全国中学生物理竞赛预赛试卷

本卷共九题，满分140分。

　　一、（15分）填空

1．a．原子大小的数量级为__________m。

b．原子核大小的数量级为_________m。 2004.9.5

c．氦原子的质量约为_________kg。

d．一个可见光光子的能量的数量级为_________J。

e．在标准状态下，1cm3 气体中的分子数约为____________。

－－（普朗克常量 h＝6.63×1034J·s 阿伏加德罗常量 NA＝6.02×1023 mol1）

2．已知某个平面镜反射的光能量为入射光能量的80％。试判断下列说法是否正确，并简述理由。 a． 反射光子数为入射光子数的80％；

b．每个反射光子的能量是入射光子能量的80％。

二、（15分）质量分别为m1和m2的两个小物块用轻绳连结，绳跨过位于倾角? ＝30?的光滑斜面顶端的轻滑轮，滑轮与转轴之间的磨擦不计，斜面固定在水平桌面上，如图所示。第一次，m1悬空，m2放在斜面上，用t表示m2自斜面底端由静止开始运动至斜面顶端所需的时间。第二次，将m1和m2位置互换，使m2悬空，m1放在斜面上，发现m1自斜面底端由静止开始运动至斜面顶端所需的时间为t/3。求ml与m2之比。

三、（15分）测定电子荷质比（电荷q与质量m之比q／m）的实验装置如图所示。真空玻璃管内，阴极K发出的电子，经阳极A与阴极K之间的高电压加速后，形成一束很细的电子流，电子流以平行于平板电容器极板的速度进入两极板C、D间的区域。若两极板C、D间无电压，则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的O点；若在两极板间加上电压U，则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的P点；若再在极板间加一方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，则打到荧光屏上的电子产生的光点又回到O点。现已知极板的长度l＝5.00cm，C、D间的距离d＝l.50cm，极板区的中点M到荧光屏中点O的距离为L＝12.50cm，U＝200V，P点到O点的距离y?OP?3.0cm；B＝6.3×104T。试求电子的荷质比。（不计重力影响）。

四、（15分）要使一颗人造地球通讯卫星（同步卫星）能覆盖赤道上东经75.0?到东经135.0?之间的区域，则卫星应定位在哪个经度范围内的上空？地球半径R0＝6.37×106m。地球表面处的重力加速度g＝9.80m/s2。

五、（15分）如图所示，两条平行的长直金属细导轨KL、PQ固定于同一水平面内，它们之间的距离为l，电阻可忽略不计；ab和cd是两根质量皆为m的金属细杆，杆与导轨垂直，且与导轨良好接触，并可沿导轨无摩擦地滑动。两杆的电阻皆为R。杆cd的中点系一轻绳，绳的另一端绕过轻的定滑轮悬挂一质量为M的物体，滑轮与转轴之间的摩擦不计，滑轮与杆cd之间的轻绳处于水平伸直状态并与导轨平行。导轨和金属细杆都处于匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在平面向上，磁感应强度的大小为B。现两杆及悬物都从静止开始运动，当ab杆及cd杆的速度分别达到v1和v2时，两杆加速度的大小各为多少？

六、（15分）有一种高脚酒杯，如图所示。杯内底面为一凸起的球面，球心在顶点O下方玻璃中的C点，球面的半径R＝1.50cm，O到杯口平面的距离为8.0cm。在杯脚底中心处P点紧贴一张画片，P点距O点6.3cm。这种酒杯未斟酒时，若在杯口处向杯底方向观看，看不出画片上的景物，但如果斟了酒，再在杯口处向杯底方向观看，将看到画片上的景物。已知玻璃的折射率n1＝1.56，酒的折射率n2＝1.34。试通过分析计算与论证解释这一现象。

七、（15分）如图所示，B是质量为mB、半径为R的光滑半球形碗，放在光滑的水平桌面上。A是质为mA的细长直杆，被固定的光滑套管C约束在竖直方向，A可自由上下运动。碗和杆的质量关系为：mB＝2mA。初始时，A杆被握住，使其下端正好与碗的半球面的上边缘接触（如图）。然后从静止开始释放A，A、B便开始运动。设A杆的位置用? 表示，为碗面的球心O至A杆下端与球面接触点的连线方向和竖直方向之间的夹角。求A与B速度的大小（表示成? 的函数）。

八、（17分）如图所示的电路中，各电源的内阻均为零，其中B、C两点与其右方由1.0?的电阻和2.0?的电阻构成的无穷组合电路相接。求图中10?F的电容器与E点相接的极板上的电荷量。

九、（18分）如图所示，定滑轮B、C与动滑轮D组成一滑轮组，各滑轮与转轴间的摩擦、滑轮的质量均不计。在动滑轮D上，悬挂有砝码托盘A，跨过滑轮组的不可伸长的轻线的两端各挂有砝码2和3。一根用轻线（图中穿过弹簧的那条坚直线）拴住的压缩轻弹簧竖直放置在托盘底上，弹簧的下端与托盘底固连，上端放有砝码1（两者未粘连）。已加三个砝码和砝码托盘的质量都是m，弹簧的劲度系数为k，压缩量为l0，整个系统处在静止状态。现突然烧断栓住弹簧的轻线，弹簧便伸长，并推动砝码1向上运动，直到砝码1与弹簧分离。假设砝码1在以后的运动过程中不会与托盘的顶部相碰。求砝码1从与弹簧分离至再次接触经历的时间。

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.本试卷共六大题，满分100分。

　　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．市面上有一种化妆镜，当对着它照镜子时，能看到自己面部更细微处。这种化妆镜应该是一个（）

A.平面镜B.凸面镜C.凹面镜

D.凸透镜

2．“充电宝”是一种给手机等电子设备提供电能的移动电源。2014年8月7日，我国民航局首次专门针对“充电宝”发出公告，公告要求旅客携带登机的“充电宝”额定能量不能超过一定标准。这一“标准”的单位是（）

3．为了确保用电安全，家中都会安装配电盘。配电盘中除了装有分别控制厨房、客厅和卧室等用电的开关外，还装有漏电保护器。小明装完新房后，将插排插入客厅墙上的电源插孔中，然后将电视机的电源插头插入插排的电源插孔，但打开电视机后，配电盘中漏电保护中保护器就“跳闸”了。小明拔下电视机电源插头，把漏电保护器的开关复原（重新闭合），然后将能正常使用的台灯插入该插排的电源插孔，闭合台灯开关后，漏电保护器再次“跳闸”。关于发生上述现象的原因，下列猜想正确的是（）

A．墙上的电源插座中的火线和零线间短路了 B．插排中插座处的零线和火线接反了 C．插排中插座处的零线和火线接反了 D．插排中插座处的火线和地线接反了

4、氢气具有可燃性，因此早期使用氢气填充的气球和飞艇很容易燃烧起火。后来使用不会燃烧的氦气替代氢气来填充气球和飞艇。相同条件下氦气的密度约为氢气密度的两倍。若忽略球皮和吊索的重力，则相同体积的氦气球与氢气球相比（ ）

A．氦气球的有效载重量约为氢气球的一半 B．氦气球有的效载重量约为氢气球的2倍

C．氦气球有效载重量比氢气球小很多 D．氦气球的有效载重量与氢气球差不多 5．图1是一种案秤的照片。根据这张照片估计，如果将该案 秤配备的标有“1kg”字样的槽码放在秤盘上，那么测得 其质量应约为（ ）

A.1kg B.0.2kgC.0.1kgD.0.5kg

6．晚上，小明挑着一盏不带光源的工艺品小灯笼在家里玩。当把小灯笼移到发光面较大的吸顶灯正下方时（如图2甲所示），会在小灯笼正下方的水平白纸上出现一个影子，关于这个影子的形状，图2乙中正确的是（）

7．如图3 所示，一个圆柱状的轻质纸筒顺着一个倾斜的木板滚下。关于纸筒在地面上的落点，下列说法中正确的是（ ）

A.在A 点的左侧 B.正好在A 点 C.在A 点的右侧 D.上述三种情况皆有可能

8．无论是严冬还是酷暑，在使用冷暖空调的房间窗户玻璃表面，有时会出现小水珠。下列

关于这一现象的说法中，正确的是（ ） A．无论冬夏，小水珠总是附着在玻璃的内表面 B．无论冬夏，小水珠总是附着在玻璃的外表面

C．夏天，小水珠附着在玻璃的内表面，冬天，小水珠附着在玻璃的外表面 D．夏天，小水珠附着在玻璃的外表面，冬天，小水珠附着在玻璃的内表面 9．如果地球表面大气压力1 个标准大气压，地球半径为周围空气的总质量约为（ ）

10 18

12

12

12

，据此估算地球

10．某种变焦镜头的变焦范围为15mm-85mm，用这个锐头对着远处的某一栋楼房拍照。 当使用焦距15mm拍照时，显示屏上所成的清晰像的高度为h ; 1 当使用焦距85mm拍照 时，显示屏上所成的清晰像的高度为h2 ，则h1 与h2 的比值约为（ ） A.3∶17B.17∶3C.289∶9D.9∶289

　　二、简答下列各题（每题6 分，共30 分）

1．小刚和家人在逛公园时，发现园艺工人正在用一个奇怪的工具修剪树枝（如图4 甲所示）。

在交谈中师傅告诉他这个工具叫做“高剪”，使用时用“高剪”头部钩住高处要剪断的枝 杈，拉动绳子，就可以轻松地剪断树枝了。图4 乙为高剪的头部照片，你能说出它使用 了哪些物理知识吗？

2．小明过生日那天，妈妈买了冰淇淋蛋糕。回到家中妈妈把随赠的干冰棒装入矿泉水瓶并旋紧了瓶盖，然后与蛋糕一起放入了冰箱。没过多久，冰箱内发生了爆炸，门被震飞。请你解释产生这一结果的原因。

3．在不太明亮的博物馆里，有一个由透明玻璃制成的长方体展柜，柜内放着一个碗形文物甲，文物的正上方有灯光朝下照射。从某个角度看过去，可以看到“4个”文物（如图6所示，分别标记为甲、乙、丙、丁）。请回答：

（1）图6中的乙、丙、丁分别是如何形成的？

（2）为什么看起来甲最亮、乙和丁较暗、丙最暗？

4．小丽随爸爸参观一个大型油库，她发现每个储油罐都是又矮又粗，外表刷成银白色，顶部都向上拱起，罐身上方有很高的铁针，每个油罐旁边还有自动喷水装置，如图7所示。请你帮助小丽分析储油罐为什么这样设计和安装？

5．现有如下器材：一个带有阀门的“U”形管（如图8 所示）；铁架台（带有夹持附件）； 注射器（带有橡胶软管，可供抽气用）；一把刻度尺：两只分别盛有水和浓盐水的烧杯； 试用上述器材测量烧杯中的浓盐水的密度。要求写出实验的方法和步骤，以及结果的表达式。

　　三、（11 分）如图9所示为一架学生用托盘天平，其游码标尺

的最大刻度值为5g。若测得天平横梁两刀口间距L1为24cm，游码刻度线总长度L2是18 cm，试用以上数据推算游码的质量。

全国初中物理竞赛试题篇三：2015全国应用物理竞赛试题和答案(A4纸排版)

　　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．市面上有一种化妆镜，当对着它照镜子时，能看到自己面部更细微处。这种化妆镜应该是一个（ ）

A.平面镜 B.凸面锐 C.凹面锐D.凸透镜

2． “充电宝”是一种给手机等电子设备提供电能的移动电源。2014 年 8 月 7 日，我国民航局首次专门针对“充电宝”发出公告，公告要求旅客携带登机的“充电宝”额定能量不能超过一定标准。这一“标准”的单位是（ ）

3．为了确保用电安全，家中都会安装配电盘。配电盘中除了装有分别控制厨房、客厅和卧室等用电的开关外，还装有漏电保护器。小明装完新房后，将插排插入客厅墙上的电源插孔中，然后将电视机的电源插头插入插排的电源插孔，但打开电视机后，配电盘中漏电保护中保护器就“跳闸” 了。小明拔下电视机电源插头， 把漏电保护器的开关复原 （重新闭合） ，然后将能正常使用的台灯插入该插排的电源插孔，闭合台灯开关后，漏电保护器再次“跳闸” 。关于发生上述现象的原因，下列猜想正确的是（ ）

A．墙上的电源插座中的火线和零线间短路了

B．插排中插座处的零线和火线接反了

C．插排中插座处的零线和火线接反了

D．插排中插座处的火线和地线接反了

4、氢气具有可燃性，因此早期使用氢气填充的气球和飞艇很容易燃烧起火。后来使用不会燃烧的氦气替代氢气来填充气球和飞艇。相同条件下氦气的密度约为氢气密度的两倍。若忽略球皮和吊索的重力，则相同体积的氦气球与氢气球相比（ ）

A．氦气球的有效载重量约为氢气球的一半

B．氦气球有的效载重量约为氢气球的 2 倍

C．氦气球有效载重量比氢气球小很多

D．氦气球的有效载重量与氢气球差不多

5．图 1 是一种案秤的照片。根据这张照片估计，如果将该案秤

配备的标有“1kg”字样的槽码放在秤盘上，那么测得其质量应

约为（）

A.1kg B.0.2kgC.0.1kg D.0.5kg

6．晚上，小明挑着一盏不带光源的工艺品小灯笼在家里玩。当

把小灯笼移到发光面较大的吸顶灯正下方时（如图 2 甲所示） ，会在小灯笼正下方的水平白纸上出现一个影子，关于这个影子的形状，图 2 乙中正确的是（ ）

7．如图 3 所示，一个圆柱状的轻质纸筒顺着一个倾斜的木板滚下。关

于纸筒在地面上的落点，下列说法中正确的是（ ）

A.在 A 点的`左侧

B.正好在 A 点

C.在 A 点的右侧

D.上述三种情况皆有可能

8．无论是严冬还是酷暑，在使用冷暖空调的房间窗户玻璃表面，有时会出现小水珠。下列 关于这一现象的说法中，正确的是（）

A．无论冬夏，小水珠总是附着在玻璃的内表面

B．无论冬夏，小水珠总是附着在玻璃的外表面

C．夏天，小水珠附着在玻璃的内表面，冬天，小水珠附着在玻璃的外表面

D．夏天，小水珠附着在玻璃的外表面，冬天，小水珠附着在玻璃的内表面

9．如果地球表面大气压力 1 个标准大气压，地球半径为 6.4x10 3 km ，据此估算地球周围空气的总质量约为（）

A.5x10 8 kg B.5x10 12 kg C.1x10 18 kg

D.1x10 12 kg

10．某种变焦镜头的变焦范围为 mm-85mm 15 ，用这个锐头对着远处的某一栋楼房拍照。当使用焦距 mm 15 拍照时， 显示屏上所成的清晰像的高度为 ; h 1 当使用焦距 mm 85 拍照时，显示屏上所成的清晰像的高度为 h 2 ，则 h 1 与 h 2 的比值约为（ ）

A.3：17B.17：3 C.289：9D.9：289

　　二、简答下列各题（ 每题 6 分，共30 分 ）

1． 小刚和家人在逛公园时， 发现园艺工人正在用一个奇怪的工具修剪树枝 （如图 4 甲所示） 。在交谈中师傅告诉他这个工具叫做“高剪” ，使用时用“高剪”头部钩住高处要剪断的枝杈，拉动绳子，就可以轻松地剪断树枝了。图 4

乙为高剪的头部照片，你能说出它使用了哪些物理知识吗？

2．小明过生日那天，妈妈买了冰淇淋蛋糕。回到家中妈妈把随赠的干冰棒装入矿泉水瓶并旋紧了瓶盖，然后与蛋糕一起放入了冰箱。没过多久，冰箱内发生了爆炸，门被震飞。请你解释产生这一结果的原因。

3．在不太明亮的博物馆里，有一个由透明玻璃制成的长方体展柜，柜内放着一个碗形文物

甲，文物的正上方有灯光朝下照射。从某个角度看过去，可以看到“4 个”文物（如图 6所示，分别标记为甲、乙、丙、丁） 。请回答：

（1）图 6 中的乙、丙、丁分别是如何形成的？

（2）为什么看起来甲最亮、乙和丁较暗、丙最暗？

4．小丽随爸爸参观一个大型油库，她发现每个储油罐都是又矮又粗，外表刷成银白色，顶部都向上拱起，罐身上方有很高的铁针，每个油罐旁边还有自动喷水装置，如图 7 所示。请你帮助小丽分析储油罐为什么这样设计和安装？

5．现有如下器材：一个带有阀门的“U”形管（如图 8 所示） ；铁架台（带有夹持附件） ；注射器（带有橡胶软管，可供抽气用） ；一把刻度尺：两只分别盛有水和浓盐水的烧杯；试用上述器材测量烧杯中的浓盐水的密度。 要求写出实验的方法和步骤， 以及结果的表达式。

　　三、 （11分） 如图 9 所示为一架学生用托盘天平，其游码标尺的最大刻度值为 5g 。若测得天平横梁两刀口间距 L 1 为 24cm ，游码刻度线总长度 L 2 是 18cm ，试用以上数据推算游码的质量。

四、 （12分） 声波在海水中传播衰减程度远小于电磁波。声纳就是利用声波在水中的传播特点来对物体进行定位和测速的。 图 10 是一艘静止军舰上的声纳装置的显示器所显示出声波信号发出与接的情况， 图中 P1、 P2 是声纳发出的信号， n1 、n2分别是 P1、 P2被不明物体反射回来的信号。如果 P1、 P2之间的时间间隔 为1 0s ，声波在海水中的传播速度 v= 1500m/s，不明物体是沿直线正对着军舰匀速行驶。求

1．信号 P1遇到不明物体时，该物体到军舰的距离。

2．不明物体的速度。

五、 （12分） 图 11 是小兴踩脚踏式翻盖垃圾桶的照片。小兴穿的鞋是 41 码（26 cm ） 。若桶盖质量为 500 g ，且质量分布均匀，请估算：

1．若要把桶盖顶起，脚掌对踏板的压力至少应该是多大？

2．将桶盖翻到照片所示状态，至少要做多少功？

六、（15分） 随着人们环保意识的提高，“风光互补路灯” （如图 12 所示）得到了广泛的应用。它在有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电机发电，两者皆备时同时发电，并将电能输送至蓄电池储存起来，供路灯晚间照明使用。为了能使蓄电池的使用寿命更为长久，一般充电至 90%左右即停止充电，放电余留 20%左右即停止电能输出。下面为某型号风光互补路灯系统配置方案的相关参数。

风力发电机 太阳能电池组件

最小启动风速 1.0 m/s 太阳能电池

180W

最小充电风速 3.0m/s 太阳能转换效率 15%

最大限制风速 12.0m/s 蓄电池 400A h-12V

最大输出功率 400W 大功率 LED 路灯 80W-12V

1．若遇到阴天并且无风，仅靠蓄电池供电，最多可供灯具正常发光多长时间？

2．若一块该“风光互补路灯”太阳能电池板的总面积为 5m 2 ，当其垂直太阳光方向放置时，最大发电功率达到 180W，则当地垂直太阳光方向 1m 2 范围内太阳能电池板所接收太阳辐射的最大功率为多少？

3．当风速为 6.0m/s 时，风力发电机的输出功率将变为 50W。在这种风速下，持续光照 12h，蓄电池的电量也只由 20%充到了 70%。求此过程中太阳能电池板发电的平均功率。