2024年全國競賽試題解析（老師版）

留意事項:

1.請在密封線內填寫所在地區(qū)、學校、姓名和考號。

2.用藍色或黑色鋼筆飛圓珠筆書寫。

3.本試卷共有六個大題，滿分100分。

4.答卷時間：2010年3月28日（星期日〉上午

9:30-11:00

一、選擇題（每小題2分，共20分）：以下各小題給出的四個選

項中只有一個是正確的，把正確選項前面的字母填在醒后的括號內。

1.2024年的諾貝爾物理學獎由三人共享，其中

因在光纖通信技術方面所做的原創(chuàng)性工作而被稱為

“光纖之父”的美籍華人是0A.錢永健B.朱祿文

C.高餛D.丁肇中

1、答案：C解析：光纖通信技術方面所做的原創(chuàng)性工作而被稱

為“光纖之父”的美籍華人是高餛，選項C正確。

2.晴朗無風的早晨，當飛機從空中飛過，在蔚藍的天空中會留

下一條長長的“尾巴”，如圖1所示，這種現象俗稱為“飛機拉煙”。

產生這一現象的緣由之一是飛機在飛行過程中排出的暖濕氣體遇冷

所致。在這一過程中，暖濕氣體發(fā)生的物態(tài)變更是（）A.熔

化B.液化C.蒸發(fā)D.升華

2.答案：B暖濕氣體遇冷液化，水蒸氣液化為小水珠，看似白煙,

選項B正確。

3.2010年1月2日起，我國北方大部她區(qū)遭受大

范圍降雪天氣攻擊。大雪嚴峻影響了民航、鐵路和

高速馬路等交通，如圖2所示。在遇到這種天氣時,

為了盡快清除積雪，常用的方法是撤“融雪鹽”，

這是因為（）A.“融雪鹽”及少量水發(fā)生化

學反應，產生的熱量使四周的冰雪熔化B.“融

雪鹽”產生“保暖層”，使冰雪汲取足夠的“地熱”而熔化C.使雪

形成“含融雪鹽的雪”，“含融雪鹽的雪”熔點低于當地溫度，使雪熔

化D.“融雪鹽”有利于冰雪對陽光的漢取，從而加快冰雪的熔化

3.答案：C解析：使雪形成“含融雪鹽的雪”，“含融雪鹽的雪”熔

點低于當地溫度，使雪熔化，選項C正確。

4.小明發(fā)覺戶外地面以上的冬季供熱管道每隔一段距離總呈現

丁L型，如圖3所示。其主要緣由是（）A.為了避開行人和

建筑物B.為了美觀C.為了避開管道因熱

脹冷縮導致的損壞D.為了便利工人師傅安裝和檢修

4.答案：C供熱管道每隔一段距離總呈現丁L型的目的是為了避

開管道因熱脹冷縮導致的損壞，選項C正確。

5.體操、投擲、攀巖等體育運動都不能缺少的“鎂粉”，它的學名

是碳酸鎂。體操運動員在上杠前都要在手上涂擦“鎂粉”，其目的是

（）A.僅僅是為了利用“鎂粉”，吸汗的作用，增加手和器械表面的摩

擦而防止打滑B.僅僅是為了利用手握著器械并急劇轉動時“鎂粉”，

能起到襯墊作用，相當于在中間添加了一層“小球”做“滾動摩擦”

C僅僅是為了利用“鎂粉”，填平手掌的褶皺和紋路，使手掌及器械

的接觸面增大，將握力變得更加實在和勻稱D.上述各種功能都具有

5.答案：D解析：體操運動員在上杠前在手上涂擦“鎂粉”的目的

是為了利用“鎂粉”吸汗的作用，增加手和器械表面的摩擦而防止打

滑；利用手握著器械并急劇轉動時“鎂粉”能起到襯墊作用，相當于

在中間添加了一層“小球”做“滾動摩擦”；利用“鎂粉”填平手掌

的褶皺和紋路，使手掌及器械的接觸面增大，將握力變得更加實在和

勺稱，所以選項D正確。

6.小新同學家中的墻壁上豎直懸掛著一指針式電子鐘，當其因電

池電能不足而停止時，指針最可能停在如圖4中所示的哪個位置旁邊

（）

。①。。

ABCD

圖4

6.答案：依據杠桿平衡原理，指針最可能停在如圖4中A的位置。

7.小明在用可變焦的光學照相機（一種鏡頭焦距大小可依據須要

發(fā)生變更的光學照相機）給小蘭拍了一張半身照之后，保持相機和小

蘭的位置不變，又給小蘭拍了一張全身照。關于這個過程對相機的調

整，下列說法中正確的是（）

A.焦距變大，像距也變大B.焦距變小，像距也變小

C.焦距變大，像距變小D.焦距變小，像距變大

7答案：B解析：保持相機和小蘭的位置不變，即保持物像之間距

離不變，又給小蘭拍全身照，即減小像距，必需增大物距，使小蘭（物）

遠離透鏡的焦點，焦距變小，所以選項B正確。

8.為推斷一段導線中是否有直流電流通過，手邊若有下列幾組器

材，其中最為方便可用的是（）

A.小燈泡及導線B.鐵棒及細棉線C.帶電的小紙球及細棉線

D.被磁化的縫衣針及細棉線

8.答案：D依據電流的磁效應，可用細棉線吊起被磁化的縫衣針，

放在導線的下方，若導線中是有直流電流通過，則由于通電導線磁場

的作用，被磁化的縫衣針將轉到及導線垂直的位置。否則，導線中是

無直流電流通過O

9.物理小組的同學想利用閃電和雷聲的時間間隔計算閃電發(fā)生位

置到他們的距離，以下是四位同學提出的不同方案，其中計算結果誤

差最小的應當是（）A.記錄剛剛看到閃電至剛剛聽到雷聲的時

間，再乘以聲速B.記錄剛剛看到閃電至雷聲剛剛結束的時間，再乘

以聲速C.由兩位同學分別按選項A、B兩種方法測量時間，求平均

值后，再乘以聲速

D.由一位同學依據選項A的方法，多測幾次對應不同閃電及雷聲的

時間間隔，求平均值后，再乘以聲速

9.答案：A解析：由于閃電傳播速度遠大于聲音，所以記錄剛剛

看到閃電至剛剛聽到雷聲的時間，再乘以聲速，可計算閃電發(fā)生位置

到他們的距離，選項A正確。

10.圖5是環(huán)衛(wèi)工人用的一種垃圾夾的結構示意圖。拉繩的一端固

定在手把上，另一端穿過空心管桿及兩夾爪的一端相連。當用力捏手

把時，夾爪在拉繩的作用下

可夾持物體，同時彈簧被壓

縮；當松開手把時，夾爪在

彈簧的作用下復原原狀。在

運用過程中，手把和夾爪分別是

桿，費勁杠桿B.費勁杠桿，省力杠桿C省力杠桿，省力杠桿D.費勁

杠桿，費勁杠桿

10.答案：A解析：手把動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，夾爪動

力臂小于阻力臂，是費勁杠桿。

二、簡答下列各題（每題5分，共30分）

1.小軍的爸爸想拆除廚房一盞燈，并將限制該燈的開關改成插

座。但是他家全部的線路都是暗線（除了電燈和開關的接線盒處，其

余部分的導線都在墻內），若將改

動后的線路重新鋪設成暗線則因

工程量太太而不切實際，鋪設明

線又不美觀。小軍得知后，又經

過仔細思索，他依據物理課上所

學的學問，首先畫出了他家現有接線的電路圖（如圖6所示），并認

為只需在原線路上稍作改裝，就能達到目的。請你用文字說明小軍的

改裝方法，并在右側虛線框中畫出改裝后的電路圖。

1.參考答案：

有三個要點：（1）將燈頭拆下，將電燈接線盒內的兩根導線接在一起。

（2）把開關接線盒拆掉，換作插座接線盒，將連接開關的兩根導線

接在插座對應位置。（3）電路圖如圖所示。

2.2008年8月1日，京津城際高速鐵路正式開通運營，運用的

是國產“和諧號”CRH3型動車組（如圖7所示）。該車車廂I內部設

有獨特的空氣調整系統，夏天送冷風時，車頂中部和車窗下部的送風

量之比約為3:1;冬天送熱風時，車頂中部和車窗下部的送風量之

比約為1:30這樣送出的風平和、勻稱，保障車廂各處溫度相宜。

請定性說明采納這種送風比例設計的緣由。

2.答案兩個要點：（1）溫度低的空氣密度大，冷風從車頂吹進來后,

快速下沉，結合窗口送分可使整個車廂溫度很快勻稱降低。（2）溫度

高的空氣密度小，熱風從下部吹進來后，快速上升，結合車頂送分可

使整個車廂溫度很快勻稱上升。

3.（2024全國初中應用物理學問競賽題）“鴛鴦火鍋”是用金

屬片將鍋的內部空間隔成相等的兩部分，一邊放清湯鹵，一邊放紅湯

鹵，清湯和紅湯的質量、主要成分以及初溫幾乎相同，但是清湯鹵一

側液面沒有油層，紅湯鹵一側液面有一層麻辣風味的油，如圖8所示。

吃飯的人們可依據自己的喜好把食物放入不同的湯料中進行燙涮。但

小新留意到每次運用這種“鴛鴦火鍋”吃燙涮食品時，總是紅湯鹵一

側首先沸騰。最初，小新認為這是由于紅湯鹵一側的火更大些，但視

察發(fā)覺，兩邊的火焰相同。試分析為什么總是紅湯鹵一側先沸騰。

圖8

3.答案三個要點：（1）鍋體兩側火焰相同，在相同時間內，湯料汲

取的熱量近似相同。（2）但由于紅湯一側液面上方

有一層油，使蒸發(fā)減慢，帶走的熱量較少。（3）兩節(jié)串

邊湯料的質量、主要成分以及初溫度幾乎相同，所以/

紅湯溫度上升得快，首先沸騰?！?/p>

圖9

4.小麗在廚房幫媽媽做飯時發(fā)覺菜刀上有兩種

孔，如圖9所示，她對這兩種孔的作用不了解。請你給她說明圈中

孔①、②的作用。

4.答案兩個要點：（1）孔①是掛刀孔，用此孔把菜刀掛在墻上（或支

架上）。（2）孔②為透氣孔，在切菜的時候，透氣孔中的空氣會在菜片

和菜刀之間形成一隔層，避開大氣壓將菜片干脆壓緊在菜刀上而增大

切菜阻力；同時菜片和菜刀之間的空氣可使菜片脫落而不沾刀。

5.中新網2009年5月20日電：英國《每日郵報》19日刊登了

一組照片，如圖10所示?；淫Z在飛行途中?i*

突遇強風，這只藝高膽大的灰鵝做出了令人

驚訝的動作——以飛行方向為軸線，橫向轉轉體前轉體后

圖10

體180度，但最難的是——它的頭部依舊保

持著正常飛行時的姿態(tài)！雖然這看起來有些不行思議，連世界上最優(yōu)

秀的體操運動員都會被其柔韌的鵝脖所折服。請你思索并回答，灰鵝

這樣轉體的效果是什么，為什么？

5.答案四個要點：（1）快速降低高度；（2）這樣轉體可使翅膀下方

空氣流速大于上方空氣流速；（3）依據流速大的地方壓強小，流速大

的地方壓強大的規(guī)律；（4）灰州受到的向下的壓力大于向上的壓力，

從而使灰鵝受到空氣的壓力合力方向向下，有助于灰鵝快速降低高

度，躲避強風，使飛行更平安。

6.露天放置的大型石油液化氣罐，為了防止因溫度過高而造成爆

炸等事故，罐體外表面通常漆成銀白色，如圖11所示。而露天安裝

的電力變壓器，同樣為了防止因溫度過高而造成火災等事故，在采納

加注冷卻油、安裝散熱管等一系列散熱措施的同時，卻把其外表面漆

成顏色很深的灰黑邑，如圖12所示。同樣是為了防止溫度過高，一

個外表面漆成顏色很淺灼銀白色，另一個外表面卻漆成顏色很深的灰

黑色，這是為什么呢？

圖1!?圖12

6.答案三個要點：（1）物體表面顏色越淺，反射熱輻射的實力越

強，進行熱輻射的實力越差；物體表面顏色越深，反射熱輻射的實力

越差，進行熱輻射的實力越強。（2）石油液化氣在罐中貯存，本身不

產生熱。其溫度上升主要是因為汲取來自環(huán)境中通過熱輻射傳遞的熱

量。因此，為了避開溫度升得過高，而將表面漆成銀白色，增加其反

射熱輻射實力，削減汲取的熱量。（3）正常運行中的電力變壓器，會

有極少部分電能轉化為內能，導致其溫度上升。當變壓器的溫度比環(huán)

境溫度高時，將其漆成顏色很深的灰黑色，有利于將熱量通過熱輻射

的方式傳遞到環(huán)境中，從而避開自身溫度升得過高。

三、（11分）（2024全國初中物理學問競賽題）黑光誘蟲燈是應

用物理學原理治理害蟲的一種專用設備，其結構和工作電路及一般的

日光燈的基本相同，區(qū)分只是黑光誘蟲燈燈管的材料和其內壁上所涂

的熒光粉不同。有的黑光誘蟲燈的燈管外側加一層高壓電網殺滅害

蟲，如圖13所示，有的是干脆利用自然水源（如養(yǎng)魚池等）殺滅害蟲。

黑光誘蟲燈在正常工作時，會發(fā)出波長為365nm的“光”，盡管這種

“光”，人眼看不見，一些害蟲卻看得見。具有趨光特性的害蟲見到

這種“光”后即紛紛飛來，為進一步殺滅害蟲創(chuàng)建條件。1,為什么人

眼看不見黑光誘蟲燈發(fā)出的“光”？它發(fā)出的是紅外線還是紫外線？[人

的視覺頻率范圍：（0.43~0.75）X1015HZ]2.盡管人眼看不見黑光誘

蟲燈發(fā)出的“光二但技術人員仍舊不允許我們用肉眼近距離地干脆

視察正在正常工作的黑光誘蟲燈燈管。這是為什么？

3.通常一盞H-40型40W的黑光誘蟲燈可以用來誘殺害蟲的果園范圍

約35畝。小胖家承包有400畝果園，在果園里安裝的這種黑光誘蟲

燈每年工作約150天，每天工作約10小時，電價按每度電0.5元計

算，則每年須要為這些黑光誘蟲燈交多少元電費？4.請說明上述兩種

黑光誘蟲燈是如何殺滅害蟲的。

圖13

三.解析：1.黑光誘蟲燈發(fā)出的“光”的波長為二365nm=3.65X1Lm,

黑光誘蟲燈發(fā)出的“光”的頻率：f=c/=Hz=O.82X1015HZ.

由于0.82X1015Hz>0.75X104以，即黑光誘蟲燈發(fā)出的“光”不在人

的視覺范圍內，所以人眼看不見黑光誘蟲燈發(fā)出的“光二

由于黑光誘蟲燈發(fā)出的“光”的頻率比可見光中頻率最高的紫光還高，

所以黑光誘蟲燈發(fā)出的“光”是紫外線。

2.盡管黑光誘蟲燈發(fā)出的紫外線不能引起人的視覺，但由于紫外線能

灼傷眼睛的視網膜，損傷人的視力，所以不允許用肉眼近距離干脆視

察正在正常工作的黑光誘蟲燈燈管。

3.由于400：35=11.4,所以至少須要在果園中安裝12盞這種型號

的黑光誘蟲燈。

12盞黑光誘蟲燈的總功率：P=12X40W=480W=0.48kWo

每年工作時間：t=150X10h=1500h,

每年消耗電能：W=Pt=O.48X1500kWh=720kWh,

年年須要交電費：720X0.5元=360元。

4.(1)害蟲被黑光誘蟲燈發(fā)出的紫外線誘惑，在飛向燈管的過程中

接觸高壓電網被滅殺。

(2)黑光誘蟲燈經水面成像，害蟲飛向水中黑光誘蟲燈的像落入水

中被滅殺。

四、(12分)小明發(fā)覺他家的電源插排上有多個指示燈，如圖4

甲所示。小明將電源插排拆開后發(fā)覺，每個指示燈事實上是一個發(fā)光

二極管，每個發(fā)光二極管和一個定值電阻串聯后接在220V的電源上。

他通過查閱資料得知，發(fā)光二極管的結構及一般二極管相像，由一個

PN結構成，具有單向導電性。當在發(fā)光二極管上加正向電壓時，發(fā)

光二極管導通并發(fā)光；當加反向電壓時，發(fā)光二極管截止(電阻可視

為無窮大)且不發(fā)光。假如將發(fā)光二極管D和電阻R接在如圖14乙所

示的正弦溝通電路中，只有在溝通電壓正半周期時，發(fā)光二極管導通，

在負半周期時不導通。并可以證明：若用也表示發(fā)光二極管導通時其

兩端的電壓，當所加的溝通電壓為U時，電阻R上的電壓為

3旦U-UD0.45U-UD,事實上溝通電壓值是變更的，其瞬時可達到

兀

的最大值約為夜以

查表可知發(fā)光二極管正常發(fā)光時其兩端的電壓約為2V,通過它

的電流約為10mA,

計算時忽視發(fā)光二極管發(fā)光過程中消耗功率的變更。

(1)為了保證發(fā)光二極管的平安工作，須要串聯一個多大阻值的

定值電阻？

(2)此時發(fā)光二極管和定值電阻消耗的總功率為多大？

(3)假如我國有一億個家庭每天運用帶有一個發(fā)光二極管指示燈

的插排？每天工作24小時，那么我國每年(按365天計算)要損耗多

少度電？

(4)依據此現象警示我們平常要如何節(jié)約用電？

四.解析：1.因電阻及

二極管串聯，所以通過

7

二者的電流均為

1=10mA

電阻兩端的最大電壓UF6U-3309V,

定值電阻的阻值R二"二逆。二3.1XI?！?。。

10.01

2.加在電阻上的電壓“二0.45Z/-Z/F97V

電阻所消耗的功率向-"-W0.3W.

R

發(fā)光二極管所消耗的功率PD=a/=2X0,01W=0.02Wo

發(fā)光二極管和電阻所消耗的總功率PFPD陰二0.3W+0.02W=0.32Wo

3.每個插排每年消耗電能W=P總t=0.32X10-3X365X24kWh=2.8kWh

全國一億個插排每年消耗總電能W忌=WX108=2.8X108kWho

4.當電源插排不用時，剛好關閉電源插排上的開關，或拔掉電源插

頭0

五、(12分)現代社會汽車大量增加，發(fā)生交通事故的一個重要

緣由是遇到意外狀況時車不能馬上停止。司機從看到狀況到肌肉動作

操縱制動器來剎車須要一段時間，這段時間叫反應時間；在這段時間

內汽車要保持原速前進一段距離，這段距離叫反應距離。從操縱制動

器殺I］車，到車停下來，汽車又要前進一段距離，這段距離叫制動距離。

下面是一個機警的司機駕駛一輛保養(yǎng)得很好的汽車在干燥的水平馬

路上以不同的速度行駛時，測得的反應距離和制動距離。請回答：

(1)剎車過程中輪胎會發(fā)熱，這是什么緣由？是什么能轉化為什么

能的過程？

(2)利用上表數據，通過計算求出該司機的反應時間大約是多少

秒？

(3)分析上表數據可知，汽車制動距離及行駛速度有什么關系？

(4)為了提示司機摯友在雨雪天氣里留意行車平安，在高速馬路

旁邊設置了“雨雪路滑，減速慢行”的警示牌，請簡要說明這句話的

物理道理。

速度40506080100

/km,h1

反應距離79111519

/m

制動距離813203454

/m

五.解析：(1)剎車過程中輪胎發(fā)熱是由于摩擦引起的，這個

過程中機械能轉化為內能。

(2)司機的反應時間t等于反應距離s及汽車行駛速度v的

比值，即t=s/Vo

Vi—40km/h—100/9m/s,ti—Si/Vi—0.63s;

V2~50km/h—125/9m/s,=S2/V2=0.65s;

V3=60km/h—50/3m/s,t3—82/V2~0.66s;

v4=80km/h=200/9m/s,t4=s4/v4=0.68s;

V5—100km/h—250/9m/s,ts—Ss/V5—0.68s;

反應時間的平均值t=0.65s.

（3）分析上表數據可知，汽車制動距離及行駛速度的關系是:

汽車行駛速度越大，制動距離越大。詳細計算可知，當速度增大到原

來的2倍時，制動距離約增大到原來的4倍。

（4）雨雪天，道路較滑，汽車所受的剎車阻力較小。在相同

的車速的狀況下，汽車所受的剎車阻力越小，汽車的運動狀態(tài)越不簡

單變更，汽車剎車后滑行的距離就越長，因此汽車就越難停下來，所

以為平安起見要減速慢行。

六、（15分）“手拉葫蘆”（如圖15所示）是一種攜帶便利、運

用簡易的手動起重機械，廣泛用于工廠、工地、礦山、農業(yè)生產等環(huán)

境，用來完成起吊貨物等任務。其中HCB30型“手拉葫蘆”的技術數

據如下表：

HCB30承載鏈條股（股）2

型號

數

最大承載質(t)3鏈