題目列表(包括答案和解析)
法拉第 |
邁克爾·法拉第(MichaelFaraday,1791—1867)是19世紀電磁學領域中最偉大的實驗物理學家。他于1791年9月22日生于倫敦附近的紐因格頓，父親是鐵匠。由于家境貧苦，他只在7歲到9歲讀過兩年小學。12歲當報童，13歲在一家書店當了裝訂書的學徒。他喜歡讀書，利用在書店的條件，讀了許多科學書籍，并動手做了一些簡單的化學實驗。 1812年秋，法拉第有機會聽了著名化學家戴維的四次講演，激起對科學研究的極大興趣。他把戴維的講演精心整理并附上插圖后寄給戴維，希望戴維幫助他實現科學研究的愿望。1813年3月，戴維推薦法拉第到皇家研究院實驗室作了自己的助理實驗員。1813年10月，法拉第跟隨戴維到歐洲大陸進行學術考察18個月。在這期間他有機會參觀了各國科學家的實驗室，結交了安培、蓋·呂薩克等著名科學家，了解了他們的科學研究方法。回到英國后，法拉第就開始了獨立的研究工作，并于1816年發表了第一篇化學論文，以后又接連發表了幾篇。 1820年奧斯特發現電流的磁效應，受到科學界的關注，促進了科學的發展。1821年英國《哲學年鑒》的主編約請戴維撰寫一篇文章，評述奧斯特發現以來電磁學實驗的理論發展概況。戴維把這一工作交給了法拉第。法拉第在收集資料的過程中，對電磁現象的研究產生了極大的熱情，并開始轉向電磁學的研究。他仔細地分析了電流的磁效應等現象，認為既然電流能產生磁，磁能否產生電呢?1822年他在日記中寫下了自己的思想：“磁能轉化成電”。他在這方面進行了系統的研究。起初，他試圖用強磁鐵靠近閉合導線或用強電流使另一閉合導線中產生電流，做了大量的實驗，都失敗了。經過歷時十年的失敗、再試驗，直到1831年8月29日才取得成功。他接連又做了幾十個這類實驗。1831年11月24日的論文中，他把產生感應電流的情況概括成五類：變化著的電流；變化著的磁場；運動的恒定電流；運動的磁場；在磁場中運動的導體。他指出：感應電流與原電流的變化有關，而不是與原電流本身有關。他將這一現象與導體上的靜電感應類比，把它取名為“電磁感應”。為了解釋電磁感應現象，法拉第曾提出過“電張力”的概念。后來在考慮了電磁感應的各種情況后，認為可以把感應電流的產生歸因于導體“切割磁力線”。在電磁感應現象發現二十年后，直到1851年才得出了電磁感應定律。 1833年到1834年，法拉第從實驗得出了電解定律，這是電荷不連續性的最早的有力證據。 法拉第的另一貢獻是提出了場的概念。他反對超距作用的說法，設想帶電體、磁體周圍空間存在一種物質，起到傳遞電、磁力的作用，他把這種物質稱為電場、磁場。1852年，他引入了電力線(即電場線)、磁力線(即磁感線)的概念，并用鐵粉顯示了磁棒周圍的磁力線形狀。場的概念和力線的模型，對當時的傳統觀念是一個重大的突破。 法拉第從近距作用的物理圖景出發，還預見了電、磁作用傳播的波動性和它們傳播的非瞬時性。他在1832年3月12日寫給英國皇家學會的一封密封信中，信封上寫著“現在應當收藏在皇家學會檔案館里的一些新觀點”，這封信直到1938年才啟封公布，信中法拉第說明了他的上述新觀點。表現了法拉第深邃的物理洞察力和深刻的物理思想。 法拉第把他做過的實驗整理成《電學實驗研究》一書，書中收集了三千多個條目，詳細記述了他做過的實驗和結論，是一本珍貴的科學文獻。 法拉第是靠自學成才的科學家，在科學的征途上辛勤奮斗半個多世紀，不求名利。1825年，他參與冶煉不銹鋼材和折光性能良好的重冕玻璃工作，不少公司和廠家出重金聘請法拉第為他們的技術顧問。面對15萬鎊的財富和沒有報酬的學問，法拉第選擇了后者。1851年，法拉第被一致推選為英國皇家學會會長，他也堅決推辭掉了這個職務。把全身心獻給了科學研究事業，終生過著清貧的日子。 1855年他從皇家學院退休。1867年8月25日在倫敦去世。遵照他“一輩子當一個平凡的邁克爾·法拉第”的意愿，遺體被安葬在海格特公墓。為了紀念他，用他的名字命名電容的單位──法拉。 選自：《物理教師手冊》 |
第十六屆全國初中應用物理知識競賽初賽試卷
一、選擇題 以下各小題給出的四個選項只有一個是正確的，把正確
選項前面的字母填在題后的括號內(每小題3分，共15分)。
1．小亮同學從超市買來一個玻璃瓶裝的鐵皮蓋罐頭，想把瓶蓋打開，可是怎么也擰不動。小亮的哥哥用螺絲刀沿瓶蓋的邊輕輕撬了幾下，一擰就打開了。這主要是因為用螺絲刀撬瓶蓋可以 【 】
A．增大瓶蓋直徑，減小瓶蓋側壁對瓶的壓力
B．減小瓶蓋與瓶口的接觸面積
C．減小瓶內外氣體的壓力差
D．由于撬了蓋的一邊，而增大了蓋的另一邊的壓力
2．高壓輸電線路的鐵塔頂端有一條(或兩條)比下面輸電線細的金屬線(如圖1～圖2)，它的作用是 【 】
A．加強鐵塔的穩定性
B．傳輸零線的電流
C．防雷電，起到避雷針的作用
D．作為備用線，供輸電線斷開時應急使用
3．用普通照相機拍照時，要按被照物體距相機鏡頭的遠近進行“調焦”，使用起來不太便捷。有一種“傻瓜”相機，只要把想拍攝的景物全部納入取景器內，不論遠處還是近處的物體，在照片上都比較清晰，從而使拍照的過程變得十分快捷。這種“傻瓜”相機不用“調焦”的奧秘是 【 】
A．采用了長焦距的鏡頭，使遠近不同的物體成像的位置相差不大
B．采用了短焦距的鏡頭，使遠近不同的物體成像的位置相差不大
C．采用了長焦距的鏡頭，使遠近不同的物體成像的位置相同
D．采用了短焦距的鏡頭，使遠近不同的物體成像的位置相同
4．磁帶錄音機既可以錄音，也可用以放音，其主要部件為運行的磁帶和繞有線圈的磁頭。錄音時，磁帶上的磁粉被由聲音信號轉化而來的電流產生的磁場所磁化，這樣便將聲音信號轉化為磁信號記錄在磁帶上；放音時，再把磁帶上的磁信號通過磁頭轉化為電信號使揚聲器發聲。對于錄音機錄音、放音過程的基本原理，下列各種說法中正確的是 【 】
A．錄音的基本原理是電磁感應，放音的基本原理是電流的磁效應
B．錄音的基本原理是電流的磁效應，放音的基本原理是電磁感應
C．錄音和放音的基本原理都是電流的磁效應
D．錄音和放音的基本原理都是電磁感應
5．王勇同學在賓館飯店看到一種自動門，當有人靠近時，門會實現自動開閉。王勇同學對此產生了濃厚的興趣，他很想知道自動門是如何實現自動控制的。為此他反復做了幾次試驗：當他輕輕地靠近自動門時，門自動打開；當把一個足球滾向自動門時，門自動打開；當把一面底部裝有滾珠的無色透明大玻璃板，直立著滑向自動門時，門不打開。王勇同學根據探究試驗的結果，對自動門的自控原理提出了以下幾種猜想，你認為其中最合理的猜想是 【 】
A．自動門“聽”到來者的聲音時，通過聲控裝置實現自動開閉
B啟動門探測到靠近的物體發射出的紅外線，通過光控裝置實現自動開閉
C自動門本身能發射出一種紅外線信號，當此種信號被靠近的物體反射時，就會實現自動開閉
D．靠近門的物體通過空氣能產生一種壓力傳給自動門，實現自動開閉
二、填空題(共15分)
1．(3分)如圖3所不，小婷乘汽車到姥姥家去度假，汽車在平直公路上行駛。小婷的感覺是：遠處的村莊相對于電線桿在向_________運動；近處的小樹相對于電線桿在向_______運動；電線桿周圍的景物看起來好像在繞電線桿做_____時針
轉動。
2．(3分)列車上出售的食品常常放在如圖4所示的小推車上，若貨物均勻擺在車內，當前輪遇到障礙物A時，售貨員向下按扶把，這時手推車可以視為杠桿，支點是_____(寫出支點位置的字母)；當后輪遇到障礙物A時，售貨員向上提扶把，這時支點是______。后一種情況下，手推車可以視為______力杠桿。
3．(3分)在海拔3000 m以上的高原地區，汽車發動機的冷卻水容易沸騰，這是因為高原地區_______的緣故。常年生活在平原地區的人到達該地區后，由于空氣稀薄會產生缺氧反應，為了得到足夠的氧氣，人會不自覺地進行深呼吸，這時肺的容積與在平原上相比要擴張得更_______(選填“大”或“小”)一些。
4．(3分)汽車上的機械式里程表是用安裝在輪上的一組計數齒輪來實現計數的，而這些計數齒輪又通過特定的傳動裝置被車輪的轉動所驅動。同時車輪的轉動還通過特定的傳動裝置，傳遞給由電磁感應原理制成的傳感器，傳感器再將反映車輪轉動情況的電信號顯示在速度表上，從而指示此時的車速。當輪胎用久了有明顯的磨損后，就會使所計里程和指示的時速產生誤差。若里程表記錄里程為12000 km，則汽車實際行駛的里程將 _______(填“大于”、“小于”或“等于”)示數；若此車從北京駛往上海，以速度表上指示的時速為依據，對整個行程所估算的行駛時間將________(選填“大于”、小于”或“等于”)實際行駛時間。
5．(3分)2005年春節晚會上，一群聾啞青年用精美絕倫的舞蹈“千手觀音”給人以美的享受，善的啟迪。
(1)如圖5所示，觀眾看不見領舞者邰麗華身后站著的其他舞蹈者，這是因為光是______________傳播的。
(2)在觀看演出的過程中，我們雖然沒有看到樂隊卻也能分辨出是何種樂器在發聲，這主要是因為不同樂器所發聲音的_________是不同的。
(3)電視觀眾看到蓮花座上的千手觀音身披絢麗霞光，這些光是由________、_______、______三原色依不同的比例混合而成的。
三、簡答下列各題(共22分)
1．(4分)火箭點火發射時，若高溫火焰向下噴射到發射臺上，發射臺就會被燒
毀。為了保護發射臺，在它的底部建造了個大水池，從而巧妙地解決了這個技術問題。
(1)火箭發射時，底部噴出的龐大的白色氣團(圖6)是由什么組成的?它是怎樣形成的?
(2)分析“大水池”對發射臺起到保護作用的道理。
2．(4分)在高壓輸電線路中常可看到 如圖7所示的一些絕緣子。請說明為什么懸掛高壓輸電線的絕緣子的表面要涂光亮的瓷釉，而且做成一節一節的?
3．(4分)小志家買了一種點綴節日用的小彩燈，他發現當其中一個小彩燈的燈絲燒斷了以后，其余的小彩燈還能繼續發光。于是小志對小彩燈之間的連接關系產生了興趣，為此他請教了科技人員，得到以下信息。
他用的小彩燈規格是“2．5 V，0．25 A”，通過串聯一定數量的小彩燈，使單個小彩燈兩端所加的電壓比它的額定電壓稍低，每個小彩燈都能基本正常發光。
小彩燈的構造如圖8所示，在燈絲導電支架上除了有燈絲和起固定作用的小玻璃珠以外，還繞有約4圈細金屬絲。燈絲電阻冷時約為2．5 Ω，熱時約為15 Ω。
細金屬絲的電阻為1 Ω，正常(低壓)情況下，由于支架表面有一層氧化銅的緣故，它與燈絲支架是不導通的，沒有電流流過。若加上較高的電壓(如220 V)時氧化層可被擊穿，細金屬絲與燈絲支架導通。
根據以上介紹的資料，請你說明為什么一個小彩燈的燈絲燒毀后，其他的小彩燈還能繼續發光。
4．(4分)向陽中學廣播室想借助于雙刀雙擲開關控制南北兩教學樓的喇
叭：開關擲向A端時南面的三只喇叭接通，擲向B端時南北六只喇叭全部接通。
請你用筆畫線代替導線按上述要求完成圖9中的電路圖。
5．(6分)長期以來，實心粘土磚一直是我國主要的建筑材料。由于粘土磚在生產過程中存在著諸多弊端，國家有關部門提出了減少粘土磚使用率、倡導新型
材料的要求。如圖10所示的空心水泥磚就是新型建筑材料的一種。請你從節能與環保等方面分析，使用空心水泥磚比使用實心粘土磚有哪些好處。(至少寫出三條)
四、(6分)李明同學家要買一個燒水用的水壺，超市里有兩種容積相同但品種
不同的鋁質水壺可供選購，一種是放在液化氣灶上用的，另一種是壺內裝有電熱器的，如圖ll所示。李明想比較哪一種水壺燒水更省錢。他首先進行了調查，得到如下資料：當地居民用電的價格是0.5元／度；瓶裝液化氣的價格是60元／瓶(每瓶中液化氣的質量約為15 kg，液化氣的熱值為4.2×107J／kg),用液化氣燒水的熱效率約為30％，用電熱水壺燒水的熱效率約為90％。根據以上信息，請你通過計算分析一下用哪種水壺燒水更省錢。
五、(8分)為了保護環境，治理水土流失，學校的環保小組設計并進行了河水含沙量的研究。
第一階段是理論分析：分別以ρ水、ρ沙、ρ泥水表示水、泥沙、泥沙水的密度，以x表示每立方米泥沙水中所含泥沙的質量(稱做含沙量)，導出了ρ泥水與ρ水、ρ沙、x的關系式；然后作出了泥沙水的密度ρ泥水隨含沙量x變化的圖象。
第二階段是實驗驗證：在一個量筒里放入一定量干燥的黃土，再倒入一定量的清水，計算出含沙量x，并測出泥沙水的密度ρ泥水；接著再多次加入清水配制成不同密度的泥沙水，進行同樣的計算和測量，由此得出ρ泥水與x的多組數據；然后根據這些數據作出了表示泥沙水的密度與含沙量關系的ρ泥水－x圖象。他們驚喜地發現，實驗結果與理論分析是一致的。
第三階段是實際測量：在一次山洪沖刷地面時，他們采集了40 L的水樣，稱出其總質量為40.56kg。此前已經測出干燥的泥沙的密度ρ沙：2.4×103kg／m3，于是求出了洪水中的平均含沙量。
(1)請你參與環保小組第一階段的工作，導出ρ泥水與ρ水、ρ沙、x的關系式。然后根據關系式作出泥沙水的密度ρ泥水隨含沙量x變化圖象的草圖。
(2)請你參與環保小組第三階段的計算工作，求出洪水中的平均含沙量。
六、(10分)現在很流行的數碼相機的主要優點是可以直接生成數碼照片，從而可以方便地進行編輯與加工，保存的時間也更長。而且數碼照片還可以直接在
電腦上顯示出來，或者通過電子郵件傳送出去。
下面是一款數碼相機的電池的一些資料。根據右面提供的信息以及下面對數碼相機工作過程的介紹，回答相關問題：
(1)數碼相機的電源打開后，就處于待機狀態，這時要消耗一定的電能；拍攝時，拍攝與處理數據所消耗的電能就更大。假設用一個充滿電的電池作電源進行拍照，每5min拍一張照片，相機使用過程中的平
均工作電流為0.2A。請估算一節充滿電的電池最多可以拍攝多少張照片。
(2)對一個電能已全部耗盡的這種電池進行完全充電，充電的效率多大?
七、(12分)空調的“匹數”，是對空調輸入功率的粗略標識。因相同匹數不同品牌空調的制冷效能有較大的差異，為便于比較，空調的效能常以“制冷量”來表示。在選擇空調時，除了制冷量和制熱量(對冷熱空調而言)外，還要考慮“能效比”。
空調的能效比=，它表示空調器是否高效節電。目前市場上空調器的能效比相差很大，一般在2～3之間，最高的可達到3．5左右，應盡量挑選能效比高的空調。房間所需的制冷量和制熱量可按下面的公式計算：制冷量Q冷＝S（房間面積）×140w－180 w；制熱量Q熱=S(房間面積)×180 W－240 W(此公式適用于層高2．5 m的房間，如果層高偏大，則應適當加大功率)。
下表是小明家準備購買的某一型號空調的使用說明書的一部分。
請結合上面所介紹的知識和空調使用說明書，通過計算回答下面的問題：
1．這臺空調的能效比是多少。
2小明家新購買樓房客廳的面積約為30 m2，層高為2．7 m，他想在客廳內安裝上表所示的空調。請你通過計算說明這種選擇是否合理。
3．若小明家用此空調器制冷，空調器的壓縮機每天實際工作6 h，一個月僅空調一項所支付的電費約為多少?(當地的電價為0.5元／度)
八、(12分)小軍家客廳墻壁上有一個控制燈的開關和一個兩孔插座裝在一起的“一開兩孔”的電工元件。圖12是元件的面板、圖13是元件殼體內部的原接線圖。由于開關損壞，需要更換整個元件。小軍爸爸決定自己動手完成，小軍給爸爸當助手。
小軍爸爸斷開家中進戶線的總開關，在拆舊換新的過程中發現：拆下前沒有留意元件中的A、B、D三根導線(B、C間已有一短導線在內部相連)與外面的①②③三根導線的連接關系(如圖14)，因為室內導線都在水泥墻內，無法觀察①②③各導線與墻內導線的連接情況。
于是他閉合家中進戶線的總開關，用試電筆檢測各根導線，發現：第①根導線可以使試電筆發光；第②、⑨根導線不能使試電筆發光。
根據小軍爸爸的檢測，能不能判斷各根導線的連接情況?
小軍經過仔細思考后認為，不能判斷每根導線的連接情況，如果在情況不明時盲目連接還可能出現更嚴重的問題。
(1)你認為小軍的觀點對不對?為什么?
(2)你能不能利用常用的家用電器，如臺燈等(均帶有插頭)，鑒別出①②③根導線應怎樣分別與A、B、D接線柱相連接?說出你的方法并簡述理由。
(3)根據你的判斷，將圖14中①②⑧根導線與下面的A、B、D接線柱和上面的火線、零線及燈泡連接起來。
（1）2.75（說明：答案在2.71～2.79之間即可）；
（2）溫度計的玻璃泡碰到容器底部 （容易題）
2．請你試一試：
（1）如圖9―10所示的水筆芯，當上端開口堵住后書寫了一會兒，筆尖就無法寫出字了。發生這種現象的主要原因是 。
（2）當水筆的筆尖朝上書寫了一會兒，筆尖也無法寫出水了。發生這種現象的主要原因是
。
（3）圖中的水筆在太空中是無法使用的，請發揮你的想象力為這種筆提出一種改進措施：
。
【參考答案】
（1）大氣壓的作用；
（2）重力的作用；
（3）略（說明：只要能針對水筆在太空中由于失重而造成無法朝著筆尖的方向流出墨水的現象，提出改進措施，使得墨水受到一個持續向筆尖方向的力即可 ）
（中檔題）
3． 小小文具盒里蘊含著豐富的物理知識，可以用來做很多物理實驗。請你利用文具盒中的文具設計兩個物理小實驗，只要求寫出實驗的做法和要說明的物理問題。
[ 示例 ]把鉛筆立在桌面上，可以看到鉛筆形成一個影子。說明光是沿直線傳播。
答：（1）
（2）
【參考答案】
（1）用力彎塑料尺，塑料尺變彎。說明力可以改變物體的形狀。
（2）用兩手指按住圓珠筆的筆尖和筆尾，按住筆尖的手指更痛。（說明：用其他方法進行實驗，能說明問題的同樣給分）
（中檔題）
4.小明彎曲手中的鋼鋸片，感覺到彈力大小與彎曲程度有關，同時他猜想，彈力大小可能還跟鋼鋸片的長度有關。于是他和同學合作進行了圖9―11所示的實驗，將鋼鋸片夾在厚書內，伸出的長度(簡稱長度)用L表示；鋼鋸片形變量(彎曲程度)用末端側移量x表示，鋼鋸片的彈力用F表示，其大小等于測力計的讀數。實驗數據如下表。
（1）由第 次實驗數據分析可知，鋼鋸片在形變量x一定時，彈力F 隨長度L的
而
（選填“增大”或“減小”）；
（2）由第3～7次實驗數據分析可知，鋼鋸片在長度L一定時，彈力F跟形變量x成
；
（3）請用表中鋼鋸片長度L為
（4）分析圖象，進一步歸納得出：
。
【參考答案】
（1）1、2、4 ， 增大（或減小），減小（或增大）；
（2）正比 ；
（3）圖象略；
（4）彈力F與x成正比只在x小于
（稍難題）
（四）計算題
1．餐飲業的浪費現象比較嚴重。小偉同學利用暑假到某餐館進行社會調查，以事實來提醒人們注意節約。他每天從餐館收集到顧客剩余、丟棄的啤酒約
（1）一瓶未開封啤酒的質量；
（2）該餐館相當于每天浪費幾瓶未開封的啤酒；
（3）啤酒的密度。
【參考答案】
（１）一瓶未開封啤酒的質量：m1=m-m0=
（２）每天浪費的啤酒瓶數： 
（取33瓶）
（3）啤酒的密度：
（容易題）
2．發光二極管是一種發展前景十分看好的節能照明燈具，我國計劃在2008年北京奧運會上大量使用它。電子制作興趣小組的同學用“2.5V 10mA”的高亮發光二極管制作手電筒，電路如圖9―12所示。
（1）若電源電壓為3V，為使發光二極管正常發光，R應取何值？
（2）實驗發現，4只高亮發光二極管與1只“2.5V
【參考答案】
（1）電阻R與發光二極管串聯
UR ＝ U－ U管 ＝ 3V－ 2.5V ＝ 0.5 V
I
R= I管 = 10 mA =
由歐姆定律 
得 
（2）P管總= 4P管 = 4 U管I管 = 4 × 2.5V × 0.01A = 0.1W
P燈 = U燈I燈 = 2.5V × 0.3A = 0.75 W
ΔP = P燈－P管總 = 0.75 W－0.1W = 0.65 W
W = ΔPt = 0.65 W×10×3600s = 2.34×104J
（中檔題）
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