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初中物理竞赛与高中物理衔接
第一讲重力和弹力问题归纳
一、关于重力：
（1）重力的定义：由于地球的吸引而使物体受到的力。
【说明】①地球上的物体都受到重力作用，不论质量大小，也不论有无生命。
②重力是由于地球的吸引而产生的，但重力的大小不一定等于地球对物体的吸引力，重力一般小于地球对物体的吸引力。
③重力是非接触力，同一物体在空中运动与静止时所受的重力相等。
④重力的施力物体是地球。
（2）重力的大小
①重力与质量的关系：G=mg，g是自由落体加速度，通常取g=9.8N/kg，表示质量为1kg的物体受到的重力是9.8N。
【说明】a. g会随地球上纬度的改变而改变，纬度越高，g值越大，两极最大，赤道最小，导致同一物体在不同纬度处所受重力不同。
b. g值会随海拔高度而改变。在同一纬度处，高度越大，g值越小，致使同一物体受到的重力随高度增加而减小。
②重力的测量
在实验室里，重力大小可以用弹簧测力计测出。当弹簧测力计吊起物体静止时，物体对测力计的拉力才等于物体受到的重力。
（3）重力的方向
重力的方向总是竖直向下，可利用铅锤线确定其方向。
例1、下列关于重力的说法，正确的是（ ）。
A. 重力就是地球对物体的吸引力
B. 只有静止的物体才受到重力
C. 同一物体在地球上无论怎样运动都受到重力
D. 重力是由于物体受到地球的吸引而产生的
例2、关于重力的大小，下列说法中正确的是（ ）。
A. 物体的重力大小总是恒定的
B. 同一地点，物体的重力与物体的质量成正比
C. 物体落向地面时，它受到的重力大于它静止时所受的重力
D. 物体的重力总等于它对竖直测力计的拉力
（4）重心
①重心的概念：一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，我们可以认为各部分所受重力的作用都集中于一点，这一点叫做物体的重心。
引入重心的概念后，研究具体的物体时，可以把整个物体各部分的重力用作用于重心的一个力来表示，于是原来的一个物体就可以用一个有质量的点来表示。
②重心的确定
a. 质量分布均匀的物体，重心位置只跟物体的形状有关。
若物体的形状是中心对称的，则对称中心就是重心。
b. 质量分布不均匀的物体，重心位置除跟物体的形状有关外，还跟物体的质量分布情况有关。如：起重机重心位置随吊升货物的多少和位置变化而变化。
*C、可用坐标公式法计算重心
例3、以下关于重心及重力的说法中，正确的是（ ）。
A. 一个物体放于水中称量时弹簧测力计的示数小于物体在空气中时弹簧测力计的示数，因此，物体在水中时的重力小于在空气中的重力
B. 据G=mg可知，两个物体相比较，质量较大的物体的重力一定较大
C. 物体放于水平面上时，重力方向垂直于水平面向下，当物体静止于斜面上时，其重力垂直于斜面向下
D. 物体的形状改变后，其重心位置往往改变
二、关于弹力：
1、弹性形变和弹力的概念：
（1）弹性形变：
形变包括两方面，即形状的改变和体积的改变。
弹性形变：有些物体在形变后能够恢复原状，如弹簧、橡皮筋等，这样的形变叫做弹性形变。
（2）弹力
①弹力的概念：发生弹性形变的物体由于要恢复原状而对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力。
②弹性限度：若物体形变过大，超过一定限度，撤去作用力后，物体不能完全恢复成原来的形状，这个限度叫弹性限度。
③显示微小形变的方法：显示微小形变的方法有多种，如放大等。
例4、关于弹性形变的概念，下列说法正确的是（ ）。
A. 物体形状的改变叫做弹性形变
B. 一根铁丝用力折弯后的形变就是弹性形变
C. 物体在外力停止作用后，能够恢复原状的形变叫做弹性形变
D. 物体在外力作用后的形变叫做弹性形变
例5、一辆汽车停在水平地面上，下列说法中正确的是（ ）。
A. 地面受到了向下的弹力，是因为地面发生了弹性形变；汽车没有发生形变，所以汽车不受弹力作用
B. 地面受到了向下的弹力，是因为地面发生了弹性形变；汽车受到了向上的弹力，是因为汽车也发生了形变
C. 汽车受到向上的弹力，是因为地面发生了形变；地面受到向下的弹力，是因为汽车发生了形变
D. 以上说法都不正确
2、几种常见弹力及弹力方向的判定：
（1）压力和支持力
产生：如图所示，由于书发生了形变，对与它接触的桌子产生了弹力F1，这就是压力，方向是垂直于支持面指向被压的物体。
由于桌面发生形变，对与它接触的书产生弹力F2，这就是支持力，方向是垂直于支持面指向被支持的物体。
综上可得：压力和支持力均为弹力，方向垂直于支持面指向受力物体。
（2）绳的拉力
如图所示，绳吊起电灯，由于灯的重力作用，使绳发生微小形变，对与它接触的电灯产生弹力F1，即绳对灯向上的拉力，方向沿绳向上。
由于灯发生微小形变，对与它接触的吊绳产生了弹力F2，即灯对绳的拉力，方向沿绳向下。
综上可得：拉力是弹力，方向沿绳指向绳收缩的方向。
例6、请在下图中画出杆或球所受的弹力。
（a）杆靠在墙上；
（b）杆放在半球形的槽中；
（c）球用细线悬挂在竖直墙上；
（d）点1、2、3分别是球的重心位置，点2是球心，1、2、3点在同一竖直线上。
3、判断弹力有无的方法：
相互接触的物体间不一定存在弹力，只有当物 ( http: / / www.21cnjy.com )体因相互挤压或拉伸产生形变时，才在接触位置产生弹力，若仅是接触而不相互挤压或拉伸，没有发生形变，则无弹力产生。那么，如何判断接触的物体是否发生了形变从而判断它们之间是否存在弹力呢？下面介绍两种常用的判断方法。
（1）利用假设法判断（2）根据物体的运动状态判断。
例7、如图所示，用细绳悬挂一个小球，小球与光滑斜面相接触，并保持静止，试分析小球所受的弹力。
0
例8、在下图中，A、B两球（两球都静止）间一定有弹力作用的是（ ）。
例9、如图所示，一根弹性杆的一端固定在倾角 ( http: / / www.21cnjy.com )为30°的斜面上，杆的另一端固定一个重为2N的小球，小球处于静止状态，则弹性杆对小球的弹力（ ）。
A. 大小为2N，方向平行于斜面向上
B. 大小为1N，方向平行于斜面向上
C. 大小为2N，方向垂直于斜面向上
D. 大小为2N，方向竖直向上
四、【同步练习】（答题时间：25分钟）
1. 关于重心的说法中，正确的是（ ）。
A. 重心是物体所受重力的等效作用点
B. 重心是物体上最重的一点
C. 重心的位置一定在物体上
D. 质量不均匀但形状规则的物体的重心在它的几何中心
2. 下列说法中正确的是（ ）。
A. 自由下落的石块的速度越来越大，说明石块所受的重力越来越大
B. 在空中飞行的物体不受重力作用
C. 一抛出的石块轨迹是曲线，说明石块所受的重力方向始终在改变
D. 将一石块竖直向上抛出，在先上升后下降的整个过程中，石块所受重力的大小与方向都不变
3. 下列关于弹力产生的条件的说法正确的是（ ）。
A. 只要两个物体接触就一定产生弹力B. 只要两物体相互吸引就一定产生弹力
C. 只要物体发生形变就一定有弹力产生D. 只有发生弹性形变的物体才产生弹力
4. 物体静止在水平桌面上，则以下说法正确的是（ ）。
A. 物体对桌面的压力就是重力B. 物体对桌面的压力使桌面产生了形变
C. 桌面形变产生了对物体的支持力D. 桌面对物体的支持力使物体产生形变
5. 宇宙飞船进入预定轨道并关闭发动机后，在太空运行，在这飞船中用天平测物体的质量，结果是（　　　）
A. 和在地球上测得的质量一样大B. 比在地球上测得的大
C. 比在地球上测得的小D. 测不出物体的质量
6. 下列叙述中错误的是（ ）。
A. 压力、支持力和拉力都是弹力B. 压力和支持力的方向总垂直于接触面
C. 轻绳、轻杆上产生的弹力总是在绳、杆的直线上
D. 轻杆不同于轻绳，弹力的方向可以不在杆的直线上
7. 画出图中A物体所受弹力的示意图。（图中各物体均处于静止状态）
8、弹簧拉力器的说明书上写着，把每一根弹簧拉长10厘米需要要10牛顿的力。王刚把图中的拉力器拉长0.4米，他的拉力是多少牛顿？
第2讲——摩擦力专题
一、关于滑动摩擦力
（1）定义：两个互相接触挤压且发生相对运动的物体，在它们的接触面上会产生阻碍相对运动的力，这个力叫做滑动摩擦力。
（2）产生条件：①两物体接触；②两接触的物体必须相互挤压，发生形变、有弹力；③两物体间要发生相对滑动；④两接触面不光滑。
（3）大小：实验研究
如图所示，用弹簧测力计沿水平方向拉动放在水平桌面上的木块，使木块缓缓滑动（接近匀速），可以从弹簧测力计上读出拉力的大小。
在上述情景当中，讨论：滑动摩擦力与弹力有何关系呢？
方法：在木块上放砝码，用力拉动木块，使木块匀速运动，从弹簧测力计上读出拉力的大小，从而知道滑动摩擦力的大小，记下及的大小并填入表格中，改变砝码的重力，重做几次，得到几组、的数据。
结论：两个物体间滑动摩擦力的大小与正压力成正比，即。
例1：如图，在水平桌面上放一个重为的木块，木块与桌面的动摩擦因数，使这个木块沿桌面做匀速运动时的水平拉力F为多少？如果再在木块A上加一块重为的木块B，B与A之间的动摩擦因数，那么当A，B两木块一起沿桌面匀速运动时，对A的水平拉力应为多少？此时B所受的摩擦力多大？
变式1：一根质量为m，长为l的均匀长方体木料，放在水平桌面上，木料与桌面间的动摩擦因数为。现用水平力F推木料，当木料经过如图所示的位置时，桌面对它的摩擦力是多少？
例2：以下关于摩擦力的说法中，正确的是（ ）
A. 滑动摩擦力方向总是与物体的运动方向相反B. 滑动摩擦力总是阻碍物体的运动
C. 滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反
D. 以上说法均错误
变式：如图所示，一平板小车在外力作用下由静 ( http: / / www.21cnjy.com )止向右滑行了一段距离s，同时车上的物体A相对车向左滑行L，此过程中物体A受到的摩擦力方向如何？该摩擦力是动力还是阻力？（ ）
A. 水平向左，阻力 B. 水平向左，动力
C. 水平向右，阻力 D. 水平向右，动力
二、关于静摩擦力：
1、实验演示：
演示：用力推讲桌。
（1）开始用很小的推力，推不动，分析讲桌的受力情况。
（2）再用稍大的力推，还是静止不动，分析讲桌的受力情况。
2、定义：两个相互接触而保 ( http: / / www.21cnjy.com )持相对静止的物体，当它们之间存在相对滑动趋势时，在它们的接触面上会产生阻碍物体间相对滑动趋势的力，这种力叫静摩擦力。
3、静摩擦力产生的四个条件：①两物体相互接触；②两物体在接触面上有挤压；③接触面不光滑；④两物体间有相对运动趋势。
4、大小：如图所示，水平面上放一静止的物体，当人用水平力F推时，此物体静止不动，这说明静摩擦力的大小等于F；当人用2F的水平力去推时，物体仍静止不动，此时静摩擦力的大小为2F。可见，静摩擦力的大小随推力的增大而增大，所以说静摩擦力的大小由外部因素决定。当人的水平推力增大到某一值时，物体就会滑动，此时静摩擦力达到最大值，我们把叫做最大静摩擦力，故静摩擦力的取值范围是：。
例3：用手握住一个油瓶（瓶始终处于竖直方向），如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 瓶中油越多，手必须握得越紧
B. 手握得越紧，油瓶受到的摩擦力越大
C. 不管手握得有多紧，油瓶受到的摩擦力总是一定的
D. 以上说法都正确
例4：如图所示，用外力F水平压在质量为 ( http: / / www.21cnjy.com )m的物体上（设受力F的面绝对光滑），恰好使物体静止，此时物体与墙之间的摩擦力为________；如将F增大为3F，物体与墙之间的摩擦力为______。
变式4：如图所示，两个长方体A、B叠放在水平地面上，现同时用F1=3N和F2＝4N的水平拉力拉A、B，A、B均静止，若B对A的静摩擦力为，地面对B的静摩擦力为，则＝_________N，方向________；＝________N，方向_________。
例5：下列关于物体受静摩擦力作用的叙述中，正确的是（ ）。
A. 静摩擦力的方向不一定与物体运动方向相反
B. 静摩擦力的方向不可能与物体运动方向相同
C. 静摩擦力的方向可能与物体运动方向垂直
D. 静止物体所受静摩擦力一定为零
变式5：运动员双手握住竖直的竹竿匀速上攀和匀速下滑时，他所受的摩擦力分别是和，那么它们的关系是（ ）。
A. 向上，向下，＝ B. 向下，向上，>
C. 向上，向上，＝ D. 向上，向下，>
小结：静摩擦力方向的判断方法。
四、知识提炼：摩擦力
（一）摩擦力在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力，这个力叫做摩擦力。
（二）滑动摩擦力
产生条件：①两物体间有相对运动 ②物体间有弹力 ③接触面不光滑。
方向：与物体相对运动方向相反。大小：
（三）静摩擦力
产生条件：物体之间有相对运动趋势；
方向：与物体相对运动趋势方向相反；
大小：大小在0~范围内，其中为最大静摩擦力。
五、【同步练习】（答题时间：25分钟）
1. 关于由滑动摩擦力公式推出的，下面说法中正确的是（ ）。
A. 动摩擦因数μ与摩擦力成正比，越大，μ越大
B. 动摩擦因数μ与正压力成反比，越大，μ越小
C. 动摩擦因数μ与摩擦力成正比，与正压力成反比
D. 动摩擦因数μ的大小由两物体接触面的粗糙情况及材料决定
2. 用手握住竖直的瓶子，瓶子静止在手中，下面说法中正确的是（ ）。
A. 手对瓶子的压力恰好等于瓶子的重力B. 手对瓶子的摩擦力恰好等于瓶子的重力
C. 手握得越紧，手对瓶子的摩擦力越大D. 手对瓶子的摩擦力一定大于瓶子的重力
3. 关于滑动摩擦力，以下说法正确的是（ ）。
A. 滑动摩擦力总是和物体的运动方向相反B. 滑动摩擦力总跟物体的重力成正比
C. 滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动D. 只有运动的物体才受到滑动摩擦力
4. 某同学用弹簧测力计测得一木块重5N，把木块放在水平桌面上，用弹簧测力计水平地向右拉木块。
（1）当弹簧测力计读数为1N时，木块未被拉动，这时木块受到的是________摩擦力，大小是________N，方向________。
（2）当弹簧测力计读数为2.1N时 ( http: / / www.21cnjy.com )，木块就要开始移动，此时木块受到的是________摩擦力，大小是________N，方向是________。
（3）开始运动后，使木块保持匀速直 ( http: / / www.21cnjy.com )线运动，弹簧测力计的读数变为2N，此时木块受到的是________摩擦力，大小是________N，动摩擦因数μ＝________。
（4）若使弹簧测力计在拉动木块运动中读数变为3N，木块受到的是________摩擦力，大小是________N。
（5）木块离开弹簧测力计继续滑动，这时受到的是________摩擦力，大小是________N。
5. 如图所示，物体A、B各重10N，水平拉力，物体保持静止，则A、B间的静摩擦力大小为________N，B与地面间的摩擦力大小为________N。
6. 用弹簧测力计测定一个木块A和木块B间的动摩擦因数μ有如图甲、乙两种装置。
（1）为了用弹簧测力计的读数表示滑动摩擦力，两种情况中木块A是否都一定要做匀速运动？
（2）若木块A均做匀速运动，图甲中A、B间摩擦力是否等于拉力？
（3）若A和B的重力分别为100N和150N，图甲中弹簧测力计读数为60N（当A被拉动时），N，求A、B间的动摩擦因数μ。
7. 如图所示，一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力，即、和静摩擦力作用，而且三个力的合力为零，其中。若撤去力，则木块在水平方向受到的合力为多少？
8. 在下图中，质量为20kg的物体在动摩擦 ( http: / / www.21cnjy.com )因数为0.1的水平面上向右运动，在运动过程中受到水平向左、大小为10N的拉力作用，则物体所受摩擦力为（g取10N/kg）（ ）。
A. 10N，向右 B. 10N，向左
C. 20N，向右 D. 20N，向左
9. 某人推着自行车前进时，地面对前轮的摩擦力为，对后轮的摩擦力为；该人骑着自行车前进时，地面对前轮的摩擦力为，对后轮的摩擦力为，下列说法中正确的是（ ）。
A. 与车前进方向相同 B. 与车前进方向相同
C. 与车前进方向相同 D. 与车前进方向相同
第3讲——牛顿第一定律问题
一、伽利略实验：
小结：伽利略的理想斜面实验 ( http: / / www.21cnjy.com )虽然是想象中的实验，但这个实验反映了一种物理思想，它是建立在可靠的事实基础之上的。以事实为依据，以抽象为指导，抓住主要因素，忽略次要因素，从而深刻地揭示了自然规律。
例1、关于伽利略理想实验，以下说法中正确的是（ ）。
A. 完全是理想的，没有事实为基础
B. 是以可靠事实为基础的，经科学抽象，深刻反映自然规律
C. 无须事实基础，只是理想推理
D. 以上说法都不对
变式1：理想实验有时能更深刻地反映自然规律。伽利略设想了一个理想实验，如图所示的斜面实验，其中有一个是实验事实，其余是推论。
①减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度。
②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面。
③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度。
④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球要沿水平面做持续的匀速运动。
请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列__________（只要填写序号即可）。
在上述的设想步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论。下列关于事实和推论的分类正确的是（ ）。
A. ①是事实，②③④是推论
B. ②是事实，①③④是推论
C. ③是事实，①②④是推论
D. ④是事实，①②③是推论
二、牛顿第一定律内容及理解：
1、内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种运动状态为止。
2、如何理解牛顿第一定律：
（1）明确了惯性的概念（2）确定了力的含义（3）定性揭示了力和运动的关系
例2、关于力与运动，下列说法中正确的是（ ）
A. 静止的物体或匀速直线运动的物体一定不受任何外力作用
B. 当物体的速度等于零时，物体一定处于平衡状态
C. 当物体的运动状态改变时，物体一定受到外力作用
D. 物体的运动方向一定是物体所受合外力的方向
变式2：以下各说法中正确的是（ ）
A. 牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时物体的运动规律
B. 不受外力作用时，物体的运动状态保持不变是由于物体具有惯性
C. 在水平地面上滑动的木块最终要停下来，是由于没有外力维持木块运动的结果
D. 物体运动状态发生变化时，物体必定受到外力的作用
变式3：同样一辆车速度大时刹车难度比速度小时刹车难度更大，是否说明惯性与速度有关？为什么？
引申：
1.质量是决定物体惯性大小的唯一因素。
2、物体质量属性的四种表述——惯性质量，引力质量，能量质量，物质的量
例3、下列叙述中正确的是（ ）。
A. 只有静止或做匀速直线运动的物体才有惯性 B. 做变速运动的物体没有惯性
C. 力是改变惯性的原因 D. 物体在任何情况下都具有惯性
变式4：下列说法正确的是（ ）。
A. 掷出的铅球速度不大，所以其惯性很小，可以用手去接
B. 用力打出乒乓球速度很大，因此其惯性很大，不能用手去接
C. 相同的两辆车，速度大的比速度小的难以停下，是因为速度大的车惯性大
D. 相同的两辆车，速度大的比速度小的难以停下，是因为速度大的车状态变化大
变式5：如图所示，在一辆表面光滑且足够长的小车上，有质量为m1和m2的两个小球（），两小球原来随车一起运动。当车突然停止时，若不考虑其他阻力，则两个小球（ ）。
A. 一定相碰 B. 一定不相碰C. 不一定相碰 D. 无法确定
变式6：如图所示（俯视图 ( http: / / www.21cnjy.com )），以速度v匀速行驶的列车车厢内有一光滑水平桌面，桌面上的A处有一小球。若车厢中的旅客突然发现小球沿图中虚线由A向B运动。则由此可判断列车（ ）。
A. 减速行驶，向南转弯B. 减速行驶，向北转弯
C. 加速行驶，向南转弯D. 加速行驶，向北转弯
三、【同步练习】（答题时间：25分钟）
1. 一位同学说，被向上抛出的物体，在空中向上运动时，肯定受到了向上的作用力，否则它不可能向上运动。你认为他的说法对吗？为什么？
2. 关于惯性，以下说法正确的是（ ）
A. 人在走路时没有惯性，被绊倒时才有惯性
B. 百米赛跑到达终点时不能立即停下来是由于有惯性，停下来后也就没有惯性了
C. 物体在不受外力作用时有惯性，受到外力作用后惯性就被克服了
D. 物体的惯性与物体的运动状态及受力情况均无关
3. 关于惯性有以下叙述，正确的是（ ）。
A. 惯性是物体保持原来运动状态的力B. 速度越大物体的惯性也越大
C. 不论在什么地方，质量越大惯性也越大D. 同一物体在地球上的惯性比在月球上大
4. 下列情况中，物体运动状态发生变化的是（ ）。
A. 火车进站时 B. 汽车转弯时 C. 匀速上升的电梯
D. 将物体沿水平方向抛出，物体在空中飞行时
5. 以下说法正确的是（ ）。
A. 物体所受合外力越大，其运动状态改变越快
B. 物体同时受到几个力作用时，其运动状态可能保持不变
C. 物体运动状态改变时，物体一定受到外力作用
D. 物体的运动状态发生变化时，物体所受外力也会随之发生变化
6. 从水平匀速向右飞行的飞机上按相等 ( http: / / www.21cnjy.com )的时间间隔，依次放出a、b、c三个球，不考虑空气阻力，站在地面上的人看到它在空中的排列情况是右图中的哪一个？（ ）
7. 下列物体所受合力为零的是（ ）。
A. 做匀速直线运动的物体
B. 沿斜面匀速上行的物体
C. 细绳一端拴一小球，另一端固定，让小球在光滑水平面上做圆周运动
D. 停在斜坡上的汽车
8. 火车在平直轨道上沿直线匀速前进， ( http: / / www.21cnjy.com )在密封的没有空气流动的车厢内点燃了一支卫生香，则车里乘客看到卫生香所冒的烟的运动情况应是（ ）。
A. 一边上升一边向前飘 B. 一边上升一边向后飘
C. 只是上升不向任何一边飘 D. 无法确定
9. 在车厢的顶板上用细绳挂着一个小球，如图所示，在下列情况下可对车厢的运动情况得出怎样的判断：
（1）细线竖直悬挂__________。
（2）细线向图中左方偏斜__________。
10. 把一本较厚重的书用细绳扎一 ( http: / / www.21cnjy.com )圈，然后将细绳的一端悬挂起来，另一端用手牵着。先迅速用力将细绳一拽，看看细绳的哪一段断开，再来一次，但注意拉力慢慢逐渐加大，直到细绳被拉断，看看又是细绳的哪一段断开。比较两次拉断细绳的结果，想想这是为什么。
11、汽车在行驶途中，为了安全，车与车之 ( http: / / www.21cnjy.com )间必须保持一定的距离。因为，驾驶员从发现某一异常情况到采取制动动作的“反应时间”里（设同一人，不同速度下的“反应时间”是相同的），汽车要通过一段距离（称为思考距离）；而从采取制动力作到汽车完全停止，汽车又要通过一段距离（称为制动距离）。下表中给出了某辆汽车在同一段路面上行驶过程中，在不同速度下的思考距离和制运距离等部分数据。
1、根据表3中已给的数据，分析计算并填写尚缺的三个数据，完成表格。
2、根据表3中的数据，分析或通过计算说明超速和酒后驾车的危害。
速度v/(km/h) 思考距离S1/m 制动距离S2/m 停车距离S3/m
1 45 9 14 23
2 75 15 38
3 90 74
4 105 21 76 97
第4讲——牛顿第三定律
一、物体间的力的作用是相互的
相互作用的一对力，可任选其中一个力 ( http: / / www.21cnjy.com )称为作用力，则另一个力就是反作用力。一对作用力与反作用力的性质总是相同的，即：作用力是弹力，则其反作用力也一定是弹力；作用力是摩擦力，其反作用力也一定是摩擦力，作用力与反作用力总是作用在不同的物体上。
试分析：重力、弹力及摩擦力的作用都是相互的。
例1. 2003年10月15日9时5 ( http: / / www.21cnjy.com )0分，地处我国西北戈壁荒滩的酒泉卫星发射中心，用“长征”II号F型火箭发射了“神舟”五号载人航天飞船，杨利伟代表中国人民成功地登上太空，下面关于飞船与火箭上天的情形叙述正确的是（ ）
A. 火箭尾部向外喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力，从而让火箭获得了向上的推力
B. 火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力
C. 火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽然向后喷气，但也无法获得前进的动力
D. 飞船进入运行轨道之后，与地球之间仍然存在一对作用力与反作用力
二、牛顿第三定律：
根据以上的实验结果，得到作用力和反作用力之间的关系，就是牛顿第三定律的内容：
——牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上。
例2. 下列关于作用力与反作用力的说法中，正确的是（ ）
A. 作用力与反作用力互相平衡 B. 弹力的作用力亦可能是摩擦力
C. 当两个相互作用的物体都处 ( http: / / www.21cnjy.com )于平衡状态时，它们之间的作用力与反作用力大小才相等 D. 作用力与反作用力的产生无先后之分
变式1： 例3. 对于牛顿第三定律的理解，下列说法中正确的是（ ）
A. 当作用力产生后，再产生反作用力；当作用力消失后，反作用力才慢慢消失
B. 弹力和摩擦力都有反作用力，而重力无反作用力
C. 甲物体对乙物体的作用力是弹力，乙物体对甲物体的反作用力可以是摩擦力
D. 作用力和反作用力，这两个力在任何情况下都不会平衡
变式2：例4. 如图所示，用弹簧测力计悬挂一个重G=10N的金属块，使金属块的一部分浸在台秤上的水杯中（水不会溢出）。若弹簧测力计的示数变为，则台秤的示数（ ）
A. 保持不变 B. 增加10N
C. 增加6N D. 增加4N
三、相互作用力与平衡力间的关系：
内容 作用力与反作用力 一对平衡力
性质 始终为同性质的力 不一定是同性质的力
作用对象 作用在两个不同的物体上 作用在同一个物体上
依存关系 相互依存、不会单独存在、同生共灭、瞬时对应、同时变化 不一定同时产生、同时消失、同时变化
叠加 作用效果各自产生、不可叠加，不可以求合力 效果必然抵消、合力为零
共性 大小相等、方向相反、作用在同一条直线上
例5. 在天花板上用竖直悬绳吊一重为G的小球，小球受几个力的作用？这些力的反作用力是哪些力？这些力中哪对力是平衡力？
例6.变式1： 如图（甲）所示，A、B ( http: / / www.21cnjy.com )两物体叠放在一起，A受到一向右的力F=4N的作用，A、B与地面保持相对静止，试分析A、B两物体的受力情况，并指出哪两个力是作用力与反作用力，哪两个力是平衡力。
变式2：水平力F把一个物体紧压在竖直的墙壁上，静止不动，下列说法中正确的是（ ）
A. 作用力F跟墙壁对物体的压力是一对作用力与反作用力
B. 物体的重力跟墙壁对物体的静摩擦力，是一对平衡力
C. 作用力F与物体对墙壁的压力是一对作用力与反作用力
D. 物体对墙壁的压力与墙壁对物体的压力是一对作用力与反作用力
四、牛顿第三定律的应用
拔河是一项常见的集体性体育活动，其两队胜 ( http: / / www.21cnjy.com )负的结果深含着物理学原理。当然，围绕两队的胜负原因分析也存在不少的模糊认识。其实，决定拔河胜负的原因是多方面的，如地面的摩擦力、队员的体重、个人的力量、集体的合作等。
甲、乙两队拔河的时候，其中 ( http: / / www.21cnjy.com )力的关系比较复杂。如图所示，在分析甲队拉乙队与乙队拉甲队的力的大小时，必须运用牛顿第三定律——因为甲、乙两队是一对相互作用的物体。在分析两队的胜负原因时，必须运用牛顿第二定律——因为要分别以甲、乙两队为研究对象。
对甲队而言，如果，则两队胜负未定；如果，则甲队胜而乙队负；如果，则甲队负而乙队胜。
例7. 如图所示，一个大人（甲）跟 ( http: / / www.21cnjy.com )一个小孩（乙）站在水平地面上手拉手比力气，结果大人把小孩拉过来了。对这个过程中作用于双方的力的关系，不正确的说法是（ ）
A. 大人拉小孩的力一定比小孩拉大人的力大
B. 大人与小孩间的拉力是一对作用力与反作用力
C. 大人拉小孩的力与小孩拉大人的力一定相等
D. 只有在大人把小孩拉动的过程中，大人的力才比小孩的力大，在可能出现的短暂相持过程中，两人的拉力一样大
例8. 在天花板上用悬绳吊一重为G ( http: / / www.21cnjy.com )的电风扇，电风扇静止时受几个力作用？如图所示，这些力的反作用力是哪些力？这些力的平衡力是哪些力？如果电风扇正在匀速转动呢？当电风扇转动时与静止时相比较，对天花板的拉力是变大还是变小？为什么？
五、【同步练习】（答题时间：45分钟）
1. 甲、乙两队用一根轻绳进行拔河比赛，结果甲队获胜，则在比赛过程中（ ）
A. 甲队拉绳子的力大于乙队拉绳子的力
B. 甲队与地面间的摩擦力大于乙队与地面间的摩擦力
C. 甲、乙两队与地面间的摩擦力大小相等、方向相反
D. 甲、乙两队拉绳子的力大小相等、方向相反
2. 如图所示，P和Q叠放在一起，静止在水平桌面上，则下列说法中正确的是（ ）
A. P所受的重力和Q对P的支持力是作用力与反作用力
B. Q所受的重力和Q对P的支持力是平衡力
C. P对Q 的压力和Q对P的支持力是作用力和反作用力
D. Q对桌面的压力和桌面对Q的支持力是平衡力
3. 设马对车的作用力为F，车对马的作用力为FT。关于F和FT的说法正确的是（ ）
A. F和FT是一对作用力与反作用力 B. 当马与车做加速运动时，F>FT
C. 当马与车做减速运动时，F4. 下列说法正确的是（ ）
A. 苹果从树上落下，落向地球，说明苹果受地球的作用；但地球不动，说明地球不受苹果的作用
B. 汽车运动时，并没有别的物体吸引它，因此汽车的牵引力就无施力物体
C. 武术表演时，运动员用力打出去的空拳就没有受力物体
D. 喷气式飞机飞行时，是依靠喷出的气体对飞机产生的巨大动力
5. 在弹簧测力计两端各拴一绳，两端 ( http: / / www.21cnjy.com )都用100N的力各拉一绳，这时弹簧测力计读数为_________________N，弹簧测力计所受合力是_________________。
6. 一质量为50kg的人站在上升的升降 ( http: / / www.21cnjy.com )机底板上，升降机内挂着的弹簧测力计下悬挂着质量为5kg的物体，弹簧测力计的示数为40N。求此过程中人对升降机底板的压力。（g取10m/s2）
8. 跳高运动员从地面上起跳的瞬间，下列说法中正确的是（ ）
A. 运动员对地面的压力大于运动员受到的重力
B. 地面对运动员的支持力大于运动员受到的重力
C. 地面对运动员的支持力大于运动员对地面的压力
D. 运动员对地面的压力等于运动员受到的重力
9. 一个400N重的木箱放在大磅秤上，木箱内有一个质量为60kg的人站在小磅秤上，如图所示。如果人用力推木箱顶板，则小磅秤和大磅秤上的示数、的变化情况是（ ）
A. 增大，减小B. 增大，增大
C. 减小，不变D. 增大，不变
10. 一航天探测器完成对月球的 ( http: / / www.21cnjy.com )探测任务后，在离开月球的过程中，由静止开始沿着与月球表面成一倾斜角的直线飞行，先加速运动，再匀速运动，探测器通过喷气而获得推动力。以下关于喷气方向的描述中正确的是（ ）
A. 探测器加速运动时，沿直线向后喷气
B. 探测器加速运动时，竖直向下喷气
C. 探测器匀速运动时，竖直向下喷气
D. 探测器匀速运动时，不需要喷气
*11、类比水压是形成水流的原因，李楠同学猜想，血液在血管内流动时也需要一定的压力差来维持。假设血液匀速通过长度一定的血管时，受到的阻力与血液的流速成正比，即。那么，要想让血液匀速流过，血管两端就需要一定的压力差。设血管截面积为时，两端所需的压强差为；若血管截面积减少10%时，为了维持在相同的时间内流过同样体积的血液，压强差必须变为。请你通过计算比较的大小，说明血管变细可能是诱发高血压的重要因素之一。
第五讲功和能
一、功的概念：
（1）功的定义：物体受力的作用，并沿力的方向发生一段位移，就说力对物体做了功。
力对物体做功是和一定的运动过程有关的。功是一个过程量，功所描述的是力对空间的积累效应。
（2）功的两个要素：力和物体沿力的方向发生的位移。
例1. 下面列举的情况中所做的功不为零的是（ ）。
A. 举重运动员，举着杠铃在头上方停留3s，运动员对杠铃做的功
B. 木块在粗糙水平面上滑动，支持力对木块做的功
C. 一个人用力推一个笨重的物体，但没推动，人的推力对物体做的功
D. 自由落体运动中，重力对物体做的功
二、功的计算：
1. 如果力的方向与物体的运动方向一致，该怎样计算功呢？
2. 如果力的方向与物体的运动方向成某一角度，该怎样计算功呢
问题二：物体m在与水平方向成α角的力F的作用下，沿水平方向向前行驶的距离为l，求力F对物体m所做的功。
3、功的正负：
力对物体做正功还是负功，由F和l方向间的夹角大小来决定。
根据知：
（1）当0°≤时，，则，此时力F对物体做正功。
（2）当时，，则W＝0，即力对物体不做功。
（3）当时，，则，此时力F对物体做负功，也叫物体克服力F做功。
例2. 如图所示，B物体在拉力F的作用下向左运动，在运动的过程中，A、B之间有相互作用的力，则下列对力做功的情况分析正确的是（ ）。
A. A、B都克服摩擦力做功
B. A、B间弹力对A、B都不做功
C. 摩擦力对B做负功，对A不做功
D. 弹力对A不做功，对B做正功
变式1：一个力对物体做了负功，说明（ ）。
A. 这个力一定阻碍物体的运动
B. 这个力不一定阻碍物体的运动
C. 这个力与物体运动方向的夹角
D. 这个力与物体运动方向的夹角
例3. 如图所示，一个人用与水平方向成60°角的力F＝40N拉一个木箱，在水平地面上沿直线匀速前进了8m，求：
（1）拉力F对木箱所做的功。（2）摩擦力对木箱所做的功。
（3）外力对木箱所做的总功。
变式2：如图所示，质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ。现使斜面水平向左匀速移动距离l。试求：
（1）摩擦力对物体做的功（物体与斜面相对静止）；
（2）斜面对物体的弹力做的功；
（3）重力对物体做的功。
六、【同步练习】（答题时间：45分钟）
1. 下列有关功的一些说法中，正确的是（ ）。
A. F越大，做的功越多B. 位移越大，力对物体做的功越多
C. 摩擦力一定对物体做负功
D. 功的两个必要因素的乘积越大，力对物体做的功越多
2. 一个力对物体做了负功，说明（ ）。
A. 这个力一定阻碍物体的运动B. 这个力不一定阻碍物体的运动
C. 这个力与物体运动方向的夹角α＞90°D. 这个力与物体运动方向的夹角α＜90°
3. 关于摩擦力和功，下列说法正确的是（ ）。
A. 静摩擦力总是做正功，滑动摩擦力总是做负功
B. 静摩擦力对物体不一定做功，滑动摩擦力对物体一定做功
C. 静摩擦力对物体一定做功，滑动摩擦力对物体可能不做功
D. 静摩擦力和滑动摩擦力都可能对物体不做功
4. 下列哪些情况中力做的功为零？（ ）
A. 向上抛出一物体，上升过程中，重力对物体做的功
B. 卫星做匀速圆周运动时，卫星受到的引力对卫星所做的功
C. 汽车加速前进时，车厢底部对货物的支持力对货物所做的功
D. 汽车加速前进时，车厢底部摩擦力对货物所做的功
5. 下列关于作用力、反作用力做功的问题中，说法正确的是（ ）。
A. 作用力做功，反作用力也必定做功B. 作用力做正功，反作用力一定做负功
C. 作用力做功的数值一定等于反作用力做功的数值
D. 单纯根据作用力的做功情况不能判断反作用力的做功情况
6. 如图所示，物体A、B质量相同，与地面的动摩擦因数也相同，在力F作用下一起沿水平地面向右运动的位移为l，下列说法正确的是（ ）。
A. 摩擦力对A、B做的功一样多
B. A克服摩擦力做的功比B多
C. F对A做的功与A对B做的功相同
D. A所受的合外力对A做的功与B所受的合外力对B做的功相同
7. 如图所示，物体沿弧形轨道滑下后进入足够长的水平传送带，传送带以图示方向匀速运转，则传送带对物体做功的情况可能是（ ）。
A. 始终不做功 B. 先做负功后做正功
C. 先做正功后不做功 D. 先做负功后不做功
8. 如图所示，一物体以一定的初速度沿 ( http: / / www.21cnjy.com )水平面由A点滑到B点，摩擦力做功为W1；若物体从A＇点沿两斜面滑到B＇点，摩擦力做的总功为W2，已知物体与各接触面的动摩擦因数均相同，则（ ）。
A. B.
C. D. 都有可能
*9、晓欣同学看到一些小汽车的尾部都标有 ( http: / / www.21cnjy.com )“0.8”、“1.6”、“1.8”或“2.0”等字样，他上网查询得知这是汽车发动机“排气量”的数值。所谓排气量就是发动机气缸的工作容积，是指所有气缸内活塞从下止点到达上止点所扫过的容积之和。一般情况下发动机的“排气量”越大，功率越大。汽车发动机每一个工作循环要经历四个冲程，带动曲轴转动2周。现有一辆小轿车发动机排气量为1.8L，最大功率为74kW，当该发动机以最大功率工作时，曲轴的转速为5200r/min。汽油机工作时的最佳空燃比（即空气和燃油的质量比）为14:1，压缩比是10（即气缸总容积与燃烧室容积的比值），若发动机在最大功率时汽油和空气的混合密度为1.35kg/m3,汽油的热值为4.6×107J/kg、密度为0.71×103kg/m3。请计算：
1.这台发动机在最大功率时的热机效率。
2.发动机在最大功率时，汽车的最高时速为175km/h，计算在此情况下汽车每百公里油耗为多少升。
第六讲力学综合问题方法解析

一、概念辨析法
概念辨析法就是以物理概念、物理规律作为标准来衡量、辨析试题所给条件的作用和相互联系，从而得出结论的方法。
[例1]（江西省中考题）一个10N ( http: / / www.21cnjy.com )的物体，在水平拉力的作用下做匀速直线运动，3s内移动了15m。物体与地面间的摩擦阻力是2N，求：（1）拉力的功率；（2）上述条件下，物体匀速运动了10s，拉力做的功是多少？
分析：由于物体是水平方向做运动，重力 ( http: / / www.21cnjy.com )方向是竖直向下，根据做功的条件必须是作用在物体上的力和力的方向上物体移动距离的乘积，而本题在重力方向上没有移动距离，所以重力尽管作用在物体上，但不做功。
功率是反映做功快慢的物理量，定义为单位 ( http: / / www.21cnjy.com )时间（1s）内物体所做的功。当物体做匀速直线运动时，速度大小、方向始终保持不变，且物体此时应受平衡力的作用，因此水平拉力大小等于物体所受到的摩擦阻力，则拉力大小可知。最后利用相关公式去求得结果。
二、假设法
就是对物理现象、物理条件、物 ( http: / / www.21cnjy.com )理过程或物理结果事先作出假设，一般假设为理想状态或特殊情况，然后利用物理概念、规律等知识，作出推理、分析、演算直至得出结论。
[例2]（长沙市中考题）质量相等的两个实心小球A和B，已知它们的密度之比
现将A、B放入盛有足够多水的容器中，当A、B两球静止时，水对A、B两球的浮力之比为，则 kg/m3， kg/m3。
分析：判断A、B两球在水中 ( http: / / www.21cnjy.com )静止时的浮沉情况是解决问题的关键。不妨把两球可能出现的浮沉情况都进行假设，进行计算并与题目所给的条件进行比较，再作出正确的判断。

三、等效法
就是当我们所研究的物理现象或规律，其某一方 ( http: / / www.21cnjy.com )面跟另一简单的物理现象、规律效果相同时，用简单的物理模型代替复杂的模型，并保证物理意义、物理规律、作用效果不变的方法。
[例3]（山西省中考题）实心正方体木块（不吸水）漂浮在水面上，此时浸入水中的体积为600cm3（取10N/kg）求：
（1）木块受到的浮力；
（2）木块上放置一个重4N的铁块，静止后木块上表面刚好与水面相平，木块的密度是多大？
（3）木块上放置铁块后与未放铁块相比，木块下表面受到水的压强增大多少？
分析：这道题的第（1）问由阿基米德原理可直接求出；第（2）问中，木块的重力可由第（1）问浮力的大小及漂浮条件得到，再由可求出质量，所以，求木块密度的关键是要求出木块的体积。比较简单的方法是注意解题条件的等效变换，即放置在木块上铁块的重力大小恰好等于木块增加的浮力的大小，因而可求出增加的就是木块原来露出水面的体积，最后得到木块的总体积，从而求得木块的密度；第（3）问中，同样的道理，木块底部增加的压力就是，再由压强公式，就可求出增大的压强了。

四、整体法
所谓整体法，就是指思考物理问题时，不拘于问题 ( http: / / www.21cnjy.com )的局部特征，而是着眼于问题的整体结构，通过对问题全面认真考察。从客观上理解和认识问题的本质，挖掘和发现整体结构中问题的关键点，抓住问题的内在规律，从而使问题得以解决的思维方法。
[例4]（辽宁省中考题）一实心塑料块漂浮在水面上时，排开水的体积是300cm3，塑料块的质量是多大？当在塑料块上放置一个重2N的砝码后，塑料块刚好没入水中，问此时塑料块受到的浮力是多大？塑料块的密度是多大？（取10N/kg）
分析：对于两个物体（或两个以上）的连接体在液 ( http: / / www.21cnjy.com )体中的浮沉的习题是比较多的，求解的方法多样，将所有物体视为整体进行分析研究，是一种较好的方法，既省去了对每个物体进行受力分析，又简化了解题过程。

五、比例法
在应用定律、公式来解决实际物 ( http: / / www.21cnjy.com )理问题时，常会遇见某些物理量保持不变（或相等），因而只需要研究其中两个物理量之间关系的问题，这时常依据物理定律、公式，利用物理现象中保持不变（或相等）的量，将其他已知量与未知量建立比例关系，这种利用数学的比例式来解决物理问题的方法称之为比例法。
[例5]（重庆市中考题）甲、乙两个长方体，由不同材料制成，其中底面积分别为、，高度之比，密度之比为，若把甲放在水平桌面上，乙放在甲上，水平桌面受到的压强为7000Pa，把乙取下放在水平桌面上静止不动时，桌面对乙的支持力为多少牛？
分析：这是道力学综合题，主要考查 ( http: / / www.21cnjy.com )密度与压强知识的综合，此外还涉及到力的平衡，质量与重力关系等知识。该题的突破口可以从密度的概念出发，找出它们之间的知识链：密度——质量——重力——压力——压强。找出这些关系，利用比例式就可求解。
六、综合法
综合法是一种逆向思维方法，就是从要求的结论 ( http: / / www.21cnjy.com )或结果入手，分析所求结论或结果所需的条件，题意是否给出，若条件不足，则应先求解条件的不足部分，如此推导，直到与题意所给条件完全联系起来构成一个解题的整体过程。
[例6]（江苏省中考题）用如下图所示滑轮组提升水中的物体A。若物体的质量为140kg，体积为60dm3，滑轮组的机械效率为80%。求：
（1）物体A在水中被匀速提升时，拉力F是多大？
（2）如果动滑轮挂钩用钢丝绳与物体相连，而滑轮组所拉绳索能承受的最大拉力为350N，当物体露出水面体积多大时，拉绳会断？
（取10N/kg，滑轮组机械效率不变）
( http: / / www.21cnjy.com )
分析：此题涉及机械效率、滑轮组的力的作 ( http: / / www.21cnjy.com )用关系，浮力及力的平衡原理等多个知识点。由相关知识可知，要求解拉力就应先求有用功和总功，其中要求有用功又必须先求出浮力。由滑轮组的使用规律，可知绳自由端移动距离是重物升高距离的4倍。由此求解拉力的顺序为：
要求物体露出水面体积的大小，也就要求物体所受浮力的减小值，所以应根据后一次情况中力的平衡条件，先求出后一次情况中物体所受浮力。解题顺序是：
。

【竞赛模拟试题】
1. 小黄假日去图书馆阅览室看书， ( http: / / www.21cnjy.com )当馆内大厅的时钟指向3h55min，他离馆，刚到家时，家中的时钟指向4h10min，此时他发现书包忘在阅览室，便以相同速度原路返回去拿，来到图书馆大厅时，厅内时钟已是4h15min，家里的钟是准确的，那么，图书馆大厅的时钟是快还是慢？
2. 小华在假期探望外祖母，他坐 ( http: / / www.21cnjy.com )火车时发现，每经过铁轨接头处，车身都要振动一次，他还发现，火车进山洞前的一瞬间要鸣笛一次，小华恰好坐车尾，从听到笛声到车尾出洞，小华共数出84次车身振动，所用的时间1min45s，若车身长175m，每节铁轨长12.5m，山洞长度是多少？（设火车一直匀速直线行驶，声音在空气中的传播速度是340m/s）
3. 如图所示，竖直墙壁上靠着一个截面为三角形的楔块A，水平面上有一截面为正方形的木块B，现用一力F向左推B使B匀速向左运动，同时A也向上匀速运动，若三角形截面的斜边与墙壁成角，B的速度为1m/s，求A的速度。
( http: / / www.21cnjy.com )
4. 甲、乙两地相距100m，甲在乙的 ( http: / / www.21cnjy.com )正东方向，如图所示，某时刻甲以10m/s的速度向正北方向运动，同时乙以10m/s的速度向正东方向运动。
（1）以甲为参照物乙向什么方向运动？
（2）开始运动后经多长时间甲和乙的距离最小？
( http: / / www.21cnjy.com )
5. 考察到音响效果，一般剧场的混响时间应设计在（ ）
A. 0.1s左右 B. 1.5s左右 C. 3s左右 D. 5s左右
6. 一般人对频率在什么范围内的声音最为敏感？
7. 从遇到巨大声响时，为什么要迅速张开嘴巴或闭嘴同时用双手堵耳？
8. 有一种密度瓶大家可能没有见过 ( http: / / www.21cnjy.com )，但道理很简单，如图所示，它是一个壁较薄的玻璃瓶，配有磨光的瓶塞，瓶塞中央留有一细管，在注满水盖上塞子时，多余的水会从细管中溢出，从而保证瓶内总容积一定，如何用该密度瓶，天平（含砝码）及水来测量米粒的密度呢？简要写出操作步骤及计算表达式。
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9. 如图所示，A、B两物体叠放在水平桌面上，在两个水平力F1、F2的共同作用下以相同速度匀速向右运动，已知F1=5N，F2=3N，那么物体B受到物体A和桌面的摩擦力大小应分别为（ ）
A. 5N、3N B. 5N、8N C. 3N、8N D. 8N、8N
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10. 如图所示，一根细线绕过三个滑轮，两端固定在A、B两点，两动滑轮下所挂物体质量分别为、，两动滑轮上细线的夹角分别为和（），不计一切摩擦，则、的大小关系是（ ）
A. B. C. D. 无法确定
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11. 如图所示，甲、乙两车都沿斜面 ( http: / / www.21cnjy.com )向上运动，两车内都用细线悬挂一小球，当小球都与小车相对静止时，甲车内悬线正好在竖直方向上，乙车内悬线与斜面垂直，则（ ）
A. 甲车做的是匀速运动 B. 甲车做的是加速运动
C. 乙车做的是匀速运动 D. 乙车做的是减速运动
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12. 无论是木锯还是钢锯，它们的锯齿都是东倒西歪不在一个平面上，这是因为（ ）
A. 这样使锯齿更锋利
B. 这样使锯更耐受撞击
C. 锯用得太久，齿被撞歪
D. 可以使锯口加宽，减小材料对锯的摩擦力
13. 下列几种与摩擦有关的现象中，说法不正确的是（ ）
A. 高档服装一般用光滑丝织品作内衬，目的是便于穿脱
B. 高速公路的路面特点是比普通公路更光滑些
C. 在餐具中，从使用角度看，普通的竹筷要比塑料筷好
D. 木工用锯子锯木料时，要经常在锯条上抹些油
14. 如图所示，在光滑水平面上迭放着 ( http: / / www.21cnjy.com )甲、乙两物体，甲物体用细线挂在左边竖直墙上，现用力把乙物体从右端匀速拉出来，所用力F=15N，则甲、乙两物体受到的摩擦力是（ ）
A. ，，方向都向左
B. ，方向都向右
C. ，方向向右，，方向向左
D. ，方向都向左
15. 如图，重力为1N的木块静止在斜面上，则斜面对木块的作用力为（ ）
A. 大于1N B. 等于1N C. 小于1N D. 以上均有可能
16. 如图所示，重为G ( http: / / www.21cnjy.com )的物体A被夹在两固定且竖直的木板之间，设用大小为2.2G的力恰好可将A从木板中竖直向上抽出，那么能抽出A的竖直向下的力其最小值为 。
( http: / / www.21cnjy.com )
17. 如图所示，A、B、C三物体 ( http: / / www.21cnjy.com )叠放在水平桌面上，现用F=15N的拉力使三物体一起向右做匀速直线运动，则物体A受 个力的作用，物体B受 个力的作用，物体C受桌面摩擦力是 N。
( http: / / www.21cnjy.com )
18. 下图是一皮带传送装置，A是主动轮，B是从动轮，当轮转动时，带动放在绷紧的传送带上的物体C水平向左做匀速直线运动，则皮带上点，点及物体C受到的摩擦力方向如何？
( http: / / www.21cnjy.com )
19. 如图，一个圆台形 ( http: / / www.21cnjy.com )的筒子，下用一重力忽略不计薄片贴住，浸入水中后，薄片不会下落，如果筒中注入100g水，恰能使它脱落，则下列情况哪种能使薄片下落（ ）
A. 在薄片中央轻放100g砝码
B. 慢慢注入100g酒精
C. 慢慢注入100g水银
D. 上述三种做法都不行
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20. 在一边长为10cm的立方体 ( http: / / www.21cnjy.com )铁块的表面上，从垂直方向打一个深为5cm，直径为2cm的圆洞，将不同的表面放在桌子中央，它对桌面的压强和未打洞时相比较（ ）
A. 一定增大 B. 一定减小 C. 不变 D. 增大、减小都有可能

第二十届全国初中应用物理竞赛试题
注意事项： 1．请在密封线内坟写所在地区、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：2010年3月28日（星期日）上午9:30～11:10
题号 一 二 三 四 五 六 总分
分数
复核
一、选择题（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。
1．2009年的诺贝尔物理学奖由三人分享，其中因在光纤通信技术方面所做的原创性工作而被称为“光纤之父”的美籍华人是（ 　）
A．钱永健　　　B．朱棣文　　　C．高馄　　　D．丁肇中
2．晴朗无风的早晨，当飞 ( http: / / www.21cnjy.com )机从空中飞过，在蔚蓝的天空中会留下一条长长的“尾巴”，如图1所示，这种现象俗称为“飞机拉烟”。产生这一现象的原因之一是飞机在飞行过程中排出的暖湿气体遇冷所致。在这一过程中，暖湿气体发生的物态变化是（ 　）
A．熔化　　B．液化　　C．蒸发　　　D．升华
3． 2010年1月2日起， ( http: / / www.21cnjy.com )我国北方大部地区遭遇大范围降雪天气袭击。大雪严重影响了民航、铁路和高速公路等交通，如图2所示。在遇到这种天气时，为了尽快清除积雪，常用的办法是撒“融雪盐”，这是因为（ 　）
A．“融雪盐”与少量水发生化学反应，产生的热量使周围的冰雪熔化
B．“融雪盐”产生“保暖层”，使冰雪吸收足够的“地热”而熔化
C．使雪形成“含融雪盐的雪”，“含融雪盐的雪”熔点低于当地温度，使雪熔化
D．“融雪盐”有利于冰雪对阳光的吸收，从而加快冰雪的熔化
4．小明发现户外地面以上的冬季供热管道每隔一段距离总呈现型，如图3所示。其主要原因是（ 　）
A．为了避开行人和建筑物　　　　　 B．为了美观
C．为了避免管道因热胀冷缩导致的损坏　 D．为了方便工人师傅安装和检修
5．体操、投掷、攀岩等体育运动都不能缺少的“镁粉”，它的学名是碳酸镁。体操运动员在上杠前都要在手上涂擦“镁粉”，其目的是（ 　）
A．仅仅是为了利用“镁粉”吸汗的作用，增加手和器械表面的摩擦而防止打滑
B．仅仅是为了利用手握着器械并急剧转动时“镁粉”能起到衬垫作用，相当于在中间添加了一层“小球”做“滚动摩擦”
C．仅仅是为了利用“镁粉”填平手掌的褶皱和纹路，使手掌与器械的接触面增大，将握力变得更加实在和均匀
D．上述各种功能都具有
6．小新同学家中的墙壁上竖直悬挂着一指针式电子钟，当其因电池电能不足而停止时，指针最可能停在如图4中所示的哪个位置附近（ 　）
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7．小明在用可变焦 ( http: / / www.21cnjy.com )的光学照相机（一种镜头焦距大小可根据需要发生改变的光学照相机）给小兰拍了一张半身照之后，保持相机和小兰的位置不变，又给小兰拍了一张全身照。关于这个过程对相机的调节，下列说法中正确的是（ 　）
A．焦距变大，像距也变大　　B．焦距变小，像距也变小
C．焦距变大，像距变小　　　D．焦距变小，像距变大
8．为判断一段导线中是否有直流电流通过，手边若有下列几组器材，其中最为方便可用的是（ 　）
A．小灯泡及导线　　　　　　　　B．铁棒及细棉线
C．带电的小纸球及细棉线　　　　D．被磁化的缝衣针及细棉线
9．物理小组的同学想利 ( http: / / www.21cnjy.com )用闪电和雷声的时间间隔计算闪电发生位置到他们的距离，以下是四位同学提出的不同方案，其中计算结果误差最小的应该是（ 　）
A．记录刚刚看到闪电至刚刚听到雷声的时间，再乘以声速
B．记录刚刚看到闪电至雷声刚刚结束的时间，再乘以声速
　C．由两位同学分别按选项A, B两种方法测量时间，求平均值后，再乘以声速
D．由一位同学按照选项A的方法，多测几次对应不同闪电与雷声的时间间隔，求平均值后，再乘以声速
10．图5是环卫工人用的一种垃圾夹的 ( http: / / www.21cnjy.com )结构示意图。拉绳的一端固定在手把上，另一端穿过空心管杆与两夹爪的一端相连。当用力捏手把时，夹爪在拉绳的作用下可夹持物体，同时弹簧被压缩；当松开手把时，夹爪在弹簧的作用下恢复原状。在使用过程中，手把和夹爪分别是（ 　）
A．省力杠杆，费力杠杆
B．费力杠杆，省力杠杆
C．省力杠杆，省力杠杆
D．费力杠杆，费力杠杆　　　　
二、简答下列各题（每题5分，共30分）
1．小军的爸爸想拆除厨房一盏灯，并将控制该灯的开关改成插座。但是他家所有的线路都是暗线（除了电灯和开关的接线盒处，其余部的导线都在墙内），若将改动后的线路重新铺设成暗线则因工程量太大而不切实际，铺设明线又不美观。小军得知后，又经过认真思考，他根据物理课上所学的知识，首先画出了他家现有接线的电路图（如图6所示），并认为只需在原线路上稍作改装 ( http: / / www.21cnjy.com" \o "欢迎登陆21世纪教育网 )，就能达到目的。请你用文字说明小军的改装方法，并在右侧虚线框中画出改装后的电路图。
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2．2008年8月1日， ( http: / / www.21cnjy.com )京津城际高速铁路正式开通运营，使用的是国产“和谐号”CRH3型动车组（如图7所示）。该车车厢内部设有独特的空气调节系统，夏天送冷风时，车顶中部和车窗下部的送风量之比约为3: 1；冬天送热风时，车顶中部和车窗下部的送风量之比约为1: 30这样送出的风平和、均匀，保障车厢各处温度适宜。请定性解释采用这种送风比例设计的原因。
3．“鸳鸯火锅”是用金属片将锅的内部空间隔成相等的两部分，一边放清汤卤，一边放红汤卤，清汤和红汤的质量、主要成分以及初温几乎相同，但是清汤卤一侧液面没有油层，红汤卤一侧液面有一层麻辣风味的油，如图8所示。吃饭的人们可根据自己的喜好把食物放入不同的汤料中进行烫测。但小新注意到每次使用这种“鸳鸯火锅”吃烫测食品时，总是红汤卤 ( http: / / www.21cnjy.com" \o "欢迎登陆21世纪教育网 )一侧首先沸腾。最初，小新认为这是由于红汤卤一侧的火更大些，但观察发现，两边的火焰相同。试分析为什么总是红汤卤一侧先沸腾。
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4．小丽在厨房帮妈妈做饭时发现菜刀上有两种孔，如图9所示，她对这两种孔的作用不了解。请你给她解释图中孔①、②的作用。
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5．中新网2009年5月20日电：英国《每日邮报》19日刊登了一组照片，如图10所示。灰鹅在飞行途中突遇强风，这只艺高胆大的灰鹅做出了令人吃惊的动作—以飞行方向为轴线，横向转体180度，但最难的是—它的头部依然保持着正常飞行时的姿态！虽然这看起来有些不可思议，连世界上最优秀的体操运动员都会被其柔韧的鹅脖所折服。请你思考并回答 ( http: / / www.21cnjy.com" \o "欢迎登陆21世纪教育网 )，灰鹅这样转体的效果是什么，为什么？
6．露天放置的大 ( http: / / www.21cnjy.com )型石油液化气罐，为了防止因温度过高而造成爆炸等事故，罐体外表面通常漆成银白色，如图11所示。而露天安装的电力变压器，同样为了防止因温度过高而造成火灾等事故，在采用加注冷却油、安装散热管等一系列散热措施的同时，却把其外表面漆成颜色很深的灰黑色，如图12所示。同样是为了防止温度过高，一个外表面漆成颜色很浅的银白色，另一个外表面却漆成颜色很深的灰黑色，这是为什么呢？
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三、（11．分） ( http: / / www.21cnjy.com )黑光诱虫灯是应用物理学原理治理害虫的一种专用设备，其结构和工作电路与普通的日光灯的基本相同，区别只是黑光诱虫灯灯管的材料和其内壁上所涂的荧光粉不同。有的黑光诱虫灯的灯管外侧加一层高压电网杀灭害虫，如图13所示，有的是直接利用自然水源（如养鱼池等）杀灭害虫。黑光诱虫灯在正常工作时，会发出波长为365nm的“光”，尽管这种“光”，人眼看不见，一些害虫却看得见。具有趋光特性的害虫见到这种“光”后即纷纷飞来，为进一步杀灭害虫创造条件。
1．为什么人眼看不见黑光诱虫 ( http: / / www.21cnjy.com )灯发出的“光，’？它发出的是红外线还是紫外线？［人的视觉频率范围：（0.43～0.75）×1015Hz]
2.尽管人眼看不见黑光诱虫灯发出的“光”，但技术人员仍然不允许我们用肉眼近距离地直接观察正在正常工作的黑光诱虫灯灯管。这是为什么？
3.通常一盏H-40型40W的 ( http: / / www.21cnjy.com )黑光诱虫灯可以用来诱杀害虫的果园范围约35亩。小胖家承包有400亩果园，在果园里安装的这种黑光诱虫灯每年工作约150天，每天工作约10小时，电价按每度电0.5元计算，则每年需要为这些黑光诱虫灯交多少元电费？
4.请解释上述两种黑光诱虫灯是如何杀灭害虫的。
四、（12分）小明发现他家的电源插排上有多个指示灯，如图14 甲所示。小明将电源插排拆开后发现，每个指示灯实际上是一个发光二极管，每个发光二极管和一个定值电阻串联后接在220V的电源上。 他通过查阅资料得知，发光二极管的结构与普通二极管相似，由一个PN结构成， ( http: / / www.21cnjy.com" \o "欢迎登陆21世纪教育网 )具有单向导电性。当在发光二极管上加正向电压时，发光二极管导通并发光；当加反向电压时，发光二极管截止（电阻可视为无穷大）且不发光。如果将发光二极管D和电阻R接在如图14乙所示的正弦交流电路中，只有在交流电压正半周期时，发光二极管导通，在负半周期时不导通。并可以证明：若用UD表示发光二极管导通时其两端的电压，当所力口的交流电压为U时，电阻R上的电压为，实际上交流电压值是变化的，其瞬时可达到的最大值约为U。
查表可知发光二极管正常发光时其两端的电压约为2V,通过它的电流约为l0mA，计算时忽略发光二极管发光过程中消耗功率的变化。
（1)为了保证发光二极管的安全，需要串联一个多大阻值的定值电阻？
(2)此时发光二极管和定值电阻消耗的总功率为多大？
(3)如果我国有一亿个家庭每 ( http: / / www.21cnjy.com )天使用带有一个发光二极管指示灯的插排，每天工作24小时，那么我国每年（按365天计算）要损耗多少度电？
(4)根据此现象警示我们平时要如何节约用电？
五、（12分）现代社会汽车大量增加，发 ( http: / / www.21cnjy.com )生交通事故的一个重要原因是遇到意外情况时车不能立即停止。司机从看到情况到肌肉动作操纵制动器来刹车需要一段时间，这段时间叫反应时间；在这段时间内汽车要保持原速前进一段距离，这段距离叫反应距离。从操纵制动器刹车，到车停下来，汽车又要前进一段距离，这段距离叫制动距离。
下面是一个机警的司机驾驶一辆保养得很好的汽车在干燥的水平公路上以不同的速度行驶时，测得的反应距离和制动距离。请回答：速度/km·h-140506080100反应距离/m79111519制动距离/m813203454 （1)刹车过程中轮胎会发热，这是什么原因？是什么能转化为什么能的过程？ (2)利用上表数据，通过计算求出该司机的反应时间大约是多少秒？ （3分析上表数据可知，汽车制动距离与行驶速度有什么关系？ (4)为了提醒司机朋友在雨雪天气里注意行车安全，在高速公路旁边设置了“雨雪路滑，减速慢行”的警示牌，请简要说明这句话的物理道理。 ( http: / / hfwq. )
速度/km·h-1 40 50 60 80 100
反应距离/m 7 9 11 15 19
制动距离/m 8 13 20 34 54
（1)刹车过程中轮胎会发热，这是什么原因？是什么能转化为什么能的过程？
(2)利用上表数据，通过计算求出该司机的反应时间大约是多少秒？
（3分析上表数据可知，汽车制动距离与行驶速度有什么关系？
(4)为了提醒司机朋友在雨雪天气里注意行车安全，在高速公路旁边设置了“雨雪路滑，减速慢行”的警示牌，请简要说明这句话的物理道理。
六、（15分）“手拉葫芦”（如图15所示）是 ( http: / / www.21cnjy.com )一种携带方便、使用简易的手动起重机械，广泛用于工厂、工地、矿山、农业生产等环境，用来完成起吊货物等任务。其中HCB30型“手拉葫芦”的技术数据如下表：
型号 HCB30 承载链条股数 （股） 2
最大承受质量 （t） 3 链条直径 （mm） 8
一次起升高度 （mm） 3 手拉轮直径 （mm） 150
测试载荷 （kN） 37.5 承载轮直 ( http: / / www.21cnjy.com" \o "欢迎登陆21世纪教育网 )径 （mm） 50
最小净空高度 （mm） 470 净重 （kg） 21.7
最小载荷所需拉力 （N） 360 毛重 （kg） 22.3
注：“一次起升高度”是 ( http: / / www.21cnjy.com )指，成年人在站立状态，用左、右两手交替拉动手拉链条进行正常起重操作的过程中，左手或右手下拉一次（按30cm计），所吊重物上升的高度。承载轮上所缠的承载链条较粗且两端固定，而手拉轮上所缠的手拉链条较细且构成一个完整的环。工作过程中，手拉链条、承载链条在轮上都不打滑。其缠绕情况如图16所示。（取g＝l0N/kg）
1.根据题目中提供的相关信息，通过计算，分析判断HCB30型“手拉葫芦”的手拉轮与承载轮是否是一个共轴的轮轴？
2．计算该型“手拉葫芦”在满载的情况下正常工作时的机械效率。
第二十一届初赛试题
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 ( http: / / www.21cnjy.com )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图片，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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )，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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )、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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )。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℃ ( http: / / www.21cnjy.com )，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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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=4r2)
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
第二十一届复赛试题
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，满分为100分。
4．答卷时间：2011年4月17日(星期日)上午9：30～11：10。
一、(16分)测定患者的血沉，是医学上用来帮助医生对病情作出正确判断的一种手段。把新鲜的血液，加入抗凝剂，静置一定时间后形成抗凝血后，红血球即从血浆中分离出来而下沉。设抗凝血是由红血球和血浆组成的悬浮液，血浆的密度ρ0≈1. 0×103kg/m3，红血球的密度ρ≈1.3×103kg/m3。将抗凝血放进竖直放置的血沉管内，红血球起初在血浆中加速下沉，然后一直匀速下沉，其匀速下沉的速度称为“血沉”。正常人血沉的值大约是=12mm／h。如果把红血球近似看作半径为R的小球，它在血浆中下沉时所受的粘滞阻力为，在室温下=1.8×10-3Pa﹒s，已知，试根据以上信息解答下列问题：
1．红血球在血浆中为什么先加速下沉后一直匀速下沉
2．计算红血球半径的大小。
二、(16分)为了推进环保和节能理念 ( http: / / www.21cnjy.com )的实施，某公司开发生产了“风光互补路灯”，该路灯只需要晒晒太阳吹吹风就能工作，如图l所示。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，二者皆备时同时发电，并将电能输至蓄电池储存起来，供路灯照明使用。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，放电余留20％左右即停止电能输出。
下表为某型号风光互补路灯系统配置方案。问：
风力发电机 太阳能电池组件
最小启动风速 1.0m/s 太阳能电池 36W
最小充电风速 2.0m/s 太阳能转化效率 15%
最大限制风速 12.0m/s 蓄电池 500Ah-12V
最大输出功率 400W 大功率LED路灯 80W-12V
1．当风速为6．0m／s时，风力发电机的输出功率将变为50W，在这种情况下，将蓄电池的电量由20％充至90％需多长时间
2．如果当地垂直于太阳光的平面得到的太阳辐射最大强度约为240W／m2，要想太阳能电池的最大功率达到36W，太阳能电池板的面积至少要多大
3．若遇到阴天无风的天气，仅靠蓄电池供电，最多可供灯具正常发光多长时间
三、(16分)电动自行车是倍受人们 ( http: / / www.21cnjy.com )青睐的一种交通工具，如图2所示。其主要结构就是在原来的普通自行车的基础上，增加了电动机及供电、传动设备，它可以电动骑行，亦可以脚踏骑行。电动骑行时，蓄电池为车上的电动机供电，电动机为车提供动力；脚踏骑行时，与普通白行车相同。
下表是某型号电动白行车主要技术参数。
整车 整车质量 40kg
最高车速 ≤30km/h
最大噪声 ≤62dB
蓄电池 电压 48V
容量 12A·h
电动机 额定电压 48V
额定功率 240W
1．仔细观察电动自行车的构造，会发现很多地方用到了物理知识。请仿照下面的示例，再列举三处应用物理知识进行设计的事例。
示例：电动自行车的车座大而扁平，可减小压强。
答：(1)
(2)
(3)
2．当一个初三学生骑着电动自行车在平直的公路上匀速行驶时，轮胎与地面的总接触面积约为40cm2，此时路面受到的压强约为多大
3．电动自行车以额定功率行驶时通过电动机线圈的电流是多大
4．蓄电池充足电后储存的能量是多少
5．在蓄电池充足电后为电动机供电的过程中 ( http: / / www.21cnjy.com )，当把储存能量的80％提供给电动机后就应进行充电。若电动机工作时将电能转化为对自行车输出机械能的效率为75％，电动自行车在平直的公路上匀速行驶时受到的阻力为30N，则蓄电池充一次电最多能完全依靠储存的电能连续行驶多远
6．从环保的角度来看，与摩托车相比，电动自行车有什么优缺点 (各列举一条)
四、(16分)家用燃气快速热水器 ( http: / / www.21cnjy.com )(如图3所示)是一种方便、快捷且不受天气影响的洗浴设备。下表为某品牌家用燃气快速热水器的主要技术数据。已知天然气的热值为8×107J／m3，水的比热容为4.2x103J／(kg·℃)。
生产许可证 XK00-1020044
执行标准 GB6932-2001
型 号 JSD-D8JA
燃气种类 天然气
额定燃气压强 2000Pa
额 定 热 负 荷 16kW
适用水压 0.025MPa～0.75MPa
额定产热水能力 8L/min (Δt=25K)
额定电压 3V (DC)
1．为安全使用此热水器，机体上印 ( http: / / www.21cnjy.com )有一些警告，其中一条是这样说的：“气温低于0℃时，用后请打开放水塞，放尽机体内存水，再拧紧…”。请解释为什么要这样做
2．试求该型号家用燃气快速热水器正常工作时的烧水效率。
3．若在额定产热水能力下进行淋浴，一次淋浴总计加热时间为20min，则此次淋浴至少需消耗多少天然气
4．为防止燃气热水器在无 ( http: / / www.21cnjy.com )水或水压过低时“干烧”，技术人员设计了很多种“水气联动”装置，实现通常所说的“水到气到”。图4就是其中一种“水气联动”装置的原理图，你能看出它的工作原理吗 请简述它是如何利用“水到”来控制“气到”的。
5．为了防止热水器工作过程中加 ( http: / / www.21cnjy.com )热火焰意外熄灭导致燃气泄漏，技术人员设计了“火灭断气”的装置。如图5所示为一种“火灭断气”装置的原理图，请根据这个原理图，简述它是怎样实现“火灭断气”功能的
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五、(18分)小芳家里新买了一台电热水器，从“用户手册”中，她获得了以下资料，请根据这些资料完成相应的计算：
一、外形尺寸(mm)
A B C D E F
781 100 196 196 353 434
二、技术数据
额定功率/W 1000/1500/2500 额定压力/MPa 0.8
额定电压/V 交流220 容 积/L 50
频 率/Hz 50 净 重/kg 19
1．图6为安装示意图，安装时要 ( http: / / www.21cnjy.com )将L形挂钩用膨胀螺钉固定在承重墙上，上表是热水器的部分数据，请估算L形挂钩受到的最大向下拉力F及对应此时膨胀螺钉与承重墙体间的摩擦力f.
2．这台热水器共有三挡加热功率，销 ( http: / / www.21cnjy.com )售人员曾介绍说：热水器内部有两个加热管。请你根据销售人员的介绍，猜测并画出内部加热电路的主要结构(简化的等效电路图)。然后依据你的猜想，计算出每个加热管的电阻值。
3．产品说明书上标明：当达到设定温度，停 ( http: / / www.21cnjy.com )止加热后，如果水温降到低于设定温度4℃时，热水器将自动以设置功率将桶内的水加热至设定温度，如此反复直至手动停止加热。小芳想到了国家提倡的峰谷电价制度的有关规定：2011年起，本地的分时电价为：峰时段(08：00～22：00)0．6元／度，谷时段(22：00～次日08：00)0．3元／度。她想，如果每天下午6点洗浴时需要把20℃的冷水加热至50℃，可以下午直接加热，也可以早晨8点前加热好，让热水器自动保温至下午6点，哪种方式更省钱呢 为此她利用热水器提供的测温功能测量了水温从50℃降至46℃需要190分钟，已知c水=4.2×103J／(kg·℃)，请帮她通过计算做出哪种方式更省钱的判断。
六、(18分)电动木工机械的发明 ( http: / / www.21cnjy.com )和应用大大地降低了木工的劳动强度，且大幅度地提高了劳动效率。木工圆锯机就是一种常见的用来锯切木料的电动木工机械。如图7所示为某型号电动木工圆锯机，其主要结构如图8所示。它采用电动机作为动力，通过皮带传动的方式带动与圆形锯盘共轴安装的皮带轮，从而带动周边有齿的圆形锯盘高速转动以锯开木料。它的主要技术数据如下表：
最大锯盘直径 mm 400
最大锯切厚度 mm 125
配套电动机 额定功率 kW 3
额定转速 r/min 1420
额定电压 V 380
额定电流 A 5.0
额定频率 Hz 50
型 号 Y100L2-4
防护等级 IP44
1．小明仔细观察圆形锯盘后发现，圆形锯 ( http: / / www.21cnjy.com )盘的周边除了有齿外，还开有图9所示的很深的缝，缝的底端打有一个小圆孔，锯齿部分还比锯盘部分稍厚一些。请你从物理学的角度说说这样做的道理。
2．该型号电动木工圆锯机正常工作时，图8中的哪一侧皮带上的拉力较大 并说明你做出判断的理由。
3．若测得与圆形锯盘共轴安装的皮带轮的直 ( http: / / www.21cnjy.com )径为9.2cm，电动机的皮带轮的直径为11．0cm。电动机满负荷工作时配套电动机输出机械能的效率为90％，则此时皮带上较大的拉力与较小的拉力的差值是多大
4．若将皮带传动的效率看作1 ( http: / / www.21cnjy.com )00％，共轴传动的摩擦损耗不计。试估算该型号电动木工圆锯机安装最大锯盘正常工作时，圆形锯盘所受到的木料的阻力是多大
甲
乙
图1
图2
图3
北极星
图4
北斗星
乙
图5
甲
乙
图6
甲
乙
图7
甲
丙
图8
甲
图9
乙
丙
图10
电源
声控开关
光控开关
电源
声控开关
光控开关
甲
乙
图11
图12
图13
图1
图3

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