歷屆全國初中應用物理知識競賽復賽試題及答案[1]

1、第十四屆全國初中應用物理知識競賽復賽試題一、1998年某地區(qū)遭受特大洪澇災害。為了抗洪搶險，急需在20 h 內從甲地調運65 t 鋼材到乙地?，F(xiàn)僅剩下一艘滿載時排水量為80 t 的貨船，船身（包括船員）質量約17 t ，已知甲、乙兩地的水路距離為80 km ，船行駛的平均速度為10 km/h（不計水流速度）。 （1）請你設計一個完成此項任務的可行性方案；（2）通過分析、計算，找出最佳方案。（鋼材的密度為7.9×103 kg/m3）二、圖1為一種電磁爐的原理示意圖。它

2、是利用高頻電流在電磁爐內部線圈中產生磁場，磁化鐵磁材料制成的烹飪鍋，在鍋體形成無數(shù)小的渦流（感應電流）而產生焦耳熱。同時，被磁化的鐵磁分子因摩擦、碰撞而發(fā)熱。從而使鍋體自身發(fā)熱達到加熱食物的目的。（1）使用電磁爐加熱食物時，不產生明火，無煙塵，無廢氣，清潔、安全、高效、節(jié)能。請寫出電磁爐在使用中可能涉與的物理知識（只寫名稱不寫內容，不少于10個可得滿分）。（2）在使用電磁爐時，爐和鍋之間的熱是由_傳遞給_的。電磁爐加熱食物的過程中消耗_能轉化為_能；若用該電磁爐1次蒸熱5個饅頭需用時間25min，那么，1次只蒸1個同樣大小的饅頭大約需要_min。（3）某款電磁爐性能參數(shù)如下表所示：根據上表數(shù)據

3、，若電磁爐在功率調節(jié)和溫度調節(jié)的范圍內，加熱溫度隨功率調節(jié)的變化圖象是一直線，電磁爐工作電壓正常，在1個標準大氣壓下，燒開一鍋質量為3kg、溫度為22的水最多需要多少時間（不計鍋吸熱與熱散失）？型號額定電壓額定功率功率調節(jié)范圍溫度調節(jié)范圍熱效率SC-16220V 50Hz1600W450W-1600W70-240(大于)90%三、有人在夏季用簡易曬水箱給水加熱用來淋浴，這不僅能節(jié)省能源,而且很方便.李明和張華想利用這樣的裝置估測太陽光對地球表面輻射的強度的大小。也就是說，太陽光垂直照射地球表面是，地球表面單位時間單位面積所獲得的能量是多少。實驗裝置如圖2所示，曬水箱的內部是被涂黑的，

4、箱體外加了保溫層，上面開口并蓋有透明玻璃板。在估測之前要首先弄清，透過玻璃板的太陽光能量究竟占太陽輻射到玻璃板上能量的百分之幾？李明和張華各拿一塊實驗用的玻璃板，把陽光反射到墻上的同一個地方，他們發(fā)現(xiàn)，兩塊反射光斑重疊處的強度，和太陽光直接射到地上的強度差不多。（1）透過玻璃板的太陽光能量占太陽輻射到玻璃板上的能量的百分之幾？你在得出這個結論時做了什么假設？假設的根據是什么？（2）請你幫助他們設計實驗方案，并寫出具體的實驗步驟。（3）請你對這個實驗方案的可行性做出評價。四、用電流表和電壓表測電流和電壓時，通常并不考慮儀表本身電阻對待測電路的影響，而將其視為“理想儀表”，即認為電流表的內阻為零，

5、電壓表的內阻為無限大。實際上，電流表和電壓表都有一定電阻值，因而我們可以把電流表看成一個能顯示通過自身電流大小的其阻值很小的電阻；可以把電壓表看成一個能顯示自身兩端電壓大小的其阻值很大的電阻。所以，把電流表或電壓表接入待測電路時，就相當于在待測電路中串聯(lián)一個電阻，或并聯(lián)一個電阻。這樣，電流表的兩端就要有一定的電壓，電壓表中就要通過一定的電流，因此實際上很難同時精確地測出待測電阻兩端的電壓和通過待測電阻的電流。1、現(xiàn)有一個量程為0.6 A ，內電阻為0.13 的電流表，能否用它測量某電路兩端的電壓？若不能，請說明理由。若能，請說明用它測量的最大電壓植。2、要精確測量

6、一個阻植約8 的電阻RX，實驗室提供以下器材。l電流表A1：量程100 mA，內電阻r1 = 4 l電流表A2：量程500 A，內電阻r2 = 750 l電壓表V : 量程10 V, 內電阻r3 = 10 kl變阻器R0 ：阻值約10 l定值電阻R1：阻值約10 kl電池E：兩段電壓約1.2 Vl開關S、導線若干（1）      

7、0;選出你測量時所需的適當器材，并在虛線方框中畫出電路圖。（2）       需要測量哪些物理量？根據所測物理量，寫出被測電阻Rx的表達式。五、圖3甲是使用汽車打撈水下重物的示意圖。汽車通過定滑輪牽引水下一個圓柱形重物，在整個打撈過程中，汽車以恒定的速度V = 0.2 m/s 向右運動。圖3乙是此過程中汽車拉動重物的功率P隨時間t 變化的圖象。設t = 0 時汽車開始提升重物，忽略水的阻力和滑輪的摩擦，g取10 N/kg。求：（1）圓柱

8、形重物的質量；（2）圓柱形重物的密度；（3）打撈前，圓柱形重物上表面所受的水的壓力。六、圖4為一種電飯煲的工作原理圖。下面是王寧同學對電飯煲工作原理的研究，請你也參與共同討論。 按下、扳起電飯煲的開關，有一種“粘連”“吸引”的感覺，取出飯鍋，發(fā)現(xiàn)電飯煲的底部有一個凸起物，它可以上下彈動，能被磁鐵吸引。王寧同學通過用這個電飯煲做米飯和燒水來研究它的工作情況，請回答他在使用過程中發(fā)現(xiàn)的如下問題。（1）圖4中只有兩根外接導線，這樣的用電器有什么危害？應當怎樣加以完善？（2）將三角插頭插入電源插座，不用按開關，指示燈就發(fā)亮，按下開關后，指示燈亮度不變。此時為什么開關對指示燈的亮度沒有影響？（3）電飯煲

9、工作了15min，會出現(xiàn)大量“白氣”，這些“白氣”是怎樣形成的？（4）電飯煲工作了25min，聽見“啪”的一聲，指示燈不亮了。以此推測，感溫軟磁體的磁性可能受什么因素影響？怎么影響？（5）聽到“啪”的一聲后又過了10min，指示燈又發(fā)光，一會兒指示燈又熄滅了。分析在相同條件下，不同種類金屬的熱脹冷縮程度是否一樣？（6）要想獲得恒溫的溫水，你可以怎么做？（7）電飯煲使用較長一段時間后，常常在飯未完全熟透時就“跳閘”，這樣就會出現(xiàn)“夾生飯”，請問這種情況電飯煲可能在什么地方出現(xiàn)了故障？為什么？2004年第十四屆全國初中物理應用知識競賽復賽試題答案一、參考解答 (14分)（1） 設計方案：

10、根據問題中所給條件，又在這種特定情況下，可以把部分鋼材放在船體外的水中，并設法將其“貼”在船體上為防止船體發(fā)生傾斜，船體兩側所放置鋼材的質量應該相等（2）最佳方案：設放置在船體兩側鋼材的質量為m，因船與船體外鋼材組合的整體浮在水面上，故F浮=G，即 F船浮+F外鋼浮=G船+G鋼 代入數(shù)據后 F船浮=80×103kg×10N/kg=8×105NF外鋼浮=1×103kg/m3×10N/kg×(m7.9×103kg/m3)G船+G鋼（6517）×103kg×10N/kg8.2×105N從以上各式求得m

11、=15.8×103kg=15.8t 在這種極特殊的情況下(正常情況下是不可取的)，只能采用把至少158t鋼材均分放置在船外兩側的水中且緊貼船體，經t=s/v=80km÷10km/h=8h即可送到乙地。 評分標準： (1)7分； (2)7分二、參考解答 (18分) (1)該問題沒有惟一的標準答案，屬于開放性試題以下內容可以作為基本依據答出其中10個以上(包括10個)者均可得滿分 涉與的物理知識：電流的磁效應、電流的熱效應(焦耳熱)、阻抗(電阻)、磁場，磁化、磁感線、電磁感應、能量轉化、分子熱運動、熱傳遞、內能、分子電流，感應電流、渦流其他答案正確的同樣給分 (2)“鍋”“電磁

12、爐”“電或磁”“內”“25”(3)取最低熱效率90%，溫度調節(jié)最低為100，否則不能將水燒開電磁爐在功率調節(jié)和溫度調節(jié)的范圍內，加熱溫度隨功率調節(jié)的變化關系呈線性，此時電磁爐消耗的實際功率P與加熱溫度t溫有下面的關系式：（t溫70）÷（P450W）=（24070）÷（1600W450W）可得：t溫=（17÷115W）×（P450W）+70 當t溫=100時，P=653W，有：Pt=cm(t溫t)解得：t=1 672s=28min 評分標準： (1)5分； (2)每空1分(第1、2空填錯一個兩空都不得分，最后1個空填“略少于25”的給分，填“5”

13、的不給分)； (3)8分三、參考解答 (18分) 該問題沒有惟一的標準答案，屬于開放性試題，以下內容可以作為基本依據 (1)假設玻璃板對光的吸收可以忽略其根據是薄玻璃板十分透明(實際上玻璃對紅外線不很透明，而紅外線的熱效應是比較強的，這點可不作為對學生要求)通過李明和張華的實驗結果可以推測，每塊玻璃板反射的太陽光只有入射光能量的一半，這就是說，入射玻璃板的太陽光有一半被玻璃板反射了所以，透過玻璃板的太陽光能量占太陽輻射到玻璃板上的能量的50 (2)實驗方案：若實驗過程中總能使太陽光垂直入射，且曬水箱內部涂黑，可以認為射入曬水箱的太陽光不再被反射出去，曬水箱吸熱效率為50另外，曬水箱周圍有保溫層

14、，可以認為沒有熱量散失若曬水箱吸收的熱量完全用來使水的溫度升高，測出保溫箱中一定質量的水在一定時間里，其內能增加了多少，并測量出太陽光垂直照射物體表面的面積，就可以計算出太陽光垂直照射地球表面時，地球表面單位時間單位面積所獲得的太陽光照射的能量是多少 實驗步驟如下： 向曬水箱中倒入質量為m的清水并用溫度計測量此時水的溫度t0。 用刻度尺測量曬水箱蓋的面積S。將曬水箱開口朝向垂直陽光的方向，蓋好玻璃板開始計時經過t時間后(如3h)，再測量水的溫度t溫。經過t時間后（如3h），再測量水的溫度t溫。太陽光對地球表面輻射的強度是cm(t溫t)/(tS×50)（3）從實際問題的要求來看，該問題

15、是要進行估測，因此其中有許多東西就必須進行合理地簡約如，“假設玻璃板對光的吸收可以忽略”“若實驗過程中總能使太陽垂直入射”“沒有熱量散失”等假設都是允許的，而且是應該的但是上述這種簡約，必須會對估測結果帶來一定的影響此外，還有某些因素未給予考慮，如實驗過程中天氣的變化所引起的環(huán)境溫度的變化等，因而，估測結果與真實值之間會有相當大的偏差是不可回避的但就其取平均效果來說是可行的 評分標準： (1)6分； (2)6分： (3)6分(只要學生能從正反兩個方面進行評價，并且評價得有道理，就可以得滿分)四、參考解答 (10分) 1、能用該電流表測量電壓但測量的最大電壓值僅為U=0.6A×0.13

16、=0.078V 2、(1)電路圖如右圖所示 (2)通過兩電流表A1、A2的電流I1、I2，電流表A2的內電阻為r2 Rx=I2r2(I1I2)評分標準：第1問，5分；第2問（1）8分（給分點：分壓電路；電流表外接；用A2測電壓），（2）5分。五、參考解答 (10分) (1)由公式P=Wt=Fst=Fv，故汽車在AB段對重物的拉力為F1=700W0.2ms=3 500N同理，汽車在CD段對重物的拉力為F3=4000N整個重物打撈過程應該分為三個階段： 第一階段，將重物從水底拉至上表面剛好接觸水面。這一過程，G不變，F(xiàn)浮不變，F(xiàn)1不變，且有 G=F浮+F1  對應圖3乙AB段第

17、二階段，將重物拉出水面的過程。這一過程中，G不變，F(xiàn)浮變小直至為0，故拉力F越來越大，對應圖3乙BC段。第三階段，重物剛好全部拉出水面，以后繼續(xù)向上拉的過程。這一過程中，G不變，F(xiàn)3與重力G相等， G=F3  對應圖3乙CD段。因為G=F3 =4 000N，所以m=Gg=4 000N10N/kg=400kg(2)由 知F浮= GF1 = F3 F1 =500N因為F浮=水gV排=水gV物所以V物=5×10-2m3  物=mV物=400kg5×10-2m3=8

18、5;103kg/ m3 (3)由圖3乙的BC段可知，打撈的重物從上表面接觸水面到剛好整個物體全部出水，歷時60 s?D50s=10s，上升速度為0.2ms，所以物體高h=10s×0.2ms=2m所以，物體上、下表面積為S= mV物=5×10-2m32m=2.5×10-2m2又由圖3乙AB段可知，物體從水底上升到上表面剛好接觸水面歷時50s，上升高度H=50s×0.2ms=10m故物體沉在水底時上表面離水面10m，水對物體上表面產生的壓力為F壓=pS=水gHS=1.0×103×10×10×

19、;2.5×10-2N=2.5×103N評分標準： (1)6分； (2)4分； （3）6分六、參考解答 (16分) (1)這樣的用電器一旦發(fā)生漏電，可能會導致觸電事故應該安裝一個地線，即把用電器外殼與導線連接，再通過三腳插頭與插座的地線相接(2)從圖4可以看出，電源是通過雙金屬片上的觸點與發(fā)熱體、指示燈相連通的，一旦接上電源，發(fā)熱體和指示燈都會工作；而與開關相連的兩根電源導線是直接接在并聯(lián)的發(fā)熱體和指示燈上的，所以，不用按開關，指示燈就發(fā)亮，按下開關后指示燈亮度不變即此時開關不起作用。(3)發(fā)熱體工作了15min后，把水燒至沸騰，大量的水汽化后遇冷又液化，因而可以看

20、見大量“白氣”生成 (4)“啪”的一聲，是俗稱的電飯煲“跳閘”此前，開關按下，通過連桿永磁體E將感溫軟磁體D磁化而吸合，使主電路的觸點閉合而工作，一段時間后，安裝在鍋底部的電路元件感溫軟磁體D受熱到一定溫度時，其磁性會驟然下降或消失，在重力作用下通過連桿使開關跳起，觸點分離而斷電，并發(fā)出響聲溫度降低時，感溫軟磁體D又能被永磁體E磁化看來，感溫軟磁體的磁性可能受溫度因素影響，且溫度越高，磁性越弱 (5)指示燈反復亮、滅，這個現(xiàn)象說明只與雙金屬片相連的觸點的閉合與斷開有關，從而控制發(fā)熱體和指示燈的工作雙金屬片受熱形變而使動觸點下移與靜觸點分離，指示燈不亮當溫度下降到一定程度時，雙金屬片收縮而使動觸

21、點上移與靜觸點閉合導通，指示打發(fā)光這表明雙金屬片受溫度影響時A金屬片比B金屬片熱脹冷縮的形變量要大可見，在相同條件下，不同種類金屬的熱脹冷縮程度可能是不一樣的(6)要想獲得恒溫的溫水，只要把插頭插入電源插座，不必按下開關便可 (7)故障可能是由于感溫軟磁體老化引起的因為正常的感溫軟磁體是在103左右才基本失去磁性，永磁體被重力拉向下而帶動連桿，使主電路中的觸點分離而斷電(此時為正常跳閘)但如果感溫軟磁體老化，在溫度未達103時就失去磁性，使主電路中的觸點分離而斷電，飯未熟透就會出現(xiàn)“夾生飯”了 (不要求學生一定要提到“103”，只要能提到溫度高會使感溫軟磁體失去磁性即可)評分標準；第

22、(1) (3)題各1分；第(6)題2分；第(2) (4) (5) (7)各3分2005年第十五屆全國初中應用物理知識競賽復賽試題答卷時間：2005年4月17日（星期日）上午9：3011：10。一、（14分）王偉同學研究了均勻拉緊的琴弦發(fā)音頻率與弦長的關系，并記錄了實測的數(shù)據（如下表所示）。請你根據記錄表中的有關數(shù)據，分析并估算出他有意留出的空格中應該填寫的數(shù)據（要求寫出估算的過程）。音名中央C1D2E3F4G5A6B7C唱名（C調）DoReMiFaSolLaSiDo頻率/Hz264297330352396440 528弦長二、（14分）類比水壓是形成水流的原因，李楠同學猜想，血液在血

23、管內流動時也需要一定的壓力差來維持。假設血液勻速通過長度一定的血管時，受到的阻力與血液的流速成正比，即。那么，要想讓血液勻速流過，血管兩端就需要一定的壓力差。設血管截面積為時，兩端所需的壓強差為；若血管截面積減少10%時，為了維持在相同的時間內流過同樣體積的血液，壓強差必須變?yōu)?。請你通過計算比較的大小，說明血管變細可能是誘發(fā)高血壓的重要因素之一。三、（16分）下表是某鍋爐廠生產的CWNG系列三種鍋爐的主要技術參數(shù)表。CWNG系列三種鍋爐主要技術參數(shù)型號CWNG0.7-80/60-AIICWNG1.05-80/60-AIICWNG1.4-80/60-AII功率/MW（ ）1.051.4容水量/t

24、33.54耗煤量145( )290外型尺寸2.7×1.5×23.0×1.5×2.93.0×1.9×2.9煙囪尺寸/mm300×15000350×15000400×15 000熱效率/%757575出水溫度/808080回水溫度606060總重量/t57.59運行壓力常壓常壓常壓供暖面積6000（ ）12000循環(huán)水量( )4560已知水的比熱容為·，假設三種鍋爐的燃煤效率相同，且煤均可達到完全燃燒。請根據上表回答以下問題：1.根據表格中的已知數(shù)據，請在表格中的四個（ ）內填上合適的數(shù)據。2.按表

25、格中的出水溫度和回水溫度，計算CWNG1.05-80/60-AII型鍋爐每小時給住宅內釋放的熱量是多少。3.根據表格中已知數(shù)據計算燃煤的熱值為多少。四、（16分）李明得到一個國外生首開的電熱暖手器，銘牌表示額定值的字樣中，能看清楚的只有“24W”這幾個字。為了能正確使有該用電器，他把一只標有“600 ，0.4 A”的定值電阻與電熱暖手器和開關串聯(lián)起來，連接到家庭照明電路中，然后進行如下實驗觀察：將開關接通后，電能表轉盤轉動137圈恰好用了100s；斷開開關后，電能表轉盤在1min內恰好轉了80圈；觀察電能表上標有3000r/(kW·h)字樣；他在做實驗的時間內，家中其他用電器的使用情

26、況沒有變化。請根據以上數(shù)據，計算電熱暖手器的額定電壓是多少？你在計算過程中忽略了什么因素的影響？由此導致的計算結果是偏大還是偏?。?#160;五、（20分）一所農村中學常常因為不能與時給水塔注水而停水，科技小組的同學知道后，利用下圖所示的器材設計了一個自動注水模擬裝置。A為浮子（浮子與其連桿總重約15N），在浮子連桿的上端有一可移動金屬觸頭B（其受重力可忽略不計），它可以分別將其上、下的兩個固定觸點連通。C為水塔上的圓桶形蓄水池；M為配有電動機的水泵（電泵）；為彈簧，為銜鐵，為電磁鐵線圈；為最高水位限位開關、為最低水位限位開關均為由電磁鐵銜鐵帶動的觸頭開關。電磁鐵通電時，接通，斷電時，接通。電

27、磁鐵斷電時，接通。為開關。1.請你按照下圖所示的器材，連接一個可以實現(xiàn)自動注水的模擬電路，并說明自動注水的過程。K1BCAK5E2D2F2D1F1E1K3K4電源S1S2M2.要實現(xiàn)自動注水的要求，浮子的最小體積約為多大？（g=10N/kg）3.若設計要求每次自動注水需在10min內完成，需要知道或測量哪些物理量才能得到相匹配電泵的最小額定功率？請你用字母表示這些物理量，推導出電泵最小額定功率的表達式。在你的計算過程中，如果運用了近似條件，請說明。六、（20分）在當今世界，研制各種機器都必需考慮節(jié)約能源和治理廢氣污染這一重要課題。在內燃機中，廢氣帶走了很多能量，如果能將這些能量再利用起來，會使

28、內燃機的效率提高許多。某工廠科研人員研制生產的四沖程汽車專用柴油發(fā)動機，就采用了很多新技術。其中最重要的一項叫“增壓”技術，它是利用“廢氣渦輪增壓器”使排氣沖程中排出的高溫、高壓的廢氣去沖擊“廢氣渦輪”高速旋轉，它同時又帶動同軸的進氣系統(tǒng)中的“進氣渦輪”也高速旋轉，從而增加吸氣沖程的進氣量并增大進氣氣壓，使做功沖程中柴油燃燒的更充分，燃氣壓強更大，同時也減少了廢氣中的有害物質，達到提高柴油發(fā)動機效率和減少廢氣污染的目的。這種柴油發(fā)動機有6個氣缸，氣缸直徑為110mm，活塞行程為135mm，當轉速為2300r/min時，發(fā)動機功率為220kW，最低油耗可達240g/(kW·h)，柴油的

29、熱值為。請回答下列問題：1.該柴油發(fā)動機的效率最高可達多少？2.在做功沖程中氣缸內的平均壓強是多少？3.如果將我國這種機型的汽車柴油發(fā)動機都安裝“增壓器”后，能使它們的平均效率由原來約31%提高到近35%，安裝前按每年消耗3億噸柴油估算，這項技術每年能為我國節(jié)約多少噸柴油？4.如果目前我國柴油的平均價格為3750元/噸，根據上面的估算結果，計算使用“增壓”技術后僅節(jié)約柴油一項可使我國每年節(jié)約多少資金。由此你有哪些認識？第十五屆全國初中應用物理知識競賽參考解答和評分標準參考答案（14分）分析表格中頻率和弦長兩行數(shù)據可知，均勻拉緊的琴弦發(fā)音頻率與弦長近似成反比。（4分）對于中央C和A有： 所以，弦

30、長一行第6格的數(shù)值為： (5分)對于中央C和B有：所以，頻率一行第7格的數(shù)值為： (5分)二、參考答案（14分）假設截面積為時的壓強差為，流速為，假設截面積為時的壓強為，流速為；依題意可列方程： （3分） （3分）由、兩式可得： （2分）又相同的時間內流過同樣體積的血液，所以有： （2分）由式可得 （2分）式代入式可得 1即，說明血管變細血壓增高，血管變細可能是誘發(fā)高血壓的重要因素之一。（2分）三、參考答案（16分）1.（共10分）（1）方法一，由表中三種鍋爐型號的代碼表示中可知，第一種鍋爐的功率為0.7MW。 方法二，已知三種型號的鍋爐熱效率相同，則：由、兩式可得： (2分)所以，CWNG0

31、.7-80/60-AII鍋爐的功率為0.7MW。（2）由上述的、兩式可得： (2分)所以，CWHG1.05-80/60-AII鍋爐的耗煤量是217.5kg/h。（3）供暖面積與循環(huán)水量或鍋爐功率成正比，即 (3分)所以，CWNG1.05-80/60-AII鍋爐的供暖面積為。（4）鍋爐所做功可視為水循環(huán)放出的熱量，即W=Q由、兩式可得： (3分)所以，CWNG0.7-80/60-AII鍋爐的循環(huán)水量為。2.（3分）按表格中的出水溫度和回水溫度，以與循環(huán)水量，計算鍋爐每小時向住宅釋放的能量。依據3.（3分）由：得 四、參考答案（16分）接通開關時，電能表測出的是所有用電器在100s內消耗的總電能

32、（1分）斷開開關后，電能表測出的就是李明家其他用電器在60s內消耗的電能 （1分）斷開開關前后的功率分別為： （1分） （1分）所以，實驗支路的串聯(lián)（總）功率為： （2分）實驗支路的總電阻為： （1分）電熱暖手器的電阻為： （2分）所以，電熱暖手器的額定電壓為： （2分）在上述計算中，忽略了溫度對電阻的影晌。在實驗測試中，電熱暖手器的實際電壓為：，小于其額定電壓 （2分）由于電流的熱效應，溫度升高，電阻增大，電熱暖手器在額定電壓下（正常）工作時，其電阻會大于，故其實際的額定電壓也會大于測量值109V，因此忽略溫度對電阻的影響，會導致計算結果偏小。 （3分）五、參考答案（20分）1.（12分）電

33、路如下圖所示。閉合開關（此時開關處于接通狀態(tài)），電泵運轉，開始注水。隨著蓄水池中水位的逐漸升高，浮子A帶動金屬觸頭B上移，當升到最高水位時，閉合，接通電磁鐵線圈，銜鐵被吸下來，使開關斷開，切斷電泵的電源，停止抽水。與此同時K4接通，由于K4與K1為并聯(lián)，所以當水位下降使斷開時，電磁鐵線圈仍處于接通狀態(tài)，電泵保持停止狀態(tài)。當水位下降到最低點時，開關閉合，接通電磁鐵線圈，銜鐵被吸下來，使開關斷開，切斷電磁鐵線圈的電源，銜鐵釋放，使開關閉合，接通電泵的電源，再次注水。如此循環(huán)往復，實現(xiàn)自動注水。K1BCAK5E2D2F2D1F1E1K3K4電源源源源源S1S2M注：可以采用分步驟累計分數(shù)的方法。能連

34、接電機的供電電路，并將連入電路。 （2分）能將與電源連通，再將連入， （2分）再將連入，再將與關聯(lián) （2分）能將與電源連通，再將連入。 （2分）文字敘述要求簡潔，條理清晰 （4分）2.（4分）由圖知，浮子上浮接通電路，必須滿足： 由阿基米德定律可得， （4分） 即要實現(xiàn)自動注水的要求，浮子的最小體積是 （4分）3.（4分）需要知道水的密度，測出蓄水池的半徑R、蓄水池中最低和最高水位的高度差、蓄水池距井水面的高度，電泵抽水時，通過電動機做功把電能轉化為機械能。 （1分） （2分）計算過程中，完全按理想狀態(tài)考慮，忽略能量的損失。 （1分）六、參考答案 （20分）1.（4分）該發(fā)動機的效率最高為：

35、（4分）2.（8分）， 每秒鐘的做功沖程數(shù)為： （4分）設做功沖程中的平均壓強為P，則有用功率P為： （4分）3.（6分）已知，億噸因為安裝“增壓器”前后有用功是相同的，所以有： （2分） （4分）4.（2分）安裝“增壓器”后，僅節(jié)約柴油一項每年可為國家節(jié)約的資金為 0.34億噸×3750元/噸=1275億元由此可以看出，如果這項技術能得到廣泛的應用，會給人類帶來巨大的利益。但是，任何新技術在實際中的應用會受到各方面條件的影響和制約。應該說，節(jié)約和有效利用能源始終是人類需要努力的。 （2分）2006年第十六屆全國初中應用物理知識競賽復賽試題一、(10分)如圖l，東湖中學想用離心泵將湖

36、中的水抽到C處的養(yǎng)魚池中。要求在30 min內至少向養(yǎng)魚池中輸水120 m3，學校領導將以下幾個需要解決的問題交給了科技小組。 (1)A，B處各有一個平臺，離心泵應放在什么位置，請說明理由。 (2)如果某型號離心式水泵的揚程為15 m，功率為17 kW，效率為0.6，試通過計算說明這臺水泵是否可滿足東湖中學的需求?(3)為了節(jié)約資金，有人提出全部采購比硬質管便宜、而且與水泵管徑相符的軟橡皮管配套使用，你認為是否可行，為什么?說出你的正確方案。二(10分)一個地質勘探小分隊，在野外河邊休息時發(fā)現(xiàn)了一種礦石，他們非常想盡快知道這種礦石的密度大約是多少，但是手中只有皮尺、直木棍和針線包中縫衣服用的針

37、和細線，請你幫助他們利用現(xiàn)場可利用的物品，設計一個測定礦石密度的方案，并推導出計算礦石密度的表達式。三(14分)小華同學為了節(jié)能和方便家人洗澡，用廢棄的汽油桶在房頂上自制了一個簡易太陽能熱水器，圖2是它的安裝示意圖。在水箱上下安有二根管子，其中一根是進出水管，給熱水器上冷水或淋浴時用熱水，都是通過進出水管來完成，室內進出水管上安有三個閥門。 若當?shù)氐拇髿鈮簭妏0=1.0×105Pa，請回答下列問題： (1)小華為什么要在熱水器上方安裝一根與大氣相通的管子A? (2)根據閥門I、II、的位置，說明它們的作用是什么?如何調節(jié)噴頭出水的溫度? (3)給熱水器上冷水時，閥門I、1I、III應

38、當處于何種狀態(tài)?洗澡時，閥門1、II、111應當處于何種狀態(tài)? (4)如果小華同學住的居民樓層高為3 m，他家的熱水器安裝在七樓樓頂上，且距樓頂高1 m，那么該地區(qū)的水壓至少為多大，才能順利為熱水器上水? (5)設熱水器水箱容積為100 L，在一般的光照條件下，一滿箱12的水經白天太陽的加熱溫度可達到45，這相當于多少煤氣完全燃燒放出的熱量?(已知水的比熱容為4.2×107J(kg·)，煤氣的熱值約4.2×107Jkg)四、(12分)育才中學科技小組設計了一個可以測量電阻值的多量程歐姆表，圖3中所示為其中兩個量程的測試電路，G為靈敏電流表，其內阻Ro=100 、電

39、流靈敏度(即指針在滿刻度時流過靈敏電流表的電流)U=100A，R為可調電阻，阻值變化范圍為05 k，Rl和R2為定值電阻，R1=15 ，R2=ll k，E為1.5V干電池，S為量程選擇開關。測量時把待測電阻兩端分別與A、B兩端相接。為了能從靈敏電流表上直接讀出待測電阻的阻值，需在表盤上重新標注示數(shù)。請回答： (1)在指針滿偏處，盤面應標注的示數(shù)是多少? (2)當A、B間斷開時，指針所指的位置處，盤面應標注的示數(shù)是多少? (3)開關分別置于1和2位置時，在表盤正中間位置處應標注的示數(shù)各是多少?請簡要說明理由。 (4)該歐姆表表盤上的刻度是否均勻?請從電路原理上說明理由。五、(12分)有一種被稱作

40、PTC的半導體材料，其電阻隨溫度的變化曲線如圖4所示。 (1)請你根據這條曲線分析，PTC材料的電阻值怎樣隨溫度的變化而改變? (2)請說出這種材料的兩個可能的應用實例。 (3)以其中的一個應用為例，說明它的正常工作過程和使用條件。六、(14分)利民電器廠設計了一種具有高、中、低溫三擋的家用電火鍋，其發(fā)熱體電阻絲如圖5所示。A、B、C為三個接線柱，B是電阻絲中點的接線柱。相信你一定能幫助該廠完成以下工作。 (1)說明各擋位的連接方法(文字表述或畫圖連接均可)。 (2)如果要求低溫發(fā)熱功率為200 W，那么高溫和中溫兩擋的發(fā)熱功率分別應是多大?(3)設計一份該火鍋的產品銘牌。七、(14分)現(xiàn)在流

41、行的無線市話俗稱“小靈通”，是一種新型的個人無線接入系統(tǒng)，具有語音清晰、發(fā)射功率低、待機時間長、功能多、價格合理等特點。它的使用使傳統(tǒng)意義上的固定電話不再固定在某個位置，可在無線網絡覆蓋范圍內自由移動使用，隨時隨地接聽、撥打本地和國內、國際電話。 表1是某一型號小靈通的部分資料數(shù)據。若這種小靈通在正常使用的情況下，充電一次可使用7天，累計通話時間為1.2 h，通話時耗電功率為平均發(fā)射功率的20倍。則： (1)這部小靈通正常通話時的工作電流大約多大? (2)小靈通開機但不通話時的狀態(tài)稱為待機。這部小靈通的待機電流大約多大? (3)在沒有充電器的情況下，可用一個電壓略高于3.6V的直流電源為小靈通

42、電池臨時應急充電。請你設計一個方案，用圖6所示的直流電源給這部小靈通的電池充電，并畫出充電的電路圖。 表l尺寸(長×高×寬)約45 mm×83mm×23.5 mm質量約85g發(fā)射功率約10 mW(平均)電池3.6V 580mA·h鋰電池充電器輸入：AC220V 50Hz輸出：DC5.2V 320mA充電器重約50 g充電時間2.53.5 h連續(xù)待機時間48200 h八、(14分)現(xiàn)在有些住宅區(qū)使用的水表是預付費式的水表，每個用戶一表一卡，憑卡用水，卡中數(shù)據輸入表中，水表自動開閥供水。 所購水用完后自動關閥斷水，用戶必須重新購水，方能重新用水。圖

43、7是某水表廠生產的預付費式的IC卡水表，其主要技術參數(shù)如表2所示。請根據表2中的數(shù)據，回答下列問題：項目FY-15E熱水表FY-20E熱水表FY-25E熱水表質量1.41.82.5長度165 mm195 mm225 mm口徑(DN)15 mm20mm25mm過載流量3m3h5m3h7m3h常用流量1.5m3h2.5m3h3.5m3h分界流量0.12m3h0.2m3h0.3m3h最小流量0.03m3h0.05m3h0.07m3h起動流量0.010m3h0.012m3h0.017m3h水表性能B級表密封性1.6MPa水壓，15min內不泄漏最小讀數(shù)0.0001 m3最大讀數(shù)9999.9999 m3

44、用戶竊水自動關閥并提示電源3.6V、2.4Ah鋰電池2節(jié)串聯(lián)IC卡的保密性射頻卡，一表一卡，不可復制IC卡使用壽命使用次數(shù)>10萬次報警方式剩余水量2 m3時報警，用完剩余水后關閥靜態(tài)工作電流0.5mA開閥或關閥時的工作電流500mA常用流量誤差2工作溫度溫度：0一90(FY系列)工作水壓0.1 MPa0.6MPa材料銅 (1)要保證水表正常工作，水平位置相對水塔內的水面高度差的范圍應是多少?(g取10 Nkg) (2)如果水表僅處在靜態(tài)下，最多能使用多少天才需更換電池?水表開閥或關閥時它的電功率是多少? (3)FY-25E型熱水表在常用流量狀態(tài)流出50的熱水時，需要用多大功率、效率為8

45、0的鍋爐來加熱原來溫度為20的水?如果連續(xù)這樣供熱水，一晝夜至少需要燒多少煤?(煤的熱值是3×107Jkg) (4)FY一15E熱水表報警后，在常用流量下用水，大約還能用幾小時? (5)FY-20E水表出水口水的最大流速是多少?第十六屆全國初中應用物理知識競賽復賽試題參考答案一、(1)因為泵的總揚程=吸水揚程+壓水揚程,離心式水泵的吸水揚程是由大氣壓決定的,當大氣壓為標準大氣壓時,吸水揚程實際不會超過10m。所以泵不能放在B處,只能放在A處。(2)不考慮水的動能:增加的勢能按13.8m計算:已知t =30min,h =13.8m。V =120m3,=0.6。則W有= mgh =1.6

46、56×107J。因為W有/W總=,所以W總= W有/=2.76×107J。即應購置水泵的功率為P總= W總/t=15.3kW。增加的勢能按15m計算,應購置水泵的功率為P總=16.7kW。提供的水泵滿足要求。(3)不可行。若離心泵至水面段用橡皮管,由于大氣壓作用可能將橡皮管壓扁而影響正常工作。建議離心泵至水面段用硬質管,為節(jié)約起見,泵以上水管可用軟橡皮管。二、1.用細線懸掛直木棍作支點;2.用細線栓好礦石掛在支點左側,在支點的右側掛一塊石頭,移動礦石和石塊懸掛的位置直到木棍水平平衡;3.用皮尺分別量出懸掛礦石和石塊的點到支點的距離為l1,l2;如圖1所示。4.將礦石浸沒在水

47、中,移動掛石塊的位置直到木棍再次水平平衡;5.用皮尺量出懸掛石塊的點到支點的距離為l3;如圖2所示。6.推導計算礦石密度的表達式。由杠桿平衡條件,解得。三、(1)A管的作用一是排氣,二是溢水。因為汽油桶改做水箱后,如果不安裝A管排氣的話,上水時會把一些空氣密閉在里面,就不易將水注滿;而且,上方的空氣還影響箱內水溫升高。(2)閥門控制進入水箱的冷水;閥門控制進入淋浴噴頭的熱水;閥門控制進入淋浴噴頭的冷水。通過閥門、閥門調節(jié)進入淋浴噴頭的冷熱水的多少可以改變淋浴噴頭噴出的水的溫度。(3)給熱水器上水時,閥門應打開,閥門、閥門應關閉。洗澡時,閥門應關閉,閥門、閥門應打開。(4)水箱距地面高度h =2

48、2m。該地區(qū)的最低供水水壓,p =gh +p0=3.2×105Pa。(5)m =V =100kg。Q噴= cm(t-t0) =1.39×107J。如果靠煤氣燃燒放出這些熱量,需完全燃燒的煤氣,m =Q吸/q=0.33kg。四、(1)A、B兩端直接連接在一起時(RAB=0),調節(jié)滑動電阻器使靈敏電流表指針滿偏,則指針所指處盤面上應標注的示數(shù)為0。(2)當A、B斷開時,電阻應為無窮大,這是指針所指位置的示數(shù)應標。(3)開關置于2時,且將A、B短接時表針滿偏,則R+R1+R2=15k,若在A、B間接一電阻Rx,且剛好使表針指在表盤中間位置,這時電路中的電流為滿偏時的一半,電路中的

49、總電阻為滿偏時的2倍,即Rx= R+R1+R2=15k,所以該擋位表盤中間示數(shù)應為15k。開關置于1時,且將A、B短接時表針滿偏,這時電路中總電阻為=15,同理若在A、B間接一電阻Rx,且剛好使表針在表盤中間位置,這時電路中的電流為滿偏時的一半,電路中的總電阻為滿偏時的2倍,即Rx=15,所以該擋位表盤中間示數(shù)應為15。(4)歐姆表表盤上的刻度是不均勻的。理由:用R0表示A、B短接時電路中總電阻,測量電阻Rx時,電路中電流I =U/(R0+Rx),可見I與Rx不成正比,所以歐姆表表盤上的刻度是不均勻的。五、(1)當PTC材料的溫度T處于(T0T1)時,隨著溫度的升高,其電阻減小;當PTC材料的

50、溫度T處于(T1T2)時,隨著溫度的升高,其電阻增大;當PTC材料的溫度T高于T2時,隨著溫度的升高,其電阻減小。(2)用PTC材料可以制成電熱驅蚊器的發(fā)熱元件,也可以制成恒溫電暖器發(fā)熱元件。(3)以恒溫電暖器為例:當用PTC材料制成發(fā)熱元件通電后溫度T處于(T0T1)時,隨著溫度的升高,其電阻減小,因電壓不變,發(fā)熱功率P =U2/R增大,使溫度更快地升高。當發(fā)熱元件溫度T處于(T1T2)時,隨著溫度的升高,其電阻增大,因電壓不變,發(fā)熱功率P = U2/R減小,使溫度升高趨緩,并保持在(T1T2)之間的一個溫度不再上升;當發(fā)熱元件溫度T高于T2時,隨著溫度的升高,其電阻減小,發(fā)熱功率進一步增大

51、,使溫度更快地升高,則將會燒壞發(fā)熱元件?？梢?用PTC材料制成的發(fā)熱元件的恒溫電暖器,應當在環(huán)境溫度低于T2的條件下使用,否則會燒壞。六、(1)低溫擋:將A、C直接接入電源。中溫擋:將A、B或B、C接入電源。高溫擋:將A、C連接在一起后,A與B接入電源上?；蜻B線如圖3。(2)設A、C間電阻為R,該火鍋的低溫功率:200W。該火鍋的中溫功率:400W。該火鍋的高溫功率:800W。(3)該火鍋的產品銘牌。七、(1)手機通話的電功率:P=55.6mW。根據公式P= UI,可求得這部手機正常通話時的工作電流:I =PU=55.6mA。(2)這部手機的電池充電一次獲得的總能量:W總=7 516.8J。累

52、計通話時間消耗電能W通= pt通=864J。正常使用的情況下,待機7d消耗的電能,W待= W總-W通=6 652.8J。由公式W = UIt可求得這部手機的待機電流大約為I待=W通Ut待=3.06mA。(3)因為直流電源的輸出電壓為36V,遠大于被充電池的電壓,所以需要串聯(lián)一個阻值適宜的電阻才能充電。另串接一只電流表,觀察充電電流不超過320mA,以免燒壞電池。讓直流電源的電流從電池正極流入,負極流出。其電路圖如答案圖4。八、(1)從表中可知,水表的工作水壓是0.1MPa 0.6MPa,由工作水壓p=gh+p0,得h = (p-p0)/g,所以h1= (p1-p0)/g =0m。所以h2= (

53、p2-p0)/g =50m。所以,高度差范圍是0m 50m。(2)從表中可知電池的容量為2.4Ah,靜態(tài)工作電流0.5mA,根據公式I = Q/t,得t= Q/I。t=2×102d。從表中可知,水表開閥或關閥時,水表通過的電流為500mA,電源是由兩節(jié)3.6V的電池串聯(lián)組成,即電源兩端的電壓為7.2V,根據電功率公式:P= UI,P= UI =3.6W。(3)從表中可知,FY-25E型熱水表的常用流量為3.5m3/h,即該水表此時每小時流出3.5m3的水。根據公式:Q吸= cm(t-t0)和Q吸=Pt1,得P= cm(t-t0)/t1。代入數(shù)據后,得:P=1.53×105W。從題目已知,煤的熱值3×107J/kg,根據公式Q放= Pt2=Q吸= qm,得m= Pt2/q,m =440.6kg。(4)從表中可知,FY - 15E型熱水表的常用流量為1.5m3/h,水表報警時,剩余水量為2m3,用完這2m3水后關閥。還可使用的時間=剩余水量/常用