請嘗試利用“曹沖稱象”辦法解決下面的問題．
【探究的目】粗略測量待測電阻R_x的值．
【探究器材】待測電阻R_x、一個標準電阻箱（元件符號）、若干開關，一個電池、若干導線和一個刻度不準確但靈敏度良好的電流表（電流表是量程足夠大）
【設計實驗和進行實驗】
（1）在右邊的虛線方框內畫出你設計的實驗電路圖；

（2）將下面的實驗步驟補充完整．并用字母表示需要測出的物理量：
第一步：開關斷開，并按設計的電路圖連接電路；
（3）寫出R_x的表達式：________（用測量量表示）．

22．（7分）“曹沖稱象”的故事流傳至今，最為人稱道的是曹沖采用的方法，他把船上的大象換成石頭，而其他條件保持不變，使兩次的效果（船體浸入水中的深度）相同，于是得出大象的重就等于石頭的重，人們把這種方法叫“等效替代法”，請嘗試利用“等效替代法”解決下面的問題。

【探究的目的】 粗略測量待測電阻R_x的值

【探究器材】待測電阻R_x、一個標準電阻箱（元件符號        ）、若干開關，一個電池、若干導線和一個刻度不準確但靈敏度良好的電流表（電流表是量程足夠大）

【設計實驗和進行實驗】

（1）在右邊的虛線方框內畫出你設計的實驗電路圖；

（2）將下面的實驗步驟補充完整。并用字母表示需

要測出的物理量：

  第一步：開關斷開，并按設計的電路圖連接電路

（3）寫出R_x的表達式：                    （用測量量表示）

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�？煽吹� 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。