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2018年度全国高中应用物理竞赛试卷
注意事项：
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： 2018年4月7日（星期六)上午9: 30?11: 30。 二 三 题号 一 总分 1 2 3 4 1 2 3 4 分数 复核人 得分 评卷人 一、本题包括11小题，考生只需做10小题，每小题5分，共50 分。
在每小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下的下列说法中正确的是（ ）
A．F上向上F下向下，F上与F下等大 B．F上向下F下向上，F上大于F下 C．F上向上F下向上，F上与F下等大 D．F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”。
若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， 则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，现要将敲击频率调高一些，则下列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，若此机器人8 只“爪子”所受
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玻璃墙对它的摩擦力的合力为F，则下列 受力分析图中可能正确的是( ）
5.“天宫一号”目标飞行器于2011年9月9日发射升空，2013年9月已圆满完成了各项预
定的任务，并超期服役 到2016年3月16日正式终止数据服务，全面完成里其历史使命，预计2018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，最终其主体部分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，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，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，从而触点分离切断C线路，对于这个延时开关的工作情况，下列说法中正确的是（ ）
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。若铁芯足够长，则（） A．若保持开关闭合，套球的位置会不断升高 B．若保持开关闭合，套环最终会停留在某一高度上
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C．若保持开关闭合，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，则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，则下列说法中正确的是（ ）
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，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。若两个小题均做 答，则只按第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。这一技术利用了下列哪个物理学原理（ ） A.偏振规象 B.波的衍射，C. 波的干涉 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。多次改变烧
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，下列措施中可行的是（
)
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、本题包括5小题，考生只需做4小题，共40分，请按题目的要求做
得分 评卷人 简要的回答。
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、高低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。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。
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A.增大液体的密度
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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，为此苛将待分离液体静置一段较长的时间，这种方法称
内“重力沉淀”法，也可以使用离心分离器（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，若两个小题均做答， 則只按第4小题的解答情况给分。
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、池塘里的水一般得分 评卷人
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也不会冻结到底，鱼类还可以在水面结冰的情况下安全过冬，试解释水不会冻结到底的原因？
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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。
三、本题包括5小题，考生只需做4小题，每小题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，答案得分 评卷人 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，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1.5?10m/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所示若不计大气阻力 和卫星质量的变化，己知地球半径为6.4?10m，结果保留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）调整过程中发动机对卫星所施的冲量
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2018年全国高中物理应用知识竞赛试题 - 图文
