2023年上海市第二十七届初中物理竞赛大同中学杯复赛试题详解.doc

上海市第二十七届初中物理竞赛（大同中学杯）复赛试题详解（2023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题纸上其中第一、第二和第四大题只要写出答案，不写解答过程；第二、第五大题按题型规定写出完整的解答过程解答过程中可以使用计算器 3．考试完毕后将试卷和答题纸一并交给监考人员 4．本试卷中常数 g 取 10 牛／公斤；水的密度为 1.00×103干克／米3，水的比热容 4.2×103焦／（公斤 · ℃ ）；空气密度为 1.29干克／米3 ；sin370 = 0.6 , cos370 =0.8一、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 、据报道，我国载人空间站工程已正式启动实行，2023 年前后将建成规模较大、长期有人参与的国家级太空实验室在太空实验室中可以正常使用的实验器具是（ ）A．天平、测力计、电磁炉、微波炉；B．测力计、液体温度计、微波炉、指针式电压表；C．机械式秒表、超声波测距仪、液体式气压计；D．测力计、滴（液）管、数字式电压表和电流表[分析] 太空站中的物体处在完全失重状态，与重力有关的物理现象所有消失，凡是依靠重力作用的仪器都不能在完全失重的太空实验室中正常使用。

①天平是运用不同的物体所受重力不同而称出其重量，当重力消失的时候，不能对天平的托盘产生压力，于是就不会使天平偏侧，所以无法测得质量；②弹簧测力计除测重力之外其它比如拉力之类是可以的，故航天员可以用弹簧测力器健身；③水银温度计是根据液体的热胀冷缩原理制成与重力无关；④密度计根据浮体原理即重力等于浮力原理制成；⑤液体式气压计是根据水银重力产生的压强与大气压强相等原理制成；⑥有些标明放置角度（如水平、竖直、倾斜）的仪器在完全失重状态下读数会不准，如标明了放置角度的电表类仪器，表白放置角度对其示数有影响，其实就是重力的影响由于电表（数字式电表除外）指针的重力作用对指针平衡有影响，制作时按其放置角度来调节平衡，⑦虽然真空中不能传声，但在太空实验室中，至少有氧气，否则宇航员无法生存，超声波测距仪我认为可以使用；⑧滴（液）管中的液体可以被挤出来，但由于一切物体在任何情况下都具有惯性，当液滴“撞”向试管底部后，又以“几乎相同的速率”（与原方向相反）重新“弹出”试管，故无法使用；⑨在月球上被航天员佩戴过的手表“欧米茄超霸登月表”就是机械式秒表，它见证人类登月太空冒险的伟大时刻，在人类探索太空的历史上, 扮演着关键角色。

⑩电磁炉、微波炉的使用与重力无关[解答] B2、我国载人神舟飞船返回舱的表面有一层叫做“烧蚀层”的物质（如图1所示），可以在返回大气层时保护返回舱不因高温而烧毁烧蚀层能起这种作用，除了它的隔热性能外，还重要由于（ ）A、它能把热辐射到宇宙空间； B、它的硬度大，飞行时不易损坏； C、它在汽化时能吸取大量的热；D、它的表面非常光滑，能减少舱体与空气的摩擦图1 图2[分析] 本题为《第十三届全国初中应用物理知识竞赛（预赛）试题》第4题返回舱在返回时由于摩擦产生高温，烧蚀层“的物质在碰到高温时会发生熔化和汽化现象，在熔化和汽化时能吸取大量的热，故可以保证飞船温度不至于太高它的表面光滑，能减少舱体与空气的摩擦也是它的一个因素，但不是重要因素[解答] C3、在蜻蜓翅膀末端的前缘，会看到有一块加厚而发暗的色素斑，生物学上它被称为“翅痣” , 如图2所示，它的作用也许是（ ）A、吸取太阳的光能，产生飞行的动力； B、发出超声波，通过吸取反射波辨别方位，给蜻蜓的飞行导航； C、调整翅膀的振动，减弱飞行过程中翅膀上的有害振动；D、就像人的眼睛同样，通过吸取红外线，来获取外界的信息。

[分析] 在蜻蜓的翅膀上有一小块较厚的、长方形的黑色的斑点，这块斑叫“翅痣”，它是蜻蜓飞行的消振器,能消除飞行时翅膀的颤振飞机在飞行时，影响尤明显，且飞机飞行越快，机翼受到动力作用越大，使机翼的振辐越来越大，最终将使机翼折断为此飞机设计师们在机翼前缘离翼端不远处安装了一个加重装置，减除颤振，终于解决了机翼折断的问题名词解释：颤振即弹性结构在均匀气（或液）流中受到空气（或液体）动力、弹性力和惯性力的耦合作用而发生的大幅度振动 [解答] C4、如图3所示，是一根长直密绕通电螺线管的剖面图，A 、B 分别是在螺线管轴线上的两点， A 点在螺线管的端面处，B 点在螺线管的内部，则B点的磁场（ ）A、比 A 点磁场强； B、比 A 点磁场弱； C、与 A 点磁场大小相等； D、无法拟定 图3[分析] 本题建议有条件的学校可以运用磁场传感器测量通电螺线管内部的磁场强弱，无条件的学校可让同学们上网搜索视频: 通电螺线管的内部磁场，YOUKU视频中就有相关的内容通电螺线管的内部近似可看做匀强磁场，但其边沿磁场会比内部明显减弱，大约只有内部磁场强度的一半左右。

[解答] A5、如图4所示，是一种装咖啡的壶咖啡壶的侧面装有一个透明的长直玻璃管，它和咖啡壶构成了一个连通器，用以显示壶中液面的高度当阀门（俗称龙头）打开后，就会有咖啡流出，阀门关闭时，咖啡立即停止流出，那么玻璃管中的咖啡液面的变化情况是（ ）A、无论阀门打开还是关闭，都始终和壶中的液面等高； B、阀门打开时和壶中的液面等高，阀门关闭时先上升到比壶中液面稍高处，然后再降到和壶中液面等高处； C、阀门打开时会忽然上升一小段高度，阀门关闭时先下降到比壶中液面稍低处，然后再升到和壶中液面等高处； D、阀门打开时会忽然下降一小段高度，阀门关闭时先上升到比壶中液面稍高处，然后再降到和壶中液面等高处图4[分析] 本题是一道好题，要想真正理解其中的奥妙，我认为先要理解下面的问题：例：圆柱体容器装水h米，在侧壁某深度处开一个小孔，水流出的速度与哪些因素有关呢？解:设开孔处距水面距离为H,孔的横截面积为S,水的密度为ρ,水的流速度为V则：小孔处的压强为ρg H，孔的横截面上受到水的作用力为F=ρg H ×S,在水流出时间t内,水的速度由0加速到V,流出距离为L,加速度为a,体积为SL,流出部分质量为m=SLρ运用高中运动学的公式：2as=Vt2-V02∴2aL= V2 --------------------------------①根据牛顿第二定律：∵F=ma得：ρg H ×S=ρS L× a ∴ g H=L a--------------------------- ②联立①、②式，得：V=√2gH 故：水流出的速度只与孔到水面的距离有关。

回到本题，由于咖啡壶的侧面装有一个透明的长直玻璃管，故它们构成了一个连通器，一开始水面相平当阀门打开后，咖啡壶底和长直玻璃管的底部所处的深度相同，此时它们底部的液体流出的速度相同，它们的出水口近似相等，易知：通过时间t，咖啡壶和长直玻璃管中液体流出的体积相等，∵S咖啡壶 > S长直玻璃管 ∴ΔH咖啡壶 < ΔH长直玻璃管则：阀门刚打开时会发现玻璃管中的液面会忽然下降一小段高度；阀门关闭时，由于壶中液面比玻璃管中的液面高，则玻璃管中的液面先上升到比壶中液面稍高处，然后再降到和壶中液面等高处[解答] D6、如图5所示，是某同学用一次性纸杯自制的走马灯模型，用支架支在白炽灯上，点亮白炽灯，纸杯就旋转了起来更换不同瓦数的白炽灯泡，以及运用透明塑料片卷成的不同长度的圆筒加在走马灯上方，都可以观测到纸杯的转速发生了改变同学们就此发表了四条意见： ① 由于空气对流，纸杯发生了旋转；② 塑料圆筒长度越长，纸杯旋转得越慢； ③ 白炽灯的瓦数越大，纸杯旋转得越快； ④ 纸杯的转动方向与杯底开口方向相反其中与事实符合是（ ）A、① ② ③； B、① ② ④； C、② ③ ④； D、① ③ ④。

图5[分析] 最早的走马灯是运用空气热动力学原理而制成的在内灯桶上方有一个风叶，蜡烛点燃后，圆筒形纸屏内部的空气就被它烧热了，当上升的热空气通过纸屏顶上的那只风车时，会把它吹动起来而风车连在这圆筒形纸屏上，因此也就把纸屏带着转动起来，圆筒形纸屏内部原有的空气向上跑，外面的冷空气从下面补充进去，因此圆筒形的纸屏不断地转动，就如同小朋友们玩的风车(如图)同样，不断地转动，直到蜡烛熄灭为止[解答] D7、有五个完全相同的杯子，其中一个盛满开水，其他杯中没有水，仅运用杯子的吸热作用，将开水的温度减少，则下列方法中效果最佳的是（ ）A、将第一杯中的水，平均倒入其余四个杯子中；B、先将第一杯中的水整杯倒入第二个杯子中，等到杯子不再吸热时，再倒入第三个杯子中，以此类推，最后倒入第五个杯子中；C、先平均倒入其中两个杯子中，等到杯子不再吸热，再平均倒入剩下的二个杯子中；D、无论如何，最终的结果都是相同的[分析] 本题为《高一物理学科能力解题技能全国总决赛试题》，在此之前在朱老师的百度空间中见过，显然答案应当是B可以这样去想，A选项中，四个冷杯子温度都会升高到某一相同的温度，并且与最终的水温相同B选项中前一个冷杯子温度都会升高到超过后一个杯子中的水的温度，最终也就是玻璃杯会吸取更多的热量，所以水温会更低。

明白了其中的道理，C、D选项显然也是错的[解答] B8、有一“不倒翁”，形状可以简化成由半径为R的半球体与顶角为74º的圆锥体组成（如图6所示），它的重心在对称轴上为使“不倒翁”在任意位置都能恢复竖直状态，则该“不倒翁”的重心到半球体的球心的距离必须大于74º（A）0； （B）2 R /3； （C）3 R /5； （D）3 R /4 图6[分析] 物体的平衡有三类，一类是离开平衡位置时重心升高的，这称为稳定平衡，一类是离开平衡位置时重心减少的，这是不稳定平衡，尚有一类是离开平衡位置时重心高度不变的，称为随遇平衡要使不倒翁不翻倒，就是要它在离开平衡位置后重心是升高的，它就会自动回到平衡位置来假如不倒翁与地面接触处只在下面半球面范围内，那很容易看出，重心位置只要在球心与半球形顶点的连线上，且不在球心上就可以了，它偏离平衡越多重心就越高，必然会自动回到平衡位置来，但假如它与地面的接触点在半球与锥体的接触处，那么它会不会翻倒呢？ 设重心为G（作用点未知），半球形与锥体接触处为A，锥体顶端为C，半球体顶点为B，作DA^AC，与CB相交于D点，则只要GB＜DB，那么即使翻倒到AC与地面接触时，物体的重力的作用线在支面之外，所以仍会回到半球面与地面接触的情况来。

运用数学知识可算出：AC=5R/3，CD=25R/12，CO=4R/3，OD=3R/4故：“不倒翁”的重心到半球体的球心的距离必须大于3R/4[解答] D二、填空题（每小题 6 分，共 30 分） 9 、射电望远镜是用来观恻和研究来自天体的射电波的基本设备，可以测量天体射电波的强度、频谱及偏振等量射电望远镜的基本原理和光学反射望远镜相似射电望远镜接受的射电波是＿＿＿＿＿＿（选填“无线电波”、“红外线”、“可见光”、“紫外线”、“ X 射线”、“伽玛射线”)，射电望远镜的工作时段是＿＿＿＿＿＿（选填“只能白天工作”、“只能夜晚工作。