答案】B 【分析】设四个物体原来体积大小为 V，由 V乙V丙得： 45 ( 45) 65 ( 65) ，解得 VV甲得：75 ( 75) 20 ( 20) ，解得 V95 cm3 故选 B。 16 如图所示， 长度为 2L 的铁链挂在宽度为 L 的桌面上， 桌面与铁链之间的摩擦因数为 1/3， 为保证铁链静止在桌面上，铁链左端距离桌面的最短距离为( ) (A)L/3 (B)L/4 (C)L/5 (D)L/6 【答案】A 【分析】以桌面上的一段铁链为研究对象，设铁链单位长度的质量为 m0，则： m0Lg+m0 xg = m0(L-x)g 所以 x=L/3；故选 A。 17在如图所示的电路中，总电流 I=1.0A，R1=2R2=2R3。则下列对通过 R2的电流的判断正 确的是( ) (A)大小为 020A，方向向右 (B)大小为 0.20A，方向向左 (C)大小为 0.40A，方向向右 (D)大小为 0.40A，方向向左 【答案】D 【分析】三个电阻的连接关系为并联，根据串、并联电路的关系得流过 R1、R2、R3的电流 大小分别为 0.2、0.4、0.4A，再根据题图可知电流流经 R2的方向为向左。所以选 D。 18用电阻为 13 的均匀电阻丝制成一个圆环，并把它接到如图所示的电路中。图中导线 的 P 端能沿圆环移动，并保持良好接触。已知 R0为 2，电源电压保持 3V 不变。改变 P 的 位置，圆环的最大电功率为( ) (A)13/25W (B)9/8W (C)9/13W (D)9/2W 【答案】B 【分析】设圆环的等效电阻为 R，则其消耗的电功率为： = +0 = 2 0 2 +20 所以当 R=R 0时，P 有最大值，为 9/8W。 19一束平行于凸透镜 L1主光轴的平行光经透镜会聚到焦点，现在 L1的右侧一倍焦距内某 位置放置一障碍物 P，且与主光轴垂直，其中心有一个直径为 d1的圆孔，圆心位于主光轴 上，如图所示，在障碍物的右侧，距离障碍物 S 处垂直主光轴放置一个光屏(图中未画出)， 屏上出现了一个直径为 d2的圆形光斑。若在障碍物圆孔处嵌入一块薄凹透镜 L2，屏上恰好 出现一个亮点。己知 S=10cm，d1=lcm，d2=0.5cm，则凹透镜 L2的焦距大小为( ) (A)30cm (B)25 cm (C)20 cm (D)15 cm 【答案】C 【分析】设 L2的光心为 O，根据光路的可逆性，若将 M 点看成发光点，则其像点在 N。 由已知 OM=S=10cm，又因为 d1=lcm，d2=0.5cm，所以 ON=20cm。 根据透镜成像公式 fvu 111 得， 1 10 1 20 = 1 ，所以 f=20cm 20 在如图所示的电路中， 电源电压保持不变， R0为定值电阻， 滑动变阻器的最大阻值为 R。移动滑动变阻器的滑片 P 从 A 端 到 B端， 滑动变阻器的电功率随电流表示数变化的完整图线如 图所示，图线中 a、b 两点对应的电功率均为 P1， c 点对应的是 滑动变阻器的最大电功率 P2，且 P1 : P2=3:4，则图线中 b 点对 应的电路状态中，滑动变阻器接入电路中的电阻大小为( ) (A) R0/2 (B)R0/3 (C) 2R0 (D) 3R0 【答案】B 【分析】如同题 18，当 R=R0时，滑动变阻器上消耗的功率最 大，为1= 2 40。则2 = 32 160 = 2 (+0)2。 解得 R=3R0；R=R0/3。由于 b 点对应的电流大，所以选 B 21 地球的自转让我们每天能看到 “日出” 和 “日落” 现象.若地球表面不存在大气层(假设)， 则“日出”和“日落”时间，相比现在( ) P L1 M N L2 (A)“日出”提前， “日落”推迟 (B)“日出”推迟， “日落”提前 (C)“日出”和“日落”都会提前 (D)“日出”和“日落”都会推迟 【答案】B 【分析】由于存在大气层，阳光射入大气层的时候会发生折射，导致太阳在地平线以下时， 阳光就可以照到地球上某些地方。所以选 B。 22.在上题中，己知地球半径为 6400km，再给定以下理想条件：地球表面的大气层平均厚度 为 20km，大气均匀且折射率为 1.001。在地球表面不存在大气层(假设)的条件下，在赤道地 面上观察“日出”时间和现在相差约( ) (A)2 分 50 秒 (B) 3 分 10 秒 (C) 5 分 30 秒 (D) 8 分 20 秒 【答案】B 【分析】假设从北极的上方的高空观察地球，则模型图如图所示。太阳光视为平行光，若没 有大气层，则此时 M 点才会看到日出。而因为有大气层的存在，阳光射进大气层时会发生 折射， 如果一束阳光照射到 A 发生折射后， 照亮 M 点左侧最远的 N， 则 N 点即可看到日出。 N 点转到 M 的时间即为题目要求的时间，可通过MON 比地球自转的角速度求得。 若入射角为，折射角为，则： 在AON 中得，=90 -MON-MOB ； 在BOM 中得，MOB =90 - ； 联立得，MON=- 在AON 中得，sin=ON/OA=0.997，所以=85.5 根据折射定律，i=sin/ sin，所以=86.3 将、代入得：MON= 0.8 t=MON360243600=190.5 秒 故选 B。 23在如图所示的装置中，A，B 两物体的质量均为 1kg，物 体 A 置于光滑的水平桌面上，与物体 A 相连的细绳呈水平状 态，不考虑滑轮的摩擦和动滑轮、细绳的质量。剪断与物体 A 右端相连的细绳，物体 B下降 1m 时(A 和定滑轮的距离足够 远)，物体 A 的速度大小为( ) (A)1m/s (B)2 m/s (C)3 m/s (D)4 m/s 【答案】D 【分析】根据能量守恒定律，物体 B 下降减少的重力势能，转化为物体 A、B 的动能。设 物体 B下降 1m 时物体 A 的速度为 v，则 B的速度为 v/2 mgh=（mv2+m（v/2）2）/2 解得 v=4m/s 故选 D。 O M N A B 24. 公共汽车站每隔 t0开出一辆汽车， 汽车始终沿直线运动， 汽车的速度时间图线如图所示， 则汽车出站后，与前方相邻汽车之间的距离( ) (A)先减小，后保持不变 (B)先增大，后保持不变 (C)先减小，后增大，最后保持不变 (D)先增大，后减小，最后保持不变 【答案】D 【分析】根据图线可知，汽车所做的运动为先初速度为 0 的匀加速直线运动，接着匀减速直 线运动，最后匀速直线运动。当后一辆汽车发车的时候，前一辆汽车做初速度为 2v0的匀减 速运动，两车距离增加，当时间过去 t0时，两车相距最远，然后会逐渐拉近，最终两车都匀 速距离保持不变，所以选 D。 25如图所示，河两岸平行，河内水速保持 v 不变，在河的南岸 P 处同时开出甲、乙两艘小 船，小船相对水的速度均为 u，船头分别指向对岸下游的 A、B 两点，两船分别到达对岸 B, C 两点处，则( ) (A)ABBC (C) AB=BC (D)由于不知道 v、u 之间的大小关系，无法判断 AB与 BC 的大小关系 【答案】A 【分析】如图，根据题意对小船进行速度合成，根据相似三角形比，显然 BC 大于 AB，故 选 A。 26在如图所示的电路中，灯泡 L1的额定功率为 5W，电源电压保持 6V 不变，R0为定值电 阻， 此时 L1两端的实际电压为 5.5V。 若在 L1的两端并联一个额定电压与 L1相同的灯泡 L2(图 中未画出)，L1两端的电压变为 5V，则 L2的额定功率为( ) (A)3W (B)4W (C) 6W (D) 9W 【答案】C 【分析】设灯 L1、L2的电阻分别为 R1、R2，根据串联电路分压原理 知：R1=11 R0 当并联灯泡 L2后， 12 1+2 = 50 联立得：R2=5 R1/6，又因为两灯的额定电压相同，所以灯泡 L2的额定功率为 6W。 27.在柱状容器里注入适量的浓盐水，在盐水中放入一块冰，冰与盐水的质量相等，并始终 漂浮在盐水面上。当三分之一的冰熔化之后，发现容器里的液面上升 h，当剩余的冰全部熔 化之后，液面又会上升( ) (A)2h/3 (B) h (C) 3 h /2 (D)2 h 【答案】B 【分析】由于是柱状容器，所以冰融化过程，容器底部受到的压力不变，则有： u P B A C v 11= 22= 33 ，可得2= 11 2 ；3= 11 3 由已知 h=h2-h1=11 2 -h1 2= + 3 1+ 3 = 41 1+4 联立得：h= 1 4 h1 剩余的冰全部熔化之后，液面又会上升 h=h3-h2=11 3 - 11 2 又因为3= + 1+ = 21 1+ 将代入得：h= 1 4 h1 所以 h=h，故选择 B。 28如图所示，点光源位于凸透镜的主光轴上(图中未画出凸透镜的位置)，当点光源位于 A 点处，像成在 B点；当点光源位于 B点处，像成在 C 点。己知 AB=5cm，BC=10cm。则凸 透镜的焦距大小为( ) (A) lcm (B)5cm (C) 30cm (D) 60cm 【答案】D 【分析】根据题意和凸透镜成像规律，凸透镜可能位于 AB之间，或者 A 的左侧。 若位于 AB之间，设物距为 u，则： 1 + 1 5 = 1 ； 1 5 1 15 = 1 无解 若位于 A 左侧，则： 1 1 5+ = 1 ； 1 5+ 1 15+ = 1 联立求解得：f=60cm 29质量分布均匀的直杆 AB置于水平地面上，现在 A 端施加外力 F，缓慢抬起直杆直至竖 直。B端始终和地面之间保持相对静止，F 的方向始终和直杆垂直，该过程中直杆 B端受到 的摩擦力( ) (A)保持不变 (B)先减小后增大 (C)逐渐减小 (D)先增大后减小 【答案】A 【分析】如图，以 B点为支点，根据杠杆平衡条件得： = 2 水平方向上杠杆受力平衡，则： = sin 联立得： = 4 sin2 因为由 0 到 90变化，所以 f 先增大后减小 B G F 30在上题缓慢抬起直杆的过程中，要确保直杆 B 端始终和地面保持相对静止，直杆和地 面之间的摩擦因数至少为( ) (A) l/3 (B)1/4 (C)2 4 (D) 3 5 【答案】C 【分析】水平方向上杠杆受力平衡，则： = sin = 4 sin2 竖直方向上杠杆受力平衡，则： = G = 2 2 所以 = = 2 422 = 22 = 22+2 = 22+1 令 x=tan ，则上式为： = 22+1，所以 2 4 。故选 C。 第二部分第二部分:多多项项选择题选择题 31能证明分子在不停运动的物理现象是( ) (A)气体比液体更容易被压缩 (B)夏天在冰块外面包上棉絮，冰就不容易熔化 (C)磨得很光滑的铅块和金块紧压在一起，经过较长时间彼此之间会相互渗透 (D)将盐块放入盛水的杯中，经过一段时间，杯内的水会变咸 【答案】CD 【分析】雪糕周围出现的“白气”是由于空气中的水蒸气遇冷液化所致；锯条温度升高，是因 为摩擦力做功的原因。故 BD 错误。 32 轮胎是汽车的重要组成部分， 仔细观察轮胎我们会发现轮胎上布满了纵向和横向的花纹， 这些花纹的主要作用是( ) (A)增大承重能力 (B)加快排水速度 (C)增大地面摩擦 (D)加快热量传递 【答案】BC 33关于浮力，正确的叙述是( ) (A)同一物体，漂浮在不同液体的液面时，物体所受的浮力不同 (B)物体完全浸没在密度均匀的液体中，在不同的深度它所受浮力相同 (C)同一物体漂浮在液面时所受浮力一定大于沉到液体内部时所受的浮力 (D)漂浮在液面的物体，它的重力一定等于所受的浮力 【答案】BD 34杆秤的示意图如图所示，下列说法中正确的是( ) (A)只有秤杆粗细均匀，杆秤刻度才均匀 (B)无论秤杆密度分布是否均匀，杆秤刻度都均匀 (C)用提纽 A 比用提纽 B称量大 (D)换用大称量的提纽后，所有刻度示数均会以相同倍率增大 【答案】BC 【分析】 如图， 杆秤粗细不均匀， 杆秤自身重力为 m0g， 作用点到旋钮的垂直距离为 L0， 则： mgL=MgL1-m0gL0，所以 L= 1 0 0 ；由此可见，刻度到旋钮的距离 L 与称量的 质量 M 成线性关系，所以刻度均匀。B正确。 当用旋钮 A 时， = +00 1 其中，L、L0变大，L1变小，所以 M 增大，即称量变大，所以 C 正确。 由式可知，L 与 M 之间是一次函数关系，不是正比例函数，所以当换用大称量提钮后， 刻度示数不会以相同的倍率增大。故 D 不正确。 35平面镜 M，N 镜面垂直放置，一束会聚光束(图中未画出)入射到平面镜 M 的镜面上， 通过两个平面镜的反射可能( ) (A)成一个实像，没有虚像 (B)成一个实像和两个虚像 (C)成两个虚像，没有实像 (D)成一个实像和一个虚像 【答案】AD 【分析】 因为光线是会聚的， 经过平面镜反射后不会改变传播关系， 所以肯定会成一个实像。 若光线经过 M 反射会聚后，不能再照射到镜面 N 上则不会形成虚线，若能照射镜面 N 上则 可以又成一个虚像，故选 AD。 36.平面镜 M、N 镜面之间成一个锐角，角平分线上有一个点光源 S，则点光源 S 通过两个 平面镜( ) (A)至少成四个像 (B)所成的像和点光源在同一个圆周上 (C)相邻的两个像之间的距离相等 (D)所有像的亮度均相同 【答案】AB 【分析】如图，点光源 S 会分别在 M、N 中成像，所成的像又会分别在 N、M 中再成像， 所以 A 正确。 由于像关于平面镜对称，所以光源与像到锐角定点 O 的距离均相同，所以 B正确。 设锐角的角度为 ，根据对称性，SOS1=S1OS4=SOS2=S2OS3= m0g Mg mg L L0 L1 所以S3OS4=360 - 若相邻的两个像之间的距离相等，则要S3OS4=，那么仅当 =72 时才成立，所以 C 不正确。 由于光经过反射后，会有部分能量被吸收，所以所有像的亮度不同。故 D 不正确。 37物体的高度为 12cm，与凸透镜的主光轴垂直放置，经凸透镜成高度为 6cm 的缩小像。 若将物体朝透镜方向靠近 24cm，经凸透镜成高度为 30cm 的放大像，则此凸透镜的焦距大 小可能为( ) (A) 10 cm (B)15 cm (C)20 cm (D ) 25cm 【答案】AB 【分析】如图，设物距为 u，由题意此时像距为 u/2，根据凸透镜成像公式得： 1 + 2 = 1 将物体朝透镜靠近 24cm，物距为 u-24，像的高度为 30cm，则像距为 2.5（u-24） ，且此时所 成的像可能为实像也可能为虚像，根据凸透镜成像公式得： 1 24 1 2.5（24） = 1 联立求解得：f=15cm 或者 f=10cm。故选 AB。 38如图所示，半圆柱体 P 放在粗糙的水平地面上，紧靠其右侧有竖直挡板 S，在 P 和 S 之间放有一个质量均匀的光滑小圆柱体 Q， 整个装置处于静止状态。 若使 S 保持竖直且缓慢 地向右移动一小段距离，在此过程中 Q 未落地且 P 一直保持静止，则下列说法中正确的是 ( ) S O S4 S1 S2 S3 F L (A)S 对 Q 的弹力逐渐减小 (B)地面对 P 的摩擦力逐渐增大 (C)P、Q 间的弹力先减小后增大 (D)P 对地面的压力不变。 【答案】BD 【分析】对 Q 受力分析如左图。将 G1、N2合成如中图，当 S 向右移动，由于 Q 始终处于平 衡状态，所以 F、G1、N2始终可