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2010-2023历年第二十四全国初中应用物理竞赛（巨人杯）试卷（带解析）

第1卷

一.参考题库(共10题)

1.有两只干净、透明的圆柱形玻璃杯，一只盛满不含气泡、污物的纯净水，另一只为空杯子，两只杯子的杯口都被不透明的盖子盖严了。请你说明如何只用眼睛观察判断哪只杯中装有水，并说明这样做的依据。

2.2013年6月20日我国宇航员王亚平首次进行了太空授课。下图为王亚平所做实验的一个画面，图中的水呈球状而不破裂，除了失重的原因外，还主要是因为?（???）

A．水球的外表面有一层很薄的橡皮膜

B．水球表面分子之间相互作用的引力大于斥力

C．在实验用水中事先添加了某些特殊物质

D．到外太空后，水的分子结构发生了变化

3.将一只点燃的蜡烛靠近家里的镜子，会发现镜子中出现了多个蜡烛的像，如图所示。对于这种现象，下列解释中正确的是?（???）

A．镜子的质量不好，反射面不平整

B．光经玻璃前表面和后表面发生多次反射后形成了多个虚像

C．烛焰将附近的空气加热后，由于空气密度不均匀导致的折射形成了多个虚像

D．火焰抖动的过程中，由于视觉暂留效应形成的错觉

4.（12分）小亮家有一辆轿车，爸爸在给他讲车的性能时，总是说“2.0的排量”，却很少说“功率”，为此小亮特地从网上查到了排量的定义：活塞从上止点移动到下止点所通过的“工作容积”称为气缸排量。如果发动机有若干个气缸，所有气缸“工作容积”之和称为发动机排量。小亮从说明书上查到家中的轿车采用的是LFX直列四缸发动机，排量为2.0L；从网上查找到了了这种轿车的输出功率与转速的关系如图所示。

1．根据图21分析，在发动机转速为1000～5000r/min范围内，它的输出功率与转速大致有怎样的定性关系？

2．试通过公式推导出在其他参数相同时，轿车发动机的输出功率与其排量的关系。

3．小亮又向爸爸询问了一些实测数据：轿车行驶的路况好，平均车速为l00km/h时，发动机转速为2000r/min，平均油耗为9L/l00km。参考图21中的数据，分析这辆汽车在这种状态下行驶时，发动机的效率约为多少？每个做功冲程气缸内气体的平均压强是约为多少？（已知汽油的热值为4.6×107J/kg，密度为0.7l×103kg/m3）

5.小明在用如图所示的气筒给自行车轮胎打气后，发现气筒外管的温度明显比打气前升高很多，且越靠近气筒外筒的顶部的地方，温度越高。注：在用该气筒给自行车轮胎打气过程中，底座和内管不动，手柄和外管上下运动；活塞固定在内管顶部。请你分析产生这一现象的原因。

6.汽车的观后镜是用来观察车后路面情况的装置，一般为凸面镜。正常情况下，坐在驾驶员位置的人通过左侧观后镜应该看见如图1甲所示的效果。在某次准备驾车外出前，坐在驾驶员位置的王师傅发现，从左侧观后镜中看到的是如图1乙所示的情景。为确保行驶安全，左侧观后镜的镜面应适当完成图2中的哪种操作（???）

7.（15分）小明自己设计并动手将房间里的窗帘改成电动窗帘。为此他购置了微型电动机及减速装置、电源、双刀双掷开关、滑轮、皮带、拉绳等器材，对原有的窗帘盒进行改造。

1．如图22甲所示，小明在窗帘盒（上方的双虚线框）内安装了电动装置，电动装置通过拉绳拉着窗帘一起运动。改变通过微型电动机的电流方向，就可改变其转轴转动的方向，从而将窗帘打开或关闭。利用双刀双掷开关，可以实现电源对电动机供电电流方向的改变。请你在图22甲右侧的虚线框内，完成电源、双刀双掷开关和接线柱间的电路连接。

2．电动机的转速一般很高，需要安装减速装置，如图22乙所示。请说明减速装置的减速原理。

3．下表是所使用的微型电动机的部分数据。表格中，额定功率是“电动机在额定电压和额定电流下工作时的输出功率”，堵转电流是“在额定电压下，让电动机的转轴固定不动时的电流”。

请根据表中的有关数据计算：

（1）以额定功率运行时，该电动机的效率为多少？

（2）电动机的额外功率主要由热损耗和机械损耗造成，请分别求出以额定功率运行时，该电动机的热损耗功率和机械损耗功率？

（3）在图22甲中，减速装置、飞轮、皮带、滑轮、拉绳共同构成了传动装置。已知每半边的窗帘滑轨长度为1.5m，要求自动窗帘能够在6s内从完全关闭到完全打开。

拉动半边窗帘时，挂钩和滑轨间的平均摩擦力为2N。则安装电动窗帘时，对传动装置的机械效率有何要求？

8.汽车发动机在工作过程中需要冷却。图为汽车发动机的水冷系统工作原理示意图。在汽车发动机正常工作的过程中，如图所示有关汽车发动机水冷系统中水流方向以及水泵叶轮转向的示意图中，正确的是?（???）

9.如图甲所示，家用漏电保护器是在用电器发生漏电故障或人体触电时实施保护的设备，它的内部构造中包含有两个部分——检测装置和试验电路。家庭电路漏电时，通过火线与零线的电流不相等。漏电保护器中有一检测装置（在图