2012年第二十二屆全國(guó)初中應(yīng)用物理競(jìng)賽復(fù)賽試題（word原版）(1).doc

2012年第二十二屆全國(guó)初中應(yīng)用物理競(jìng)賽復(fù)賽試題注意事項(xiàng)：1.請(qǐng)?jiān)诿芊忮X(qián)內(nèi)填寫(xiě)所在地區(qū)、學(xué)校、姓名和考號(hào).2.用藍(lán)色或黑色鋼筆、圓珠筆書(shū)寫(xiě) 3.本試卷共有六個(gè)大題，滿分為100分.4.答卷時(shí)間: 2012年4月15日(星期日)上午9： 30-11: 100題號(hào)一二三四五六總分分?jǐn)?shù)復(fù)核人一、（16分)某小型汽油發(fā)電機(jī)外形如圖1所示，其實(shí)質(zhì)是利用一個(gè)汽油機(jī)帶動(dòng)一個(gè)發(fā)電機(jī)來(lái)發(fā)電。該發(fā)種電機(jī)銘牌部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)求：發(fā)動(dòng)機(jī)(汽油機(jī))發(fā)電機(jī)型號(hào)XGQF5.0 型號(hào)XGQF5.0 額定功率8.3kW額定輸出功率5kW噪聲73db 額定輸出電壓220V連續(xù)運(yùn)行時(shí)間8h額定頻率50Hz 強(qiáng)制水冷四沖程自動(dòng)電壓保護(hù)(1)在允許的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，發(fā)電機(jī)以額定功率輸出，能夠提供的電能是多少度? 172教學(xué)網(wǎng)(2)己知汽油的熱值是q=4.6xl07J/kg，密度是0.71 x 103kg/m3，設(shè)該汽油機(jī)的效 率為35%，則該汽油發(fā)電機(jī)油箱的容積至少需要多大?172教學(xué)網(wǎng)(3)汽油發(fā)電機(jī)將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能的效率是多少?172教學(xué)網(wǎng)172教學(xué)網(wǎng)二、(16分)長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)北方地區(qū)域鎮(zhèn)居民的冬季來(lái)暖計(jì)量一般都按住宅面積收費(fèi)，導(dǎo)致用戶節(jié)能意識(shí)差，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。作為建筑節(jié)能的一項(xiàng)基本措施，近幾年部分地區(qū)試點(diǎn)以熱量表作為計(jì)量收費(fèi)的依據(jù)和于段，經(jīng)測(cè)算可節(jié)能約20%-30%。172教學(xué)網(wǎng)如圖2所示，一個(gè)完整的熱量表由以下三個(gè)部分組成：一只被體流量計(jì)，用以測(cè)量經(jīng)熱交換的熱水流量；一對(duì)用鉛電阻制作的溫度傳感器，分別測(cè)量供暖進(jìn)水和回水溫度；一低功耗的單芯片計(jì)算機(jī)，根據(jù)與其相連的流量計(jì)和溫度傳感器提供的流量和溫度數(shù)據(jù)，利用熱力學(xué)公式可計(jì)算出用戶從熱交換系統(tǒng)獲得的熱量，通過(guò)液晶顯示器將測(cè)量數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果顯示出來(lái)。172教學(xué)網(wǎng)最大流量/m3h-12.5 測(cè)溫范圍4100溫差范圍/K250 最大水壓/MPa1.6電源3.6V 2Ah 電源壽命5年 以下是某用戶家中的熱量表的部分參數(shù)，已知水的比熱容取4.2xl03J/(kgC)，天然氣的燃燒值約為8X 107J/m3。(1)試通過(guò)以上數(shù)據(jù)計(jì)算該型號(hào)熱量表能測(cè)量的最大供熱功率是多少? (2)在一次要查看熱量表記錄情況時(shí)，通過(guò)逐次點(diǎn)按熱量表上的信息顯示按鈕，液晶顯示器逐項(xiàng)循環(huán)顯示出了下列數(shù)據(jù): 172教學(xué)網(wǎng)根據(jù)這些數(shù)據(jù)推算，求此次查看時(shí)該用戶家平均每小時(shí)從暖氣中得到的熱量約為多少J?到此次查看時(shí)為止，該用戶從這套供暖系統(tǒng)得到的總能量相當(dāng)于完全燃燒了多少m3的天然氣? 172教學(xué)網(wǎng)(3)如果出現(xiàn)大風(fēng)降溫天氣，住宅通過(guò)外墻散熱的速度會(huì)加大。從原理分析，應(yīng)該在家中怎樣調(diào)節(jié)，才能保持室內(nèi)溫度不出現(xiàn)明顯下降。(4)這種型號(hào)的熱量表平均耗電功率不超過(guò)多大? (5) 2010年國(guó)家將逐漸在全國(guó)推廣使用供熱分戶計(jì)量。假設(shè)某城區(qū)在未使用熱量表計(jì)費(fèi)時(shí)，一年熱力公司共消耗天然氣40億立方米，現(xiàn)有30%的用戶使用熱量表，在使用后平均每戶節(jié)能20%。按此情況計(jì)算，這些使用熱量表的用戶一年可節(jié)約多少天然氣? 172教學(xué)網(wǎng)三、172教學(xué)網(wǎng)（16分）雙活塞氣壓計(jì)是一種可以消除活塞自重影響、對(duì)低壓容器內(nèi)的壓強(qiáng)進(jìn)行測(cè)量的裝置。如圖3所示，在甲、乙兩個(gè)空腔容器中各有一個(gè)活塞A和B，其中活塞A的截面上下一致，稱(chēng)為自由活塞，其橫截面積為S1；活塞B的上下截面不等，稱(chēng)為差動(dòng)活塞，其上下兩部分的橫截面積分別為S2和S3。乙容器的上、下兩部分彼此隔絕，不能相互滲氣、滲油。C為帶有閥門(mén)K1的工作液體的接口，工作液體充滿甲容器和乙容器的上部空腔；D為帶有閥門(mén)K2的接口，可接待測(cè)容器；E為帶有閥門(mén)K3的接口，可與抽氣機(jī)相連。測(cè)量前要先校正零位平衡: K1關(guān)閉， K2打開(kāi)。D口不連接待測(cè)容器，在兩活塞上面放置砝碼(圖中未畫(huà)出)。調(diào)節(jié)砝碼的質(zhì)量使兩活塞升起的高度相同。進(jìn)行測(cè)量時(shí)，要將待測(cè)量的容器接在D口上，并關(guān)閉K2、打開(kāi)K3，開(kāi)動(dòng)抽氣機(jī)進(jìn)行抽氣，待乙容器下部空腔內(nèi)接近真空時(shí)，關(guān)閉K3、打開(kāi)K2，此時(shí)差動(dòng)活塞B己有所下降，在自由活塞A上再加放重為G的砝碼時(shí)，A、B兩活塞的上表面恰好能恢復(fù)等高。己知進(jìn)行測(cè)量 時(shí)大氣壓強(qiáng)為p0.求待測(cè)容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p。172教學(xué)網(wǎng)根據(jù)帕斯卡定律可知:加在密閉液體上的壓強(qiáng)能夠大小不變地被液體向各個(gè)方向傳遞。172教學(xué)網(wǎng)172教學(xué)網(wǎng)四、（16分）小明看到一句農(nóng)諺：“下雪不冷化雪冷”。他很好奇，想具體了解一下冰雪熔化時(shí)究竟要吸收多少熱量。于是查找了資料，知道“熔化熱”的定義是：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的某種晶體，在熔化成同溫度的液體時(shí)吸收的熱量，叫做這種晶體的熔化熱。他想用實(shí)驗(yàn)測(cè)量一下冰的熔化熱，于是找來(lái)了一些實(shí)驗(yàn)器材:一架天平和配套的硅碼、一支實(shí)驗(yàn)室溫度計(jì)（0100）、一個(gè)有密封蓋子的保溫桶、一個(gè)小燒杯、一把錘子和一個(gè)專(zhuān)門(mén)用來(lái)在冰箱中凍小冰塊的塑料冰格，又觀察到家里的冰箱面板上顯示冷凍室溫度恒為-18。請(qǐng)幫助小明設(shè)計(jì)一個(gè)用這些器材粗測(cè)冰塊熔化熱的方案，要求寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)的步驟和用測(cè)量的物理量計(jì)算冰的熔化熱的表達(dá)式(水和冰的比熱容分別用C水和C冰表示)。172教學(xué)網(wǎng)172教學(xué)網(wǎng)172教學(xué)網(wǎng)五、（18分）在一些地區(qū)的電力線路敷設(shè)過(guò)程中，會(huì)使用簡(jiǎn)易絞盤(pán)將沉重的混凝土電線桿立起來(lái)。其主要結(jié)構(gòu)如圖4所示。作業(yè)前，先將絞盤(pán)底座牢固地固定在地面上，立桿作業(yè)時(shí)，根據(jù)實(shí)際需要，安排14人分別推動(dòng)不同的橫桿末端，使橫桿繞軸做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣系在電線桿上的鋼絲繩就被不斷地纏繞在軸上，電線桿被逐漸拉起并最終堅(jiān)直站立。己知，某個(gè)絞盤(pán)的軸直徑D=l0cm，各橫桿末端到軸心的距離L=lm。在一次立桿作業(yè)中，所立的電線桿所受重力G=6200N，長(zhǎng)L0=10m，其重心距粗端4m。若在電線桿升至某時(shí)刻時(shí)的情形如圖5所示，設(shè)此時(shí)絞盤(pán)的機(jī)械效率=80%，定滑輪的阻力可忽略不計(jì)。172教學(xué)網(wǎng)1.若此刻僅有二名施工人員推橫桿，則該施工人員對(duì)絞盤(pán)橫桿所施加的最小推力F為多少? 172教學(xué)網(wǎng)2在整個(gè)立桿過(guò)程中，施工人員對(duì)絞盤(pán)棋桿的最小推力的變化情況如何? 3.在立桿作業(yè)時(shí)，施工人員一般要求絞盤(pán)離所拉的電線桿適當(dāng)?shù)剡h(yuǎn)一些，請(qǐng)定性分析這樣做的原因。172教學(xué)網(wǎng) 172教學(xué)網(wǎng)六、 （18分）應(yīng)急照明燈是在正常照明電源發(fā)生故障時(shí)，能持續(xù)照明而不間斷工作的一類(lèi)燈具，如圖6所示。應(yīng)急照明燈主要由燈泡(或LED燈珠、蓄電池、充電器、自動(dòng)控制電路及相關(guān)部件組成。在照明電源正常情況下，應(yīng)急照明燈通過(guò)充電器給蓄電池充電，此時(shí)，自動(dòng)控制電路及相關(guān)部件自動(dòng)將燈泡(或LED燈珠)與蓄電池?cái)嚅_(kāi)不發(fā)光。當(dāng)照明電路突然停電時(shí)，應(yīng)急照明燈通過(guò)自動(dòng)控制電路及相關(guān)部件自動(dòng)把燈泡(或LED燈珠)跟蓄電池接通，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)應(yīng)急照明。下表為某型號(hào)應(yīng)急照明燈的主要技術(shù)數(shù)據(jù):輸入電壓充電時(shí)間應(yīng)急照明時(shí)間應(yīng)急照明功率AC 220V90min0.96Wx2應(yīng)急照明光源蓄電池種類(lèi)數(shù)量燈泡額定電壓類(lèi)別額定電壓容量燈泡12只2.4VNi-Cd2.4V1.8Ah1.在該型號(hào)應(yīng)急照明燈剛投入使用階段，待蓄電池充滿電后，可以實(shí)現(xiàn)的最長(zhǎng)連續(xù)應(yīng)急照明時(shí)間為多少? 172教學(xué)網(wǎng)2.小蘭跟老師提出自己要設(shè)計(jì)并組裝一只簡(jiǎn)易的應(yīng)急照明燈。老師告訴她實(shí)驗(yàn)室 現(xiàn)有以下器材：雙孔插座及與之配套的插頭1套、小燈泡額定電壓: DC3.03.4V，額定電流: 350mA) 4只、電磁繼電器（額定電壓: DC6V；額定電流: 0.15A）1套及與之配套的低壓直流電源(輸入電壓: AC220V，輸出電壓: DC6V) 1臺(tái)、蓄電池(兩端兩端電壓：6V) 1只及與之配套的充電器(輸入電壓: AC220V，輸出電壓： DC6.3V)1只、導(dǎo)線(足量).如圖7所示。 (1)請(qǐng)你幫助小蘭在圖7上完成簡(jiǎn)易應(yīng)急照明燈的接線。要求如下: 172教學(xué)網(wǎng)家庭電路正常工作時(shí)，充