第十一届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题

  一、[8分]1kg20℃的水吸收4.2×10⁵J的热量后，它的可能温度是多少?在下列4个答案中选出正确答案的序号并说明选择该答案的理由。

A．80℃    B．100℃    C．120℃ D．130℃

  二、[8分]小浩制作了一个弹簧测力计，如图l所示，弹簧一共20匝。经检验，该弹簧测力计在测量范围内(0～5N)示数是准确的。该弹簧不但“伸长的长度跟所受的拉力成正比”，而且弹簧受拉力伸长时，各匝伸长的长度都相等。

  有一次不慎把弹簧靠近O端的一小部分挤压变形，小浩把变形的3匝剪去，并把弹簧上端重新固定在D点，然后把指针C适当向下移，使它在弹簧测力计竖直放置时指针C仍指在“0”刻线处。

  1．写出这个新改制的弹簧测力计受到的拉力F与它的示数F测的关系式并说明理由。

2．用这个新改制的弹簧测力计称量一个重物，它的示数为4.0N，该物实重是多少? 

  三、[10分]1．如图2所示，甲、乙、丙三人要合扛一重物。物重600N，三人肩头所能承受的最大压力均为200N。现有两根一样长的硬棒及必要的绳子(硬棒及绳的自重不计)，请你设计出一种方法，使三人肩头承受的压力都不超过最大压力。画出示意图表示你设计的扛重物方法。

2．小明推一辆满载重物的独轮车，如图3所示，手握在车把A处(图中未画人)，遇到一个较高的台阶，他自己推不上去，小华赶快跑来帮忙。小华选择了一种最省力且效果最好的施力方法，请画出小华所施力F的示意图。

四、[20分]教学中常用的投影仪的结构如图4所示，在水平放置的凸透镜的正上方放一与水平成45°角的平面镜，右边竖直放一屏幕。物体的光线经凸透镜和平面镜后，可在屏幕上成一清晰的像。图5是这一装置的示意图，A"B"是物AB的像。图中BO₁=30cm，O₁O₂=20cm，O₂O₃=90cm。

    l．对凸透镜而言，物距和像距各是多少?

    2．在图5中画出物AB的成像光路图。

3．若将凸透镜向上移动一点，像将向何方移动?

4．说明螺纹透镜的作用。

    五、[16分]图6(甲)所示为一个电磁继电器的示意图，a、b是它的两个端点；B是衔铁，D是安在一块金属板上的触点，B和D都安在一个弹性片C上，C的左端固定。c和c’、d和d’分别是安在绝缘板上的金属触点，当线圈A不通电时，D上的触点与c及c’接触，把c和c’连接起来，因此c、c’称为常闭触点；而d及d’此时是断开的，称为常开触点。当线圈A通电时，衔铁B被吸下，c和c’断开而d和d’被连接起来。

    现在利用这个电磁断电器控制带动水泵的电动机工作，使水泵往水箱中抽水。在水箱中竖直立一根绝缘棒，在棒上分别安有P、Q、R三个电极，如图6(乙)所示。现在希望控制水箱内的水位总在Q、R之间，即水位降到Q处，电动机启动，开始抽水，水位达到R处，电动机自动关机，停止抽水。(水是导电的)

    图6(丙)图6(丁)分别是控制电路和电动机的供电电路，图中R₀是与电磁继电器线圈并联的一个电阻，它的阻值很小，当R₀接入电路后，电磁继电器的线圈相当于被短路。丙、丁两图中标有l～6的6个接线柱是与电磁继电器的线圈或触点相连的。

    1．写出这6个接线柱分别与电磁继电器的何处连接。

   2．开始水箱内没有水，说明闭开关S后，水箱内的水位为什么能保持在Q、R之间。

六、[18分]课外活动小组的同学设计制作了一个电热水孵卵器，他们用两根额定电压和额定功率都相同的电热丝作热源，再连入一个电阻R₀，使这台孵卵器即使断了一根电热丝，单丝工作产生热量的效果仍然与双丝工作时产生的热量效果完全相同。若电源两端的电压为U，两丝的额定电压均为U_L、额定功率均为P_L。

1．画出孵卵器的电路图。2．R₀的阻值是多大? 3．R₀在单丝工作与双丝工作状态下消耗功率之比是多少?

    七、[20分]小刚家的一个水龙头拧不紧，水一滴一滴断续地滴落到地上。小刚发现，在耳朵听到前一滴水滴在地上的声音的同时，看到下一滴水刚好开始下落(如图7所示)。他为了测算水滴下落的平均速度和一天浪费的水量，找来了秒表和卷尺。首先量出水龙头口离地面的高度h，再用秒表计时。计时的方法是：当听到某一水滴滴在地上的声音的同时，开启秒表开始计时，并数“l”，以后每听到一声水滴声，依次数“2、3……”一直数到“n”时，按下秒表停止计时，读出秒表的示数为t。

    1．写出用上述测量量表示水滴在空中运动的平均速度v的表达式。

    2．小刚测得h=lm，当数到n=20时秒表的示数t=8.7s，则水滴下落的平均速度v是多少?

    3．若每滴水质量是0.25g，则一昼夜要浪费多少水?

    4．小刚为进一步找出水滴下落的平均速度v和下落高度h的关系，又做了以下实验：找来一块挡板，让水滴落到挡板上。改变档板和水龙头口之间的距离h，并仔细调节水龙头滴水的快慢，使得耳朵听到的前一滴水滴在挡板上的声音的同时，下一滴水刚好开始下落。计时方法仍和上面一样。他从实验中又获得了如下表所示的6组数据(连同上面的一组共有7组数据)。请你帮小刚继续完成以下的工作：(1)把这些数据分别标示在图8(甲)(乙)两个坐标系中，并作出相应的图象。其中图8(甲)的纵坐标是水滴在空中的平均速度v，图8(乙)的纵坐标是水滴在空中的平均速度的平方，即v²。，它们的横坐标都是高度h。(2)根据图象写出v与h的函数关系。

    5．考虑到声音传播的速度远小于光的传播速度这一因素，上面测出的水滴的平均速度会有一定的误差，测量值与真实值相比，是偏大还是偏小?为什么?

人教版第十四章   压强和浮力 复习提纲  

　　一、固体的压力和压强

 　　1．压力：

 　　⑴定义：垂直压在物体表面上的力叫压力。

 　　⑵压力并不都是由重力引起的，通常把物体放在桌面上时，如果物体不受其他力，则压力F=物体的重力G。

 　　⑶固体可以大小方向不变地传递压力。

 　　⑷重为G的物体在承面上静止不动。指出下列各种情况下所受压力的大小。

G         G?      F+G     G – F        F-G       F

 　　2．研究影响压力作用效果因素的实验：

 　　⑴课本甲、乙说明：受力面积相同时，压力越大压力作用效果越明显。乙、丙说明压力相同时、受力面积越小压力作用效果越明显。概括这两次实验结论是：压力的作用效果与压力和受力面积有关。本实验研究问题时，采用了控制变量法和对比法。

 　　3．压强：

 　　⑴定义：物体单位面积上受到的压力叫压强。

 　　⑵物理意义：压强是表示压力作用效果的物理量。

 　　⑶公式P=F/S其中各量的单位分别是：P：帕斯卡（Pa）；F：牛顿（N）S；米²（m²）。

 　　A、使用该公式计算压强时，关键是找出压力F（一般F=G=mg）和受力面积S（受力面积要注意两物体的接触部分）。

 　　B、特例：对于放在桌子上的直柱体（如：圆柱体、正方体、长放体等）对桌面的压强P=ρgh。

 　　⑷压强单位Pa的认识：一张报纸平放时对桌子的压力约0．5Pa。成人站立时对地面的压强约为：1．5×10⁴Pa。它表示：人站立时，其脚下每平方米面积上，受到脚的压力为：1．5×10⁴N。

 　　⑸应用：当压力不变时，可通过增大受力面积的方法来减小压强如：铁路钢轨铺枕木、坦克安装履带、书包带较宽等。也可通过减小受力面积的方法来增大压强如：缝衣针做得很细、菜刀刀口很薄

 　　4．一容器盛有液体放在水平桌面上，求压力压强问题：

 　　处理时：把盛放液体的容器看成一个整体，先确定压力（水平面受的压力F=G_容+G_液），后确定压强（一般常用公式P=F/S）。

 　　二、液体的压强

 　　1．液体内部产生压强的原因：液体受重力且具有流动性。

 　　2．测量：压强计  用途：测量液体内部的压强。

 　　3．液体压强的规律：

 　　⑴液体对容器底和测壁都有压强，液体内部向各个方向都有压强。

　　⑵在同一深度，液体向各个方向的压强都相等。

 　　⑶液体的压强随深度的增加而增大。

 　　⑷ 不同液体的压强与液体的密度有关。

 　　4．压强公式：

 　　⑴推导压强公式使用了建立理想模型法，前面引入光线的概念时，就知道了建立理想模型法，这个方法今后还会用到，请认真体会。

 　　⑵推导过程：（结合课本）

 　　液柱体积V=Sh ；质量m=ρV=ρSh。

 　　液片受到的压力：F=G=mg=ρShg。

 　　液片受到的压强：p=F/S=ρgh。

 　　⑶液体压强公式p=ρgh说明：

 　　A、公式适用的条件为：液体。

 　　B、公式中物理量的单位为：P：Pa；g：N/kg；h：m。

 　　C、从公式中看出：液体的压强只与液体的密度和液体的深度有关，而与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。著名的帕斯卡破桶实验充分说明这一点。

 　　D、液体压强与深度关系图象：

5．液体对容器底的压

力

 F=G    F<G       F>G

　　6．计算液体对容器底的压力和压强问题：

　　一般方法：㈠首先确定压强P=ρgh；㈡其次确定压力F=PS。

　　特殊情况：压强：对直柱形容器可先求F　用p=F/S

　　压力：①作图法；②对直柱形容器　F=G。

　　7．连通器：⑴定义：上端开口，下部相连通的容器。

　　⑵原理：连通器里装一种液体且液体不流动时，各容器的液面保持相平。

　　⑶应用：茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸等都是根据连通器的原理来工作的。

　　三、大气压

　　1．概念：大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强，简称大气压，一般有p₀表示。说明：“大气压”与“气压”（或部分气体压强）是有区别的，如高压锅内的气压──指部分气体压强。高压锅外称大气压。

　　2．产生原因：因为空气受重力并且具有流动性。

　　3．大气压的存在──实验证明 

　　历史上著名的实验──马德堡半球实验。

　　小实验──覆杯实验、瓶吞鸡蛋实验、皮碗模拟马德堡半球实验。

　　4．大气压的实验测定：托里拆利实验。

　　（1）实验过程：在长约1m，一端封闭的玻璃管里灌满水银，将管口堵住，然后倒插在水银槽中放开堵管口的手指后，管内水银面下降一些就不在下降，这时管内外水银面的高度差约为760mm。

　　（2）原理分析：在管内，与管外液面相平的地方取一液片，因为液体不动故液片受到上下的压强平衡。即向上的大气压=水银柱产生的压强。

　　（3）结论：大气压p₀=760mmHg=76cmHg=1．01×10⁵Pa（其值随着外界大气压的变化而变化）

　　（4）说明：

　　A、实验前玻璃管里水银灌满的目的是：使玻璃管倒置后，水银上方为真空；若未灌满，则测量结果偏小。

　　B、本实验若把水银改成水，则需要玻璃管的长度为10．3m。

　　C、将玻璃管稍上提或下压，管内外的高度差不变，将玻璃管倾斜，高度不变，长度变长。

　　D、若外界大气压为H cmHg，试写出下列各种情况下，被密封气体的压强（管中液体为水银）。

    H cmHg?  （H+h）cmHg