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2013年第二十三届全国初中应用物理竞赛(巨人杯)试题
注意事项:
3.本试卷共有六个大题，满分100分。
4答卷时间:2013年3月31日(星期日)上午9:30～11:10。
一、本题共10小题，每小题2分，共20分。以下各小题给出的四个选项中只有一个是正确的，把正确选项前面的字母填在题后的括号内。
1.验钞机发出的“光”能使钞票上的荧光物质发光；家用电器的遥控器发出的“光”，能用来控制电风扇、电视机、空调器等电器的开启与关闭。对于它们发出的“光”，下列说法中正确的是( )
A.验钞机和遥控器发出的“光”都是紫外线 B.验钞机和遥控器发出的“光”都是红外线
C.验钞机发出的“光”是紫外线，遥控器发出的“光”是红外线
D.验钞机发出的“光”是红外线，遥控器发出的“光”是紫外线
答案：C解析：验钞机是利用紫外线的荧光效应来鉴别钞票真伪，所以验钞机发出的“光”是紫外线。遥控器利用红外线传递信号来遥控的，所以遥控器发出的“光”是红外线，选项C正确。
2.在严寒的冬季，小明到滑雪场滑雪，恰逢有一块空地正在进行人工造雪。他发现造雪机在工作过程中，不断地将水吸入，并持续地从造雪机的前方喷出“白雾”，而在“白雾”下方，已经沉积了厚厚的一层“白雪”，如图1所示。对于造雪机在造雪过程中，水这种物质发生的最主要的物态变化，下列说法中正确的是( )
A.凝华 B.凝固 C.升华 D.液化
答案：B解析：造雪机在造雪过程中，水这种物质发生的最主要的物态变化是凝固，选项B正确。
3.在有些地区，人们常在小河边洗衣服。如图2所示，人们先把脏衣服浸泡在河水里，然后提出来放在石板上，用木棒捶打，水花四溅……，如此反复多次，直到衣服被洗净为止。这里，用木棒捶打的主要目的是( )
A.把衣服上的灰尘打碎，以便于洗涤 B.增大木棒与灰尘之间的摩擦，将灰尘带走
图2 图1
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C.迫使湿衣服里面的水从衣服纤维之间的缝隙中高速喷出，利用高速水流将灰尘冲洗掉
D.木棒捶打，使衣服突然运动起来，而衣服上的灰尘由于具有惯性仍然静止，从而使灰尘脱离衣服
答案：C解析：用木棒捶打的主要目的是，迫使湿衣服里面的水从衣服纤维之间的缝隙中高速喷出，利用高速水流将灰尘冲洗掉，选项C正确。
4.如图3所示，海北中学有一个跑道为400 m的操场，在操场的主席台和观众席上方一字形排列着A, B, C三个相同的音箱。在一次运动会的开幕式上，站在操场中的所有同学都可以听到音箱发出的足够大的声音，但站在某些位置的同学却感觉听不清音箱中播放的内容，在图3的1,2, 3三个位置中，位于哪个位置附近的同学应该是“感觉听不清”的?( )
A. 1 B. 2 C. 3 D.在哪个位置都一样
答案：A解析：位置1声波干涉相互削弱，所以位于位置1附近的同学应该是“感觉听不清”选项A正确。
5. 如果发生油锅起火现象，下列做法中最不应该的是( ) A.加一些冷油，降低温度 B.立刻盖上锅盖 C.立即向锅内倒入冷水来灭火 D.将蔬菜倒入油锅内
答案：C解析：若立即向锅内倒入冷水，则冷水密度大于油，下沉遇热沸腾，迫使燃烧的油飞出，可能烫伤人或引起火灾，所以如果发生油锅起火现象，不能立即向锅内倒入冷水来灭火。该题选项为C。
6.北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星定位与通信系统(BDS)。系统由空间端、地面端和用户端(导航仪)组成，全部建成后可在全球范围内为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务。2012年12月27日，北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。关于“BDS”的工作过程，下列说法正确的是( )
A.导航仪只能接收地面端的中心控制系统的信息而不能接收导航卫星的信息 B.导航仪只能接收导航卫星的信息而不能向导航卫星发送信息 C.导航卫星发射的电磁波不能在真空中传播 D.导航仪与导航卫星之间是通过电磁波传递信息的
答案：D解析：导航仪不但能接收地面端的中心控制系统的信息，也能接收导航卫
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星的信息，还能向导航卫星发送信息，选项AB错误。导航卫星发射的电磁波能在真空中传播，导航仪与导航卫星之间是通过电磁波传递信息的，选项C错误D正确。 7.小明学习了电路知识后，想利用发光二极管设计一个带开关指示灯的照明电路，晚间关闭照明灯后，利用二极管发出的光指示开关所在的位置。他共设计了4个电路，如图4所示，其中L为白炽灯，规格为(<220V 60W), D为发光二级管，规
格为(1.2V 0.01A)、S为单刀双掷开关、R为限流电阻。图4中能够满足要求的电路是( )
答案：A解析：能够满足要求的电路应该是：开关打开时，发光二极管接通发光；开关闭合时白炽灯接通发光，所以电路A正确。
8.某测量仪器及其控制电路如图5所示。仪器的等效内阻为100Ω，正常工作电流为100～300mA，电源电压为30V。控制电路由两个滑动变阻器组成，为了快速准确地调节仪器的工作电流，应选用哪一组变阻器？（ ）
A.R1=100Ω，R2=10Ω B.R1=200Ω，R2=20Ω C.R1=100Ω，R2=100Ω D.R1=200Ω，R2=200Ω
答案：B解析：由欧姆定律可知，调节部分电阻为200~80Ω，所以应该选用R1=200Ω，R2=20Ω的一组，选项B正确。
9.明光中学的同学制定了一个划船比赛规则：①在距两个船队之间的中点处放置一个插有红旗的小木箱（发令枪响时被释放，随河水流动）；②甲、乙两船队(两船连线与水流方向平行)听发令枪同时从上游和下游向着小木箱出发；③先得到小木箱的船队获胜。针对这个比赛规则同学们展开了讨论，下列选项是一些同学的意见，其中正确的是（ ）
A.比赛规则不公平，对上游船队有利 B.比赛规则不公平，对下游船队有利
C.比赛规则公平，水流动对两船队影响效果一样 D.条件不足，无法确定
答案：A解析：甲、乙两船队听发令枪同时从上游和下游向着小木箱出发，小木箱上
图4
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游流速增大，压强减小；下游流速减小压强增大，导致小木箱随河水流动的速度小于水流速度，所以比赛规则不公平，对上游船队有利，选项A正确。 10.小轿车匀速行驶在公路上，坐在副驾驶位置的小青观察到轿车速度盘的指针始终在110km/h位置处，在超越相邻车道上同向匀速行驶的另一辆大客车的过程中，小青发现自己经过该车的时间约为5s，如图6所示。则被超越大客车的车速范围为（ ）
A.10～20 m/s B.20-30m/s C.30-40m/s D.40--5O m/s
答案：B解析：小轿车速度v1=110km/h=30m/s，大客车的长度按10m计算，由(30-v)t=10解得v=28m/s，选项B正确。
二、简答下列各题（每题5分，共30分)
1.图7是常见的一种电动自行车，因其节能环保、便捷实用而受到很多工薪阶层人员的青睐。请你说出5种电动自行车上不同部件中蕴含的物理知识。
1.答案：（1）轮胎表面有花纹，增大轮胎与地面间摩擦力 （2）行驶过程中，电动机将电能转化为机械能 （3）后视镜的金属镀膜，可成虚像 （4）座仪里面有海绵，增大受力面积，从而减小压强 （5）刹车时，利用增大压力的方法来增大摩擦力 （6）把套有花纹，增大手与把套之间的摩擦 （7） 车灯，将电能转化为光能
2.小文同学学习了有关物理知识后，设想制作了一个为气球充气的电动充气泵，她画出了如图8甲所示的结构示意图，其中永久磁铁下方为S极。充气泵在工作过程中，通过电磁铁线圈的电流大小随时间变化情况如图8乙所示。请简述这个气泵为气球充气的工作过程。
2.答案：（1）电流从电磁铁A端流入时，电磁
铁上方为S极，永久磁铁受到电磁铁向上的力，弹性金属片带动连杆向上运动，弹性气囊被拉长，气室内气压小于外界气压，左侧阀门关闭，右侧阀门打开，气体通过右侧阀门进入气室.
图7
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（2）当电流从电磁铁B端流入时，电磁铁上方为N极，永久磁铁受到电磁铁向下的力作用，弹性金属片带动连杆向下运动，弹性气囊被压缩，气室内气压大于外界气压，右侧阀门关闭，左侧阀门打开，气体通过左侧阀门进入排气管，为气球充气. （3）如此反复，将气体不断充入气球.（注：（1）2分，（2）2分，（3）1分.）
3.明光中学物理实践小组在装配直流电动机模型后参加班级的实践成果展示交流会，在会上演示通过改变直流电动机的转动方向及转速使重物上升或下降的过程。电路元件包括以单刀单掷开关、一个双刀双掷开关、一个滑动变阻器、一个小型直流电动机和一个直流电源，如图9所示。请完成电路图的连接以实现上述功能。(操作过程中只能扳动开关，不得再改变电路中的接线) 3.说明：全部连接正确，得5分；滑动变阻器、单刀单掷开关、电动机、电源连接正确，双刀双掷开关错误，得2分；双刀双掷开关连接正确，其余部分错误的，得3分。
4.电磁波遇到平滑的金属表面会像光遇到平面镜一样发生反射，反射过程遵循光的反射定律。小明与叔叔一起去参观救生艇时，发现救生艇的上方悬挂着一个由三块相互垂直的正方形薄金属平板组成的“角反射器”，如图10所示。请你简述角反射器的工作原理以及该救生艇悬挂角反射器的原因。
图10
4.解析：（1）无论雷达波从哪个角度射向角反射器，反射波最终都会沿与入射方向平行的直线返回. （2）救生艇悬挂角反射器是为了让雷达能够尽快发现救生艇，在必要的时候开展营救. （注：（1）3分，（2）2分.）
5.民航客机在飞行过程中，飞行高度可达1Okm左右，在这种情况下，飞机外部的气温可达-60℃左右，气压也低至26～28kPa。但是座舱内却是温暖如春，气压和地面大气压相近。请应用物理知识分析飞机座舱内是如何获得如此舒适环境的。
5.解析：（1）为了维持座舱内的气压与地面大气压接近，需要压缩机不断地将空气压入座舱内，在这一过程中，压缩机对空气做功，使空气的内能增大，温度升高. （2）为了保持座舱内适宜的温度，还需要空调机来降温.
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