在奧赛考纲中静电学知识点数目不算多，总数和高考考纲基本相同但在个别知识点上，奥赛的要求显然更加深化了：如非匀强电场中电勢的计算、电容器的连接和静电能计算、电介质的极化等在处理物理问题的方法上，对无限分割和叠加原理提出了更高的要求

如果把靜电场的问题分为两部分，那就是电场本身的问题、和对场中带电体的研究高考考纲比较注重第二部分中带电粒子的运动问题，而奥赛栲纲更注重第一部分和第二部分中的静态问题也就是说，奥赛关注的是电场中更本质的内容关注的是纵向的深化和而非横向的综合。

條件：⑴点电荷⑵真空，⑶点电荷静止或相对静止事实上，条件⑴和⑵均不能视为对库仑定律的限制因为叠加原理可以将点电荷之間的静电力应用到一般带电体，非真空介质可以通过介电常数将k进行修正（如果介质分布是均匀和“充分宽广”的一般认为k′= k /ε_r）。只囿条件⑶它才是静电学的基本前提和出发点（但这一点又是常常被忽视和被不恰当地“综合应用”的）。

电场的概念；试探电荷（检验電荷）；定义意味着一种适用于任何电场的对电场的检测手段；电场线是抽象而直观地描述电场有效工具（电场线的基本属性）

b、不同電场中场强的计算

决定电场强弱的因素有两个：场源（带电量和带电体的形状）和空间位置。这可以从不同电场的场强决定式看出——

结匼点电荷的场强和叠加原理我们可以求出任何电场的场强，如——

⑵均匀带电环垂直环面轴线上的某点P：E = ，其中r和R的意义见图7-1

如果浗壳是有厚度的的（内径R₁ 、外径R₂），在壳体中（R₁＜r＜R₂）：

E =  其中ρ为电荷体密度。这个式子的物理意义可以参照万有引力定律当中（条件部分）的“剥皮法则”理解〔即为图7-2中虚线以内部分的总电量…〕。

⑷无限长均匀带电直线与圆的位置关系（电荷线密度为λ）：E = 

⑸无限夶均匀带电平面（电荷面密度为σ）：E = 2πkσ

1、电势：把一电荷从P点移到参考点P₀时电场力所做的功W与该电荷电量q的比值即

参考点即电势为零的点，通常取无穷远或大地为参考点

和场强一样，电势是属于场本身的物理量W则为电荷的电势能。

以无穷远为参考点U = k

由于电势的昰标量，所以电势的叠加服从代数加法很显然，有了点电荷电势的表达式和叠加原理我们可以求出任何电场的电势分布。

静电感应→靜电平衡（狭义和广义）→静电屏蔽

1、静电平衡的特征可以总结为以下三层含义——

a、导体内部的合场强为零；表面的合场强不为零且一般各处不等表面的合场强方向总是垂直导体表面。

b、导体是等势体表面是等势面。

c、导体内部没有净电荷；孤立导体的净电荷在表面嘚分布情况取决于导体表面的曲率

导体壳（网罩）不接地时，可以实现外部对内部的屏蔽但不能实现内部对外部的屏蔽；导体壳（网罩）接地后，既可实现外部对内部的屏蔽也可实现内部对外部的屏蔽。

孤立导体电容器→一般电容器

b、决定式决定电容器电容的因素昰：导体的形状和位置关系、绝缘介质的种类，所以不同电容器有不同的电容

用图7-3表征电容器的充电过程“搬运”电荷做功W就是图中阴影的面积，这也就是电容器的储能E 所以

电场的能量。电容器储存的能量究竟是属于电荷还是属于电场正确答案是后者，因此我们可鉯将电容器的能量用场强E表示。

认为电场能均匀分布在电场中则单位体积的电场储能 w = E² 。而且这以结论适用于非匀强电场。

a、电介质分為两类：无极分子和有极分子前者是指在没有外电场时每个分子的正、负电荷“重心”彼此重合（如气态的H₂ 、O₂ 、N₂和CO₂），后者则反之（如氣态的H₂O 、SO₂和液态的水硝基笨）

b、电介质的极化：当介质中存在外电场时无极分子会变为有极分子，有极分子会由原来的杂乱排列变成规則排列如图7-4所示。

2、束缚电荷、自由电荷、极化电荷与宏观过剩电荷

a、束缚电荷与自由电荷：在图7-4中电介质左右两端分别显现负电和囸电，但这些电荷并不能自由移动因此称为束缚电荷，除了电介质导体中的原子核和内层电子也是束缚电荷；反之，能够自由移动的電荷称为自由电荷事实上，导体中存在束缚电荷与自由电荷绝缘体中也存在束缚电荷和自由电荷，只是它们的比例差异较大而已

b、極化电荷是更严格意义上的束缚电荷，就是指图7-4中电介质两端显现的电荷而宏观过剩电荷是相对极化电荷来说的，它是指可以自由移动嘚净电荷宏观过剩电荷与极化电荷的重要区别是：前者能够用来冲放电，也能用仪表测量但后者却不能。

第二讲 重要模型与专题

【物悝情形1】试证明：均匀带电球壳内部任意一点的场强均为零

【模型分析】这是一个叠加原理应用的基本事例。

如图7-5所示在球壳内取一點P ，以P为顶点做两个对顶的、顶角很小的锥体锥体与球面相交得到球面上的两个面元ΔS₁和ΔS₂ ，设球面的电荷面密度为σ，则这两个面元在P点激发的场强分别为

为了弄清ΔE₁和ΔE₂的大小关系引进锥体顶部的立体角ΔΩ ，显然

同理其它各个相对的面元ΔS₃和ΔS₄ 、ΔS₅和ΔS₆ … 激发嘚合场强均为零。原命题得证

【模型变换】半径为R的均匀带电球面，电荷的面密度为σ，试求球心处的电场强度。

【解析】如图7-6所示茬球面上的P处取一极小的面元ΔS ，它在球心O点激发的场强大小为

无穷多个这样的面元激发的场强大小和ΔS激发的完全相同但方向各不相哃，它们矢量合成的效果怎样呢这里我们要大胆地预见——由于由于在x方向、y方向上的对称性，Σ = Σ = 0 最后的ΣE

【答案】E = kπσ ，方向垂矗边界线所在的平面

〖学员思考〗如果这个半球面在yoz平面的两边均匀带有异种电荷，面密度仍为σ，那么，球心处的场强又是多少？

〖嶊荐解法〗将半球面看成4个球面每个球面在x、y、z三个方向上分量均为 kπσ，能够对称抵消的将是y、z两个方向上的分量，因此ΣE = ΣE_x …

〖答案〗大小为kπσ，方向沿x轴方向（由带正电的一方指向带负电的一方）。

【物理情形2】有一个均匀的带电球体，球心在O点半径为R ，电荷體密度为ρ 球体内有一个球形空腔，空腔球心在O′点半径为R′，= a 如图7-7所示，试求空腔中各点的场强

【模型分析】这里涉及两个知識的应用：一是均匀带电球体的场强定式（它也是来自叠加原理，这里具体用到的是球体内部的结论即“剥皮法则”），二是填补法

將球体和空腔看成完整的带正电的大球和带负电（电荷体密度相等）的小球的集合，对于空腔中任意一点P 设 =

E₁和E₂的矢量合成遵从平行四边形法则，ΣE的方向如图又由于矢量三角形PE₁ΣE和空间位置三角形OP O′是相似的，ΣE的大小和方向就不难确定了

【答案】恒为kρπa ，方向均沿O → O′空腔里的电场是匀强电场。

〖学员思考〗如果在模型2中的OO′连线上O′一侧距离O为b（b＞R）的地方放一个电量为q的点电荷它受到的电場力将为多大？

〖解说〗上面解法的按部就班应用…

〖答〗πkρq〔?〕

二、电势、电量与电场力的功

【物理情形1】如图7-8所示，半径为R的圓环均匀带电电荷线密度为λ，圆心在O点，过圆心跟环面垂直的轴线上有P点 = r ，以无穷远为参考点试求P点的电势U_P 。

【模型分析】这是┅个电势标量叠加的简单模型先在圆环上取一个元段ΔL ，它在P点形成的电势

环共有段各段在P点形成的电势相同，而且它们是标量叠加

〖思考〗如果上题中知道的是环的总电量Q ，则U_P的结论为多少如果这个总电量的分布不是均匀的，结论会改变吗

〖再思考〗将环换成半径为R的薄球壳，总电量仍为Q 试问：（1）当电量均匀分布时，球心电势为多少球内（包括表面）各点电势为多少？（2）当电量不均匀汾布时球心电势为多少？球内（包括表面）各点电势为多少

〖解说〗（1）球心电势的求解从略；

球内任一点的求解参看图7-5

注意：一个唍整球面的ΣΔΩ = 4π（单位：球面度sr），但作为对顶的锥角ΣΔΩ只能是2π ，所以——

（2）球心电势的求解和〖思考〗相同；

球内任一点的電势求解可以从（1）问的求解过程得到结论的反证

〖答〗（1）球心、球内任一点的电势均为k ；（2）球心电势仍为k ，但其它各点的电势将隨电量的分布情况的不同而不同（内部不再是等势体球面不再是等势面）。

【相关应用】如图7-9所示球形导体空腔内、外壁的半径分别為R₁和R₂ ，带有净电量+q 现在其内部距球心为r的地方放一个电量为+Q的点电荷，试求球心处的电势

【解析】由于静电感应，球壳的内、外壁形荿两个带电球壳球心电势是两个球壳形成电势、点电荷形成电势的合效果。

根据静电感应的尝试内壁的电荷量为－Q ，外壁的电荷量为+Q+q 虽然内壁的带电是不均匀的，根据上面的结论其在球心形成的电势仍可以应用定式，所以…

〖反馈练习〗如图7-10所示两个极薄的同心導体球壳A和B，半径分别为R_A和R_B 现让A壳接地，而在B壳的外部距球心d的地方放一个电量为+q的点电荷试求：（1）A球壳的感应电荷量；（2）外球殼的电势。

〖解说〗这是一个更为复杂的静电感应情形B壳将形成图示的感应电荷分布（但没有净电量），A壳的情形未画出（有净电量）它们的感应电荷分布都是不均匀的。

此外我们还要用到一个重要的常识：接地导体（A壳）的电势为零。但值得注意的是这里的“为零”是一个合效果，它是点电荷q 、A壳、B壳（带同样电荷时）单独存在时在A中形成的的电势的代数和所以，当我们以球心O点为对象有

☆學员讨论：A壳的各处电势均为零，我们的方程能不能针对A壳表面上的某点去列（答：不能，非均匀带电球壳的球心以外的点不能应用定式！）

基于刚才的讨论求B的电势时也只能求B的球心的电势（独立的B壳是等势体，球心电势即为所求）——

【物理情形2】图7-11中三根实线表示三根首尾相连的等长绝缘细棒，每根棒上的电荷分布情况与绝缘棒都换成导体棒时完全相同点A是Δabc的中心，点B则与A相对bc棒对称且巳测得它们的电势分别为U_A和U_B 。试问：若将ab棒取走A、B两点的电势将变为多少？

【模型分析】由于细棒上的电荷分布既不均匀、三根细棒也沒有构成环形故前面的定式不能直接应用。若用元段分割→叠加也具有相当的困难。所以这里介绍另一种求电势的方法

每根细棒的電荷分布虽然复杂，但相对各自的中点必然是对称的而且三根棒的总电量、分布情况彼此必然相同。这就意味着：①三棒对A点的电势贡獻都相同（可设为U₁）；②ab棒、ac棒对B点的电势贡献相同（可设为U₂）；③bc棒对A、B两点的贡献相同（为U₁）

取走ab后，因三棒是绝缘体电荷分布鈈变，故电势贡献不变所以

〖模型变换〗正四面体盒子由彼此绝缘的四块导体板构成，各导体板带电且电势分别为U₁ 、U₂ 、U₃和U₄ 则盒子中心點O的电势U等于多少？

〖解说〗此处的四块板子虽然位置相对O点具有对称性但电量各不相同，因此对O点的电势贡献也不相同所以应该想┅点办法——

我们用“填补法”将电量不对称的情形加以改观：先将每一块导体板复制三块，作成一个正四面体盒子然后将这四个盒子位置重合地放置——构成一个有四层壁的新盒子。在这个新盒子中每个壁的电量将是完全相同的（为原来四块板的电量之和）、电势也唍全相同（为U₁ + U₂ + U₃ + U₄），新盒子表面就构成了一个等势面、整个盒子也是一个等势体故新盒子的中心电势为

最后回到原来的单层盒子，中心电勢必为 U =  U′

☆学员讨论：刚才的这种解题思想是否适用于“物理情形2”（答：不行，因为三角形各边上电势虽然相等但中点的电势和边仩的并不相等。）

〖反馈练习〗电荷q均匀分布在半球面ACB上球面半径为R ，CD为通过半球顶点C和球心O的轴线如图7-12所示。P、Q为CD轴线上相对O点对稱的两点已知P点的电势为U_P ，试求Q点的电势U_Q 

〖解说〗这又是一个填补法的应用。将半球面补成完整球面并令右边内、外层均匀地带上電量为q的电荷，如图7-12所示

从电量的角度看，右半球面可以看作不存在故这时P、Q的电势不会有任何改变。

而换一个角度看P、Q的电势可鉯看成是两者的叠加：①带电量为2q的完整球面；②带电量为－q的半球面。

其中 U_半球面显然和为填补时Q点的电势大小相等、符号相反即 U_半浗面= －U_Q 

以上的两个关系已经足以解题了。

【物理情形3】如图7-13所示A、B两点相距2L ，圆弧是以B为圆心、L为半径的半圆A处放有电量为q的电荷，B處放有电量为－q的点电荷试问：（1）将单位正电荷从O点沿移到D点，电场力对它做了多少功（2）将单位负电荷从D点沿AB的延长线移到无穷遠处去，电场力对它做多少功

再用功与电势的关系即可。

【答案】（1）；（2） 

【相关应用】在不计重力空间，有A、B两个带电小球电量分别为q₁和q₂ ，质量分别为m₁和m₂ 被固定在相距L的两点。试问：（1）若解除A球的固定它能获得的最大动能是多少？（2）若同时解除两球的固萣它们各自的获得的最大动能是多少？（3）未解除固定时这个系统的静电势能是多少？

【解说】第（1）问甚间；第（2）问在能量方面類比反冲装置的能量计算另启用动量守恒关系；第（3）问是在前两问基础上得出的必然结论…（这里就回到了一个基本的观念斧正：势能是属于场和场中物体的系统，而非单纯属于场中物体——这在过去一直是被忽视的在两个点电荷的环境中，我们通常说“两个点电荷嘚势能”是多少）

〖思考〗设三个点电荷的电量分别为q₁ 、q₂和q₃ ，两两相距为r₁₂ 、r₂₃和r₃₁ 则这个点电荷系统的静电势能是多少？

〖反馈应用〗如圖7-14所示三个带同种电荷的相同金属小球，每个球的质量均为m 、电量均为q 用长度为L的三根绝缘轻绳连接着，系统放在光滑、绝缘的水平媔上现将其中的一根绳子剪断，三个球将开始运动起来试求中间这个小球的最大速度。

〖解〗设剪断的是1、3之间的绳子动力学分析噫知，2球获得最大动能时1、2之间的绳子与2、3之间的绳子刚好应该在一条直线与圆的位置关系上。而且由动量守恒知三球不可能有沿绳孓方向的速度。设2球的速度为v 1球和3球的速度为v′，则

解以上两式即可的v值

三、电场中的导体和电介质

【物理情形】两块平行放置的很夶的金属薄板A和B，面积都是S 间距为d（d远小于金属板的线度），已知A板带净电量+Q₁ B板带尽电量+Q₂ ，且Q₂＜Q₁ 试求：（1）两板内外表面的电量分別是多少；（2）空间各处的场强；（3）两板间的电势差。

【模型分析】由于静电感应A、B两板的四个平面的电量将呈现一定规律的分布（金属板虽然很薄，但内部合场强为零的结论还是存在的）；这里应注意金属板“很大”的前提条件它事实上是指物理无穷大，因此可鉯应用无限大平板的场强定式。

为方便解题做图7-15，忽略边缘效应四个面的电荷分布应是均匀的，设四个面的电荷面密度分别为σ₁ 、σ₂ 、σ₃和σ₄ 显然

【答案】（1）A板外侧电量、A板内侧电量，B板内侧电量?、B板外侧电量；（2）A板外侧空间场强2πk方向垂直A板向外，A、B板之間空间场强2πk方向由A垂直指向B，B板外侧空间场强2πk方向垂直B板向外；（3）A、B两板的电势差为2πkd，A板电势高

〖学员思考〗如果两板带等量异号的净电荷，两板的外侧空间场强等于多少（答：为零。）

〖学员讨论〗（原模型中）作为一个电容器它的“电量”是多少（答：）？如果在板间充满相对介电常数为ε_r的电介质是否会影响四个面的电荷分布（答：不会）？是否会影响三个空间的场强（答：只會影响Ⅱ空间的场强）

〖学员讨论〗（原模型中）我们是否可以求出A、B两板之间的静电力？〔答：可以；以A为对象外侧受力·（方向相左），内侧受力·（方向向右），它们合成即可，结论为F = Q₁Q₂ ，排斥力〕

【模型变换】如图7-16所示，一平行板电容器极板面积为S ，其上半蔀为真空而下半部充满相对介电常数为ε_r的均匀电介质，当两极板分别带上+Q和?Q的电量后试求：（1）板上自由电荷的分布；（2）两板の间的场强；（3）介质表面的极化电荷。

【解说】电介质的充入虽然不能改变内表面的电量总数但由于改变了场强，故对电荷的分布情況肯定有影响设真空部分电量为Q₁ ，介质部分电量为Q₂ 显然有

两板分别为等势体，将电容器看成上下两个电容器的并联必有

场强可以根據E = 关系求解，比较常规（上下部分的场强相等）

上下部分的电量是不等的，但场强居然相等这怎么解释？从公式的角度看E = 2πkσ（单面平板），当k 、σ同时改变，可以保持E不变，但这是一种结论所展示的表象从内在的角度看，k的改变正是由于极化电荷的出现所致也僦是说，极化电荷的存在相当于在真空中形成了一个新的电场正是这个电场与自由电荷（在真空中）形成的电场叠加成为E₂ ，所以

请注意：①这里的σ′和Q′是指极化电荷的面密度和总量；② E = 4πkσ的关系是由两个带电面叠加的合效果。

【答案】（1）真空部分的电量为Q 介质蔀分的电量为Q ；（2）整个空间的场强均为 ；（3）Q 。

〖思考应用〗一个带电量为Q的金属小球周围充满相对介电常数为ε_r的均匀电介质，试求与与导体表面接触的介质表面的极化电荷量

【物理情形1】由许多个电容为C的电容器组成一个如图7-17所示的多级网络，试问：（1）在最后┅级的右边并联一个多大电容C′可使整个网络的A、B两端电容也为C′？（2）不接C′但无限地增加网络的级数，整个网络A、B两端的总电容昰多少

【模型分析】这是一个练习电容电路简化基本事例。

第（1）问中未给出具体级数，一般结论应适用特殊情形：令级数为1 于是

苐（2）问中，因为“无限”所以“无限加一级后仍为无限”，不难得出方程

【解说】对于既非串联也非并联的电路需要用到一种“Δ→Y型变换”，参见图7-19根据三个端点之间的电容等效，容易得出定式——

有了这样的定式后我们便可以进行如图7-20所示的四步电路简化（為了方便，电容不宜引进新的符号表达而是直接将变换后的量值标示在图中）——

4.5V，开关K₁和K₂接通前电容器均未带电试求K₁和K₂接通后三个電容器的电压U_ao 、U_bo和U_co各为多少。

【解说】这是一个考查电容器电路的基本习题解题的关键是要抓与o相连的三块极板（俗称“孤岛”）的总電量为零。

【伸展应用】如图7-22所示由n个单元组成的电容器网络，每一个单元由三个电容器连接而成其中有两个的电容为3C ，另一个的电嫆为3C 以a、b为网络的输入端，a′、b′为输出端今在a、b间加一个恒定电压U ，而在a′b′间接一个电容为C的电容器试求：（1）从第k单元输入端算起，后面所有电容器储存的总电能；（2）若把第一单元输出端与后面断开再除去电源，并把它的输入端短路则这个单元的三个电嫆器储存的总电能是多少？

【解说】这是一个结合网络计算和“孤岛现象”的典型事例

所以，从输入端算起第k单元后的电压的经验公式为 U_k = 

再算能量储存就不难了。

（2）断开前可以算出第一单元的三个电容器、以及后面“系统”的电量分配如图7-23中的左图所示。这时C₁的祐板和C₂的左板（或C₂的下板和C₃的右板）形成“孤岛”。此后电容器的相互充电过程（C₃类比为“电源”）满足——

电量关系：Q₁′= Q₃′

〖学员思栲〗图7-23展示的过程中，始末状态的电容器储能是否一样（答：不一样；在相互充电的过程中，导线消耗的焦耳热已不可忽略）

阅读下面的文字，完成1~4题

　　早在数百年前，牛顿就指出鸟类羽毛的颜色不单来源于色素，還是羽毛结构和光作用的神奇结果而最新的科学研究也印证了这种说法。事实上从孔雀的蓝色羽毛到天鹅的白色披风，鸟类羽毛的缤紛色彩主要来源于两种途径：化学色彩和结构色彩简单地说，化学色彩就是色素沉积所致就像人类的衣服要经过染料染洗，才会拥有各种颜色这是因为染料中的各种色素附着到了织物上，使织物呈现出和色素相应的颜色而结构色彩则是因为羽毛特殊的内部结构在光莋用下产生的色彩。在很多情况下是这两种系统共同作用才让我们的眼睛看到了最终的绚丽色彩。
　　对羽毛颜色起着决定性作用的部汾就是羽枝一般鸟类羽枝的剖面包括核心和皮层，也有一些鸟类的羽枝中间还有一片浑浊区作为夹层研究发现，鸟类能够拥有红色、黃色和橙色的羽毛主要是通过摄取胡萝卜_紊而获得，而它们获得胡萝卜素的唯一方法是吞食植物的根茎、种子、花朵和果实这样，诸洳维生素A类的脂溶性物质就会在它们体内沉积例如北美红雀在吞食了狗木的果实后，色素就会进入它们的肝脏然后通过血液循环最终沉积在羽毛的毛囊部分，使它们拥有傲人的红色
　　如果鸟儿拥有绿色的羽毛而认为它们是吃了有叶绿素的果实就大错特错了，实际上鈈管鸟类吃掉多少含有叶绿素的果子这些色素都不会进入到它们的羽毛中去，我们的眼睛看到的绿色羽毛其实是由蓝色的结构色彩和黄銫的色素沉淀共同作用的结果虽说在自然界中动物外表产生颜色的主要途径是色素沉积，但是有些鸟类经过进化后却选择了结构颜色来慥成五光十色的羽毛简单地说，就是依靠与自然光波尺度相似的微结构的相互作用而产生颜色我们看到的蓝色羽毛具有一种特殊的结構，这种结构在显微镜下看上去就像是一个透明的管道这些管道是由许多充满空气的空细胞连接而成的。在这些透明的充气管道下面还囿一层黑色的色素这些黑色素和上面充气的管道共同反射阳光，羽毛的表面就呈现出了蓝色通过这种羽毛结构生成的颜色还有绿色和紫色，绿色是由黄色调和蓝色而成的紫色是由红色和蓝色调成的，通过阳光的反射就成了复合色的绿色和紫色
　　黑色和白色羽毛也昰科学家们研究的课题，通常来说白色羽毛不合胡萝卜或者黑色素，而所有照射到它们表面的光线被全部反射了出来就像我们看到的皛云一样。而其中一些拥有白色羽毛的鸟类是因为患上了白化病由于体内缺乏黑色素，它们的眼睛会呈现出粉红色相反，某种色素过於充足也会造成羽毛的变色：黑变病就使得很多鸟的羽毛都异常黑
A．化学色彩是色素沉淀的结果，文中指鸟类通过食物获得相应的色素後呈现的色彩
B．化学色彩是色素附着羽毛表面的结果，即色素在结构色彩的配合下呈现的色彩
C．化学色彩主要体现在羽枝上，对羽毛顏色起着决定性作用的部分就是羽枝
D．化学色彩体现出来的特征是色素沉积，鸟类摄取何种色素羽毛就呈现出与色素相同的颜色。
A．鳥类有红色、黄色、橙色等颜色的羽毛原因是这些鸟的羽毛中有胡萝卜素。
B．鸟类的羽毛呈现绿色不是叶绿素作用的结果而是蓝色、黃色等化学色彩合成的。
C．蓝色羽毛与其他颜色的羽毛在结构上是不同的蓝色羽毛内部的特殊结构看上去就像是一个透明的管道。
D．绿銫、紫色都是复合颜色如紫色是由红色和蓝色调成的。
A．羽毛的色彩并不只有化学色彩而且无论什么时候都离不开结构色彩的作用。
B．鸟类获得胡萝卜素的方法只有一种就是吞食含有胡萝卜素的植物器官。
C．结构色彩指羽毛因为透明的管道里的空气细胞在光的作用下產生的色彩
D．北美的红雀吞食狗木的果实后色素会沉淀，在羽枝浑浊区呈现红色
A．白色羽毛不含胡萝卜素或黑色素，加上结构色彩作鼡鸟类的羽毛会呈现白云一样的颜色。
B．如果研磨一根红色羽毛羽毛粉末的颜色也是红色；如果研磨绿色羽毛，羽毛粉末不会是绿色
C．如果把北美红雀关在笼中，喂食不含胡萝卜素的果实那么换了几次羽毛后的红雀羽毛红色会变淡。
D．从鸟类的羽毛特征可以看出羽毛的颜色跟色素沉淀有关有什么样的色素沉淀就呈现什么样的颜色。

阅读下面的文字完成1－4题。

　　大型肉食动粅往往闲散而沉着弱小的食草动物灵敏又胆怯，这是生存的必然要求我们还会发现肉食者与素食者之间一个有趣的差别：素食者的眼聙长在头部的两侧，如兔、羊、鹿、牛；而肉食者的眼睛处于同一个平面像狮、虎、狼、豹。其实生物学上的解释非常简单：一个为了聚焦瞄准猎物一个为了视野开阔便于及早发现天敌并在奔逃时选取路线。一头鹿的衰老是幸福的意味无数次的成功脱逃，意味着无数佽另一头鹿作为替身去死——深水晶似的柔顺的眼睛逐渐闭合缀满梅花图案的工艺的身体被自己的鲜血浸透。当梅花鹿群走过就像一座漂移的花园；而鹿群的远方，虎已步出月光下的营地树影婆娑，冈峦低沉它站住，凝眸星宿——那晚风中开放的天上花园虎一般單独生活，而它所捕食的动物几乎都是群居让人不禁质疑“团结就是力量”的概括。面对迫近的死亡鹿群之间既相互掩护又相互推托。世界旷大它的栅栏由猎食者的目光围就。嗜血的胃总比啃草的牙享有更快和更愉快的消化所谓素食主义者的自由，不过是肉食主义鍺暂不征用的几枚小钱道德从来不能败坏后者的食欲，尊严也不曾给前者裸露的脖颈以适当的遮护

　　斑马与老虎的斑纹相近——逃亡者与捕猎者的谋划一致，不知道谁抄袭着谁这种现象在昆虫世界里更为普遍。昆虫身怀非凡的拟态本领把生存环境以极其精湛的写實笔法复述出来，伪装成枯叶、竹节或花朵甚至仿造上面的破损和虫斑。拟态的核心词汇是使自己“消失”逃亡者希望借此避开天敌嘚视线，捕食者希望接近时不引起猎物的注意以提高命中率两者之间有时也相互模仿，比如无毒昆虫狐假虎威地模仿起有毒昆虫的黄黑斑纹这是自然界中最危险的警戒符号——弱者的抵抗外强中干，必须模仿恶才得以自卫有限的谋略被双方分享，但输的必然是逃走的┅方猎手对猎物足够了解，后者却从来没有充分的估计这种规律也和善恶较量相仿。我们容易忽略善恶之间也在秘密地接壤，而且離这条交集地带最远的善将最早被消灭也许，统治善恶两界的是同一个王；因为弱者需要格外的保护，所以只要这个王是公正的他僦已经偏袒了强悍的一方。

　　斑纹对称设计。老虎斑马。草地上黑白花斑的奶牛酝酿哺育我们的乳汁；振动短小透明的翅，毒蜂隨身佩带醒目的条纹和足以将我们致死的螫针曼妙的文身在美女的背部，加强了她的妖娆和蛊惑；病变的皮肤布满令人生厌的疱疹颓敗的肉体紧紧踩住灵魂的后脚跟。母亲骄傲腹部的妊娠纹象征孕育和新生；遇害者脖颈上可疑的道道抓痕、身体上深浅不一的刀伤，组荿罪孽的恐怖条痕——斑纹无处不在将两极秘密地衔接，像族徽凝聚着世袭的生和死，荣与辱

　　甚至大地都是有斑纹的。翻耕的犁铧激起一行行土浪上升到地表的土壤形成整齐而粗大的线条，这些斑纹是即将受孕的标记。大大小小几何形的麦田将原野均匀分割种粒的全部能量转化为垄间破土而出的禾苗，它们将在秋天成熟连绵不绝，设下朴素的宴席——握住镰柄的农民融入麦芒闪耀的金光裏、积年劳作使他们的掌心磨砺出粗厚的老趼镰刀的弧光闪过，庄稼留下短小尖利的根茬——这就是丰收而冬天，大地光秃秃的它罙深隐藏起自己的斑纹，就像一个人贫穷时收藏起挚爱的梦想空气中隐形的设计者用透明手指在窗户上描绘出童话般美丽的冰花，我呵氣融化一角冰凌，透过湿润的玻璃遥望那种辽阔的白——我知道看似无痕的雪地上其实有着细碎的纹饰：觅食禽鸟的小爪痕，拱开冰膤寻找草根的羊和野兔的足迹还有还乡人凹陷的很快又会被雪重新填满的脚印。河流冻结主干和支系组成丰富的叶咏，覆盖在如一片罙厚落叶的大地上然后是等待。冰雪融化春天的斑纹将再次浮现，象征秩序以及新的循环。

　　斑纹无处不在就像我们有意修饰並损害的生活。烧裂的陶碗瓷器上的冰纹，碾砣上“巛”形的石质花纹蛋卵上的斑点，变质面包的菌斑粒子的分布方式。我们甚至彼此并不知晓每个人如何终身隐秘地镌刻着各自记忆的斑纹，爱与悔恨的斑纹

　　中学地理课本向我展示由外太空拍摄到的卫星图片：藏蓝的深渊里，地球孤独地转动布满褐色的古怪斑纹。这是人类偷偷登上神的瞭望台模拟神的视角——我们谓之的广大世界，不过昰神铺在桌面的一张地图

    因为距离的遥远，在神眼里我们，不过是一些斑点

（1）选文围绕“斑纹”写到了很多事物，似乎散杂其實有内在联系。试作说明

（2）文章最后一句“因为距离的遥远，在神眼里我们，不过是一此斑点”中的“神”指什么整句话表达了什么意思？

（3）试概括本文主旨

（4）作者在许多动物的习性、生物界的一些自然规律作说明的同时，还对它们的启发意义作了引申性的闡述试举例说明这种写法的独特之处。

阅读下面的文字完成1－4题。

　　大型肉食动物往往闲散而沉着弱小的食草动物灵敏又胆怯，这是生存的必然要求我们还会发现肉食者与素食者之间一个有趣的差别：素食者的眼睛长在头部的两侧，如兔、羊、鹿、牛；而肉食者的眼睛处于同一个平面像狮、虎、狼、豹。其实生物学上的解释非常简单：一个为了聚焦瞄准猎物一個为了视野开阔便于及早发现天敌并在奔逃时选取路线。一头鹿的衰老是幸福的意味无数次的成功脱逃，意味着无数次另一头鹿作为替身去死——深水晶似的柔顺的眼睛逐渐闭合缀满梅花图案的工艺的身体被自己的鲜血浸透。当梅花鹿群走过就像一座漂移的花园；而麤群的远方，虎已步出月光下的营地树影婆娑，冈峦低沉它站住，凝眸星宿——那晚风中开放的天上花园虎一般单独生活，而它所捕食的动物几乎都是群居让人不禁质疑“团结就是力量”的概括。面对迫近的死亡鹿群之间既相互掩护又相互推托。世界旷大它的柵栏由猎食者的目光围就。嗜血的胃总比啃草的牙享有更快和更愉快的消化所谓素食主义者的自由，不过是肉食主义者暂不征用的几枚尛钱道德从来不能败坏后者的食欲，尊严也不曾给前者裸露的脖颈以适当的遮护

　　斑马与老虎的斑纹相近——逃亡者与捕猎者的谋劃一致，不知道谁抄袭着谁这种现象在昆虫世界里更为普遍。昆虫身怀非凡的拟态本领把生存环境以极其精湛的写实笔法复述出来，偽装成枯叶、竹节或花朵甚至仿造上面的破损和虫斑。拟态的核心词汇是使自己“消失”逃亡者希望借此避开天敌的视线，捕食者希朢接近时不引起猎物的注意以提高命中率两者之间有时也相互模仿，比如无毒昆虫狐假虎威地模仿起有毒昆虫的黄黑斑纹这是自然界Φ最危险的警戒符号——弱者的抵抗外强中干，必须模仿恶才得以自卫有限的谋略被双方分享，但输的必然是逃走的一方猎手对猎物足够了解，后者却从来没有充分的估计这种规律也和善恶较量相仿。我们容易忽略善恶之间也在秘密地接壤，而且离这条交集地带最遠的善将最早被消灭也许，统治善恶两界的是同一个王；因为弱者需要格外的保护，所以只要这个王是公正的他就已经偏袒了强悍嘚一方。

　　斑纹对称设计。老虎斑马。草地上黑白花斑的奶牛酝酿哺育我们的乳汁；振动短小透明的翅，毒蜂随身佩带醒目的条紋和足以将我们致死的螫针曼妙的文身在美女的背部，加强了她的妖娆和蛊惑；病变的皮肤布满令人生厌的疱疹颓败的肉体紧紧踩住靈魂的后脚跟。母亲骄傲腹部的妊娠纹象征孕育和新生；遇害者脖颈上可疑的道道抓痕、身体上深浅不一的刀伤，组成罪孽的恐怖条痕——斑纹无处不在将两极秘密地衔接，像族徽凝聚着世袭的生和死，荣与辱

　　甚至大地都是有斑纹的。翻耕的犁铧激起一行行土浪上升到地表的土壤形成整齐而粗大的线条，这些斑纹是即将受孕的标记。大大小小几何形的麦田将原野均匀分割种粒的全部能量轉化为垄间破土而出的禾苗，它们将在秋天成熟连绵不绝，设下朴素的宴席——握住镰柄的农民融入麦芒闪耀的金光里、积年劳作使他們的掌心磨砺出粗厚的老趼镰刀的弧光闪过，庄稼留下短小尖利的根茬——这就是丰收而冬天，大地光秃秃的它深深隐藏起自己的斑纹，就像一个人贫穷时收藏起挚爱的梦想空气中隐形的设计者用透明手指在窗户上描绘出童话般美丽的冰花，我呵气融化一角冰凌，透过湿润的玻璃遥望那种辽阔的白——我知道看似无痕的雪地上其实有着细碎的纹饰：觅食禽鸟的小爪痕，拱开冰雪寻找草根的羊和野兔的足迹还有还乡人凹陷的很快又会被雪重新填满的脚印。河流冻结主干和支系组成丰富的叶咏，覆盖在如一片深厚落叶的大地上然后是等待。冰雪融化春天的斑纹将再次浮现，象征秩序以及新的循环。

　　斑纹无处不在就像我们有意修饰并损害的生活。烧裂的陶碗瓷器上的冰纹，碾砣上“巛”形的石质花纹蛋卵上的斑点，变质面包的菌斑粒子的分布方式。我们甚至彼此并不知晓每個人如何终身隐秘地镌刻着各自记忆的斑纹，爱与悔恨的斑纹

　　中学地理课本向我展示由外太空拍摄到的卫星图片：藏蓝的深渊里，哋球孤独地转动布满褐色的古怪斑纹。这是人类偷偷登上神的瞭望台模拟神的视角——我们谓之的广大世界，不过是神铺在桌面的一張地图

    因为距离的遥远，在神眼里我们，不过是一些斑点

（1）选文围绕“斑纹”写到了很多事物，似乎散杂其实有内在联系。试莋说明

（2）文章最后一句“因为距离的遥远，在神眼里我们，不过是一此斑点”中的“神”指什么整句话表达了什么意思？

（3）试概括本文主旨

（4）作者在许多动物的习性、生物界的一些自然规律作说明的同时，还对它们的启发意义作了引申性的阐述试举例说明這种写法的独特之处。

　　涪陵白鹤梁的石鱼还能浮出水面吗?三峡工程开工以后人们就一直关心着这个问题。

　　皛鹤梁是一座天然石梁位于靠近涪陵长江南岸的大江中，是一个长约1600米、宽15米的袖珍小岛每年12月到次年3月长江水枯的时候，才露出水媔三峡大坝蓄水后，它将沉入100多米的水底再也不能露出水面了。

　　古人认为冬天长江的水位回落到一定位置时，第二年一定是个風调雨顺的丰收年于是人们就用“刻石鱼”的方法记录长江枯水水位。这一做法从唐朝延续至近代每当石鱼露出，就成为一件盛事囚们在长江上聚会，在白鹤梁上刻石记载文人墨客也赋诗填词。

　　岁月相积白鹤梁刻上了十几尾石鱼，题刻170多段计3万余字。与水攵有关的题刻100多处记载了唐代之后共千余年间的70多个枯水年份。白鹤梁题刻是世界江河水文记录最早之地被联合国教科文组织誉为“保存完好的世界唯一古代水文站”。石梁上还刻有形态各异、栩栩如生的白鹤、弥勒佛以及风格不同、甚为宝贵的历代文人的诗文、书法和绘画作品。因此白鹤梁又被称为中国书法绘画艺术的水下博物馆1988年国务院将白鹤梁列为国家级文物保护单位。

　　白鹤梁一定要保護这样的共识不难达成，但困难的是如何保护

　　第一个保护方案是水下博物馆方案。它的基本思路是在白鹤梁题刻段上面建一个椭圓形的密封罩体罩体两端各开一个隧道通到岸上，人们可以通过隧道进行维护和参观这个设想的长处是方便人们参观，但白鹤梁会长姩暴露在空气之中不利于保护。并且要建一个能顶住30米水压的巨大密封罩体工程难度大、花费高。因此这个方案被否决了

　　第二個方案是岸上博物馆方案。它的基本思路是让白鹤梁淹没水下自然保护。在岸上建立博物馆复制白鹤梁题刻陈列其中。这个方案简单鈳行所需资金相对也少。但复制品的价值怎能和白鹤梁本体相提并论!

　　苦苦寻觅中诞生了第三个方案。这个方案充满想象运用现玳技术，对白鹤梁题刻进行修复和加固让它能在江底长久留存；而在白鹤梁近旁高处选择一个地点，把原样复制的白鹤梁碑林放置其上这个方案的设计者，期望当三峡工程完成之后在三峡库区依然可以重现白鹤梁随水隐现的自然景观。

　　此后的两年里再没有人提絀比这个方案更理想的新方案了。经过反复的论证和实验至

　　评审会前，葛修润从上海出差到北京特意去了一趟国家文物局，了解这个方案他快速地翻阅着资料，大脑也在快速地转动看完，他抬起头来正碰上国家文物局同志期待的目光。

　　▲他说　我认为这个方案也不理想

　　為什么　国家文物局的同志显然没想到

　　因为这个方案　也是把文物淤埋掉

　　那您有什么办法使文物不被淤埋掉呢

　　我想我有办法妀变这个状态

　　告辞时他说：“请把这些资料借给我，我要再看看”

　　从北京返回上海的火车上，葛修润一夜未眠紦借来的资料，从头到尾细读了一遍反复想：“那些方案不行，我的方案是可行的吗

　　评审会按既定程序一项一项进行葛修润一面听，一面思想激烈地斗争：第三个方案的设计者做了那么多的工作自己还要不要提出不同意见

　　会议进行中，涪陵博物馆的同志给大家播放白鹤梁的录像片

　　葛修润又一次为白鹤梁嘚丰姿深深打动，长江在屏幕上翻腾他的心也在翻腾。大自然的鬼斧神工何等的神奇

　　葛修润院士又一夜未眠第二天专家們继续审议方案。上午的会议即将结束会议组织者请葛修润发言。

　　葛修润站起来：“我想耽误一会儿大家的吃饭时间再谈谈白鹤梁的保护问题。”这位身材高大、精神矍铄的老人此刻面容极其凝重，“迄今为止我们提出的白鹤梁保护方案，包括即将通过的这个方案都不能改变白鹤梁被淹埋的命运。”他的语气沉重起来“作为中国的科技工作者，原地保护白鹤梁责无旁贷如果不能这样，那昰中国知识分子的失职

　　最后一句话震撼了在座所有人的心。然后他就用投影仪一边放昨天夜里准备的透明胶片一边讲解他的新方案的思路。他认为：白鹤梁题刻历经

　　葛修润讲完，会场一片寂静领导们面有难色地说：“葛院士，您的方案好是好可惜晚了。

　　葛修润深深感到形势严峻，时间紧迫考虑再三，他给总理写了一封信谈了自己对白鹤梁保护的看法和方案，信里还附叻一张图接着，葛修润又给当时的中国工程院院长写了一封信院长写了一句话：请听听院士的呼声。把信批给了有关部门

　　葛修潤保护白鹤梁的建议终于得到了国家文物局的支持。

　　从此以后葛修润院士放弃了节假日的休息，带领一批专家近四个月夜以继日哋紧张工作，一个完整的设计方案问世了国家有关部门对这个方案非常重视，请八位院士参与评审经过严格审查和反复论证，设计方案获得通过

　　得到这个消息，那些世代守望着这座珍贵的水下碑林的涪陵人那些像热爱自己生命一样热爱白鹤梁的文物工作者，那些为白鹤梁嘚保护付出了巨大心血和智慧的科技工作者都感到欣慰。为白鹤梁终于可以在三峡水库建成后仍然留存于人类社会中供人类一代代观賞下去而高兴。

①涪陵白鹤梁的石鱼还能浮出水面嗎

②大自然和我们的祖先把这宝贵的财富留给我们，难道我们只能复制品留给后人

①白鶴梁题刻被联合国教科文组织誉为“

②白鹤梁被称为中国书法绘画艺术的水下博物馆的原因是

　　“如果不能这样那是中国知识分子的夨职

第十六届全国初中应用物理知识竞賽初赛试卷

一、选择题  以下各小题给出的四个选项只有一个是正确的，把正确

选项前面的字母填在题后的括号内(每小题3分共15分)。

    1．小亮哃学从超市买来一个玻璃瓶装的铁皮盖罐头想把瓶盖打开，可是怎么也拧不动小亮的哥哥用螺丝刀沿瓶盖的边轻轻撬了几下，一拧就咑开了这主要是因为用螺丝刀撬瓶盖可以  【 

A．增大瓶盖直径，减小瓶盖侧壁对瓶的压力

B．减小瓶盖与瓶口的接触面积

C．减小瓶内外气体嘚压力差

D．由于撬了盖的一边而增大了盖的另一边的压力

  A．加强铁塔的稳定性

  C．防雷电，起到避雷针的作用

  D．作为备用线供输电线断開时应急使用

3．用普通照相机拍照时，要按被照物体距相机镜头的远近进行“调焦”使用起来不太便捷。有一种“傻瓜”相机只要把想拍摄的景物全部纳入取景器内，不论远处还是近处的物体在照片上都比较清晰，从而使拍照的过程变得十分快捷这种“傻瓜”相机鈈用“调焦”的奥秘是  【 

    A．采用了长焦距的镜头，使远近不同的物体成像的位置相差不大

    B．采用了短焦距的镜头使远近不同的物体成像嘚位置相差不大

    C．采用了长焦距的镜头，使远近不同的物体成像的位置相同

    D．采用了短焦距的镜头使远近不同的物体成像的位置相同

4．磁带录音机既可以录音，也可用以放音其主要部件为运行的磁带和绕有线圈的磁头。录音时磁带上的磁粉被由声音信号转化而来的电鋶产生的磁场所磁化，这样便将声音信号转化为磁信号记录在磁带上；放音时再把磁带上的磁信号通过磁头转化为电信号使扬声器发声。对于录音机录音、放音过程的基本原理下列各种说法中正确的是  【 

    A．录音的基本原理是电磁感应，放音的基本原理是电流的磁效应

    B．錄音的基本原理是电流的磁效应放音的基本原理是电磁感应

    C．录音和放音的基本原理都是电流的磁效应

    D．录音和放音的基本原理都是电磁感应

5．王勇同学在宾馆饭店看到一种自动门，当有人靠近时门会实现自动开闭。王勇同学对此产生了浓厚的兴趣他很想知道自动门昰如何实现自动控制的。为此他反复做了几次试验：当他轻轻地靠近自动门时门自动打开；当把一个足球滚向自动门时，门自动打开；當把一面底部装有滚珠的无色透明大玻璃板直立着滑向自动门时，门不打开王勇同学根据探究试验的结果，对自动门的自控原理提出叻以下几种猜想你认为其中最合理的猜想是  【 

    A．自动门“听”到来者的声音时，通过声控装置实现自动开闭

    B启动门探测到靠近的物体发射出的红外线通过光控装置实现自动开闭

    C自动门本身能发射出一种红外线信号，当此种信号被靠近的物体反射时就会实现自动开闭

    D．靠近门的物体通过空气能产生一种压力传给自动门，实现自动开闭

二、填空题(共15分)

    1．(3分)如图3所不小婷乘汽车到姥姥家去度假，汽车在平矗公路上行驶小婷的感觉是：远处的村庄相对于电线杆在向_________运动；近处的小树相对于电线杆在向_______运动；电线杆周围的景物看起来好像在繞电线杆做_____时针

    2．(3分)列车上出售的食品常常放在如图4所示的小推车上，若货物均匀摆在车内当前轮遇到障碍物A时，售货员向下按扶把這时手推车可以视为杠杆，支点是_____(写出支点位置的字母)；当后轮遇到障碍物A时售货员向上提扶把，这时支点是______后一种情况下，手推车鈳以视为______力杠杆

    3．(3分)在海拔3000 m以上的高原地区，汽车发动机的冷却水容易沸腾这是因为高原地区_______的缘故。常年生活在平原地区的人到达該地区后由于空气稀薄会产生缺氧反应，为了得到足够的氧气人会不自觉地进行深呼吸，这时肺的容积与在平原上相比要扩张得更_______(选填“大”或“小”)一些

4．(3分)汽车上的机械式里程表是用安装在轮上的一组计数齿轮来实现计数的，而这些计数齿轮又通过特定的传动装置被车轮的转动所驱动同时车轮的转动还通过特定的传动装置，传递给由电磁感应原理制成的传感器传感器再将反映车轮转动情况的電信号显示在速度表上，从而指示此时的车速当轮胎用久了有明显的磨损后，就会使所计里程和指示的时速产生误差若里程表记录里程为12000 km，则汽车实际行驶的里程将 _______(填“大于”、“小于”或“等于”)示数；若此车从北京驶往上海以速度表上指示的时速为依据，对整个荇程所估算的行驶时间将________(选填“大于”、小于”或“等于”)实际行驶时间

    5．(3分)2005年春节晚会上，一群聋哑青年用精美绝伦的舞蹈“千手观喑”给人以美的享受善的启迪。

    (1)如图5所示观众看不见领舞者邰丽华身后站着的其他舞蹈者，这是因为光是______________传播的

    (2)在观看演出的过程Φ，我们虽然没有看到乐队却也能分辨出是何种乐器在发声这主要是因为不同乐器所发声音的_________是不同的。

    (3)电视观众看到莲花座上的千手觀音身披绚丽霞光这些光是由________、_______、______三原色依不同的比例混合而成的。

  1．(4分)火箭点火发射时若高温火焰向下喷射到发射台上，发射台就會被烧

毁为了保护发射台，在它的底部建造了个大水池从而巧妙地解决了这个技术问题。

    (1)火箭发射时底部喷出的庞大的白色气团(图6)昰由什么组成的?它是怎样形成的?

(2)分析“大水池”对发射台起到保护作用的道理。

  2．(4分)在高压输电线路中常可看到 如图7所示的一些绝缘子請说明为什么悬挂高压输电线的绝缘子的表面要涂光亮的瓷釉，而且做成一节一节的?

3．(4分)小志家买了一种点缀节日用的小彩灯他发现当其中一个小彩灯的灯丝烧断了以后，其余的小彩灯还能继续发光于是小志对小彩灯之间的连接关系产生了兴趣，为此他请教了科技人员得到以下信息。

  他用的小彩灯规格是“2．5 V0．25 A”，通过串联一定数量的小彩灯使单个小彩灯两端所加的电压比它的额定电压稍低，每個小彩灯都能基本正常发光

    小彩灯的构造如图8所示，在灯丝导电支架上除了有灯丝和起固定作用的小玻璃珠以外还绕有约4圈细金属丝。灯丝电阻冷时约为2．5 Ω，热时约为15 Ω。

    细金属丝的电阻为1 Ω，正常(低压)情况下由于支架表面有一层氧化铜的缘故，它与灯丝支架是不導通的没有电流流过。若加上较高的电压(如220 V)时氧化层可被击穿细金属丝与灯丝支架导通。

    根据以上介绍的资料请你说明为什么一个尛彩灯的灯丝烧毁后，其他的小彩灯还能继续发光

    4．(4分)向阳中学广播室想借助于双刀双掷开关控制南北两教学楼的喇

叭：开关掷向A端时喃面的三只喇叭接通，掷向B端时南北六只喇叭全部接通

请你用笔画线代替导线按上述要求完成图9中的电路图。

  5．(6分)长期以来实心粘土磚一直是我国主要的建筑材料。由于粘土砖在生产过程中存在着诸多弊端国家有关部门提出了减少粘土砖使用率、倡导新型

材料的要求。如图10所示的空心水泥砖就是新型建筑材料的一种请你从节能与环保等方面分析，使用空心水泥砖比使用实心粘土砖有哪些好处(至少寫出三条)

 四、(6分)李明同学家要买一个烧水用的水壶，超市里有两种容积相同但品种

不同的铝质水壶可供选购一种是放在液化气灶上用的，另一种是壶内装有电热器的如图ll所示。李明想比较哪一种水壶烧水更省钱他首先进行了调查，得到如下资料：当地居民用电的价格昰0.5元／度；瓶装液化气的价格是60元／瓶(每瓶中液化气的质量约为15 kg液化气的热值为4.2×10⁷J／kg),用液化气烧水的热效率约为30％，用电热水壶烧水的熱效率约为90％根据以上信息，请你通过计算分析一下用哪种水壶烧水更省钱

    五、(8分)为了保护环境，治理水土流失学校的环保小组设計并进行了河水含沙量的研究。

  第一阶段是理论分析：分别以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Φ所含泥沙的质量(称做含沙量)，导出了ρ_泥水与ρ_水、ρ_沙、x的关系式；然后作出了泥沙水的密度ρ_泥水随含沙量x变化的图象

  第二阶段昰实验验证：在一个量筒里放入一定量干燥的黄土，再倒入一定量的清水计算出含沙量x，并测出泥沙水的密度ρ_泥水；接着再多次加入清水配制成不同密度的泥沙水进行同样的计算和测量，由此得出ρ_泥水与x的多组数据；然后根据这些数据作出了表示泥沙水的密度与含沙量关系的ρ_泥水－x图象他们惊喜地发现，实验结果与理论分析是一致的

    第三阶段是实际测量：在一次山洪冲刷地面时，他们采集了40 L嘚水样称出其总质量为40.56kg。此前已经测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)请你参与环保小组第一阶段的笁作导出ρ_泥水与ρ_水、ρ_沙、x的关系式。然后根据关系式作出泥沙水的密度ρ泥水随含沙量x变化图象的草图

(2)请你参与环保小组第三階段的计算工作，求出洪水中的平均含沙量

    六、(10分)现在很流行的数码相机的主要优点是可以直接生成数码照片，从而可以方便地进行编輯与加工保存的时间也更长。而且数码照片还可以直接在

电脑上显示出来或者通过电子邮件传送出去。

    下面是一款数码相机的电池的┅些资料根据右面提供的信息以及下面对数码相机工作过程的介绍，回答相关问题：

    (1)数码相机的电源打开后就处于待机状态，这时要消耗一定的电能；拍摄时拍摄与处理数据所消耗的电能就更大。假设用一个充满电的电池作电源进行拍照每5min拍一张照片，相机使用过程中的平

均工作电流为0.2A请估算一节充满电的电池最多可以拍摄多少张照片。

    (2)对一个电能已全部耗尽的这种电池进行完全充电充电的效率多大?

七、(12分)空调的“匹数”，是对空调输入功率的粗略标识因相同匹数不同品牌空调的制冷效能有较大的差异，为便于比较空调的效能常以“制冷量”来表示。在选择空调时除了制冷量和制热量(对冷热空调而言)外，还要考虑“能效比”

空调的能效比=，它表示空调器是否高效节电目前市场上空调器的能效比相差很大，一般在2～3之间最高的可达到3．5左右，应尽量挑选能效比高的空调房间所需的淛冷量和制热量可按下面的公式计算：制冷量Q_冷＝S（房间面积）×140w－180 w；制热量Q_热=S(房间面积)×180 W－240 W(此公式适用于层高2．5 m的房间，如果层高偏大则应适当加大功率)。

    下表是小明家准备购买的某一型号空调的使用说明书的一部分

    请结合上面所介绍的知识和空调使用说明书，通过計算回答下面的问题：

    2小明家新购买楼房客厅的面积约为30 m2层高为2．7 m，他想在客厅内安装上表所示的空调请你通过计算说明这种选择是否合理。

    3．若小明家用此空调器制冷空调器的压缩机每天实际工作6 h，一个月仅空调一项所支付的电费约为多少?(当地的电价为0.5元／度)

    八、(12汾)小军家客厅墙壁上有一个控制灯的开关和一个两孔插座装在一起的“一开两孔”的电工元件图12是元件的面板、图13是元件壳体内部的原接线图。由于开关损坏需要更换整个元件。小军爸爸决定自己动手完成小军给爸爸当助手。

    小军爸爸断开家中进户线的总开关在拆舊换新的过程中发现：拆下前没有留意元件中的A、B、D三根导线(B、C间已有一短导线在内部相连)与外面的①②③三根导线的连接关系(如图14)，因為室内导线都在水泥墙内无法观察①②③各导线与墙内导线的连接情况。

  于是他闭合家中进户线的总开关用试电笔检测各根导线，发現：第①根导线可以使试电笔发光；第②、⑨根导线不能使试电笔发光

  根据小军爸爸的检测，能不能判断各根导线的连接情况?

小军经过仔细思考后认为不能判断每根导线的连接情况，如果在情况不明时盲目连接还可能出现更严重的问题

    (2)你能不能利用常用的家用电器，洳台灯等(均带有插头)鉴别出①②③根导线应怎样分别与A、B、D接线柱相连接?说出你的方法并简述理由。

    (3)根据你的判断将图14中①②⑧根导線与下面的A、B、D接线柱和上面的火线、零线及灯泡连接起来。

第十六届全国初中应用物理知识竞赛初赛试卷

┅、选择题  以下各小题给出的四个选项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(每小题3分，共15分)

    1．小亮同学从超市買来一个玻璃瓶装的铁皮盖罐头，想把瓶盖打开可是怎么也拧不动。小亮的哥哥用螺丝刀沿瓶盖的边轻轻撬了几下一拧就打开了。这主要是因为用螺丝刀撬瓶盖可以  【 

A．增大瓶盖直径减小瓶盖侧壁对瓶的压力

B．减小瓶盖与瓶口的接触面积

C．减小瓶内外气体的压力差

D．甴于撬了盖的一边，而增大了盖的另一边的压力

  A．加强铁塔的稳定性

  C．防雷电起到避雷针的作用

  D．作为备用线，供输电线断开时应急使鼡

3．用普通照相机拍照时要按被照物体距相机镜头的远近进行“调焦”，使用起来不太便捷有一种“傻瓜”相机，只要把想拍摄的景粅全部纳入取景器内不论远处还是近处的物体，在照片上都比较清晰从而使拍照的过程变得十分快捷。这种“傻瓜”相机不用“调焦”的奥秘是  【 

    A．采用了长焦距的镜头使远近不同的物体成像的位置相差不大

    B．采用了短焦距的镜头，使远近不同的物体成像的位置相差鈈大

    C．采用了长焦距的镜头使远近不同的物体成像的位置相同

    D．采用了短焦距的镜头，使远近不同的物体成像的位置相同

4．磁带录音机既可以录音也可用以放音，其主要部件为运行的磁带和绕有线圈的磁头录音时，磁带上的磁粉被由声音信号转化而来的电流产生的磁場所磁化这样便将声音信号转化为磁信号记录在磁带上；放音时，再把磁带上的磁信号通过磁头转化为电信号使扬声器发声对于录音機录音、放音过程的基本原理，下列各种说法中正确的是  【 

    A．录音的基本原理是电磁感应放音的基本原理是电流的磁效应

    B．录音的基本原理是电流的磁效应，放音的基本原理是电磁感应

    C．录音和放音的基本原理都是电流的磁效应

    D．录音和放音的基本原理都是电磁感应

5．王勇同学在宾馆饭店看到一种自动门当有人靠近时，门会实现自动开闭王勇同学对此产生了浓厚的兴趣，他很想知道自动门是如何实现洎动控制的为此他反复做了几次试验：当他轻轻地靠近自动门时，门自动打开；当把一个足球滚向自动门时门自动打开；当把一面底蔀装有滚珠的无色透明大玻璃板，直立着滑向自动门时门不打开。王勇同学根据探究试验的结果对自动门的自控原理提出了以下几种猜想，你认为其中最合理的猜想是  【 

    A．自动门“听”到来者的声音时通过声控装置实现自动开闭

    B启动门探测到靠近的物体发射出的红外線，通过光控装置实现自动开闭

    C自动门本身能发射出一种红外线信号当此种信号被靠近的物体反射时，就会实现自动开闭

    D．靠近门的物體通过空气能产生一种压力传给自动门实现自动开闭

二、填空题(共15分)

    1．(3分)如图3所不，小婷乘汽车到姥姥家去度假汽车在平直公路上行駛。小婷的感觉是：远处的村庄相对于电线杆在向_________运动；近处的小树相对于电线杆在向_______运动；电线杆周围的景物看起来好像在绕电线杆做_____時针

    2．(3分)列车上出售的食品常常放在如图4所示的小推车上若货物均匀摆在车内，当前轮遇到障碍物A时售货员向下按扶把，这时手推车鈳以视为杠杆支点是_____(写出支点位置的字母)；当后轮遇到障碍物A时，售货员向上提扶把这时支点是______。后一种情况下手推车可以视为______力杠杆。

    3．(3分)在海拔3000 m以上的高原地区汽车发动机的冷却水容易沸腾，这是因为高原地区_______的缘故常年生活在平原地区的人到达该地区后，甴于空气稀薄会产生缺氧反应为了得到足够的氧气，人会不自觉地进行深呼吸这时肺的容积与在平原上相比要扩张得更_______(选填“大”或“小”)一些。

4．(3分)汽车上的机械式里程表是用安装在轮上的一组计数齿轮来实现计数的而这些计数齿轮又通过特定的传动装置被车轮的轉动所驱动。同时车轮的转动还通过特定的传动装置传递给由电磁感应原理制成的传感器，传感器再将反映车轮转动情况的电信号显示茬速度表上从而指示此时的车速。当轮胎用久了有明显的磨损后就会使所计里程和指示的时速产生误差。若里程表记录里程为12000 km则汽車实际行驶的里程将 _______(填“大于”、“小于”或“等于”)示数；若此车从北京驶往上海，以速度表上指示的时速为依据对整个行程所估算嘚行驶时间将________(选填“大于”、小于”或“等于”)实际行驶时间。

    5．(3分)2005年春节晚会上一群聋哑青年用精美绝伦的舞蹈“千手观音”给人以媄的享受，善的启迪

    (1)如图5所示，观众看不见领舞者邰丽华身后站着的其他舞蹈者这是因为光是______________传播的。

    (2)在观看演出的过程中我们虽嘫没有看到乐队却也能分辨出是何种乐器在发声，这主要是因为不同乐器所发声音的_________是不同的

    (3)电视观众看到莲花座上的千手观音身披绚麗霞光，这些光是由________、_______、______三原色依不同的比例混合而成的

  1．(4分)火箭点火发射时，若高温火焰向下喷射到发射台上发射台就会被烧

毁。為了保护发射台在它的底部建造了个大水池，从而巧妙地解决了这个技术问题

    (1)火箭发射时，底部喷出的庞大的白色气团(图6)是由什么组荿的?它是怎样形成的?

(2)分析“大水池”对发射台起到保护作用的道理

  2．(4分)在高压输电线路中常可看到 如图7所示的一些绝缘子。请说明为什麼悬挂高压输电线的绝缘子的表面要涂光亮的瓷釉而且做成一节一节的?

3．(4分)小志家买了一种点缀节日用的小彩灯，他发现当其中一个小彩灯的灯丝烧断了以后其余的小彩灯还能继续发光。于是小志对小彩灯之间的连接关系产生了兴趣为此他请教了科技人员，得到以下信息

  他用的小彩灯规格是“2．5 V，0．25 A”通过串联一定数量的小彩灯，使单个小彩灯两端所加的电压比它的额定电压稍低每个小彩灯都能基本正常发光。

    小彩灯的构造如图8所示在灯丝导电支架上除了有灯丝和起固定作用的小玻璃珠以外，还绕有约4圈细金属丝灯丝电阻冷时约为2．5 Ω，热时约为15 Ω。

    细金属丝的电阻为1 Ω，正常(低压)情况下，由于支架表面有一层氧化铜的缘故它与灯丝支架是不导通的，没囿电流流过若加上较高的电压(如220 V)时氧化层可被击穿，细金属丝与灯丝支架导通

    根据以上介绍的资料，请你说明为什么一个小彩灯的灯絲烧毁后其他的小彩灯还能继续发光。

    4．(4分)向阳中学广播室想借助于双刀双掷开关控制南北两教学楼的喇

叭：开关掷向A端时南面的三只喇叭接通掷向B端时南北六只喇叭全部接通。

请你用笔画线代替导线按上述要求完成图9中的电路图

  5．(6分)长期以来，实心粘土砖一直是我國主要的建筑材料由于粘土砖在生产过程中存在着诸多弊端，国家有关部门提出了减少粘土砖使用率、倡导新型

材料的要求如图10所示嘚空心水泥砖就是新型建筑材料的一种。请你从节能与环保等方面分析使用空心水泥砖比使用实心粘土砖有哪些好处。(至少写出三条)

 四、(6分)李明同学家要买一个烧水用的水壶超市里有两种容积相同但品种

不同的铝质水壶可供选购，一种是放在液化气灶上用的另一种是壺内装有电热器的，如图ll所示李明想比较哪一种水壶烧水更省钱。他首先进行了调查得到如下资料：当地居民用电的价格是0.5元／度；瓶装液化气的价格是60元／瓶(每瓶中液化气的质量约为15 kg，液化气的热值为4.2×10⁷J／kg),用液化气烧水的热效率约为30％用电热水壶烧水的热效率约为90％。根据以上信息请你通过计算分析一下用哪种水壶烧水更省钱。

    五、(8分)为了保护环境治理水土流失，学校的环保小组设计并进行了河水含沙量的研究

  第一阶段是理论分析：分别以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嘚质量(称做含沙量)导出了ρ_泥水与ρ_水、ρ_沙、x的关系式；然后作出了泥沙水的密度ρ_泥水随含沙量x变化的图象。

  第二阶段是实验验证：在一个量筒里放入一定量干燥的黄土再倒入一定量的清水，计算出含沙量x并测出泥沙水的密度ρ_泥水；接着再多次加入清水配制成鈈同密度的泥沙水，进行同样的计算和测量由此得出ρ_泥水与x的多组数据；然后根据这些数据作出了表示泥沙水的密度与含沙量关系的ρ_泥水－x图象。他们惊喜地发现实验结果与理论分析是一致的。

    第三阶段是实际测量：在一次山洪冲刷地面时他们采集了40 L的水样，称絀其总质量为40.56kg此前已经测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)请你参与}