全国应用物理知识竞赛模拟试卷(-)

全国应用物理知识竞赛模拟试卷（-)

姓名：

一、选择题（本题共10小题，每小题2分，共20分。每小题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的，请把正确答案的选项填入下面答案栏表格中的指定位置，写在其它地方均为无效答案，不给分。）

题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

答案

1．在下图所示的物理学家中，以其名字命名功率的单位的是（）

2.小雅游览一座古寺时发现里面有一个变音钟，随着钟下燃烧的香火越旺，敲出的声音越高亢。分析原因可能是（）

A．香火使钟周围的空气温度越来越高，传声效果越来越好

B．香火使人的听觉更好些

C．香火使振动的振幅加大，使声音响度变大

D．香火使钟的温度升高，材料的微观结构发生变化，钟振动频率改变

3．某凸透镜的焦距为10cm，当物体沿主光轴从距透镜30cm处向透镜处移动时，则下列叙述凸透镜所成像的变化情况中，正确的是（）

A．像始终变大 B．像始终变小 C．像先变大后变小 D．像先变小后变大

4．冬天雨雪过后，停在户外的汽车的前窗玻璃上常会结有一层薄冰。要想除去这些冰，下列做法中不．可．采用的是( )

A．将少量沸水洒在车前窗玻璃上B．用较硬的纸质物体直接清除

C．启动车子，打开热风，吹车前窗玻璃D．喷洒盐溶液

5．家用电熨斗为适应不同衣料的熨烫，设计了调整温度的多挡开关。使用时转动旋钮即可使熨斗加热到所需的温度。如图甲是电熨斗的电路图。旋转多挡开关可以改变1、2、3、4之间的连接情况。现将开关置于温度最低挡，这时，1、2、3、4之间的连接是如图乙中的哪一幅（）

6．如图所示，一重为G的物体，用一水平压力F=kt（k为大于0 的常数，t为作用时间）压在足够长的平整竖直粗糙墙面上，则物体的运动情况是（）

A．始终静止

B．速度先增加后不变

C．速度先增大，后减小，最终静止

D．速度始终增大

7．如图所示，聪明爱玩的小亮将一个滑轮固定在竖直墙壁上，另一个固定在自己的滑板车上，用绳子将两个滑轮组装成滑轮组。小亮站在滑板车上拉动手中的绳子，他用10N的拉力在3s内，使自己和滑板车一起沿水平地面匀速向墙运动了 1.2m。滑轮重、轴摩擦和绳重均忽略不计。下列说法中正确的是（）

A．竖直墙壁受到的拉力为20 N

B．滑板车受到地面的阻力为20 N

C．在3s内小亮的拉力做功为24 J

D．动滑轮对滑板车拉力的功率为8W

8．如图所示，是一种漏电保护装置的设计图，图中a为双线并绕的线圈与铁芯，b为衔铁与触片组成开关，C为带锁止钩的金属簧片（锁止钩的作用是：当开关b断开后，需人工复位才能闭合），当线圈中火线与零线中的电流不相等时a具有磁性，下列说法正确的是（）

A．用户家里火线与零线间出现短路或者漏电时，该装置会自动切断火线，亮灯警示

B．用户家里的人不小心接触到火线裸露部位后，会断开火线，亮灯警示

C．用户家里火线与墙壁间出现漏电时，该装置不会产生动作

D．警示灯亮起后，一旦故障排除，该装置会自动回复供电

9．如图是用照相机所拍摄的某小球在水中下落的一张频闪照片。已知水池壁上每块瓷砖的高度为a，闪光灯每隔△t时间闪亮一次（即拍摄一次）。观察照片，关于小球的运动，以下判断可能的是（）

①小球从A位置到C位置的运动是匀速运动

②小球从B位置到D位置的运动是匀速运动

③小球从A 位置到c 位置的平均速度为t

a ?23 ④小球通过D 点时的速度为

t

a ? A ．①② B ．①③ C ．②③ D ．②③④

10. 如图甲所示是某兴趣小组在做“伏安法测电阻”实验中分别作出R 1、R 2的U ﹣I 图象。小枫利用R 1、R 2两个电阻设计了如图乙所示的实验电路，闭合开关，电流表示数为0.6A ，则下列说法正确的是（ ） A ． 此时电路中R 1消耗的功率为3W

B ． 此电路1min 内R 1、R 2消耗的电能之和为360J

C ． 若将R 1、R 2串联接入6V 的电源两端，则电路中消耗的功率为2.4W

D ． 若将R 1、R 2并联接入5V 的电源两端，则电路中消耗的功率为2.5W

二、简答题

1、冷水倒在地上发出的声音是清脆的“噼啪”声，而开水倒在地上发出的声音则是低沉的“扑扑”声。同学们讨论后以为原因可能有两种（1）开水里已没有空气，落地时是水与地的撞击而“扑扑”响。（2）开水温度高，水落地前被周围汽化的水蒸气包围着，水落地时，水地之间有弹性的水蒸气而发出“扑扑”声，而冷水周围没有水蒸气层，小明做了以下实验进行探究，他烧开一壶水，从沸腾开始，每隔一定时间向地浇注一次，注意听每次发出的声音。他发现随着水温降低，声音音调由低到高，一直，由“扑扑”声慢慢变为“噼啪”声。你认为他证实了哪种观点是正确的？为什么？

2、日出日落时的太阳和悬挂在万里晴空中正午的太阳相比，总觉得日落时的太阳比正午的太阳要大些，为什么？这一现象说明了什么？

3．眼镜是我们十分熟悉的光学器件，由镜片和镜架组成（如图9所示）。眼镜可分为①矫正视力的近视眼镜、远视眼镜、老花眼镜及散光眼镜等；

②保护眼睛的防风眼镜、太阳眼镜、游泳眼镜等；

③具有矫正视力和保护眼睛双重功能的眼镜。

请分别从力学、光学等不同角度，说出至少三条上述各种眼镜中包含的物理知识。

4．为防止小轿车在行驶途中由于车门没有关闭而带来危险，厂家设计了报警电路。四个车门都关闭时蜂鸣报警器不响且指示灯不亮；只要有一扇车门没有关闭，蜂鸣报警器就会报警，对应的指示灯就会发光，根据指示灯发光情况可判断哪一扇车门没有关闭。请你在图10中用笔画线表示导线，将各元件连接成符合要求的、电路图（导线不许交叉或穿过开关），说明：每个车门控制一个开关（S1对应L1，其他类推)当车门关闭时开关断开，车门打开时开关闭合。

5．如图11甲所示的吊车在试图吊起损坏的车辆时，发生了翻车事故（如图11乙所示）。请你分析吊车翻车的3种可能原因。

三、（12分）图11是小兴踩脚踏式翻盖垃圾桶的照片。小兴穿的鞋是41码（26cm）。若桶盖质量

为500g，且质量分布均匀，请估算：

（1）．若要把桶盖顶起，脚掌对踏板的压力至少应该是多大？

（2）．将桶盖翻到照片所示状态，至少要做多少功？

四．（12）小金同学设计了一种“闯红灯违规证据模拟记录器”，如图甲所示，可拍摄照片记录机动车辆闯红灯时的情景。

工作原理：当光控开关接收到某种颜色光时，开关自动闭合，且当压敏电阻受到车的压力，它的阻值变化引起电流变化到一定值时，继电器的衔铁就被吸下，工作电路中的电控照相机工作，拍摄违规车辆。光控开关未受到该种光照射自动断开，衔铁没有被吸引，工作电路中的指示灯发光。

请回答下列问题：

（1）根据工作原理，将电路连接完整；

（2）假设控制电路电压为6V，继电器线圈电阻为10欧，当控制电路中电流I≥0.06A时，衔铁被吸引。求：①当一辆汽车恰好使衔铁被吸引，求此时控制电路中压敏电阻的实际功率的大小？

②请结合图乙并通过计算说明，质量至少达到多少千克的车辆违规时才会被拍照记录。

五、（13分）如图1所示为油田开采石油的抽油系统，由抽油机、抽油杆和抽油泵等部分组成．抽油泵的原理与活塞式抽水机类似；抽油机通过抽油杆，带动抽油泵的活塞上下往复运动，将油层中的原油抽至地面．

（l）抽油机的结构如图2甲所示．电动机带动曲柄转动，通过连杆推动游梁和驴头绕支点O往复转动．驴头的外侧为一段以O为圆心的圆弧，它可以确保游梁转动时，上端固定在驴头外侧某一点上的钢丝绳对悬点的拉力始终在同一条竖直线上．

已知驴头外侧圆弧的半径为L1，支点O到连杆和游梁连接处的（沿游梁方向）长度为L2．游梁和驴头受到的总重力为G，支点O到游梁和驴头的重心的（沿游梁方向）长度为L3．

若当驴头通过钢丝绳拉动悬点保持静止、悬点处受到竖直向下的拉力为F、游梁和水平线的夹角为θ时，连杆对游梁的拉力方向竖直向下，请你求出该拉力的大小．

（2）抽油泵处的示意图如图2乙所示．

①抽油泵包括活塞、排出阀、吸入阀、油管等组成部分，请说明抽油泵的工作原理．

②由于油层内的压强，当套管插入油层时，原油的液面会自动上升到一定高度．再通过抽油泵，可进一步将原油吸至地面．用回声仪可以测出原油液面距地面的深度．在套管中插入油管时，需保证抽油泵始终在原油液面之下．

已知在某油田，地面的回声仪发出声波，时间后接收到回声（空气中声速为v）；

所安装的抽油杆的总长度为，（单位长度抽油杆的质量为m），横截面积为S l，活塞的横截面积为S2，原油的密度为ρ．现要将原油抽至地面，抽油杆和活塞匀速上升时，受到的总摩擦阻力为f1，抽油杆和活塞匀速下降时，受到的总摩擦阻力为f2．请分别估算当抽油杆匀速竖直向上提升、匀速竖直下降时，悬点处受到竖直向下的拉力（套管和油管中，原油液面上方的气压相同；地面下的抽油杆长度远大于悬点距地面的高度）．

六、（13分）小明地铁时发现，在地铁离开某一站之后不久，透过地铁的车窗，可以看见黑洞洞的地铁隧道墙壁上出现了一小段动画广告，如图甲所示．他很好奇，就上网查到了这种技术的原理：事先用电脑制作好一段动画，再通过软件将动画的每一帧画面逐列的以一定的时间间隔发送到一根长约1m的LED（半导体发光二极管）显示柱上，每根显示柱约有600个LED，如图乙所示，每根显示柱只接收同一幅画面的信号．地铁列车通过时同步感应器驱动显示柱同步发光，随着列车以某个速度行驶，由于视觉暂留效应（人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，而是会保留约十分之一秒，视觉的这一现象称为“视觉暂留”），就会在人眼中形成一幅幅静止的具有一定宽度的静止画面，每个显示柱形成的略有变化的画面在掠过乘客眼中时，就会像放电影一样形成一小段动画广告了．试根据以上数据估算：

（1）假如要在乘客眼前形成流畅的动画，需要在地铁车窗外每秒出现24幅宽度约90cm的画面，列车的速度应该是多少km/h？

（2）要想展示一个20s的动画广告，每两站之间一共需要多少个LED显示柱？

（3）如果某时刻乘客发现动画的画面向车行的前方缓慢移动，是因为实际车速与设计的速度相比偏大还是偏小？

（4）若每个LED的耗电功率为直流0.03W，假设将交流电转化为直流电时的效率为80%，某条地铁线路一共有16个站点（含起点与终点站），地铁经过每个相邻站间均有20s的动画广告，每天每根LED 显示柱均累计工作2h，则这条双向的地铁隧道中，仅LED显示柱发光每天就会消耗多少kW?h的电能？

九年级应用物理知识竞赛初赛参考答案

一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分）

题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

答案 D D C A D C D B D C

二、

（1）若要把桶盖顶起，脚对踏板的压力至少应该为桶盖水平放置时被顶起所需力的大小。因桶盖的质量分布均匀，重力作用在桶盖的重心位置。

小兴的鞋的尺码是41码，脚长度为26cm。

用刻度尺测量出各段距离，根据鞋的长度与各距离的相同比例关系，可得出如下的估测值：AO1=13cm；O1B=26cm；CO2=86cm；DO2=22cm.

设脚对A点的作用力为F，顶杆对B点的作用力为F1，顶杆对学科网桶盖上的D点的作用力为F2，根据杠杆平衡条件有；F×AO1= F1×O1B，

G×1

2

CO2= F2×DO2。

F1= F2

解得：F=19.6N

(2)将桶盖从水平翻为照片中所示状态的过程中，重心将升高约为24cm，根据重力做功的公式：W=mgh=0.5kg×10N/kg×0.24m=1.2J。

（1）钢丝绳对驴头的拉力（以及摩擦力）始终沿切线方向，所以拉力（以及摩擦力）对支点O的

力臂不变，游梁和水平线的夹角为已知，根据力的平衡和余弦定理计算出拉力大小；

（2）①根据活塞的运行方向和砝码的关闭情况进行分析解答；

②Ⅰ当抽油杆匀速竖直向上提升时，活塞受到的重力远小于抽油杆的重力，可忽略，所以悬点的拉力等于抽油杆受到的重力lmg、加上活塞上方的原油受到的总重ρ（S2﹣S1）lg、加上总摩擦力f1（方向与相对运动方向相反，竖直向下）、并减去套管中高出活塞的原油液柱给活塞向上的压力ρg（l﹣h）S2；据此解答；

Ⅱ当抽油杆匀速竖直下降时，悬点的拉力等于抽油杆受到的重力lmg、减去总摩擦阻力f2（方向与

相对运动方向相反、竖直向上）、减去抽油管中的原油对抽油杆的浮力ρglS1；据此解答．

解：（1）由于钢丝绳对驴头的拉力（以及摩擦力）始终沿切线方向，故钢丝绳拉力（以及摩擦力）对支点O的力臂始终为L1，

故T连杆=L2cosθ=FL1+L3cosθ，

T连杆=；

（2）①活塞向上运动时，由于活塞上方液柱的压力，排出阀关闭．由于套管汇总液柱的压力，吸

入阀打开，原油被吸入油管．活塞向下运动时，吸入阀由于受到上方液柱的压力而关闭．排出阀由于受到活塞下方液柱的压力而打开，从而将活塞下方的原油压入活塞上方．如此不断往复运动，利

用活塞将原油不断提升至高处．

②设原油液面到活塞的液柱深度为h，可求出h=，

则原油液面到活塞的液柱深度为l﹣h；

Ⅰ．当抽油杆匀速竖直向上提升时，排出阀关闭，吸入阀打开，以抽油杆、活塞、油管中活塞上方

的原油液柱整体作为研究对象，悬点的拉力等于抽油杆受到的重力lmg（活塞受到的重力远小于抽

油杆的重力，可忽略）、加上活塞上方的原油受到的总重ρ（S2﹣S1）lg、加上总摩擦力f1（方向与

相对运动方向相反，竖直向下）、并减去套管中高出活塞的原油液柱给活塞向上的压力ρg（l﹣h）

S2；

故T匀速上升=lmg+ρ（S2﹣S1）lg+f1﹣ρg（l﹣h）S2=lmg+ρ（S2﹣S1）lg+f1﹣ρg（l﹣）S2；

Ⅱ当抽油杆匀速竖直下降时，排出阀打开，吸入阀关闭；以抽油杆和活塞整体做为研究对象．悬点

的拉力等于抽油杆受到的重力lmg（活塞受到的重力远小于抽油杆的重力，可忽略）、减去总摩擦阻

力f2（方向与相对运动方向相反、竖直向上）、减去抽油管中的原油对抽油杆的浮力ρglS1．

故T匀速下降=lmg﹣f2﹣ρglS1．

答：（1）该拉力的大小为；

（2）①抽油泵的工作原理为：活塞向上运动时，由于活塞上方液柱的压力，排出阀关闭．由于套

管汇总液柱的压力，吸入阀打开，原油被吸入油管．活塞向下运动时，吸入阀由于受到上方液柱的

压力而关闭．排出阀由于受到活塞下方液柱的压力而打开，从而将活塞下方的原油压入活塞上方．如

此不断往复运动，利用活塞将原油不断提升至高处；

②当抽油杆匀速竖直向上提升、匀速竖直下降时，悬点处受到竖直向下的拉力分别为：lmg+ρ（S2

﹣S1）lg+f1﹣ρg（l﹣）S2；lmg﹣f2﹣ρglS1．

（1）根据每秒出现24幅宽度约90cm的画面利用v=求出速度；

（2）已知展示一个动画广告的时间和每出现1幅画面的时间即可求一共需要LED显示柱的个数；（3）判断运动还是静止需要选择一个参照物，然后来比较物体相对于参照物的位置有没有发生变化；（4）已知每个LED的耗电直流功率，先求出相邻站间显示柱发光每天消耗的直流功率，然后根据效率求出消耗的交流电电功率，利用W=pt求消耗的交流电电能．

解：（1）∵每秒出现24幅宽度画面，则t=s，

∴v===21.6m/s=77.76km/h；

（2）LED显示柱的个数n===480（个）；

（3）如果某时刻乘客发现动画的画面向车行的前方缓慢移动，以显示柱选择一个参照物，实际车速与设计的速度相比偏小；

（4）相邻站间显示柱发光每天消耗的直流功率P直流=np0=480×600×0.03W=8640W，

则每天消耗的交流电电功率P交流===10800W=10.8kW，

消耗的交流电总电功率P总=2（16﹣1）P交流=2（16﹣1）×10.8kW=324kW，

所以，消耗的交流电电能W=P总t=324kW×2h=648kW?h．

答：（1）列车的速度应该是77.76km/h；

（2）每两站之间一共需要480个LED显示柱；

（3）如果某时刻乘客发现动画的画面向车行的前方缓慢移动，是因为实际车速与设计的速度相比偏小；（4）仅LED显示柱发光每天就会消耗648kW?h的电能．