1、2019 年湖南省长沙初中应用物理竞赛复赛试卷一、选择题（本题共 6 小题，每小题 4 分，共 24 分以下各小题给出的四个选项中只有一个是正确的，把正确选项的字母填在下列表格中）1鸡尾酒是由几种不同颜色的酒调配而成的。经调配后不同颜色的酒界面分明，这是由于不同颜色的酒有（ ）A不同质量 B不同密度 C不同温度 D不同体积2某同学在郊游时，用照相机拍照时，一只苍蝇刚好落到镜头上，所拍出的照片（ ）A不能成像B成苍蝇的像C成一半像D成所拍的景物像，不过像会变暗一些3如图所示，吊篮的重力为 400N，动滑轮总重力为 50N，定滑轮总重力为 40N，人的重力为 600N，不计绳重与摩擦，人在吊篮里拉
2、着绳子不动时需用力（ ）A218N B220N C210N D236N4如图是小林家里电热水器的工作原理图，热水器有高中低三档功率。小林发现热水器高档位不能工作，其他档位能正常工作。小林猜想造成故障的原因有以下四种，你认为可能是（ ）Aa 处接触不良 Bb 处接触不良C某电热丝短路 D某电热丝开路5如图，一木块上面放一块实心铁块 A，木块顶部刚好与水面相齐，在同样的木块下面挂另一实心铁块 B，木块也刚好全部浸入水中，则 A、B 两铁块的体积比为（ ）A34：39 B39：34 C44：39 D39：446如图，已知 R22R 1，电源电压 U10V，且保持不变，当闭合开关 S，并调节滑片 P使
3、它位于 R3 的 A 处，这时流过 R3 的电流为 IA；后断开开关 S，并调节滑片 P，使它位于 R3 的 B 处，这时流过 R3 的电流为 IB，电压表示数为 3V若两次电流IA：I B 2：1则（ ）A先后两次电压表示数比为 1：2BR A 与 RB 之比为 1：2C先后两次总功率之比为 1：2DR A 与 RB 消耗的功率之比为 8：1二、简答题（本题共 2 小题，第 7 题 12 分，第 8 题 12 分，共 24 分）7小明看到一句农谚：“下雪不冷化雪冷” ，他很好奇，想具体了解一下冰雪熔化时要吸收多少热量。于是查找了资料，知道“熔化热”的定义是：单位质量的某种晶体，在熔化成同温度
4、的液体时吸收的热量，叫做这种晶体的熔化热。他想用实验测量一下冰的熔化热，于是找来了一些实验器材：一架天平和配套的砝码、一支实验室温度计（0100） 、一个有密封盖子的保温桶、一个小烧杯、一把摄子和一个专门用来在冰箱中冻小冰块的塑料冰格，又观察到家里的冰箱面板上显示冷冻室温度恒为18请帮助小明设计一下用这些器材粗测冰块熔化热的方案，要求写出实验的步骤和用测量的物理量计算冰的熔化热 的表达式（水和冰的比热容分别用 c 水 和 c 冰 表示） 。8 在如图所示的电路中，直流发电机 F 的电压为 250V，内阻 r3，导线电阻R1R 21 ，电热器组中装有 50 只完全相同的电热器，每只电热器的额定电
5、压为200V，额定功率为 1000W，其它电阻不计，并且不计电热器电阻随温度的变化，试求：（1）当接通几只电热器时，实际使用的电热器都能正常工作？（2）当接通几只电热器时，电热器组加热物体最快？（3）当接通几只电热器时，电阻 R1、R 2 上消耗的功率最大？三、综合应用题（本题共 3 小题，第 9 题 16 分，第 10 题 18 分，第 11 题 18 分，共 52 分）9某小型汽油发电机外形如图所示，其实质是利用一个汽油机带动一个发电机来发电。该发种电机铭牌部分数据如下表所示，根据表中的数据求：发动机（汽油机） 发电机型号 XGQF5.0 型号 XGQF5.0 额定功率 8.3kW 额定输
6、出功率 5kW噪声 73db 额定输出电压 220V连续运行时间 8h 额定频率 50Hz 强制水冷四冲程 自动电压保护（1）在允许的连续运行时间内，发电机以额定功率输出，能够提供的电能是多少度？（2）已知汽油的热值是 q4.6l0 7J/kg，密度是 0.71103kg/m3，设该汽油机的效率为35%，则该汽油发电机油箱的容积至少需要多大？（3）汽油发电机将内能转化为电能的效率是多少？10在一些地区的电力线路铺设过程中，会使用简易绞盘将沉重的混凝土电线杆立起来。其主要结构如图所示。作业时，先将绞盘底座牢固地固定在地面上，立杆作业时，根据实际需要，安排 14 人分别推动不同的横杆末端，使横杆绕
7、轴做顺时针转动，这样系在电线杆上的钢丝绳就被不断地缠绕在轴上，电线杆被逐渐拉起并最终竖直站立。已知，某个绞盘的轴直径 D10cm，各横杆末端到轴心的距离 L1m在一次立杆作业中，所立的电线杆所受重力 G6200N，长 L010m ，其重心距粗端 4m若在电线杆升至某时刻的情形如图所示，设此时绞盘的机械效率 80%，定滑轮的阻力可忽略不计。（1）若此刻仅有一名施工人员推横杆，则该施工人员对绞盘横杆所施加的最小推力 F为多少？（2）在整个立杆过程中，施工人员对绞盘横杆的最小推力 F 的变化情况如何？（3）在立杆作业时，施工人员一般要求绞盘离所拉的电线杆适当地远一些，请定性分析这样做的原因。11应急
8、照明灯是在正常照明电源发生故障时，能持续照明而不间断工作的一类灯具，如图 1 所示。应急照明灯主要由灯泡（或 LED 灯珠） 、蓄电池、充电器、自动控制电路及相关部件组成。在照明电源正常情况下，应急照明灯通过充电器给蓄电池充电，此时，自动控制电路及相关部件自动将灯泡（或 LED 灯珠）与蓄电池断开不发光。当照明电源突然停电时，应急照明灯通过自动控制电路及相关部件自动把灯泡（或 LED 灯珠）跟蓄电池接通，从而实现自动应急照明。下表为某型号应急照明灯的主要技术数据：输入电压 充电时间 应急照明时间 应急照明功率AC200V 24h 90min 0.96W2应急照明光源 蓄电池种类 数量 灯泡额定
9、电压 类别 额定电压容量灯泡 2 只 2.4V NiCd 2.4V 1.8Ah（注：蓄电池的容量 Q 的计算公式： QIt）（一）在该型号应急照明灯刚投入使用阶段，待蓄电池充满电后，可以实现的最长连续应急照明时间为多少？（二）小兰跟老师提出自己要设计并组装一只简易的应急照明灯。老师告诉她实验室现有以下器材：双孔插座及与之配套的插头 1 套、小灯泡（额定电压：DC3.03.4V，额定电流：350mA）4 只、电磁继电器（额定电压：DC6V；额定电流：0.15A）1 套及与之配套的低压直流电源（输入电压：AC220V，输出电压：DC6V）1 台，蓄电池（两端电压：6V）1 只及与之配套的充电器（输
10、入电压： AC220V，输出电压：DC6V ）1 只，导线（足量） ，如图 2 所示。（1）请你帮助小兰在图上完成简易应急照明的接线。要求如下：家庭电路正常工作时，充电器自动给蓄电池充电，各灯泡不发光；当家庭电路停电时，蓄电池自动给各灯泡供电，使各灯泡均正常发光，且在一盏小灯泡灯丝烧断后还应该有部分小灯泡能正常工作；（2）小明看到小兰连接的电路后，认为可以去掉低压直流电源，而将电磁铁的两个接线柱直接接在充电器的输出端。请你分析这样做不可行的原因。试题解析一、选择题（本题共 6 小题，每小题 4 分，共 24 分以下各小题给出的四个选项中只有一个是正确的，把正确选项的字母填在下列表格中）1 【解
11、答】解：A、质量是物体所含物质的多少，无论质量多少，密度不同的酒放在一起都会分层。故A 错误；B、因不同酒的密度不同，导致受重力不同而产生分层。故 B 正确；C、温度表示物体冷热程度。与酒分层无关。故 C 错误；D、体积是物体所占空间的大小，无论体积多少，密度不同的酒放在一起都会分层。故D 错误。故选：B。2 【解答】解：照相机是利用凸透镜在物距大于二倍焦距时的成像情况工作的。其成像性质是倒立缩小的实像。当苍蝇停在镜头上，苍蝇位于凸透镜焦距以内，成的是虚像，光屏接收不到。所以这张照片上没有苍蝇的像，但由于苍蝇挡住了一部分光线，使透过凸透镜的光线减少，故照片会变得稍暗一些。故选：D。3 【解答】
12、解：将人、吊篮、动滑轮看作一个整体，由于他们处于静止状态，受力平衡。则人的拉力 F （400N+50N+600N）210N 。故选：C。4 【解答】解：两电阻串联时电阻最大，两个电阻并联时电阻最小，根据公式 P 可知，电阻越大，电功率越小，所以当上面开关置于 b 端，单刀开关断开时，两电阻串联，电功率最小，处于低档位；当上面开关置于 b 端，单刀开关闭合时，电路中只有一根电阻丝，此时处于中档位；当上面开关置于 a 端，单刀开关闭合时，两电阻并联，电功率最大，处于高档位。热水器高档位不能工作，其他档位能正常工作则说明 a 处接触不良，故 A 符合题意，BCD 均不符合题意。故选：A。5 【解答】
13、解：当铁块在木块的上方时，F 浮 水 gV 木 ，此时 F 浮 G 木 +G 铁 A，即 水 gV 木 木 gV 木 + 铁 gV 铁 A；则 V 铁 A当铁块在木块下方时，F 浮 水 g（V 木 +V 铁 B） ，F 浮 G 木 +G 铁 B，即 水 g（V 木 +V 铁 B） 木 gV 木 + 铁 gV 铁 B；则 V 铁 B则 ： 。故选：A。6 【解答】解：当闭合开关 S，并调节滑片 P 使它位于 R3 的 A 处时，电路图如下：甲：；当断开开关 S，并调节滑片 P 使它位于 R3 的 B 处时，电路图如下：乙：。A、I ， 此选项错误；B、由上式，U 12U 123V 6V ，由图甲
14、 UAUU 110V6V4V；由图乙 ，U22U 123V6V，UB UU 1U 210V3V 6V 1V； 。C、P UI ，前后两次电路消耗的总功率为 P 总 AUI A，P 总 BUI B，总功率之比为 此选项错误；D、PI 2R，R A 与 RB 消耗的功率分别为 PAI A2RA，P BI B2RB，消耗的功率之比为 （ ） 2 此选项正确。故选：D。二、简答题（本题共 2 小题，第 7 题 12 分，第 8 题 12 分，共 24 分）7 【解答】解：（一）实验步骤：（1）用调好的天平测量小烧杯的质量 m1；（2）用小烧杯盛取足量的水，再用天平测量小烧杯和水的质量 m2；（3）将水
15、倒入保温桶内，用温度计测量水的温度 t1；（4）提前较长时间将用冰格盛适量水放在冰箱冷冻室冻成冰块，用镊子取适量冰块放在小烧杯中，迅速用天平测量出其总质量 m3 后，立刻将冰块倒入保温桶内的水中，盖紧桶盖；（5）轻轻摇晃保温桶使水温均匀，并仔细听声音，能听出冰块熔化完毕后，打开桶盖，用温度计测出保温桶内水的温度 t2。（二）保温桶内原来水的质量 m 水 m 2m 1，其初温为 t1，末温为 t2，则其放出的热量 Q 放 c 水 （m 2m 1） （t 1t 2） ，冰的质量 m 冰 m 3m 1，冰从18达到熔点 0时吸收的热量 Q 冰吸 c 冰（m 3m 1）18，冰熔化成水后质量不变，温度
16、从 0达到 t2 时吸收的热量 Q 水吸 c 水 （m 2m 1）t 2，冰熔化时吸收的热量：Q 熔吸 Q 放 Q 水吸 Q 冰吸 c 水 （m 2m 1） （t 1t 2）c 水（m 2m 1）t 2c 冰 （m 3m 1）18，冰块的熔化热的表达式为： 。8 【解答】解：由 PUI 可得，每只电热器电阻：R 40 ，根据欧姆定律可得，额定电流：I0 5A；（1）要使电热器正常工作，则电热器两端的实际电压必为 200V，则干路电流：I 10A ，串联电路中总电流等于各分电流之和，电热器的只数：n1 2 只；（2）要使电热器组加热物体最快，就必须使其电功率最大，可将 R1、R 2 视为电源内阻
17、，则要使电热器组总功率最大时，其总电阻 RR 1+R2+r1+2 +25 ，并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，R ，即 n2 8 只；（3）要使 R1、R 2 消耗的功率最大，须使干路中电流最大，即电路中总电阻最小，也即并联的电阻越多并联电路的总电阻越小，所以有 n450 只。答：（1）当接通 2 只电热器时，实际使用的电热器都能正常工作；（2）当接通 8 只电热器时，电热器组加热物体最快；（3）当接通 50 只电热器时，电阻 R1、R 2 上消耗的功率最大。三、综合应用题（本题共 3 小题，第 9 题 16 分，第 10 题 18 分，第 11 题 18 分，共 52 分）9 【解
18、答】解：（1）发电机能够提供的电能 W 电 P 电 t5kW8h40kWh40 度；（2）汽油机的效率 ，油箱的最小容积：V 0.0209m 320.9L。（3）汽油发电机将内能转化为电能的效率 21.1%。答：（1）在允许的连续运行时间内，发电机以额定功率输出，能够提供的电能是 40 度。（2）该汽油发电机油箱的容积至少需要 20.9L。（3）汽油发电机将内能转化为电能的效率是 21.1%。10 【解答】解：（1）如图答 1 所示，设钢丝绳拉电线杆的力为 F，把电线杆看作杠杆，其支点为其粗端端点 O。由杠杆平衡条件，有：FL FGL G绞盘本质上是一个轮轴，若要施工人员对绞盘横杆的推力 F
19、最小，则该力应沿水平方向，作用于横杆末端且与横杆垂直。在这种情况下，设所需的最小推力为 F 设绞盘的轴恰好转动一周，则推力推动横杆末端移动的距离为 s12L工人推力总共做的功为：W 总 F2L绞盘拉动钢丝绳移动的距离为 s2D绞盘对钢丝绳所作的有用功为：W 有用 F D绞盘的机械效率为：（2）在整个立杆过程中，电线杆重力 G 大小不变。随着电线杆被逐渐拉起，重力 G 的力臂 LG 在逐渐减小；而钢丝绳拉力线杆的力 F的力臂 LF却在逐渐增大；根据杠杆平衡条件：FL FGL G，可知，钢丝绳拉电线杆的力 F在逐渐减小。又因为，横杆末端到轴心的距离 L、轴的直径 D 以及绞盘的效率 不变，所以施工
20、人员对绞盘横杆的最小推力 F 也在逐渐减小。（3）绞盘离所拉的电线杆适当地远一些。其他情况相同时，可以适当地增大钢丝绳对电线杆的拉力 F的力臂 LF，在重力 G 与重力 G 的力臂 LG 相同的前提下，使 F减小，从而可以使施工人员对绞盘横拉的推力 F 减小一些。11 【解答】解：（一）由该型号应急照明灯的主要技术数据可知，其所用灯泡的额定电压为 2.4V，其蓄电池两端的电压也是 2.4V；由此可知，两只灯泡应并联；根据 PUI 可得，单只灯泡正常发光时的电流：IL 0.4A，并联电路中干路电流等于各支路电流之和，干路中的总电流：I2I L20.4A0.8A，即蓄电池对外供电电流为 I 0.8
21、A，根据 I 可得，蓄电池充满电后，可以实现的最长应急照明时间：t 2.25h；（二） （1）家庭电路正常工作时，充电器自动给蓄电池充电，各灯泡不发光，说明衔铁与下触点接触，充电器给蓄电池充电，要注意电磁继电器的电磁铁应接于低压直流电源的输出端；当家庭电路停电时，蓄电池自动给各灯泡供电，说明衔铁与下触点接触，蓄电池要提供电能；小灯泡的额定电压为 3.03.4V ，且在一盏小灯泡灯丝烧断后还应该有部分小灯泡能正常工作说明四只灯泡两两串联后再并联；气压直流电源与电磁继电器相连，如下图所示：（2）若将电磁铁的两个接线柱直接接在充电器两端，当家庭电路正常工作时，电磁铁有磁性，吸引衔铁下移，接通蓄电池充电电路，充电器给蓄电池充电；当家庭电路停电时，蓄电池与电磁铁构成通路，电磁铁依然保持磁性，蓄电池无法为小灯泡供电，小灯泡不能发光。答：（一）在该型号应急照明灯刚投入使用阶段，待蓄电池充满电后，可以实现的最长连续应急照明时间为 2.25h；（二） （1）如上图所示；（2）若将电磁铁的两个接线柱直接接在充电器两端，当家庭电路正常工作时，电磁铁有磁性，吸引衔铁下移，接通蓄电池充电电路，充电器给蓄电池充电；当家庭电路停电时，蓄电池与电磁铁构成通路，电磁铁依然保持磁性，蓄电池无法为小灯泡供电，小灯泡不能发光。
