上海市第三十一届初中物理竞赛大同杯初赛试卷详解

1、上海市第三十届初中物理竞赛 （大同中学杯） 初赛试卷 （兼区县物理竞赛试卷） 2017年 2 月 26 日上午 9： 00-10 : 30 说明： 1、 本试卷共分两部分，第一部分为单项选择题，每题3分，共30题，计90分：第二部分为多项 选择题，每题5分，全对得5分，部分选对得 2分，选错或不选得 0分，共12题，计60分。全卷满 分150分。 2、考试时间为90分钟。 3、 考生使用答题纸（卡），把每题的正确选项填在答题纸（卡）相应位置。允许使用计算器，考试完 毕后，请将试卷、答题纸 （卡）一并交给监考人员。 4、常数 g=10N/kg。 第一部分：单项选择题 1 最先通过科学实验发现电流

2、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）人呼岀的气体中的水蒸气，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

3、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Ri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

4、属 金肩杆.一, 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) 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

5、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(D)无法判断 【答案】A 【分析】多普勒效应 9电阻Ri = iQ, R2=iQ, R3=3Q，利用这三个电阻可能获得的不同阻值的个数最多为() (A) 7(B)i2(C)i6(D)i7 【答案】C 【分析】分别用i个，2个，3个电阻进行串并联、混联。 iO 如图所示，在柱状容

6、器内放入一块长方体实心铜块，然后缓慢注入水，并且使 铜块与容器底紧贴(使水不进入铜块与容器底部之间接触处)，此时容器底部所承受的 压力大小为Fi，若略微抬起铜块，使水进入接触处，待铜块稳定后，容器底部所承 受的压力大小为 F2,则() (A) FiF2(B) FiN B；fAfB=O (B) NaN B；fBfA=0 (C) NbN A；fBfA=0 (D) NbN A；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

7、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3V0.2A，灯泡B铭牌上标有“ 220V40W,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岀A、B灯泡各自的阻值，根据串联电阻分压原理可以求岀两灯泡 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

8、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 24V，额定功率为48W。某地区光照平均有效辐射量800W/m 2,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 12V150Ah(B)4 台 12V150Ah(C)2 台 12V80Ah(D)1 台 12V80Ah 【答案】A 【分析】LED灯头的额定电压为 24V，额定功率为48W，每晚工作时间10h，因此七天总共消耗能量 48 X 10J,根据要达到额定电

9、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 C，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 C(B)8 C(C)6 C(D)5 C 【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： 3? ? C严- ?= C?- ?) 当再将热水杯内剩余热水的一半再次倒入冷水杯内后: (?- (?+ 63 - ? = 6(?- ? ?2) = 6(?- ? 21 ) 所以t2=tc+27；因此冷水再次升到的温度为t2-ti=6

10、C 15 体积相等的甲、乙、丙、丁四个物块均漂浮在水面上，它们浮岀水面的体积分别为20cm3、 45cm3、65cm3、75cm3。若将四个物块浮岀水面的部分切除，待重新稳定后，四个物块再次浮岀水面的 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() 3333 (A)80cm(B)100cm(C)120cm(D)140cm 【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、65 ,、 ?(?- 45) ?(?- 65)， 解得 V ?(?- 20)，解得 V95cm3 故选B。 16如图所示，长度为 2L的铁链挂在宽度为L的

11、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m。，则: moLg(_+m 0 xg=m 0(L-x)g 所以x=L/3 ;故选A。 17 在如图所示的电路中，总电流 () (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 I=1.0A，R1=2R2=2R3。则下列对通过 R2的电流的判断正确的是 【分

12、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13Q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2Q,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: ?= ? ? ?=齐所以当R=R0时, P有最大值，为 9/8W 19. 一束平行于凸透镜

13、Li主光轴的平行光经透镜会聚到焦点，现在 障碍物P，且与主光轴垂直，其中心有一个直径为di的圆孔，圆心位于主光轴上，如图所示, 物的右侧，距离障碍物S处垂直主光轴放置一个光屏(图中未画岀)，屏上岀现了一个直径为 光斑。若在障碍物圆孔处嵌入一块薄凹透镜 d2=0.5cm，则凹透镜L2的焦距大小为() (A) 30cm (B) 25cm (C) 20cm (D) 15cm 【答案】C 【分析】设L2的光心为0,根据光路的可逆性，若将 由已知 OM=S=10cm， L1的右侧一倍焦距内某位置放置一 在障碍 d2的圆形 L2,屏上恰好岀现一个亮点。己知S=10cm， 又因为 M点看成发光点，则其像点在

14、 N。 d1=lcm， d2=0.5cm，所以 ON=20cm。 di=lcm , 根据透镜成像公式 - U 1 111 厂得，荷-20=?所以f=20cm 20.在如图所示的电路中， 阻器的最大阻值为R。移动滑动变阻器的滑片 阻器的电功率随电流表示数变化的完整图线如所示/图线中一 对应的电功率均为P1, c点对应的是滑动变阻 P1：P2=3:4 , 电阻大小为 电源电压保持不变, 则图线中b点对应的电路状态中, () .R0为定值电阻，滑动变 P从A端到B端，滑动变 占、b两点 片L2严J.M N 器的最大电功率P2,且 滑动变阻器接入电路中的 (B) Ro/3 (A) R0/2 【答案】B

15、 【分析】如同题18，当 ?3?* ?=。则？= = 14?32 16?玄 (C)2Ro(D)3Ro L1 R=R0时，滑动变阻器上消耗的功率最大，为 ? 2? (?+?)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“日岀”和“日落”现象.若地球表面不存在大气层 (假设)，则“日 岀”和“日落”时间，相比现在() (A) “日岀”提前，“日落”推迟(B) “日岀”推迟，“日落”提前 (C) “日岀”和“日落”都会提前(D) “日岀”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

16、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“日岀时 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点才会看到日岀。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，贝U N点即可看到日岀。N

17、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a，折射角为丫，则： 在 AON 中得，丫 =90 -Z MON- / MOB ； 在 BOM 中得，Z MOB=9 -a； 联立得，Z MON= a - 丫 在 AON 中得，sin y =ON/OA=0.997，所以 丫 =85.5 根据折射定律，i=sin a /sin 丫，所以a =86.3 将a、丫代入得：Z MON=0.8 t= Z MON - 360 X 24 X 3600=190.5 秒 故选B。 于光滑的水平桌面上，与物体 口定滑轮的 M B A 23.在如图所示的装 (D)4m/s BC

18、 (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 【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 A BC P ABC - 系 BC大于AB，故选A 26 在如图所示的电路中，灯泡Li的额定功率为 5W，电源电压保持 6V不变，Ro为定值电阻，此时 Li两端的实际电压为 5.5V。若在Li的两端并联一个额定电压与Li相同的灯泡L2(图中未画岀)，Li两端 知: 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 Li、L2的电阻分别为 Ri、R2，根据串联电路分压原理 Ri

19、=ii Ro 当并联灯泡L2后，罷=5? 联立得：R2=5Ri/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)2 h/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： ?i?i ? = ? = ?，可得?2 =詈；?3 =专 由已知 h=h2-hi=?$-hi ?12 ? ?+ 34?1 ? ? = ?

20、= ?一 2? 3? +4? 岔+ ? 联立得：h=?#hi 剩余的冰全部熔化之后，液面又会上升h=h3-h2=弓吕二ip -3- 2 又因为？=兽: + ?i ? 2?1 ? =e ?+? 将代入得： ? -? h4? hi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(图中未画岀凸透镜的位置)，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=i0cm。则凸透镜的焦距大小为() (A)lcm(B)5cm (C)30cm(D)60cm百广 【答案】占 W 耳 WV * - - 1 4 U 【分析】根据题意和凸透镜成像规律，

21、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: ii + ii i i无解 ?5-? ?5-? i5-? ? 若位于 A左侧，则： ii ?-5+? ii ; -? 5+? i -i5+?= i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 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: 水平方向上杠杆受力

22、平衡，则：?= ?s in? ? 联立得：？?= 4si n2? 4 因为？由0到90变化，所以f先增大后减小 30. 在上题缓慢抬起直杆的过程中，要确保直杆 擦因数至少为() (A)I/3(B)1/4(C) (D)亏 【答案】C F 辛G ? 【分析】水平方向上杠杆受力平衡，则：?= ?si n?=二si n2? 竖直方向上杠杆受力平衡，则: ?= G - ?=?- 2? 所以？?= ? ?2? ?4.2? ? ? 2？?？2?羽+?2?+1 令x=tan ?则上式为: ?J2 ?=尹，所以？?乎。故选 4 第二部分：多项选择题 31 能证明分子在不停运动的物理现象是() (A) 气体比液体

23、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】雪糕周围岀现的白气”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 纵向花烦 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

24、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mg,作用点到旋钮的垂直距离为Lo,则： mgL

25、=MgL i-mogLo，所以L= ? - ? ?；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，? = ?；?其中，l、Lo变大，Li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(图中夫画出)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 县 (D) 成一个实像和一个虚像Mg

26、 【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 像，故选AD。 mog mg N上则可以又成一个虚 S,则点光源S通过两个平面镜 () 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 (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

27、定点0的距离均相同，所以 B正确。 设锐角的角度为 e,根据对称性，/ sos仁/ si0S4= / SOS2= / S2OS3= e 所以/ S3OS4=36o e若相邻的两个像之间的距离相等，则要/S3OS4=e,那么仅当 e=72。时才成立，所 以C不正确。 D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 卫/ 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)10cm(B)15cm(C)20cm(D)25cmS 【

28、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3pm，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 1 ?-24 2.5 (?-24 ) 1 ? S3 竖直挡板S,在P和S之间放有 S保持竖直且缓曼地向右移动一小段距 【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始终可以组成封闭三角形，不过三角形的形状会发生如下变化: N2边方向不变，F以0

29、为圆心顺时针转动。所以 F、N2均增大。 再以PQ整体为研究对象如右图，G不变，N2增大，所以选择 BD。 G1边大小方向不变, Ni 39 如图所示，弹簧开始处于原长，在物体A由静止释放后下降的过程中 成正比 与下降的距离成正比2 的距离成正比 的弹性势能之和先减小，后增大 p # (A) 物体的动能与 (B) 物体重 (C) 弹簧的弹性势能 体的重力势能 (D) 物 【答案】BD 辛N f () 【分析】在物体下降的过程中，动能、重力势能、弹性势能三者相互转化，但系统的机械能守恒。其G 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

30、靠其右侧有 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 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 (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 A错。重力势能 Ep=mgh，所以B正 中，重力势能减少，弹性势能增加，动能先增大后减小。所以 确。弹性势能Ep=kx2/2，所以C错。物体的重力势能与弹簧的弹性势能之和等于系统总能量将去动 能，所以D正确。 40 用竖直向上的外力 F作用在浸在水中的直棒 AB的A端，棒的截 处处相等，密度分布均匀，静止在如图所示的位置。此时A端距离水 x,棒