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2011年第二十一届全国初中应用物理竞赛试题

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．本试卷共有六个大题，满分100分。

4．答卷时间：2011年3月27日（星期日）上午9:30—11:10

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．目前，很多汽车的驾驶室里都有一个叫做GPS(全球卫星定位系统)接收器的装置。GPS接收器通过接收卫星发射的导航信号，实现对车辆的精确定位并导航。卫星向GPS接收器传送信息依靠的是 ( )

A．红外线 B．紫外线 C．电磁波 D．激光

2．图1为工人师傅用手推车运送纯净水的，对于这两种方法中哪种方法比较省力的判断，下列说法中正确的是 ( )

A．图甲的方法比较省力

B．图乙的方法比较省力

C．图甲和图乙两种方法所用力的大小相等

D．无法判断

3．如图2所示，教室里的天花板下面装有多挡位吊扇，当吊扇正常工作时，对于吊扇对天花板的拉力大小与其重力大小的判断，下列说法中正确的是 ( )

A．吊扇在高挡位工作时，拉力等于重力

B．吊扇在低挡位工作时，拉力大于重力

C．电扇在任意挡位工作时，拉力等于重力

D．电扇在任意挡位工作时，拉力小于重力

4．在学校的田径运动会上，小亮注意到发令台上有一块“板子”，如图3所示。关于这块板子的作用，他做了如下猜想，其中正确的是 ( )

A．主要用来反射发令枪的枪声，所以必须正对着终点计时裁判的方向

B．主要用来衬托发令枪冒出的白烟，所以应该是深色或黑色的

C．主要用来减弱噪声，所以要把它放在看台和发令枪之间

D．主要用来遮阳，所以要把它放在裁判员的头的上方

5．随着我国航天员在轨道舱内停留时间的增加，在轨道舱内进行体育锻炼必将成为航天员需要完成的一项重要工作。下列适合航天员在轨道舱中进行体育锻炼的运动项目是 ( )

A．举哑铃 B．跳绳 C．踢毽子 D．拉弹簧拉力器

6．动车组列车进站前的减速过程分为两个阶段进行：第一阶段采用“再生刹车”技术，速度从

250km／h减至90km／h，这期间停止动力供给，列车依靠惯性继续前行，并带动发电机发电；第二阶段采用机械刹车，速度从90km／h开始不断减小直至停止。关于列车进站过程中的能量转化，下列说法中正确的是( )

A．第一阶段减小的动能全部转化为电能，即电能等于减小的动能

B．第一阶段减小的动能有一部分转化为电能，即电能小于减小的动能

C．第二阶段减小的动能主要转化为内能，且内能等于减小的动能

D．第二阶段减小的动能主要转化为内能，且内能大于减小的动能

7．在晴朗的夜空，我们很容易找到北斗星与北极星，如图4所示。天刚黑下来的时候，我们观察并记录一次北斗星与北极星相对于地面的位置；半夜的时候，我们再次观察并记录北斗星与北极星相对于地面的位置。比较这两次的记录结果，我们会发现 ( )

A．北斗星和北极星都是运动的

B．北斗星和北极星都是静止的

C．北斗星是运动的，北极星是静止的

D．北斗星是静止的，北极星是运动的

8．在炒花生或栗子时，通常要往锅里放一些沙子(或粗盐)。这样做的主要目的是 ( )

A．使炒锅的温度更高

B．使花生或栗子受热均匀且避免与锅底直接接触时间过长

C．让沙子(或粗盐)吸收一些水分，使花生或栗子更加干酥脆

D．让沙子(或粗盐)吸收部分热量，防止因温度过高而使花生或栗子变焦

9．人站在哈哈镜前，会由于哈哈镜的特殊形状而使人体不同部位的像或被拉长或被压短而变形，令人发笑。现有一个如图5甲所示由两个水平方向的柱面镜连接而成的哈哈镜，竖直置于水平地面上。当一个与哈哈镜等高的人站在其正前方(如图5乙所示)，他看到的像的情况是( )

A．上半身的像被拉长

B．下半身的像被拉长

C．全身的像都被拉长

D．全身的像都被压短

10．图6甲是某生产流水线上的产品输送及计数装置示意图。其中S为激光源，R1为光敏电阻(有光照射时，阻值较小；无光照射时，阻值较大)，R2为定值保护电阻，a、b间接“示波器”(示波器的接入对电路无影响)。水平传送带匀速前进，每当传送带上的产品通过S与R1之间时，射向光敏电阻的光线会被产品挡住。若传送带上的产品为均匀正方体，示波器显示的电压随时间变化的关系如图6乙所示。已知计数器电路中电源两极间的电压恒为6V，保护电阻R2的阻值为400Ω。则( )

A．有光照射时光敏电阻R1的阻值为800 Ω

B．有光照射和无光照射时保护电阻R2两端的电压之比为1：2

C．有光照射和无光照射时光敏电阻的阻值之比为1：2

D．每l h通过S与R1之间的产品个数为6 000个

二、简答下列各题(每置5分，共30分)

1．警用弓弩因其发射时无光、声音小等特点，被广泛应用于反恐，如图7甲所示。图7乙和丙为两种配有不同瞄准装置的弩，它们可用来发射箭和钢珠，并配有手柄、肩托等辅助设备。弩弦的拴绕使用了滑轮可有效地减小体积。请观察它的结构，并分析它的使用过程，其中用到了哪些物理知识

2．许多轿车后窗玻璃的内壁上都平行地贴有若干条很窄的金属膜，如图8所示。驾驶员可以通过开

关对其进行控制，当通电时这些金属膜会发热。请回答这些金属膜的主要作用是什么

3．图9中的甲、乙两图是同一把平放在一张白纸上的透明刻度尺正放和反放的照片，图9丙是其沿刻度线方向的横截面图。刻度尺的刻度线是用油漆喷上去的。由图9乙可以看到，每个数字和刻度线的右侧都有一个阴影。(1)利用图9丙说明，该刻度尺的刻度线喷在图9丙中所标的A、B、C、D的哪个部位为什么(2)一般都将刻度尺带刻度的一侧做得较薄，这样做的好处是什么

4．一串小彩灯，规格都是“4V 0．2A”，每个小彩灯的结构如图10所示，在正常情况下，细金属丝由于表面有一层氧化铜而与灯丝支架不导通，若加上200V以上电压时，氧化铜被击穿，细金属丝与灯丝支架导通。若将这种规格的小彩灯接入220V电路中，为使小彩灯正常发光，请通过计算说明：(1)应串联多少个小彩灯(2)若其中一只小彩灯的灯丝被烧断，其它小彩灯是否还能发光为什么

5．为了节省电能，居民楼的楼道灯通常由两个开关共同控制。一个是利用光敏器件制成的“光控开关”，它的作用是光线暗时自动闭合，光线亮时自动断开；一个是利用声敏器件制成的“声控开关”，它的作用是有声音时自动闭合电路，两分钟后，若再无声音则自动断开。

(1)请将图11甲中的器材连成符合上述楼道灯要求的电路。

(2)小明受楼道灯电路的启发，在爷爷的卧室里也安装了这样一个“聪明”的电路。晚上只要拍拍手，灯就亮了，过一会自动熄灭，给爷爷带来了方便。不过遇到晚上有雷雨，就麻烦了，雷声使灯不断被点亮，影响爷爷休息。还有爷爷睡觉前需要这盏灯一直被点亮。现在再给你两个开关S1、S2，在图11乙中完成对这个“聪明”电路的改装。并分别说明在灯自动工作、晚上打雷需取消自动功能和需要灯一直被点亮时开关S1、S2的断开与闭合情况。

6．某物理兴趣小组的同学设计了图12甲所示的实验装置，在橡皮塞中紧密地插入一根细玻璃管，将此橡皮塞盖紧在装满水的玻璃瓶瓶口，玻璃瓶沿水平方向的截面为图12乙所示的椭圆。当用力沿图12所示方向挤压装满水的玻璃瓶时，会看到细玻璃管内的水面明显上升。在这里，同学们利用细玻璃管内水面的变化将玻璃瓶的微小形变“放大”了。请你再列举两个用到这种“放大”方法来观察物理现象的实验或用到这种方法来工作的仪器，并简要说明“放大”的方法。

三、(11分)“米线”是一种特色小吃。端上餐桌的有：一碗热汤，上面浮着一层油；一碟切成薄片的鲜肉；一碗已煮熟的米线。食客先把肉片放进汤内，稍候再加入米线。

现有以下资料：汤的初温97℃，比热容4．2×103J／(kg·℃)；肉片的质量为0．2kg，初温22℃，比热容3．5×103J／(kg·℃)。基于健康缘故，肉片必须至少在大于80℃的汤中保持2min，在这2 min时间里，由于向外界散热整体温度将下降约2℃。问：

1．碗中油层的作用是什么

2．为实现上述的温度要求，碗中汤的质量多少应满足什么条件

四、(12分)微波炉是一种利用向食物发射微波，进而将以微波形式存在的电磁能转化为内能来对食物加热的厨具。因为微波可以深入食物表面内约5 cm，因此与蒸烤类厨具比较，具有加热更加迅速的特点。

小明家最近买了一个微波炉，他听人们讲利用微波炉对食物加热，不仅加热时间短，还具备加热效率高的特点。为了验证后一种说法，他决定借助电能表、手表、温度计等器材实际测量一下微波炉在高火挡烧水时的效率。

为此他查看了家中微波炉后面的铭牌，上面注明额定输入功率为1200 W，他又查看了他家的单相电子电能表，上面注明3200imp／kW•h(它表示每消耗电能1kW•h，该电能表上面的发光二极管闪烁3200次)。之后，他关闭其他所有家用电器，将体积为lL、温度为20℃的水放入微波炉并用高火开始加热，同时用钟表计时并记录电能表上面的发光二极管闪烁的次数，历时4 min，电能表上面的发光二极管闪烁了256次，此时取出并测得水的温度为72℃，请你帮助小明计算微波炉烧水时的效率。

微波炉中发射微波的器件叫做微波管，，若某微波炉内的微波管只有一只，且该微波管只能在额定电压下以额定功率工作，请回答这个微波炉是如何仅仅利用这只微波管实现在不同挡位工作的昵

五、(12分)小明的父亲为了解决全家人夏季淋浴问题，想自己动手制作一个太阳能淋浴器。他买来了一个圆柱形金属桶，一个压力传感开关，两个圆柱体以及细线若干。初步设计如图13所示，其中A、B两个圆柱体通过细绳与压力传感开关相连。

已知：圆柱形金属桶的底面积Sl=0．5 m2，高h1=50 cm；压力传感开关的作用是当它受到竖直向下的拉力达到10 N时闭合，通过控制水泵从进水口向桶内注水，当拉力等于4 N时断开，水泵停止向桶内注水；两个圆柱体的底面积S2=40 cm2，高h2=12 cm，每个圆柱体重G=6 N。要求当水桶内储水量达200 L时停止注水，当储水量剩余40 L时开始注水。

请你帮助小明的父亲在其初步设计的基础上，求出满足上述要求的两段细线的长度。(压力传感开关与金属桶间的距离、细绳质量与体积、计算储水量时圆柱体排水体积忽略不计)

六、(15分)随着新能源、低碳等理念的普及，小明设想出了一种完全以太阳能电池为能源的汽车，以下是他查到的一些数据：太阳辐射的总功率P总=3．9×1026w，太阳到地球的距离r=1．5×1011m，阳光穿过太空和地球周围的大气层到达地面的过程中的能量损耗约为51％；太阳光垂直照射时，太阳能电池的能量转化效率最高约为15％；假设一辆太阳能电池车的质量约为750kg，期望达到的最高时速为72 km／h，车辆行驶过程中的平均阻力约为车重的0．02倍，车身最多能敷设的太阳能电池板的面积约为8m2，驱动电机能够将输入功率的90％转化为用于牵引汽车前进的机械功率。(已知半径为r的球的表面积为S=4 r2)

1．根据以上数据，通过计算对小明的设想进行分析与评价。

2．你对他的设想有什么改进建议

宇宙环境是极为恶劣的，对人体有害的主要因素是高真空、高缺氧、宇宙辐射、温度差异等，这

些不利因素会对人体产生严重伤害。在这种环境中，航天员是无法生存和工作的。面对严峻的宇宙空间环境，怎样才能保证航天员的生命安全呢？我们的科技人员为其研制了一个基本与外界隔绝的密闭环境即密闭座舱，用来保护航天员。

一会儿是早晨，一会儿是黑夜

人们长期的生活习惯是“日出而作，日落而息”，睡眠一般都安排在夜晚。飞船在航天飞行中的昼夜周期和我们在地球上的昼夜周期是不同的。地球上的一天是一次日落日出，并定为24小时。空间飞行时的一次日落日出，周期长短不一，因为它和飞船绕地球飞行的轨道高低相关。轨道高，昼夜周期就长；轨道低，昼夜周期就短。飞船航天飞行期间的昼夜周期，白天和黑夜时间长短是不一致的，白天时间长，黑夜时间短，90分钟一个昼夜周期，最长的黑夜仅仅是37分钟。飞船由地球阳面进入阴面时，就如同由白天进入黄昏黑夜一样。航天飞机速度很快，太阳出来时好像“迅雷”似的一跃而出，太阳落山时也如“旋风”一样迅速地隐去。

一个航天员曾经这样描述宇宙间的一天：早晨，计算机控制的钟唤醒我们起床。醒来拉开窗帘看宇宙空间，

，天色真美。可是不大一会儿，太阳没有了，天暗下来了，黑夜来临了，我们想又该睡觉了吧。真是有趣极了，一会儿是早晨，一会儿是黑夜……

站着睡躺着睡都一样

在宇宙空间最特殊的就是睡觉姿势，失重时，身体完全放松会自然形成一种弓状姿势。航天专家认为，在太空中睡眠，身体稍微弯曲成弓状，比完全伸直平躺着要舒服得多。

航天员在太空飞行中，睡袋一般固定在飞船内的舱壁上，如果不这样，飞船内的姿态在发动机开动时，就可能跟舱壁碰撞。所以，航天员一般还是喜欢将睡袋紧贴着舱壁睡觉，这样就像睡在床上一样舒服。在失重时，反正分不清上和下，站着躺着睡都一样，所以，航天员既可以靠着天花板睡，又可以笔直地站着靠墙壁睡，想怎么睡都是可以的。

由于人在失重时飘浮，航天员行动起来会感到困难和不方便，动作都不像在地面上那样协调。坐立不稳摇摇晃晃，稍一抬头仰身就有可能来个大翻身，弯腰时又可能翻筋斗，所以一切动作都得小心从事。

航天员在宇宙飞行中可以遥望地球景色，这也是他们太空生活的一大乐趣。自古以来，

就是人类最美好的遐想。航天员在飞船上看到的地球漂亮极了，它是一个绿色的球体。白天你仔细看去时，地球大部分是浅蓝色，密密的森林带看起来更是蓝色的，惟一真正的

是中国的西藏高原地区。一些高山湖泊看起来是明亮的并且呈鲜绿色，好像硫酸铜矿地区颜色。温度很低又没有云彩的地区，如我国

山那样的高山区域，就能很清楚地看到那儿的地貌。航天员能看到的最令人目眩神迷的奇景，要算是伊朗的卡维尔盐渍大沙漠，这片大沙漠看上去像木星，中间有一个红色、褐色和白色的大旋涡，这是因为盐湖经过一代又一代的蒸发之后而留下的光辉耀眼的痕迹，它像

一般闪闪发光。

离不开体育锻炼

航天员生活在太空当中，同样离不开体育锻炼。它除了增强体质外，还有其特 殊意义：增强对失重及其他航天环境的适应能力，减少航天飞行中不良环境对航天员的有害影响。在长期航天的

内，都设有专为航天员体育锻炼的“小型体育场”，设置一些特殊的航天体育器具供航天员使用。这些器具有自行车功量计、微型跑道、弹簧拉力器及负压筒等。

在宇宙中航行的航天员和地球上的人一样，都需要有个人清洁卫生的处理，如刷牙、洗脸、洗澡、大小便等等。失重条件下处理清洁卫生及废物非常复杂，需要有特殊的设施和技巧。

失重时刷牙，牙膏泡沫很容易飘浮起来，水珠在舱内飞飘，会影响人的健康和仪器正常运转。飞船中的航天员不能采取地面上的刷牙工具和方法。那样做，说不定在哪一环节把水泄漏出去，水就会飘浮起来，所以，航天员只能采用比较简单的方式来刷牙。美国采用的是一种特制的橡皮糖，让航天员充分咀嚼以代替刷牙，达到清洁牙齿的目的。航天员洗脸，其实是取一块浸泡有清洁护理液的湿毛巾擦洗面部。随后，把毛巾铺在按摩刷上用来梳理头发。

航天员若在

上长期生活，还需要洗澡。长期的载人

上，就配备有航天工程技术人员设计制作的航天浴室设施。这种浴室，只不过是一个强力尼龙布浴罩，浴罩上下有固定的框架，上连天棚下连地板，成为通天式密闭浴罩，平常折叠着固定在生活舱的顶棚上。顶棚上还设有圆形水箱、喷头、电加热器，洗澡用的水箱，有管道跟大水箱相通。

洗澡前，先把废水回收净化装置中的净化吸附剂配好，准备用来回收和净化洗浴时的污水，然后清理给水管道、抽水装置和过滤净化装置（除去杂质和不良气味），并将卷在顶棚上的尼龙罩放下，直到底框并固定好，形成一个连接天棚地板的圆桶，就好像一个完全透明的大玻璃缸。启动电加热器，把水箱中的水加热到合适温度，这时人可脱去衣服进入浴室。圆筒底下有一双固定的拖鞋，人穿上它后就不会飘浮起来。在打开水龙头之前，应先将呼吸器戴好，呼吸器同一条通到外面的软管相连接，航天员可呼吸舱内空气，避免洗浴时的空气、水汽混合物吸入呼吸道发生危险。航天员洗澡时，还要将耳朵塞起，带上护目镜，就像潜水员一样。一切准备好之后，就可打开水龙头，一阵阵细细的水流喷在身上，形成一层夹着无数气泡的水膜，必须用毛巾或吸水刷将水吸走。失重时水不会自动流出，水箱中有气加压，水就会源源不断地流出来。

飞船上航天员大小便的处理也有其相当的科学性。尿盆是特制的，抽水马桶同一个塑料套相连接，大便后快速关闭橡皮阀，大便通过气流落入透气的大便收集袋里，然后用密封袋密封投入便筒，便筒装满后会自动弹出舱外。

这就是航天员特殊的生活起居，是不是真的很奇妙？

太空人的休闲生活。在太空中工作的宇航员需要劳逸结合，这样才能完成繁重的太空科研任务。为了消磨空闲时间，宇航员们创造出了在失重条件下打棒球、踢足球、打“室内”

、玩水气球游戏等，他们还可以在航天飞机的货舱内翻跟头、连空翻、大跳跃、飞进飞出等；在腻味寂寞时他们说笑话、侃趣闻、造幽默、搞喜剧；实在不愿动的人可以看电视、读电子版报纸、翻名著、给地球的亲朋好友发“

”。

航天员在太空中可以不必穿鞋，更没有所谓的特制鞋。因为失重时，他们不能像在地面一样行走。但是，国外的航天员为保护脚部会穿厚底短袜。

航天员在太空中会“长高”。因为在长期的失重条件下，由于人体的脊椎骨没有重力压迫，互相舒展开，因此一般可以长高25～5厘米。在太空中航天员并不希望自己“长高”，因为脊柱增高，背部肌肉却没有跟随增长，结果导致背部疼痛。几乎所有的航天员在太空生活的头一周，都体验过这样的疼痛，他们会将身体蜷曲缓解疼痛。

航天员在浩瀚太空总是“举目无亲”，为了减轻他们在太空的孤独感，科学家想了很多办法。20世纪80年代后，美国和前苏联先后开设了“太空专线电话”，可以让航天员和家属通话。NASA还公布了号码900－410-6272，使得每有航天飞机上天，就成了繁忙的热线。1983年4月，挑战者号首航时，5天中竟然有19万个电话

。

为全面推进煤矿的“四化”建设，建新公司按照“以机械化为基础、自动化为主导、信息化为支撑、智能化为方向”的思路，按照完善三个网络（企业管理网、工业网、通信联络网）、打造一个平台（智能集成控制平台）、建立一个系统（矿井大数据及云服务系统）设立五个中心（数据中心、调度中心、控制中心、检测中心、运营管理中心）的整体思路推进智慧化矿山的建设工作,不断提升建新公司核心竞争力。

建新公司树立了“无人则安，少人则安”的发展理念，以往的机械轰鸣、煤尘飞扬的生产作业环境正在逐渐改善。随着智能综采工作面、快速掘进系统、智能巡检机器人、远程集中控制等新技术的应用，“采、掘、机、运、通”各个环节的智能化、自动化改的造使得现在煤矿工人能够身穿整洁的西装，在地面控制中心远程办公，只需轻轻的动动手指，点点鼠标，万米井下深处的滚滚“乌金”便通过传送带缓缓运至地面。

我公司积极变人力挖煤为智能采煤,让四化成为驱动建新四条腿走路的拉力器。目前已成立智能化采煤办作室，加快推进采掘工作面智能化建设，引进德国MARCO设备，年底前要建设成首个4212智能化采煤工作面，实现工作面采煤无人化；掘进工作面采用山西天地煤机快速掘进配套设备，掘进速度由原来300米/月提高到500米/月，实现采掘工作面“机械化换人，自动化减人”的目的，提高掘进工作面自动化水平；选煤厂通过“机器换人”，让员工摆脱了粉尘重、湿度大、噪声大的工作环境，减少职业病对工人的危害；销售部安装的“数字决策系统”APP，让司机切身体会到智能查询业务的方便快捷，提高装运信息的沟通效率，减少人工操作，把有限的精力投入到装运流程中去；调度信息中心通过部署数据备份平台，对数据库进行自动监控，连续捕获备份数据变化，加强数据安全，让信息化系统为煤矿安全保驾护航；在煤炭装运环节，煤炭运销智能装车系统在煤仓下发出语音指令，引导装煤车辆行驶至指定位置，自动读取装车卡中存储的运输车辆信息，由PLC发送控制命令，控制给煤机、煤仓下的电滚筒、胶带、行走电机等设备为运输车辆自动定量装煤，实现了煤炭销售的信息化、装车的自动化和智能化，进一步提高了煤炭的装运效率。井下水泵房采用的一键自动排水、变电所的无人职守，这些都是近年来我矿推进煤矿机械化、自动化、智能化建设的缩影。过去认为高风险、高强度、高密集用工的煤矿作业,如今在建新,仅靠一个人在小小操控台就能完成。

2011年第二十一届全国初中应用物理竞赛试题

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本试卷共有六个大题，满分100分。

4答卷时间: 2011年3月27日(星期日〉上午9:30~11:10。

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目前，很多汽车的驾驶室里都有一个叫做GPS(全球卫星定位系统)接收器的装置。GPS接收器通过接收卫星发射的导航信号，实现对车辆的精确定位并导航。卫星向GPS接收器传送信息依靠的是 ( )

A红外线 B紫外线

C电磁波 D激光

2图1为工人师傅用于推车运送纯净水的 ，对于这两种方法中哪种方法比较省力的判断，下列说法中正确的是 ( )

A图甲的方法比较省力

B图乙的方法比较省力

C图甲和图乙两种方法所用力的大小相等

D无法判断

3如图2所示，教室里的天花板下面装有多挡位吊扇， 当吊扇正常工作时，对于吊扇对天花板的拉力大小与其重力大小的判断，下列说法中正确的是 ( )

A吊扇在高挡位工作时，拉力等于重力

B吊扇在低挡位工作时，拉力大于重力

C电扇在任意挡位工作时，拉力等于重力

D电扇在任意挡位工作时，拉力小于重力

4在学校的田径运动会上，小亮注意到发令台上有一块"板子"，如图3所示。关于这块板子的作用，他做了如下猜想，其中正确的是 ( )

A主要用来反射发令枪的枪声，所以必须正对着终点计时裁判的方向

B主要用来衬托发令枪冒出的白烟，所以应该是深色或黑色的

C主要用来减弱噪声，所以要把它放在看台和发令枪之间

D主要用来遮阳，所以要把它放在裁判员的头的上方

5随着我国航天员在轨道舱内停留时间的增加，在轨道舱内进行体育锻炼必将成为航天员需要完成的一项重要工作。下列适合航天员在轨道舱中进行体育锻炼的运动项目是( )

A举哑铃 B跳绳

C 踢毯子 D拉弹簧拉力器

6动车组列车进站前的减速过程分为两个阶段进行:第一阶段采用"再生刹车" 技术，速度从250km/h减至90km/h，这期间停止动力供给，列车依靠惯性继续前行，并带动发电机发电;第二阶段采用机械刹车，速度从90km/h开始不断减小直至停止。关于列车进站过程中的能量转化，下列说法中正确的是( )

A第一阶段减小的动能全部转化为电能，即电能等于减小的动能

B第一阶段减小的动能有一部分转化为电能，即电能小于减小的动能

C 第二阶段减小的动能主要转化为内能，且内能等于减小的动能

D第二阶段减小的动能主要转化为内能，且内能大于减小的动能

7在晴朗的夜空，我们很容易找到北斗星与北极星，如图4所示。天刚黑下来的时候，我们观察并记录一次北斗星与北极星相对于地面的位置;半夜的时候，我们再次观察并记录北斗星与北极星相对于地面的位置。比较这两次的记录结果，我们会发现 ( )

A北斗星和北极星都是运动的

B北斗星和北极星都是静止的

c北斗星是运动的，北极星是静止的

D北斗星是静止的，北极星是运动的

8在炒花生或栗子时，通常要往锅里放一些沙子(或粗盐)。这样做的主要目的是 ( )

A使炒锅的温度更高

B使花生或栗子受热均匀且避免与锅底直接接触时间过长

C 让沙子(或粗盐)吸收一些水分，使花生或栗子更加干酥脆

D让沙子(或粗盐)吸收部分热量，防止因温度过高而使花生或栗子变焦

9人站在哈哈镜前，会由于哈哈镜的特殊形状而使人体不同部位的像或被拉长或被压短而变形，令人发笑。现有一个如图5甲所示由两个水平方向的柱面镜连接而成的哈哈镜，竖直置于水平地面上。当一个与哈哈镜等高的人站在其正前方(如图5乙所示)，他看到的像的情况是( )

A上半身的像被拉长 B下半身的像被拉长

C全身的像都被拉长 D全身的像都被压短

10图6甲是某生产流水线上 的产品输送及计数装置示意图。其中S为激光源，Rl为光敏电阻(有光照射时，阻值较小；无光照射时，阻值较大)，R2为定值保护电阻，a、b间接“示波器”(示波器的接入对 电路无影响)。水平传送带匀速前进，每当传送带上的产品通过S与Rl之间时，射向光敏电阻的光线会 被产品挡住。若传送带上的产品为均匀正方体，示波器显示的电压随时间变化的关系如图6乙所示。己知计数器电路中电源两极间的电压恒为6V，保护电阻岛的阻值为400Ω。则( )

A有光照射时光敏电阻Rl的阻值为800Ω

B有光照射和无光照射时保护电阻R2两端的电压之比为1: 2

C有光照射和无光照射时光敏电阻的阻值之比为1: 2

D每1 h通过S与Rl之间的产品个数为6000个

二、简答下列各题〈每题5分，共30分〉

1警用弓弩因其发射时无光、声音小等特点，被广泛应用于反恐，如图7甲所示。图7乙和丙为两种配有不同瞄准装置的弩，它们可用来发射箭和钢珠，并配有手柄、肩托等辅助设备。弩弦的拴绕使用了滑轮可有效地减小体积。请观察它的结构，并分析它的使用过程，其中用到了哪些物理知识

2许多轿车后窗玻璃的内壁士都平行地贴有若干条很窄的金属膜，如图8所示。驾驶员可以通过开关对其进行控制，当通电时这些金属膜会发热。请回答这些金属膜的主要作用是什么

3图9中的甲、乙两图是同一把平放在一张白纸上的透明刻度尺正放和反放的照片，图9丙是其沿刻度线方向的横截面图。刻度尺的刻度线是用油漆喷上去的。由图9乙可以看到，每个数字和刻度线的右侧都有一个阴影。(1)利用图9丙说明，该刻度尺的刻度线喷在图9丙中所标的A、B、C、D的哪个部位为什么 (2)一般都将刻度尺带刻度的一侧做得较薄，这样做的好处是什么

4一串小彩灯，规格都是"4V 02A"，每个小彩灯的结构如图10所示，在正常情况下，细金属丝由于表面有一层氧化铜而与灯丝支架不导通，若加上200V以上电压时，氧化铜被击穿，细金属丝与灯丝支架导通。若将这种规格的小彩灯接入220V电路中，为使小彩灯正常发光，请通过计算说明: (1)应串联多少个小彩灯 (2)若其中一只小彩灯的灯丝被烧断，其它小彩灯是否还能发光为什么

5为了节省电能，居民楼的楼道灯通常由两个开关共同控制。一个是利用光敏器 件制成的"光控开关"，它的作用是光线暗时自动闭合，光线亮时自动断开;一个是利用声敏器件制成的"声控开关"，它的作用是有声音时自动闭合电路，两分钟后，若再无声音则自动断开。

( 1)请将图11甲中的器材连成符合上述楼道灯要求的电路。

(2)小明受楼道灯电路的启发，在爷爷的卧室里也安装了这样一个"聪明"的电路。晚上只要拍拍手;灯就亮了，过一会自动熄灭，给爷爷带来了方便。不过遇到晚上有雷雨，就麻烦了，雷声使灯不断被点亮，影响爷爷休息。还有爷爷睡觉前需要这盏灯一直被点亮。现在再给你两个开关Sl、S2'在图11乙中完成对这个"聪明"电路的改装。并分别说明在灯自动工作、晚上打雷需取消自动功能和需要灯一直被点亮时开关Sl、S2的断开与闭合情况。

6某物理兴趣小组的同学设计了图12甲所示的实验装置，在橡皮塞中紧密地插入一根细玻璃管，将此橡皮塞盖紧在装满水的玻璃瓶瓶口，玻璃瓶沿水平方向的截面为图12乙所示的椭圆。当用力沿图12所示方向挤压装满水 的玻璃瓶时，会看到细玻璃管内的水面明显上升。在这里，同学们利用细玻璃管内水面的变化将玻璃瓶的微小形变"放大"了。请你再列举两个用到这种"放大"方法来观察物理现象的实验或用到这种方法来工作的仪器，并简要说明"放大"的方法。

三、(11分)"米线"是一种特色小吃。端上餐桌的有:一碗热汤，上面浮着一层油:一碟切成薄片的鲜肉:一碗已煮熟的米线。食客先把肉片放进汤内，稍候再加入米线。

现有以下资料:汤的初温97°C，比热容42x103J / (kg °C);肉片的质量为02kg，初温22 °C ，比热容35xl03J/(kg °C )。基于健康缘故，肉片必须至少在大于80°C的汤中保持2min，在这2 min时间里，由于向外界散热整体温度将下降约2°C 。问:

1碗中油层的作用是什么

2为实现上述的温度要求，碗中汤的质量多少应满足什么条件

四、(12分)微波炉是一种利用向食物发射微波，进而将以微波形式存在的电磁能转化为内能来对食物加热的厨具。因为微波可以深入食物表面内约5 cm，因此与蒸烤类厨具比较，具有加热更加迅速的特点。

小明家最近买了一个微波炉，他听人们讲利用微波炉对食物加热，不仅加热时间短，还具备加热效率高的特点。为了验证后一种说法，他决定借助电能表、手表、温度计等器材实际测量一下微波炉在高火挡烧水时的效率。

为此他查看了家中微波炉后面的铭牌，上面注明额定输入功率为1 200 W，他又查看了他家的单相电子电能表，上面注明3200 imp / kW•h(它表示每消耗电能1 kW•h，该电能表上面的发光二极管闪烁3 200次)。之后，他关闭其他所有家用电器，将体积为1L、温度为20°C的水放入微波炉并用高火开始加热，同时用钟表计时并记录电能表上 面的发光二极管闪烁的次数，历时4 min，电能表上面的发光二极管闪烁了256次，此时取出并测得水的温度为72 °C，请你帮助小明计算微波炉烧水时的效率。

微波炉中发射微波的器件叫做微波管，若某微波炉内的微波管只有一只，且该微波管只能在额定电压下以额定功率工作，请回答这个微波炉是如何仅仅利用这只微波管实现在不同挡位工作的呢

五、 (12分〉小明的父亲为了解决全家人夏季淋浴问题，想自己动手:作一个太阳淋浴器，他买来了一个圆柱形金属桶，一个压力传感开关，两个圆柱体以及细线若干。初步设计如图13所示，其中A、B两个圆柱体通过细绳与压力传感开关相连。

己知:圆柱形金属桶的底面积Sl=05 m2，高h1=50 c m;压力传感开关的作用是当它受到竖直向下的拉力达到10 N时闭合，通过控制水泵从进水口向桶内注水，当拉力等于4N时断开，水泵停止向桶内注水:两个圆柱体的底面积S2=40 cm2，高h2=12 cm，每个圆柱体重G=6N。要求当水桶内储水量达200 L时停止注水，当储水量剩余40L时开始注水。

请你帮助小明的父亲在其初步设计的基础上，求出满足上述要求的两段细线的长度。(压力传感开关与金属桶间的距离、细绳质量与体积、计算储水量时圆柱体排水体积忽略不计)

六、(15分〉随着新能源、低碳等理念的普及，小明设想出了一种完全以太阳能电池为能源的汽车，以下是他查到的一些数据:太阳辐射的总功率P总=39x1026 W，太阳到地球的距离口15x1011 m，阳光穿过太空和地球周围的大气层到达地面的过程中的能量损耗约为51%;太阳光垂直照射时，太阳能电池的能量转化效率最高约为15%;假设一辆太阳能电池车的质量约为750kg，期望达到的最高时速为72km/h，车辆行驶过程中的平均阻力约为车重的002倍，车身最多能敷设的太阳能电池板的面积约为8m2，驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率。(已知半径为r的球的表面积为S=4πr2)

最大的不同之处就是失重。

航天员处于失重状态中，物体将飘在空中，液滴呈绝对球形，气泡在液体中将不上浮．宇航员站着睡觉和躺着睡觉一样舒服，走路务必小心，稍有不慎，将会“上不着天，下不着地”．食物要做成块状或牙膏似的糊状，以免食物的碎渣“漂浮”在空中进入宇航员的眼睛、鼻孔……．

平衡是我们最常见的物体的一种运动状态。但是，力的平衡与失重完全是两回事。例如，人站在地上，坐在椅子上，躺在床上，乘坐飞机等速飞行等，都是处于力的平衡状态，但并不失重。因为在这些情况下，人体内部各部分之间都存在相互的作用力。

真正的失重，应使人体各部分特别是体内器官、内脏之间互相作用力消失。人的前庭器官中的耳石由于失重，不再与周围的神经细胞接触而向中枢神经传输信号，从而丧失定向功能。所以，一旦前庭器官不起作用，身体内脏之间正常的相互作用消失，就会引起航天飞行员产生头晕恶心、呕吐等症状 。

在过去三十多年太空飞行中，蘇俄和美国的科学家收集了一些初步的数据。这些数据显示，失重对内分泌、红白血球的产量、内耳平衡器官及骨质的疏松，都有一定程度的影响，但最明显的生理失重状况，莫过于太空失水及其引起的一些症状，如太空贫血、内分泌降低、双腿肌肉萎缩等。

失重还会引起骨骼失钙的後果，与上了年纪的骨质疏松症(osteoporosis)极为相似。

扩展资料

失重的不利影响很大，失重除了导致宇航员骨质损失外，还会导致宇航员肌肉松弛，免疫力下降和衰老。引发多种空间运动病，近20年载人航天史上，空间运动病频繁发生。

人的免疫系统功能主要归功于人体各种各样的免疫细胞，其中，最重要的是B淋巴细胞和T 淋巴细胞。B淋巴细胞能够分泌抗体、阻止病原菌的入侵并标记致病菌，T淋巴细胞杀灭致病菌。

但在太空中，这两种细胞就不那样“勤奋”了。比如，T淋巴细胞在太空中不能很好增殖，它们的数量大大少于在地球上的数量，并且，在体内的迁移以及相互之间的联系信号也不正常。从而使抵御外来致病菌的能力大大降低了。

参考资料：

经过科学家们的研究改进，使第二代空间站“礼炮6”号和“礼炮7”号都增加了一个对接舱口，这样，就可以同时与两艘飞船组成轨道复合体，一个舱口接待？联盟”号载人飞船，另一个舱口可供“进步”号货运飞船定期往返空间站对接之用，为宇航员及时运送工作生活必需品。这样，不仅可以扩展宇航员的活动范围，还使空间站停留时间明显增长，使空间站向长寿命方面又迈进了一步。

在第二代“礼炮”号空间站上，安装了许多新型设备，其中最令人感兴趣的是供宇航员锻炼身体的“航天体育场”。在场内设置了许多奇特的体育活动器具，例如：

自行车记功器它并没有车轮，也不会前进，而是在地板滚轮上有一块轻质锻板和塑料相结合的板，人踏在板子上，身体被4根弹性安全带固定起来，手扶“车把”两脚踩动踏板，同时通过传感器把脚踏的“功”记录下来并显示出来，规定宇航员每天要“骑行”不少于4～45千米。

微型跑道是一种皮带式滚道，宇航员一跑上去，就被约490牛的皮带拉力向后拉，迫使宇航员不断地“向前跑”，其实是原地不动。每天要跑不少于3～4千米。

负压力裤这是一种专用的特殊航天服，穿上这种航天服打开专用泵，把“裤子”里的空气抽出来，使血液从头部向下肢流动，给人体增加负荷，克服失重影响，使血液得以重新分配。

还有“弹射拉力器”等等。这些器材都有自动记录装置并及时传给地面指挥中心，使航天医生及时掌握宇航员的身体情况。

1977年9月29日发射上天的“礼炮6”号在太空先后接待了30艘（“联盟”号和）“联盟-T”号载人飞船与“进步”号货运飞船，使驻站16批33名宇航员累计载人飞行676天／人，完成了120多项科学实验计划，拍摄了一万多张照片。宇航员还在站上进行了相当复杂的安装修理工作。例如，1979年两名宇航员在太空拆除了一座射电天文望远镜KPT-10的天线；1980年三名宇航员更换了温度调节系统的水泵唧板；1980年两名宇航员创造了连续飞行185天的当时最高记录。这座空间站最后又在无人状态下自主工作了8个月，提供了许多重要科学考察资料。到1982年7月29日才坠人大气层烧毁。

前苏联的“礼炮6”号空间站是1977年9月29日从提尤腊塔姆空间发射场发射的。“礼炮6”号所进入的初始轨道近地点219千米、远地点275千米，轨道倾角516度、周期891分。“礼炮6”号主要由一个服务舱和两个可居住的密封舱组成。这两个密封舱1个是位于站体后边的过渡舱，1个是工作舱。工作舱系由两个不同直径的圆柱体构成，中间同舱伺段连接起来，整个工作舱长9米。“礼炮6”号前后有两个对接装置和20多个观测窗口，“礼炮6”号所装载的观测仪器设备，比以前各型号所载仪器有所改进。当“礼炮6”号同两艘“联盟”号飞船对接后的总长可达30米，总重约32吨。

工作舱是空间站的中心。舱内设有各种仪器设备、控制中心、电传打字机及宇航员体育锻炼设施、医学监控设备、卫生设备、废品贮存容器、两架遥控照相机等。过渡舱设有天文观测、定向设备、照相控制设备等。在过渡舱和工作舱的舱间段中，装有所有的生物医学设备，以及光谱仪、多光谱摄像机、两台黑白站内摄影机、3台站外摄影机和1台彩色摄影机。服务舱呈圆柱形。服务舱由螺栓固定在工作舱后面。舱内装有机动变轨发动机系统、燃料箱、气瓶、供电线路设备、姿态控制发动机、交会信标、电视摄像机、对接装置闪烁信号灯、无线电天线系统、太阳能电池帆板、对日定向设备等。3块大型太阳能电池帆板安装在轨道站的工作舱外部。这些帆板在人轨后自行展开，分别对太阳定向。展开的帆板还对空间站起着稳定平衡作用，以防空间站翻转。3块太阳能电池帆板的光电池面积为60平方米，可提供4000瓦的电能。

“礼炮6”号除进行了一系列军事侦察活动外，还进行了一系列空间科学研究活动。例如对地摄影，拍摄了西伯利亚中、西部的，观测了极区冰块、海洋、陆地，以及洪水灾情、非洲森林火灾等情况。在天文观测中，宇航员用红外望远镜和小型光学望远镜，观察了木星和天狼星的运动、银河系中心、猎户星云、星际氢云、北美加拿大上空的北极光，测量了与天气预报有关的高层大气及其红外辐射等。空间材料制造，在空间失重条件下进行了焊接、制造新型合成材料和半导体材料的试验；研究了失重条件下金属熔化的扩散过程等。生物医学实验研究了蝌蚪在空间环境中的繁殖情况，做了水藻球的生长实验，观测了宇航员心血管系统等。

“礼炮6”号空间站人轨后，于1977年10月29日首次与“联盟25”号进行了对接试验，结果由于“联盟25”号对接装置发生故障而失败。但是，随后“礼炮6”号与“联盟”26、27、28、29、30，31、32号七艘飞船对接成功，又与“进步”1、2、3、4号无人运输飞船对接成功，从而实现了两艘飞船同时与“礼炮6”号空间站前后对接飞行。然而在这一系列对接试验飞行成功之后，“联盟33”号却再次发生了对接失败的事故。

“礼炮1”号于1971年4月19日发射，仅与“联盟11”号对接成功。“礼炮2”号1，973年4月3日进入轨道，人轨后4小时，4块太阳能电池帆板与空间站本体脱离，飞行11天后，整个空间站自行解体，以失败告终。“礼炮3”号首发未能进入轨道于太平洋上空坠毁，因不能公开宣布而混编在“宇宙”号系列中，以掩人耳目。1974年6月34日又补发了“礼炮3”号，人轨后“礼炮3”号仅与“联盟14”号对接成功。1974年12月26日发射的“礼炮4”号与“联盟”17、19、20号进行了对接飞行。“礼炮5”号1976年6月22日人轨后与“联盟21”号进行了对接飞行，不久进入大气层烧毁。

1982年4月19日“礼炮7”号空间站发射上天。先后共接待11批28名宇航员，驻站机组人员中有包括第一个女宇航员萨维茨卡娅的混合乘员组，还创造了三名宇航员1984年在太空连续飞行237天的最高记录。新型空间站其基本构造与“礼炮6”号大同小异，还为宇航员准备了新型航天服和专用修理工具，使宇航员可在站上任何部位进行维修，更换部件。例如，两名宇航员修复了出了故障的站载机动发动机，使它能继续正常运行，保证了空间站的更长寿命期；更有意义的是两名宇航员操纵的载人飞船成功地与已不能工作的“礼炮7”号对接，然后进入空间站内排除了故障，使它又重新开始工作。当时这件事引起世界航天界的极大震动，认为就其操作复杂程度和风险程度来说，都是航天史上没有先例的壮举。

在这期间，“礼炮7”号在载人运行1250天中曾先后与无人货运飞船“宇宙-1686”、“宇宙-1443”、载人飞船“联盟-T-9”号、“联盟-T-15”号等10艘载人飞船实现了航天器太空“三位一体”的对接航行，创造了人类航天史上又一个“第一”。

这种对接的技术要求很严格，对宇航员和空间站都是一场严峻的挑战；例如：1982年4月“礼炮7”号发射上天后，到1983年3月又发射了新型无人货运飞船“宇宙1443”号。上天后不久，这介大型航天器自动对接成功，这在当时已算“常规动作”了。随后不久，同年6月27日，载人宇宙飞船“联盟-T-9”号也发射人轨，这次要进行一次史无前例的“三位一体”太空对接。经过绕地球飞行一天的对接准备工作，在最后一圈时要完成与“礼炮7”——“宇宙-1443”的对接。

对接最重要的动作是首先保证使之运行轨道完全一致，然后是要求极高的准确性。“联盟-T-9”号宇航员使之追赶到与空间站还有110米的距离时，就完全靠自动驾驶仪以每秒90厘米的速度自动接近。到接近完全靠在一起时，地面指挥中心发出指令：“对接！”两个航天器开始缓缓地“软接触”。首先是定向杆轻轻地插入对接框的槽内，减震器开始工作，确保两个宠然大物避免互相猛力碰撞，样子就好像地面火车站上机车与车厢对接挂钩的“詹天佑”连接钩工作似的，使在车厢里的旅客毫无感觉，才是司机的高超驾驶术的反映。当然，这次对接是全自动的，完全达到了完美的程度，只经过20秒后电网接头等也对接连好。“对接成功！”仅用了15分就在太空完成了如此复杂高超的工作，不能不令人叹为观止。当时，就引起了世人的极大振奋，传为佳话，这为以后的多元复合体的组成提供了重要经验。

“礼炮7”号很好地完成了各项预定任务，于1986年8月停止了载人飞行，与“宇宙”1686号无人货运飞船组成的“两位一体”空间复合体转移到更高的轨道上飞行，并继续自动地收集、发回站上各系统工作数据，为研制未来的宇宙复合体、轨道平台提供依据。就是这个“礼炮7”号空间站创造了最终工作寿命达8年之久的最高纪录。“礼炮7”号的主要弱点是：座舱越来越显得狭小，使本应装在工作舱的许多设备被迫塞进了居住舱；空间站内部操纵自动化程度还不够高；两个对接口还嫌太少等，这些都亟待改进。