上海市第二十七屆初中物理競賽（大同中學杯）復賽試題詳解（年）說明：1．本試卷共有五大題，答題時間為12分0鐘，試題滿分為15分0。2．答案及解答過程均寫在答題紙上。其中第一、第二和第四大題只要寫出答案，不寫解答過程；第二、第五大題按題型要求寫出完整的解答過程。解答過程中可以使用計算器。3．考試完畢后將試卷和答題紙一并交給監(jiān)考人員。4本試卷中常數(shù)取牛/千克；水的密度為X千克/米，水的比熱容X焦/（千克?℃）；空氣密度為千克/米；0一、選擇題（以下每題只有一個選項符合題意，每小題4分，共3分2）1、據(jù)報道，我國載人空間站工程已正式啟動實施，202年0前后將建成規(guī)模較大、長期有人參與的國家級太空實驗室。在太空實驗室中可以正常使用的實驗器具是（）A天平、測力計、電磁爐、微波爐；B測力計、液體溫度計、微波爐、指針式電壓表；c機械式秒表、超聲波測距儀、液體式氣壓計；D測力計、滴（液）管、數(shù)字式電壓表和電流表。［分析］太空站中的物體處于完全失重狀態(tài)，與重力有關的物理現(xiàn)象全部消失，凡是依靠重力作用的儀器都不能在完全失重的太空實驗室中正常使用。①天平是利用不同的物體所受重力不同而稱出其重量，當重力消失的時候，不能對天平的托盤產(chǎn)生壓力，于是就不會使天平偏側(cè)，所以無法測得質(zhì)量；②彈簧測力計除測重力之外其它比如拉力之類是可以的，故航天員可以用彈簧測力器健身；③水銀溫度計是根據(jù)液體的熱脹冷縮原理制成與重力無關；④密度計根據(jù)浮體原理即重力等于浮力原理制成;⑤液體式氣壓計是根據(jù)水銀重力產(chǎn)生的壓強與大氣壓強相等原理制成；⑥有些標明放置角度（如水平、豎直、傾斜）的儀器在完全失重狀態(tài)下讀數(shù)會不準，如標明了放置角度的電表類儀器，表明放置角度對其示數(shù)有影響，其實就是重力的影響。因為電表（數(shù)字式電表除外）指針的重力作用對指針平衡有影響，制作時按其放置角度來調(diào)節(jié)平衡，⑦雖然真空中不能傳聲，但在太空實驗室中，至少有氧氣，否則宇航員無法生存，超聲波測距儀我認為可以使用；⑧滴（液）管中的液體可以被擠出來，但由于一切物體在任何情況下都具有慣性，當液滴“撞”向試管底部后，又以“幾乎相同的速率”（與原方向相反）重新“彈出”試管，故無法使用；⑨在月球上被航天員佩戴過的手表“歐米茄超霸登月表”就是機械式秒表，它見證人類登月太空冒險的偉大時刻，在人類探索太空的

歷史上，扮演著關鍵角色。⑩電磁爐、微波爐的使用與重力無關。［解答］B2、我國載人神舟飛船返回艙的表面有一層叫做“燒蝕層”的物質(zhì)（如圖1所示），可以在返回大氣層時保護返回艙不因高溫而燒毀。燒蝕層能起這種作用，除了它的隔熱性能外，還主要由于（）A它能把熱輻射到宇宙空間；B它的硬度大，飛行時不易損壞；c它在汽化時能吸收大量的熱；D它的表面非常光滑，能減少艙體與空氣的摩擦。［分析］本題為《第十三屆全國初中應用物理知識競賽（初賽）試題》第4題。返回艙在返回時因為摩擦產(chǎn)生高溫，燒蝕層“的物質(zhì)在遇到高溫時會發(fā)生熔化和汽化現(xiàn)象，在熔化和汽化時能吸收大量的熱，故可以保證飛船溫度不至于太高。它的表面光滑，能減少艙體與空氣的摩擦也是它的一個原因，但不是主要原因。［解答］C3、在蜻蜓翅膀末端的前緣，會看到有一塊加厚而發(fā)暗的色素斑，生物學上它被稱為“翅痣”如圖2所示，它的作用可能是（）A吸收太陽的光能，產(chǎn)生飛行的動力；B發(fā)出超聲波，通過吸收反射波辨別方位，給蜻蜓的飛行導航；c調(diào)整翅膀的振動，減弱飛行過程中翅膀上的有害振動；D就像人的眼睛一樣，通過吸收紅外線，來獲取外界的信息。［分析］在蜻蜓的翅膀上有一小塊較厚的、長方形的黑色的斑點，這塊斑叫“翅痣”，它是蜻蜓飛行的消振器,能消除飛行時翅膀的顫振。飛機在飛行時，影響尤明顯，且飛機飛行越快，機翼受到動力作用越大，使機翼的振輻越來越大，最終將使機翼折斷。為此飛機設計師們在機翼前緣離翼端不遠處安裝了一個加重裝置，減除顫振，終于解決了機翼折斷的問題。名詞解釋：顫振即彈性結(jié)構(gòu)在均勻氣（或液）流中受到空氣（或液體）動力、彈性力和慣性

力的耦合作用而發(fā)生的大幅度振動。［解答、如圖所示，是一根長直密繞通電螺線管的剖面圖，、分別是在螺線管軸線上的兩點，點在螺線管的端面處，A比點磁場強；B比點磁場弱；c與點磁場大小相等；D無法確定。圖3［分析］本題建議有條件的學?？梢岳么艌鰝鞲衅鳒y量通電螺線管內(nèi)部的磁場強弱，無條件的學?？勺屚瑢W們上網(wǎng)搜索視頻：通電螺線管的內(nèi)部磁場，YOUKU視頻中就有相關的內(nèi)容。通電螺線管的內(nèi)部近似可看做勻強磁場，但其邊緣磁場會比內(nèi)部明顯減弱，大約只有內(nèi)部磁場強度的一半左右。［解答］A5、如圖4所示，是一種裝咖啡的壺。咖啡壺的側(cè)面裝有一個透明的長直玻璃管，它和咖啡壺構(gòu)成了一個連通器，用以顯示壺中液面的高度。當閥門（俗稱龍頭）打開后，就會有咖啡流出，閥門關閉時，咖啡立即停止流出，那么玻璃管中的咖啡液面的變化情況是（）A無論閥門打開還是關閉，都始終和壺中的液面等高；B閥門打開時和壺中的液面等高，閥門關閉時先上升到比壺中液面稍高處，然后再降到和壺中液面等高處；c閥門打開時會突然上升一小段高度，閥門關閉時先下降到比壺中液面稍低處，然后再升到和壺中液面等高處；D閥門打開時會突然下降一小段高度，閥門關閉時先上升到比壺中液面稍高處，然后再降到和壺中液面等高處。［分析］本題是一道好題，要想真正理解其中的奧妙，我認為先要理解下面的問題：例：圓柱體容器裝水h米，在側(cè)壁某深度處開一個小孔，水流出的速度與哪些因素有關呢？解:設開孔處距水面距離為H,孔的橫截面積為S,水的密度為p，水的流速度為V則：小孔處的壓強為pgH,孔的橫截面上受到水的作用力為F=pgHXS,在水流出時間t內(nèi)，水的速度由0加速到V,流出距離為L,加速度為a,體積為SL,流出部分質(zhì)量為m=SLp利用高中運動學的公式：2as=Vt2-V02??2aL=V2①根據(jù)牛頓第二定律：ZF=ma得：pgHXS=pSLXa??gH=La②聯(lián)立①、②式，得：V=J2gH故：水流出的速度只與孔到水面的距離有關。回到本題，由于咖啡壺的側(cè)面裝有一個透明的長直玻璃管，故它們構(gòu)成了一個連通器，一開始水面相平。當閥門打開后，咖啡壺底和長直玻璃管的底部所處的深度相同，此時它們底部的液體流出的速度相同，它們的出水口近似相等，易知：經(jīng)過時間，咖啡壺和長直玻璃管中液體流出的體積相等，;咖啡壺長直玻璃管,△咖啡壺<長直玻璃管則：閥門剛打開時會發(fā)現(xiàn)玻璃管中的液面會突然下降一小段高度；閥門關閉時，由于壺中液面比玻璃管中的液面高，則玻璃管中的液面先上升到比壺中液面稍高處，然后再降到和壺中液面等高處。［解答］D6、如圖5所示，是某同學用一次性紙杯自制的走馬燈模型，用支架支在白熾燈上，點亮白熾燈，紙杯就旋轉(zhuǎn)了起來。更換不同瓦數(shù)的白熾燈泡，以及利用透明塑料片卷成的不同長度的圓筒加在走馬燈上方，都可以觀察到紙杯的轉(zhuǎn)速發(fā)生了改變。同學們就此發(fā)表了四條意見：①因為空氣對流，紙杯發(fā)生了旋轉(zhuǎn)；②塑料圓筒長度越長，紙杯旋轉(zhuǎn)得越慢；③白熾燈的瓦數(shù)越大，紙杯旋轉(zhuǎn)得越快；④紙杯的轉(zhuǎn)動方向與杯底開口方向相反。其中與事實符合是（）、①②③；、①②④；、②③④；、①③④。

［分析］最早的走馬燈是利用空氣熱動力學原理而制成的。在內(nèi)燈桶上方有一個風葉，蠟燭點燃后，圓筒形紙屏內(nèi)部的空氣就被它燒熱了，當上升的熱空氣經(jīng)過紙屏頂上的那只風車時，會把它吹動起來。而風車連在這圓筒形紙屏上，因此也就把紙屏帶著轉(zhuǎn)動起來，圓筒形紙屏內(nèi)部原有的空氣向上跑，外面的冷空氣從下面補充進去，因此圓筒形的紙屏不停地轉(zhuǎn)動，就如同小朋友們玩的風車（如圖）一樣，不停地轉(zhuǎn)動，直到蠟燭熄滅為止。［解答］D7、有五個完全相同的杯子，其中一個盛滿開水，其他杯中沒有水，僅利用杯子的吸熱作用，將開水的溫度降低，則下列方法中效果最好的是（）A、將第一杯中的水，平均倒入其余四個杯子中；B、先將第一杯中的水整杯倒入第二個杯子中，等到杯子不再吸熱時，再倒入第三個杯子中，以此類推，最后倒入第五個杯子中；C、先平均倒入其中兩個杯子中，等到杯子不再吸熱，再平均倒入剩下的二個杯子中；D、無論怎樣，最終的結(jié)果都是相同的。［分析］本題為《高一物理學科能力解題技能全國總決賽試題》，在此之前在朱老師的百度空間中見過，顯然答案應當是B?？梢赃@樣去想，A選項中，四個冷杯子溫度都會升高到某一相同的溫度，并且與最終的水溫相同。B選項中前一個冷杯子溫度都會升高到超過后一個杯子中的水的溫度，最終也就是玻璃杯會吸取更多的熱量，所以水溫會更低。明白了其中的道理，C、D選項顯然也是錯的。［解答］B8、有一“不倒翁”，形狀可以簡化成由半徑為R的半球體與頂角為74°的圓錐體組成（如圖6所示），它的重心在對稱軸上。為使“不倒翁”在任意位置都能恢復豎直狀態(tài)，則該“不倒翁”的重心到半球體的球心的距離必須大于

（A）0；（C）3R（A）0；（C）3R/5；（D）3R/4。圖6［分析］物體的平衡有三類，一類是離開平衡位置時重心升高的，這稱為穩(wěn)定平衡，一類是離開平衡位置時重心降低的，這是不穩(wěn)定平衡，還有一類是離開平衡位置時重心高度不變的，稱為隨遇平衡。要使不倒翁不翻倒，就是要它在離開平衡位置后重心是升高的，它就會自動回到平衡位置來。如果不倒翁與地面接觸處只在下面半球面范圍內(nèi)，那很容易看出，重心位置只要在球心與半球形頂點的連線上，且不在球心上就可以了，它偏離平衡越多重心就越高，必定會自動回到平衡位置來，但如果它與地面的接觸點在半球與錐體的接觸處，那么它會不會翻倒呢？圖6設重心為G（作用點未知），半球形與錐體接觸處為A,錐體頂端為C,半球體頂點為8,作口人工人仁與CB相交于D點，則只要GB<DB,那么即使翻倒到AC與地面接觸時，物體的重力的作用線在支面之外，所以仍會回到半球面與地面接觸的情況來。利用數(shù)學知識可算出：AC=5R/3，CD=25R/12，CO=4R/3，OD=3R/4故：“不倒翁”的重心到半球體的球心的距離必須大于3R/4［解答］D二、填空題（每小題6分，共30分）9、射電望遠鏡是用來觀惻和研究來自天體的射電波的基本設備，可以測量天體射電波的強度、頻譜及偏振等量。射電望遠鏡的基本原理和光學反射望遠鏡相似。射電望遠鏡接收的射電波是（選填“無線電波”、“紅外線”、“可見光”、“紫外線”、“射線”、“伽瑪射線”，射電望遠鏡的工作時段是（選填“只能白天工作”、“只能夜晚工作”、“只能在晴朗的天氣工作”、“可以全天候工作”）。分析接收和研究天體無線電波（頻率20kHz—3GHz）的天文觀測裝置叫射電望遠鏡，它可以全天候工作。解答］“無線電波”、“可以全天候工作”、如圖所示，球為均勻帶正電的絕緣球體，當它繞著白己的軸做逆時針旋轉(zhuǎn)（由上往下看）時，則球上方的小磁針的級將.，球左側(cè)的小磁針的級將下看）時，則球上方的小磁針的級將.，球左側(cè)的小磁針的級將（均選填：“指向左”、“指向右”、“指向上方”、“指向下方”）。（圖）A分析本題類似于通電螺線管周圍的磁場分布情況，極，下端為極。解答“指向上方”、“指向下方”據(jù)右手螺旋定則，/易知球上端為（圖）A分析本題類似于通電螺線管周圍的磁場分布情況，極，下端為極。解答“指向上方”、“指向下方”據(jù)右手螺旋定則，/易知球上端為、如圖所示，是一個簡易的吊鉤裝置，它是由根長度不一的剛性輕桿鉸接而成，端通過固定轉(zhuǎn)動軸連接在墻上，端可以在光滑水平地面上左右白由移動。表示的長度，表示的長度，表示的長度，表示的長度，忽略吊鉤到點的長度，構(gòu)成一個平行四邊形。若吊鉤上不管掛上多重質(zhì)量的物體，吊鉤裝置到點的長度，在水平面上的不同位置時都能處于平衡狀態(tài)，則4在水平面上的不同位置時都能處于平衡狀態(tài)，則4必須滿足的關系是。吊鉤裝置處于平衡狀態(tài)時，端受到地面的作用力方向為［分析］解：G(lsina。吊鉤裝置處于平衡狀態(tài)時，端受到地面的作用力方向為［分析］解：G(lsina1RA（圖）（1）由于A點為固定轉(zhuǎn)軸，.則系統(tǒng)對A點的力矩必為0，由參考圖可知+lsinP)=N(lsina+lsinP)化簡得：sina(Gl1-Nl)=sina(Gl1-Nl)=sinP(Nl-Gl)由于題目要求aB取不同值時*式均成立。故llGl1Nl2Nl=Gl7=-343即l2l4解答2、如圖所示，正四面體金屬絲框架，接在直流電源上，電流從點進，點出，四面體各棱的電阻相同，都為。則、兩點之間的阻值為；若將、各點之間的棱任意拆去一個，則兩點之間的最大阻值為分析本題相比較同學們平時學習的四面體各棱的電阻相同，都為，當電流從占占時易知C兩點為等勢點，、，分別為、R任意拆去點之間的電阻最大。解答2、如圖所示，正四面體金屬絲框架，接在直流電源上，電流從點進，點出，四面體各棱的電阻相同，都為。則、兩點之間的阻值為；若將、各點之間的棱任意拆去一個，則兩點之間的最大阻值為分析本題相比較同學們平時學習的四面體各棱的電阻相同，都為，當電流從占占時易知C兩點為等勢點，、，分別為、R任意拆去點之間的電阻最大。的等效與簡化的題目兩點之間的導線可以去除。第二問可以想像成三個電阻一個當然是去掉一個最小的支路中的電阻就能使許藏，屬于送分題。解答］“、/”2“、”13、各種運動比賽常以體重區(qū)分量級。己知運動員肌肉施力的大小與肌肉的截面積成正比。假設運動員的形體雖有不同，但密度幾乎相等，且肌肉的伸縮速率也大致相同，則運動員運動的功率與其質(zhì)量的關系可以寫成K式中的為一比例常數(shù)。由此可推出的大小為。分析因為8是定值則P又因為PP所以。由于P不變8所以：^由此可得解答三、計算題（本題共3分3）14、（9分）已知太陽正射到地球表面每平方米上的功率為10.千瓦，現(xiàn)有一太陽能熱水器，其收集陽光的面積為X米，轉(zhuǎn)換太陽輻射能為水的熱能的效率為假設此熱水器的進水溫度與室溫皆為25℃，該熱水器的熱量損失率正比于熱水器內(nèi)水溫與室溫之溫差。當熱水器出水口關閉時，經(jīng)過長時間照射后，熱水器內(nèi)的水溫可以達到85℃，問當熱水器以每分鐘6升的流量出水，經(jīng)過一段時間后，其穩(wěn)定的出水溫度為多少攝氏度？14、（9分）解答：太陽能熱水器的輸入功率為：-KMH&g。爆10」戶弧8=1?92乂拎,印設熱水器的損失功率為產(chǎn)二依尸-"），當沒有出水時，熱水器水溫維持在85°C,這時能量的輸入功率和熱損失功率相等，有二192x10'）1（85-25）n左=320w/r當熱水器出水時，設其穩(wěn)定的出水溫度為丁，由能量守恒得：代入數(shù)據(jù)求解得:Tf=5fC5、（1分2）如圖9是多檔位電熱器的工作電路圖，電熱器內(nèi)只有兩個阻值分別為歐和歐的電熱絲；旋轉(zhuǎn)開關內(nèi)有一塊絕緣圓盤，在圓盤的邊緣依次有“、、”共--190個金屬觸點；可以繞中心軸轉(zhuǎn)動的旋鈕開關兩端各有一個金屬滑片，轉(zhuǎn)動旋鈕開關可以將相鄰的觸點連接。如旋鈕上的箭頭指向圖中位置時，金屬滑片將、觸點接通，同時另一端將7、8觸點接通。電源電壓為22伏0。用這個旋轉(zhuǎn)開關可以實現(xiàn)電熱器有多檔位加熱功率的要求。請回答：l該電熱器可有幾個不同加熱檔位？（2）將此電熱器接入家庭電路中，電熱器在正常工作時每個檔位的功率各是多大？并分別指出旋鈕開關接在哪個檔位。15、（12分）解答:⑴（2分）有四個檔位（2）（10分）A（F）檔：并聯(lián)連入電路，=匕1+4-=1452,~用懇口2C（H）檔：凡、4串聯(lián)連入電路，2=322.7%r/2D（D檔：只有私接入電路，R=j=484獷6（分）某密閉房間內(nèi)有一臺空調(diào)，當房間內(nèi)溫度為，房間的溫度為，正常工作時空調(diào)每秒消耗的電功千焦，此時空調(diào)每秒從房間吸取的熱量為，向室外釋放的熱量為，與、之間滿足如下關系式：①；②設：則有：若室外向房間每秒漏進（或漏出）的熱量與房間內(nèi)外的溫差成正比。當室外溫度為3℃0，溫度控制器開關使其間斷運轉(zhuǎn)3％0的時間（例如開了3分鐘就停7分鐘，如此交替開停），發(fā)現(xiàn)這時室內(nèi)保持2℃0不變。試問；①在夏天仍要求維持室內(nèi)溫度為2℃0，則該空調(diào)器可允許正常連續(xù)運轉(zhuǎn)的最高室外溫度是多少攝氏度？16、（12分）解答：口）C7分）由題中①②式得:-=O郎設室外向房間的每秒漏熱為瓢二門d-，J空調(diào)使房間內(nèi)溫度維持不變，則有。循不如，即口⑥-，1）='言"按照題意，有：Q（3"20）=舊磊**2000,求得口=1不銘設室外溫度為r：，空調(diào)連續(xù)工作可保持室溫4=2OU不變，則有=②若在冬天,空調(diào)從外界吸熱，網(wǎng)室內(nèi)放熱，仍要求維持室內(nèi)為℃,則它能正常運轉(zhuǎn)的最低室外溫度是多少攝氏度？⑶。分）設冬天時房間溫度為￡=206室外溫度為公，由房間向室外港漏熱能為區(qū)，空調(diào)從室外吸熱而向房間放然則有4-附-小，用;Qe=0，.=373+ft式中Q；&；分別為空調(diào)向房間釋放的熱能和從室外吸收的熱能，當房間保持室溫工；=20工不變時，有盤勺2；，即取；—'；?黃9甲代入數(shù)據(jù)得1758x（207；）二卷厚＞200。0,解得公二口。四、實驗題（本題共分）17、（12分）某同學利用以下實驗器材測量一個輸出電壓恒定，但是數(shù)值未知的電源。實驗器材有：兩個電阻箱和、一個理想的最大測量值為p的直流電流表（電流表上只有刻度和最大刻度）、一個電流表保護電阻（阻值未知）、一個電鍵、若干導線。他設計了如下電路圖，進行了如下操作。請在橫線處填寫必要的文字或數(shù)據(jù)，使整個實

驗操作過程完整、正確。第一步操作：先不接電阻箱（選填“”或“,其它元件按如圖接上。合上電鍵，調(diào)節(jié)另一電阻箱的阻值，讓電流表的指針指在（選填“刻度”或“最大刻度”）記下此時電阻箱的示數(shù)為歐。第二步操作：斷開電鍵，接入電阻箱，并將其阻值調(diào)為（選填"”或“最大”，同時將電阻箱的阻值減半，然后合上電鍵，逐步（選填:“增大”或“減小”）電阻箱（選填："”或“”）的阻值，使電流表的指針指在（選填“刻度”或“最大刻度”）位置，記下此時電阻箱的示數(shù)為31歐6。0根據(jù)以上測得值，可以推算出的阻值為歐；被測電源的電壓為伏。（結(jié)果請保留小數(shù)點后兩位）17、（12分）第一步操作：Rz，最大刻度（全部答對第）一現(xiàn)有下列實驗器材:物理天平一臺，.盛有水的燒杯一A銅管材料一小塊網(wǎng)咬【彳內(nèi)徑。已知銅管蠟（蠟芯材料）一大塊和細線若干。某學生在沒有測量比度的器材的情況下，利用所給儀器，內(nèi)徑。已知銅管按以下實驗步驟測量一根己知長度的銅管長度今厘米,水的密度',克/厘米3。請在橫線處填寫相應的表達式或數(shù)據(jù):‘"?①調(diào)節(jié)物理天平；②把小銅塊分別置于空氣中、水中稱量，得出平衡時砝碼的質(zhì)量分別為、；則小銅塊的密度計算表達式：p_按以下實驗步驟測量一根己知長度的銅管③把小蠟塊在空氣中稱量，平衡時砝碼的質(zhì)量為；把小銅塊與小蠟塊捆在一起浸沒于水中稱量，平衡時祛碼的質(zhì)量為4則蠟的密度計算表達式：P_④將銅管中塞滿蠟；⑤把含有蠟芯的銅管分別置于空氣中和水中稱量，平衡時砝碼的質(zhì)量分別為、'。則可求出銅管內(nèi)徑d下表為某次測量得到的數(shù)據(jù)：

物理量于平均值根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可求解出的銅管內(nèi)徑的值為:18、（15分）小銅塊的密度計算表達式：自=」1_-功（4分）mY—m2五?:判斷與說理題殳題共豈分）『工式：「「二立對，14?分,9（分）某同學出家門就可以看到東方明珠塔，他拿出荔稹里的直尺,伸直手臂量了一下塔高，該同學記得上課時老師曾介紹過東方明珠塔高約，于是他估算出他家到東方明珠的直線距離。這位同學的家旁有一個地鐵站，，從此站出發(fā)乘坐站即可直接抵達陸家嘴。從