2011年第二十五届上海市大同杯物理竞赛复赛试题和答案.doc

上海市第二十五届初中物理竞赛（大同中学杯）复赛试题（2011年） 说明： 1．本试卷共有五大题，答题时间为120分钟，试题满分为150分 2．答案及解答过程均写在答卷纸上。其中第一、第二大题只要写出答案，不写解答过程；第三至第五大题按题型要求写出完整的解答过程。解答过程中可以使用计算器。 3．本试卷中常数g取10牛/千克，水的比热容4.2×103焦/千克·℃，水的密度1.0×103千克/米3，冰的密度0.9×103千克/米3，冰的熔化热为3.33×105焦/千克。 一、选择题（以下每题只有一个选项符合题意，每小题4分，共32分） 1．潜泳的人，从水下向上看，会看到一彩色镶边、内有图像的圆面，那么 ( ) A．圆面内只能呈现水面上的部分景物 B．彩色镶边是由于水面四周各种物体的颜色所引起的 C．彩色镶边是由于不同颜色的光折射程度略有不同所致 D．圆面中图像呈现的是水面外的景物，且看到景物的高度比实际景物要低 2．磁带录放机可高速播放正常录制的声音，在高速播放时最有可能听不到的声音是正常录音时 ( ) A．音调较低的声音 B．音调较高的声音 C．响度较小的声音 D．响度较大的声音 第3题图 3．两个人共同搬一个50 千克质量分布均匀的木箱上楼梯，如图所示。木箱长1.25米，高0.5米；楼梯和地面成45o，而且木箱与楼梯平行。如果两人手的用力方向都是竖直向上的，那么在下面的人对木箱施加的力与上面的人对木箱施加的力的比值是 ( ) A．8/3 B．7/3 C．5/3 D．5/4 4．月球是地球的卫星，在地球上我们总是只能看到月球的一面，是因为月球绕地球公转的周期与自转的周期相等，请问登上月球的航天员在月球上看地球，将看到地球 ( ) A．既有绕月球的转动，又有自转 B．只有绕月球的转动，没有自转 C．只有自转，没有绕月球的转动 D．既没有绕月球的转动，也没有自转 5．在图所示的电路中，当电键S闭合后，电压表有示数，调节可变电阻R的阻值，电压表的示数增大了。则 （ ） R R1 R2 V S U 第5题图 A．可变电阻R被调到较小的阻值 B．电阻R2两端的电压减小，减小量等于 C．通过电阻R2的电流减小，减小量小于 D．通过电阻R2的电流减小，减小量等于 A B C P D 乙 甲 第6题图 6．如图所示，甲、乙两小球沿光滑轨道ABCD运动，在水平轨道AB上运动时，两小球的速度均为5米/秒，相距10米，水平轨道AB和水平轨道CD的高度差为1.2米，水平段与斜坡段间均有光滑小圆弧连接，且两小球在运动中始终未脱离轨道，两小球在轨道BC上的平均速度均为6米/秒，在CD上的速度均为7米/秒，则（ ） A．两小球在水平轨道CD上运动时仍相距10米 B．两小球在水平轨道CD上运动时距离小于10米 C．两小球到达图示位置P点的时间差为2秒 D．两小球到达图示位置P点的时间差为1.4秒 第7题图 S 7．如图所示，将一柔软的导线弯成星形，并将其置于光滑水平桌面上，然后将电键S闭合，则该星形回路将 ( ) A．不会变形 B．会变形，所围面积增大 C．会变形，所围面积减小 D．会变形，所围总面积不变 8．过年的时候，桌上的菜肴非常丰富，其中多油的菜汤与少油菜汤相比不易冷却，这主要是因为 ( ) A．油的导热能力比水差 B．油层阻碍了汤的热辐射 C．油层和汤中的水不易发生热交换 D．油层覆盖在汤面，阻碍了水的蒸发 第9题图 二、填空题（每小题6分，共30分） 9．如图所示，某同学从桌面上的近视眼镜中看到自己身后同一个窗户的两个像，这两个像为____________像(选填：“实”或“虚”)，是____________面镜(选填：“平”、“凹”、“凸”)所成的像， 第10题图 10．一端封闭的玻璃管自重为G，横截面积为S，内装一段高为h的水银柱，封闭了一定质量的气体。现将玻璃管封闭端用弹簧测力计悬起，另一端没入水银槽中，如图所示。当玻璃管没入一定深度后，弹簧测力计的示数为G。若当时的大气压为p0，则此时管内上方气体的压强为_______，玻璃管内、外水银面的高度差△x为_______。(设玻璃管壁的厚度不计) 11．如图所示，在同一平面上的AC、BD两杆，分别绕相距L的A、B两轴逆时针转动，转动快慢相同，初始时刻如图(a)所示，且∠CAB=300，∠DBA=900，经过一段时间，两杆运动到如图(b)所示，且∠CAB=900，∠DBA=300，则此过程中交点M的运动轨迹为______________（选填：“直线”、“圆弧”、“其它曲线”），M移动的路程为_________。 D A C M L B 第11题图(b) 第11题图(a) A B C D M L 冰山 海水 第12题图 12．因为环境污染，北极的冰山上常年沉积着灰尘，使冰山表面吸收了更多太阳光，加速了冰山的熔化。假设覆盖着灰尘的冰山上表面每单位时间单位面积所吸收的太阳光为98瓦/米2(此数据已将太阳光白天和黑夜的不同日照量平均计算在内)。若有厚度为30米的冰山，如图所示，则仅靠阳光的暴晒，在0℃的海水中，需要约___________天才能将此冰山熔化。 13．如图所示，两根长度相等的杆OA与OB在O点用螺母铰接在一起，两臂间的夹角可以改变，OA是没有质量的轻杆，而OB杆是有一定质量且质量均匀分布的重杆，初始时两杆间的夹角为900，用一根细线悬挂端点A，两杆处于静止状态，然后将两杆间的夹角变为1000，两杆再次处于静止状态时O点相对于初始状态是_________，（选填：“上升”、“下降”、“位置不变”）为使金属杆的顶点O（即两臂连接处）位置最高，金属杆两臂张开的角度应为____________。 第13题图 A B O 三、计算题（本题共36分） 14．一底面积是100厘米2的柱形容器内盛有适量的水，现将含有石块的冰块投入容器的水中，恰好悬浮，此时水位上升了6厘米。当水中冰块全部熔化后，相比熔化前水对容器底部的压强改变了55.28帕。求石块的密度。 15．某处地面发生浅层地震。地震产生两种不同的地震波，一种是振动和地面平行的(纵向波)，一种是振动和地面垂直(横向波)，甲地震台先接受到纵向波，然后接受到横向波，两者之间的时间间隔为4秒；乙地震台也经历同样的情况，而时间间隔为10秒，已知甲和乙之间的直线距离为34.8千米，纵向地震波的速度为4千米/秒，横向地震波的速度为2千米/秒。利用以上的数据，求震中和甲处之间的距离为多少？震中和甲处的连线与震中和乙处的连线之间的夹角为多少？ 16．将一功率为P=500瓦的加热器置于装有水的碗中，经过2.0分钟后，碗中水温从T1=85℃上升到T2=90℃，之后将加热器关掉1.0分钟，发现水温下降1.0℃。试估算碗中所装水的质量。 第17题图 17．如图所示的电路中，电源电压E=6伏，R=2欧；S为电键；其他8个电阻一个未知，设为Rx。剩下的7个电阻的阻值均为1欧。若闭合电键S以后，电源的输出功率为12瓦，则Rx的阻值为多少？通过Rx中的电流为多少？ 四、实验题（本题共12分） 18．用最小刻度值为1毫米的刻度尺测量物理课本的长度，下列记录结果中正确的是： ( ) A．238.0毫米 B．23.8厘米 C．237.90毫米 D．2.38分米 19．在做光学实验时，某同学需要将一束平行光的宽度放大为2倍，于是他在光束路径中放置了由两片透镜组成的透镜组来到达此目的，如图所示。若其中一片透镜是焦距f的凸透镜，则： (1)如果另一片透镜采用的是凸透镜，则其焦距应为多少？应置于何处？请作图说明； (2)如果另一片透镜采用的是凹透镜，则其焦距应为多少？应置于何处？请作图说明； 透镜组 2d d 第19题图 五．判断与说理题（本题共40分） 第20(1)题图 20．2010上海世博会给广大的参观者带来了很多新科技的体验，有亚克力杆、喷雾降温、触摸屏、LED发光二极管等，请通过阅读以下材料并回答相应的问题。 (1)2010上海世博会英国馆是由6万根透明亚克力杆组成——这些杆的顶端都带有一个细小的彩色光源。白天，亚克力杆会将室外的光线导入来提供内部照明，从而营造出敞亮的空间感，到了晚上顶端的光源又使整个展馆散发出璀璨迷人的光影。如图所示。请简述亚克力杆如何将光线从外界传导到馆内； (2)2010上海世博会期间，气温较高的世博园区内许多区域都安装了喷雾降温装置，喷雾装置采用物理的方式，以水为原料，利用高压，将其以较高的速度输送到喷嘴，撞击喷嘴中的撞针后形成直径4微米左右的雾滴。请简述喷雾降温的原理； 第20(3)题图 x- (a) (b) (c) (3)电阻式触摸屏将矩形区域中触摸点(X,Y)的物理位置转换为代表X坐标和Y坐标的电压。电阻式触摸屏有两层电阻，当未在触摸屏上施力时，两层电阻不接触。当有物体在触摸屏表面施以一定的压力时，上层电阻与下层电阻发生接触，该结构可以等效为如图(a)所示的电路。此时在Y+、Y-之间加驱动电压，测量X+电压，如图(b)所示；然后在X+、X-之间加驱动电压，测量Y+电压，如图(c)所示。利用两次测得的电压值可获得接触点的坐标。 现在有一块长10厘米，宽6厘米的手机触摸屏，以其中心为原点建立坐标轴，则触点坐标X方向的范围是[-3厘米，3厘米]，Y方向的范围是[-5厘米，5厘米]。触摸屏的驱动电压为5伏。一位同学用笔按在屏上某点，当Y+电极施加驱动电压时，测得X+电极的电压为3.2伏；当X+电极施加驱动电压时，测得Y+电极的电压为1.5伏。请通过计算判断笔按在触摸屏上位置的坐标。 (4)2010年上海世博会大量使用LED发光二极管。小明设计了一个研究LED发光二极管特性的实验，他采用滑动变阻器改变阻值的方法，用电压表和电流表测LED发光二极管两端的电压UD和通过它的电流I，得到一组数据记录，如下表中所示： UD / V 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.6 2.8 3.0 I / mA 0 0.9 2.3 4.3 6.8 13.0 15.8 24.0 28.2 37.0 请回答下列问题： ①数据表中有一电压表的数据空白，根据下图(a)电压表的示数完成填写空白； ②用笔画线表示导线，在下图(b)中连接实验器材画出小明实验的实物图； 第20(4)题图(a) ③在I—U图上用描点法画出LED发光二极管的伏安特性曲线； ④已知该LED发光二极管的最佳工作电压为2.5伏，现用5伏稳压电源供电，需要串联一个电阻R才能使二极管工作在最佳状态，试在I—U图上画出R的图线。 第20(4)题图(b) I / mA U / V 21．薄膜干涉是一种重要的光学现象，其装置如图甲所示，将一块平板玻璃放置在另第21题图 一平板玻璃之上，在一端夹入几张纸片，从而在两片玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当某单色光垂直入射后，利用显微镜可观测到空气薄膜附近的明暗相间条纹，当纸张数不同时，条纹数也不同。如图乙所示，