上海第二十二初中物理竞赛大同中学杯复赛

第22届初中物理竞赛试卷描述：1.这张试卷有五个问题。回答时间为120分钟，满分为150分。2.答案和回答过程都写在答题纸上。第一个和第二个大问题只需要写答案，不需要回答过程。根据问题类型的要求，写出第3至第5个问题的完整解决过程。计算器可以在求解过程中使用。3.考试结束后，只有试卷会交上来，试卷可以带回来。4.本文中，常数G为10 N/kg，水的比热容为4.2103 J/kgC，水的密度为1.0103 kg/m3，冰的密度为0.9103 kg/m3。一、选择题(以下每道题中只有一个选项符合问题的含义，每道题得4分，共32分)1.根据你的日常生活经验，你认为雪的密度是多少(一)大于103公斤/立方米(二)小于103公斤/立方米(c)等于103公斤/立方米(D)以上三种情况都是可能的2.彩色电视屏幕呈现各种颜色，这些颜色由三种基本色光合成，这三种基本色光是()(a)红色、橙色、黄色(b)黄色、绿色、蓝色(c)橙色、靛蓝色、紫色(d)绿色、红色、蓝色3.如图所示，质量为M的物体在斜面上受到力F的作用，力F的方向沿斜面向上，大小为7 N。如果物体仍然在斜面上，下面的说法是正确的()(a)方向必须沿着斜面向上，(b)方向必须沿着斜面向下(c)尺寸不能大于7 N (D)，尺寸可以等于7 N4.如果不考虑散热的影响，一定质量的水就会被加热。水温和时间的关系在图中用实线A表示。其他条件保持不变。只有水质提高了。水温和时间关系的图像是正确的()(甲)乙(乙)丙(丁)丁5.用绳子把一个物体挂在大楼的电梯顶上。当电梯静止时，剪断吊绳。物体落到电梯楼层所需的时间是t1。当电梯以恒定的速度下降时，切断吊绳。物体落到电梯楼层所需的时间是t2，然后是()(一)t1大于t2(二)t1小于t2(三)t1等于t2(四)不能判断。6.白炽灯泡用完后，灯丝很容易在最薄的地方熔化。这是因为当旧白炽灯工作时，灯丝处于最薄的位置()(a)流经的最大电流(b)加热的最大功率通过的最大电量(d)最大电阻率7.如图A所示，在电阻均匀的金属环上有两点A、B、C和D。其中o是圆的中心，AB和CD是环的两个垂直直径。当在电源电压不变的情况下将点a和b连接到图b所示的电路MN的两端时，发现电流表示为I0。当连接点a和d时，电流表表示应为()(A)I0/4(B)3I0/4(丙)I0(丁)4I0/38.如图所示，电源电压恒定在U=8 V，小灯泡标有“6V，4W”字样，电阻R2=30。在电键关闭后，如果滑动变阻器R1的滑动臂P离B端1/4，小灯泡的实际功率为1 W。不管电阻随温度的变化，为了使滑动臂P左右移动，灯泡两端的电压不超过额定电压，变阻器R1的电阻值(电流部分)的变化范围为()(甲)0-40(乙)3.4-40(C)7.5-30(D)10-30二、填空(每项6分，共30分)9.有一个长度为L的弹簧，它能承受最大拉力。在最大拉力的作用下，弹簧伸长。目前的剪刀将弹簧剪成长度为L/3和2L/3的两段，那么长度为2L/3的弹簧所能承受的最大拉力为_ _ _ _ _ _ f，在这个最大拉力的作用下，弹簧伸长了_ _ _ _ _ _ dl。10.家用电热灭蚊器中的电热元件由钛酸钡制成，具有温度控制功能。该图显示了这种电加热元件的电阻随温度的变化曲线。请根据此曲线分析，当灭蚊器工作稳定时，加热元件在_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _温度范围内，当环境温度在_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _范围内时，灭蚊器12.一个封闭的容器装满高温油，在恒温的环境中慢慢冷却。小明每30分钟记录一次容器内的油温，共记录7次。具体数据如下：冷却时间t(分钟)0306090120150180油温温度148845236282422内部和外部温差1286416842根据表中的数据，当冷却时间为60分钟时，内外温度之差为_ _ _ _ _ _ c，油温t与冷却时间t的关系为_ _ _ _ _ _。13.如图所示，桌面上有一个倒置的玻璃锥，其顶点正好与桌面接触。圆锥的轴线(图中虚线)垂直于桌面，横轴的横截面为等边三角形。半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥体的底面，光束的中心轴与圆锥体的轴重合。如果已知玻璃的折射率为1.5，则光束在桌面上形成的光斑半径为_ _ _ _ _ _ _，并在图中画出光路图。三、计算问题(课题32分)14.(12分)水在火电厂锅炉中变成蒸汽，汽轮机带动发电机发电。用过的蒸汽在液化器中凝结成水，然后进入锅炉循环使用。熔炉中的冷却水流向冷却塔冷却。如图所示，请查找：(1)夏季，来自冷却塔的水温为16C，返回冷却塔的水温为30C。如果冷却塔和液化器之间的水流量为15 m3/s，试着通过冷却塔找出该系统的散热能力。(2)如果发电机产生的功率为5.6105千瓦，发电机将机械能转化为电能的效率为80%，不包括水蒸气通过涡轮过程中因传热和涡轮摩擦造成的能量损失，试着找出水蒸气能量转化为电能的效率。15.(10分)让液体在管道中流动。液体可视为由片状液体层组成。液体薄层之间存在摩擦，导致液体内部产生阻力。这是液体的粘度。小王用同样长度的细管研究了液体的粘度。在相同温度下，通过如下实验测量1秒内通过细管的液体体积：实验序列号液体类型管状半径/毫米小管两端的压差通过细管的液体体积/mm31水1P1002油1P23水2P16004油2P325水3P81006水12P2007水1甲氧芳芥300(1)在王的油实验中，如果细管半径为3毫米，1秒钟内通过细管的油量为40.5毫米3，细管两端的压差是多少？(2)由于液体的粘性，在流体中运动的物体受到流体阻力。在正常情况下，当半径为R的球以速度V运动时，液体阻力可用公式F=6PHRv表示。密度为R、半径为R的小球在密度为r0、粘度为H的液体中自由下落的v-t图像如图所示。请推导出速度vr的数学表达式。16.(10分)如图所示，这是一种水闸。水闸的底部与铰轴O相连，水闸的高度和宽度与厚度无关，分别为H和A。AB是一根没有质量的棒。a端通过铰链与大门相连，b端通过铰链与地面相连。杆AB与地面成60度角，末端a比地面高。假设水的密度是r，试着找出杆AB在门上的力。17.(6分)如图所示，一个重物悬挂在一根无弹性的轻质绳索上。此外，一个轻型弹簧天平用于沿水平方向拉动重物，使轻型绳索与水平方向形成一个Q角。一位同学试图通过实验找出弹簧秤的拉力F和Q之间的关系。他不断改变Q，并记录下相应的弹簧秤的数量。实验序列号12345q5045403530离岸价8.010.013.014.517.0(1)请以F为Y轴，1/tanq为X轴，在正方形纸上画出F与1/tanq的关系图。判断哪一个(1)什么样的操作可以确定转盘的重心正好在中心轴上？(2)将一个发光白炽灯泡放在图A中旋转轴右侧的水平橡胶带附近，你会看到什么？对这一现象的原理也作了简要描述。五、判断和推理(共44分)19.(14分)(1)(4点)为了测量雪的密度，小王设计了“根据雪中脚印的深度来估算”的方法。他使用的方法是在地面上用一块平坦的雪，然后用脚垂直踩在雪地上，形成一个凹陷的脚印。然后，雪的密度可以通过测量雪的原始厚度h和踩在雪上形成的脚印的深度h来估算。请通过选取和引导找出雪密度的计算表达式。(2)(5分)大雪过后，会造成路面积雪和积水，危及交通安全。为尽快消除路面积水，可采取撒盐、铺设防滑材料、组织扫雪等措施。下表反映了盐浓度和固化温度之间的关系。使用此表，请估计当桥面积水厚度达到2厘米且环境温度为-3c时，每平方米冰表面应喷洒多少盐以清除桥面积水。盐浓度(%)05101520固化温度(c)0-3-7.5-12-17岁(3)(5分)当雪地车在松软的雪地上行驶时，阻力主要来自履带或车轮和积雪的挤压。某型履带式雪地车每条履带的宽度为d，空载时与雪的接触压力为p0。(a)当雪地车以速度V在雪地上匀速行驶时，雪层上的雪沟深度为H。尝试估算雪地车的功率P，以克服雪层的阻力。假设雪车挤压雪层形成的雪沟深度与压力成正比。当雪地车所载货物的重量是空载时雪地车载重量的1/4时，当雪地车在雪地上以恒定速度行驶时的速度是多少？20.(6点)并联一个电磁铁和白炽灯，并将它们连接到电路上。如图A所示，当电动钥匙关闭时，L1灯将立即点亮，然后熄灭。当钥匙关闭时，灯会闪烁然后熄灭。(1)(2分)这一现象表明，当电键闭合时，流经电磁铁的电流变化为_ _ _ _ _ _ _；当钥匙关闭时，流经电磁铁的电流变化为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(2)(4点)在图b中，当电磁铁中没有电流时，铁弹簧片的活动端连接到右端子。当电磁铁中有电流时，在电磁铁的吸引下，铁弹簧片的活动端与左接线柱连接。尝试用钢笔线替换电线，以完成电路连接。电路中的电子钥匙关闭后，L1灯和L2灯将交替发光。21.(12分)该图显示了电磁继电器开关，其中L是电磁线圈。当l不通电时，继电器不闭合。如图a所示，三对常闭触点A1和A1连接，A2和A2连接，A3和A3连接。三对常开触点B1和B1、B2和B2、B3和B3没有通信。当l通电时，继电器闭合。如图b所示，三对常闭触点A1和A1、A2和A2、A3和A3不连通。三对常开触点B1和B1、B2和B2、B3和B3都连接在一起。如图c所示，学校中的学生协会具有使用上述电磁继电器开关的测验显示系统(测验机)。在图中，当按下按钮开关时，S1、S2和S0接通，当释放按钮开关时，S0断开。这个应答机可以被两个小组使用。主持人宣布了问题，然后说“现在开始”。在按下按钮的小组第一次打开指示器后，任何其他再次按下按钮的小组都没有反应，而点亮的小组在松开按钮后仍然打开指示器。如果任何队在主持人说“现在开始”之前提前按下按钮，并使其自身的指示灯点亮，主持人可以判定该队犯规。为了重新(2)(8分)为了满足参赛三队的需求，有必要为第三队增加一条线。因此，需要修改原始行。技术人员已经连接了一些线路。如图D所示，请继续连接未完成的线路，以便将整个线路作为参加比赛的三个队的应答机。22.(12分)如图所示，铁管的半径为r，重量为g。目前，水平拉力F作用在铁管的顶点A上，所以铁管只是以高度为H的旋转角C缓慢旋转。使铁管以高度为H的旋转角C缓慢旋转所需的力对应于由相同材料制成的不同高度的台阶，测量如下表A所示。换成不同高度的台阶，由不同摩擦系数的材料制成。在点A处施加的水平拉力使台阶绕着角C缓慢旋转，高度为H，不会滑动。相应台阶的最大高度列于下表B。表a:项目12345台阶高度h/m0.050.150.250.350.45水平张力离差80.06142.37230.28269.41拐角和铁管之间的摩擦系数80.06188.98269.41角部对铁管的支撑力500.00请完成以下问题：(1)(5分)在表格空白处填写正确的数据。(2)(7点)在重量为700牛顿的铁管的顶点A处施加水平拉力，使铁管绕高度为0.45米的台阶缓慢旋转，这是必须满足的。表b:项目678910铁管与转角之间的摩擦系数m0.100.200.300.400.50台阶高度h/m0.020.080.1