2022年度全国高中物理应用知识竞赛试题

1、 7/7考前须知：1请在密封线内填写所在地区、学校、姓名和考号。 2用蓝色或黑色钢笔、圆珠笔书写。3答卷过程中可以使用普通型计算器。4本试卷共有三个大题，总分为150分。5答卷时间： 2022年4月7日星期六)上午9: 3011: 30。2022年度全国高中应用物理竞赛试卷题号一二三总分12341234分数复核人得分评卷人一、此题包括11小题，考生只需做10小题，每题5分，共50 分。在每题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小 题有多个选项正确。请把符合题目要求的选项的序号填入题后的 ()内。全选对的得5分，选不全的得3分，有选错或不选的得分。1.如图1所示，消防队员在进行训练时

2、有一项爬绳练习，如果队员用双手握住竖直的绳索匀速攀上和勻速下滑时，绳索对他的摩擦力分别为 F上和F下，那么关于F上和F下的以下说法中正确的选项是 AF上向上F下向下，F上与F下等大BF上向下F下向上，F上大于F下CF上向上F下向上，F上与F下等大DF上向上F下向下，F上大于F下2由乎地磁场的作用，可有效地减少来自宇宙射线中的高能带电粒子对地球的“侵袭。假设宇宙射线中一颗带负电的粒子从太空沿指向地心方向射向地面， 那么哲它在接近地球附近时的实际运动方向可能是 A.竖直向下B.偏西斜向下C.偏东斜向下 D.偏北斜向下3.电铃的结构原理如图2所示，如果在使角过程中发现这个、电铃小锤敲击铃的频率过，现

3、要将敲击频率调高一些，那么以下措施中一定可行的是 A.适当提高电的电压 B.增大小锤的质量C.换用更软一点的簧片D.将电源改用交流电来供电4.由青岛大学学生自主设计研发的墙壁清洁机器人，利用8 只“爪子上的吸盘吸附在接触面上，通过这8只“爪子的交替伸缩吸附，就能在竖直墙壁和玻璃上行走并完成清洁任务。如图3 所示，假设这个机器人在竖直玻璃墙面上由A点沿直线“爬行到右上方B点，在这一过程中，假设此机器人8 只“爪子所受玻璃墙对它的摩擦力的合力为F，那么以下 受力分析图中可能正确的选项是( 5.“天宫一号目标飞行器于2022年9月9日发射升空，2022年9月已圆满完成了各项预定的任务，并超期服役 到

4、2022年3月16日正式终止数据效劳，全面完成里其历史使命，预计2022年“受控坠落，坠落过程中由于受轨道上稀薄空气的影响，轨道高度会逐渐降低，最终其主体局部会在大气层中完全烧毁，“天宫一号在进入稠密大气成燃烧前，随着运行轨道的降低，其 A.重力势能逐渐减少，动能逐渐增加B.动能逐渐增加，机械能减少C.动能、重力势能和机械能均逐渐减少 D.绕地球运行一周所用的时间越来越少 6.小明在公园如围墙处避雨时，他观察到由于围墙的挡风作用，雨滴从墙檐土滴落几乎是竖直向下的，当下落的雨滴经过围墙上的窗口时，有从窗P吹出的风使兩滴的下落方向发生变化，以下图中描述了沿平行于墙壁从西向东方向观察时雨滴的下落轨迹

5、，其中最接真实情况的是 7.如图7所示为一种延时开关的电路原理图，当S1同合时，电磁铁F将衔铁D吸下，通过触点C线路被接通，当S1断开时，衔铁D并不是立即被弹簧拉起来，而是延迟一段时间，才被弹簧拉起来，从而触点别离切断C线路，对于这个延时开关的工作情况，以下说法中正确的选项是 A由于A线圈 的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用B由于B线圈 的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用C如果断开开关S2，无延时作用D. 如果断开开关S2，延时将变长 8物理课上，老师作了一个奇妙的“跳环实验，如图8 所示，她把带有铁芯的线圈L直立在水平桌面上，并将其与开关S和电源用导线连接起来后，把一铝制套环置于线圈

6、L上，且使铁芯穿过套环。闭合开关s的瞬间，套环立刻向上跳起。假设铁芯足够长，那么A假设保持开关闭合，套球的位置会不断升高B假设保持开关闭合，套环最终会停留在某一高度上C假设保持开关闭合，套环跳起到某一高度后将回落D.套环处于静止后再断开开关，那么套环将重新向上跳起9冰上表演刚开始时，甲、乙两人都静止不动，随着优美的音乐响起，他们在相互猛推一下对方后分别向相反方向运动，用录像记录两人的运动情况，截取录像中的两帧画面的情况如图9所示。假定两人的冰鞋与冰面的动摩擦因数相同，那么以下说法中正确的选项是 A在推的过程中，甲推乙的力小于乙推甲的力B在推的过程中，甲推乙的时间等于乙推甲的时间C两人刚分开时，

7、甲的速度比乙的速度小D. 两人分开后，甲的加速度比乙的加速度小请考生注意：下面的第10、11两个小题中，只选择个题做答。假设两个小题均做 答，那么只按第10两题的解答情况给分。10医院有一种先进的检测技术彩超，就是向病人体内发射一定频率的超声波， 超声波经血液反射后被专用仪器接收，测出反射波相对发射波的频率变化，就可知道血液的流速。这一技术利用了以下哪个物理学原理 A.偏振规象 B.波的衍射，C. 波的干预 D.多普勒效应11如图10所示为一种简易温度计构造示意图，左右两根内径粗细均匀的竖直玻玻璃管下端通过软管相连接，在管中灌入某种液体后环境的温度。重复上述操作，便可在左管上方标注出不同的温度

8、刻，将左管上端通过橡皮塞插入小烧瓶中。调节右管的高度，使左右两管的液面相平，在左管液面位置标上相应的温度刻度。屡次改变烧瓶所在度，为了增大这个温度计在相同温度变化时液面变化的髙度，以下措施中可行的是) A.增大液体的密度B.增大烧瓶的体积 C.减小左管的内径 D.减小右管的内径 二、此题包括5小题，考生只需做4小题，共40分，请按题目的要求做简要的答复。得分评卷人1(10分)音涂喷泉在水泵作用下随着音东的节律坚直向上喷出水柱，粗细、上下不同的水柱形成美妙的景观。实际上，当我们仔细观察时，会发现在喷口流量相同且无风的情况下，喷出的水柱在空中上升阶段并不是粗细均匀的，而是在竖直方向上一头粗、一头细

9、。请你说明上升阶段的水柱是上端较粗还是下端较粗，并说明水柱呈现该形态的原因。得分评卷人 2(10分在化工厂、制药厂、医学检验等工作中经常需要将在液体中的微小颗粒沉淀析出，为此苛将待别离液体静置一段较长的时间，这种方法称内“重力沉淀法，也可以使用离心别离器如图12所示在较短时间内将液体中的微小颗粒沉淀析出，称为 “离心沉淀法，试分析这种“离心沉淀为什么比“重力沉淀快？得分评卷人3(10分电磁轨道炮是利用磁场对通电导体的作用使炮弹加速的，其原理示意图如图12所示，图中直流电源电动势为E，电容器的电容为C，两根固定的平行金属导轨间距为d .长度为l，导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大少为B的匀强

10、磁场图中未画出， 炮弹可视为质量为m，电阻为R的金属棒MN，垂直放在两导轨间的最左端并处于静止状态，开关S接1，使电容器完全充电，然后将开关S接至2， MN开始向右加速运动。在MN沿导轨运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，请说明：1开关S接至2后的发射炮弹过程中，电容器中原来储存的电能将转化为哪些能量?2在电源电动势E一定的条件下要想提高炮弹射出时的速度，可以采取哪些措施？请考生注意：下面的第4、S两个小题中，只选择一个题做答，假设两个小题均做答， 則只按第4小题的解答情况给分。得分评卷人4(10分在我国北方的冬天，即便气温很低，一些较深的河 流、湖泊、池塘里的水一般也不会冻结到底，鱼类还可以

11、在水面结冰的情况下平安过冬，试解释水不会冻结到底的原因？5(10分)小明到九寨沟游览后在整理照片时发现，许多风景照片都有这样的共性：如图14所示，池水淸澈见底，近处水面下的景物都看得很淸楚，而远处水面下的景物却看不清楚，在远离岸边的水面上只能看到山和树木的倒影，且这些倒影明显没有真实景物那样明亮。请说明上述两种现象形成的原因。得分评卷人三、此题包括5小题，考生只需做4小题，每题15分，共60分。解答时应写出 必要的文字说明、方程式和重要演算步驟。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的 题，答案中必须明确写出数值和单位。1(15分)由于卫星发射场地点不在赤道上，因此在发射地球同步静止轨道卫星时，

12、需要先将卫星发射到与赤道平面有一定夹角的转移轨道上，然后再经过调整使卫星进入地球同步静止轨道。卫星在转移轨道上的远地点时恰通过赤道上空，并且离地面高度恰等于地球同步静止轨道的高度，此时通过发动机暂短时间点火，给卫星一个附加的速度，使卫星恰好能沿地球同步静止轨道运行。如果卫星的质量为1.4t，其飞经赤道上空时的速度为1.5103m/s 为计算方便，此处数可以改一下，此时卫星 的高度与同步轨道的高度相同，飞行的轨道平面与赤道平面之间的夹角为30，如图15所示假设不计大气阻力 和卫星质量的变化，己知地球半径为6.4103m，结果保存1位有效数字。求：1为完成这次调整发动机至少需要做多少功2调整过程中

13、发动机对卫星所施的冲量得分评卷人2(15分在研究跳水运发动在水中所受阻力的情况以及设计跳水场地水池深度时，可以用金属和橡胶制作一个运发动模型，在它头部携带有压力传感器，模型入水后传感器可通过计算机显示出水对模型的等效阻力f的量值随其入水的深度y变化的函数曲线。己知这个模型的总质量m=60kg，并可将其视为长度l=1.65m、直径d=0.25m的圆柱体。这个模型头向下从高于水面H=10m的跳台自由落下入水后，计算机上显示出的f-y变化曲线如图16所示。通过用计算机拟合图线可知，该曲线可近似看作椭圆的一局部，该椭圆的长、短轴分别与坐标轴Oy和Of办重合。椭圆与y轴相交于y=h处，与f轴交于 f=5

14、mg2处。为了确保运发动跳水时的平安，估算水池中水的深度h至少应等于多少？得分评卷人3(15分在研究某种未知气体时，有时需要分析气体原子的组成。如图17所示，让某种中性气体分子进入电离室A，在那里被电离成等离子体等离子体就处在高温下电离的气体，其中包含有带正电和带负电的粒子，中性气体电离后带负电的粒子是电子，带正电的是正离子)。这些粒子从电离室缝S1飘出飘出速度可视为0，随即进入S1与S2之间的加速电场被加速，然后粒子从缝S2垂直进处入匀强磁场，当双刀双掷开关的触刀掷向1、2时，粒子经过半个圆周期后打在底片上的P点，己知缝S2与P之间的距离为d1=2.0cm。当双刀双掷开关的触刀掷向3、4时，

15、粒子打在底片上的Q点，己知缝S2与Q点间在平行S2P方向上距离为d2=6.4cm。磁场宽度d=30cm。假设种子的质量mn=mp，且约为电子质量me的1800倍，即mn=mp=1800me。试确定这种气体原子的质子数和中子数。请考生注意：下面的第4、5两个小题中，只选择一个题做答。假设两个小题均做答，得分评卷人那么只按第4小题的解答情情况给分。4.(15分)潜水艇的贮气筒与水箱相连，当贮气筒中的空气压入水箱后，水箱便排出水，使潜水艇浮起。某潜水艇贮气简的容积是2m3，其上的气压表显示内部贮有压强为2107Pa的压缩空气，在一次潜到海底作业后的上浮操作中利用简内的压缩空气将水箱中体积为10m3水

16、排出了潜水艇的水箱，此时气压表显示筒内剩余空气的压强是9.5106pa，设在排水过程中压缩空气的温度不变，试估算此潜水艇所在海底位置的深度。5(15分)小明在参观科技馆时，发现了一张地震波波速与地球内部构造的关系图，如图18所示。其中A和B分别表示两列不同的地震波其速度大小随在地下深度的变化，右侧为地球内部结构随深度的分布情况。 在地表下平均33km处(大陆部5000分)(或海洋面下7km)，纵横波的传播速度都明显增加，这一不连续面叫莫霍界面。在地下2900km深处，纵横两列地震波中有一列波速度突然下降，另一列波那么完全消失，这一不连续面叫古登堡界面。由于莫霍界面上下物质都是固态，其力学性质区别不大，所以将地壳和软流圈以上的地幔统称为岩石圈。地球的中心为地核，