历届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题和答案

第十四届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题一、 1998年某地区遭受特大洪涝灾害。为了抗洪抢险，急需在20h内从甲地调运65t钢材到乙地。现仅剩下一艘满载时排水量为80t的货船，船身〔包括船员)质量约17t,甲、乙两地的水路距离为80km,船行驶的平均速度为10km/h〔不计水流速度)。请你设计一个完成此项任务的可行性方案：通过分析、计算，找出最正确方案。(钢材的密度为7.9X103kg/m，)二、 图1为一种电磁炉的原理示意图。它是利用高频电流在电磁炉内部线圏中产生磁场，磁化铁磁材料制成的烹饪锅，在锅体形成无数小的涡流〔感应电流)而产生焦耳热。同时，被磁化的铁磁分子因摩擦、碰撞而发热。从而使锅体自身发热到达加热食物的目的。〔1)使用电磁炉加热食物时，不产生明火，无烟尘，无废气，清洁、安全、高效、节能。请写出电磁炉在使用中可能涉及的物理知识(只写名称不写内容，不少于10个可得总分值在使用电磁炉时，炉和锅之间的热是由 传递给 的。电磁炉加热食物的过程中消耗 能转化为 能；假设用该电磁炉1次蒸热5个馒头需用时间25min,那么，1次只蒸1个同样大小的馒头大约需要 min。某款电磁炉性能参数如下表所示：根据上表数据，假设电磁炉在功率调节和温度调节的范围内，加热温度随功率调节的变化图象是一直线，电磁炉工作电压正常，在1个标准大气压下，烧开一锅质量为3kg、温度为22°C的水最多需要多少时间〔不计锅吸热及热散失)型号额定电压额定功率功率调节范围温度调节范围热效率二、有人在夏季用简易晒水箱SC-16220V50Hz1600W450W-1600W70°C-240°C（大于）90%给水加热用来淋浴，这不仅能节省能源，而且很方便.李明和张华想利用这样的装置估测太阳光对地球外表辐射的强度的大小。也就是说，太阳光垂直照射地球外表是，地球外表单位时间单位面积所获得的能量是多少。实验装置如图2所示，晒水箱的内部是被涂黑的，箱体外加了保温层，上而开口并盖有透明玻璃板。在估测之前要首先弄清，透过玻璃板的太阳光能量终究占太阳辐射到玻璃板上能量的百分之凡李明和张华各拿一块实验用的玻璃板，把阳光反射到墙上的同一个地方，他们发现，两块反射光斑重叠处的强度，和太阳光直接射到地上的强度差不多。透过玻璃板的太阳光能量占太阳辐射到玻璃板上的能量的百分之几你在得出这个结论时做了什么假设假设的根据是什么请你帮助他们设计实验方案，并写出具体的实验步骤。

（3）请你对这个实验方案的可行性做出评价。四、用电流表和电压表测电流和电斥时，通常并不考虑仪表本身电阻对待测电路的影响，而将其视为“理想仪表"，即认为电流表的内阻为零，电压表的内阻为无限大。实际上，电流表和电压表都有一定电阻值，因而我们可以把电流表看成一个能显示通过自身电流大小的其阻值很小的电阻;可以把电压表看成一个能显示自身两端电压大小的其阻值很大的电阻。所以，把电流表或电压表接入待测电路时，就相当于在待测电路中串联一个电阻，或并联一个电阻。这样，电流表的两端就要有一定的电压，电压表中就要通过一定的电流，因此实际上很难同时准确地测出待测电阻两端的电压和通过待测电阻的电流。1、 现有一个量程为0.6A,内电阻为0.13。的电流表，能否用它测量某电路两端的电压假设不能，请说明理由。假设能，请说明用它测量的最大电压植。2、 要准确测量一个阻植约8Q的电阻Rx，实验室提供以下器材。•电流表Ai：量程100mA,内电阻n=4Q•电流表A2：量程500nA,内电阻r2=750Q•电压表V:量程10V,内电阻r3=10kQ•变阻器R0：阻值约10Q•定值电阻R1：阻值约10kQ•电池E：两段电压约1.2V•开关S、导线假设干（1） 选出你测量时所需的适当器材，并在虚线方框中画出电路图。（2） 需要测量哪些物理量根据所测物理量，写出被测电阻Rx的表达式。五、 图3甲是使用汽车打捞水下重物的示意图。汽车通过定滑轮牵引水下一个圆柱形重物，在整个打捞过程中，汽车以恒定的速度V=0.2m/s向右运动。图3乙是此过程中汽车拉动重物的功率P随时间t变化的图象。设t=0时汽车开场提升重物，忽略水的阻力和滑轮的摩擦，g取10N/kgo求：（1） 圆柱形重物的质量：（2） 圆柱形重物的密度：（3） 打捞前，圆柱形重物上外表所受的水的压力。六、 图4为一种电饭煲的工作原理图。下面是王宁同学对电饭煲工作原理的研究，请你也参与共同讨论。按下、扳起电饭煲的开关，有一种"粘连”"吸引’底部有一个凸起物，它可以上下弹动，能被磁铁吸引。王宁同学通过用这个电饭煲做米饭和烧水来研究它的工作情况，请答复他在使用过程中发现的如下问题。〔1）图4中只有两根外接导线，这样的用电器有什么危害应当若何加以完善〔2）将二角插头插入电源插座，不用按开关，指示灯就发亮，按下开关后，指示灯亮度不变。此时为什么开关对指示灯的亮度没有影响（3） 电饭煲丁.作了15min.会出现大量“白气”.这烤“白气"是若何形成的（4） 电饭煲工作了25min,听见“啪”的一声，指示灯不亮了。以此推测，感温软磁体的磁性可能受什么因素影响若何影响（5） 听到“啪”的一声后又过了lOmin,指示灯又发光，一会儿指示灯又熄灭了。分析在一样条件下，不同种类金属的热胀冷缩程度是否一样（6） 要想获得恒温的温水，你可以若何做（7） 电饭煲使用较长一段时间后，常常在饭未完全熟透时就“跳闸"，这样就会出现“夹生饭"，请问这种情况电饭煲可能在什么地方出现了故障为什么2004年第十四届全国初中物理应用知识竞赛复赛试题答案一、 参考解答（14分）（1） 设计方案：根据问题中所给条件，又在这种特定情况下，可以把局部钢材放在船体外的水中，并设法将其“贴”在船体上.为防止船体发生倾斜，船体两侧所放置钢材的质量应该相等.（2） 最正确方案：设放置在船体两侧钢材的质量为m,因船与船体外钢材组合的整体浮在水而上，故Fm=G,即 F礙+F汁鄭产G蜡+G网代入数据后 F的=80X103kgX10N/kg=8X105NF外蹄=1X103kg/m3XlON/kgX（m/7.9X103kg/m3）G^+Gw=（65+17）X103kgX10N/kg=8.2X105N从以上各式求得m=15.8X103kg=15.8t在这种极特殊的情况下（正常情况下是不可取的），只能釆用把至少15.8t钢材均分放置在船外两侧的水中且紧贴船体，经t=s/v=80km《10km/h=8h即可送到乙地。评分标准：（1）7分；（2）7分.二、 参考解答（18分）（1）该问题没有惟一的标准答案，属于开放性试题.以下内容可以作为基本依据.答出其中10个以上（包括10个）者均可得总分值.涉及的物理知识：电流的磁效应、电流的热效应（焦耳热）、阻抗（电阻）、磁场，磁化、磁感线、电磁感应、能量转化、分子热运动、热传递、内能、分子电流，感应电流、涡流……其他答案正确的同样给分.⑵“锅”"电磁炉""电或磁”“内”"25”⑶取最低热效率90%,温度调节最低为100"C,否则不能将水烧开.电磁炉在功率调节和温度调节的范围内，加热温度随功率调节的变化关系呈线性，此时电磁炉消耗的实际功率P与加热温度t話有下面的关系式：(t«-705C)-j-(P-450W)=(240，C-70°C)-r(1600W-450W)可得：t«=(17°C4-115W)X(P-450W)+70'C当t『lOCTC时，P=653W.有：Ptn=cm（tA\—t）解得：t=l672s=28min评分标准：（1）5分；⑵每空1分（第1、2空填错一个两空都不得分，最后1个空填“略少于25”的给分，填“5"的不给分）；（3）8分.三、 参考解答（18分）该问题没有惟一的标准答案，属于开放性试题，以下内容可以作为基本依据.（1） 假设玻璃板对光的吸收可以忽略.其根据是薄玻璃板十分透明（实际上玻璃对红外线不很透明，而红外线的热效应是对比强的，这点可不作为对学生要求）.通过李明和张华的实验结果可以推测，每块玻璃板反射的太阳光只有入射光能量的一半，这就是说，入射玻璃板的太阳光有一半被玻璃板反射了.所以，透过玻璃板的太阳光能量占太阳辐射到玻璃板上的能量的50%.（2） 实验方案：假设实验过程中总能使太阳光垂直入射，且晒水箱内部涂黑，可以认为射入晒水箱的太阳光不再被反射出去，晒水箱吸热效率为50%.另外，晒水箱周围有保温层，可以认为没有热量散失.假设晒水箱吸收的热量完全用来使水的温度升高，测出保温箱中一定质量的水在一定时间里，其内能増加了多少，并测量出太阳光垂直照射物体外表的面积，就可以计算出太阳光垂直照射地球外表时，地球外表单位时间单位面积所获得的太阳光照射的能量是多少.实验步骤如下：向晒水箱中倒入质量为m的淸水.并用温度计测量此时水的温度t0o用刻度尺测量晒水箱盖的面积S。将晒水箱开口朝向垂直阳光的方向，盖好玻璃板开场计时.经过t时间后（如3h）,再测量水的温度t溫。经过t时间后（如3h）,再测量水的温度t太阳光对地球外表辐射的强度是cm（tLt）/（tSX50%）（3）从实际问题的要求来看，该问题是要进展估测，因此其中有许多东西就必须进展合理地简约.如，“假设玻璃板对光的吸收可以忽略”“假设实验过程中总能使太阳垂直入射"“没有热量散失”等假设都是允许的，而且是应该的.但是上述这种简约，必须会对估测结果带来一定的影响.此外，还有某些因素未给予考虑，如实验过程中天气的变化所引起的环境温度的变化等，因而，估测结果与真实值之间会有相当大的偏差是不可回避的.但就其取平均效果来说是可行的.评分标准：（1）6分；（2）6分：（3）6分（只要学生能从正反两个方面进展评价，并且评价得有道理，就可以得总分值）.四、 参考解答（10分）1、能用该电流表测量电压.但测量的最大电压值仅为U=0.6AX0.13Q=0.078V

2、（1）电路图如右图所示.⑵通过两电流表A】、A）的电流lixh.电流表A?的内电阻为以Rx=l2”/（11-Iz）评分标准：第1问，5分；第2问（1）8分（给分点：分压电路；电流表外接：用A2测电压），⑵5分。五、 参考解答（10分）（1）由公式P=W/t=Fs/t=Fv,故汽车在AB段对重物的拉力为Fi=700W/0.2m/s=3500N同理，汽车在CD段对重物的拉力为F3=4000N.整个重物打捞过程应该分为三个阶段：第一阶段，将重物从水底拉至上外表刚好接触水面。这一过程，G不变，F洋不变，Fi不变,且有G=F村Fi①对应图3乙AB段第二阶段，将重物拉出水面的过程。这一过程中，G不变，Fw变小直至为0,故拉力F越来越大，对应图3乙BC段。第三阶段，重物刚好全部拉出水面，以后继续向上拉的过程。这一过程中，G不变，F3与重力G相等， G=Fa②对应图3乙CD段。因为G=F3=4000N,所以m=G/g=4000N/10N/kg=400kg⑵由①®知F浮=G—F】=F3—Fi=500N因为F并=PKgVm=PKgV物所以V护5X102m3P护m/V护400kg/5X10'2m3=8X103kg/m3（3）由图3乙的BC段可知，打捞的重物从上外表接触水面到刚好整个物体全部出水，历时60s?D50s=10s,上升速度为0.2m/s,所以物体高h=10sX0.2m/s=2m所以，物体上、下外表积为S=m/Vw=5X10'2m3/2m=2.5X102m2又由图3乙AB段可知，物体从水底上升到上外表刚好接触水面历时50s,上升高度H=50sX0.2m/s=10m故物体沉在水底时上外表离水面10m,水对物体上外表产生的压力为FB=pS=P水gHS=1.0X1。3X10X10X2.5xW2N=2.5X103N评分标准：（1）6分；（2）4分：〔3）6分.六、 参考解答（16分）（1）这样的用电器一旦发生漏电，可能会导致触电事故.应该安装一个地线，即把用电器外壳与导线连接，再通过三脚插头与插座的地线相接.（2）从图4可以看出，电源是通过双金属片上的触点与发热体、指示灯相连通的，一旦接上电源，发热体和指示灯都会工作：而与开关相连的两根电源导线是直接接在并联的发热体和指示灯上的，所以，不用按开关，指示灯就发亮，按下开关后指示灯亮度不变.即此时开关不起作用。（3）发热体工作了15min后，把水烧李沸腾.大量的水汽化后调冷乂液化.因而可以看见大量“白气“牛成.（4） “啪”的一声，是俗称的电饭煲“跳闸".此前，开关按下，通过连杆永磁体E将感温软磁体D磁化而吸合，使主电路的触点闭合而工作，一段时间后，安装在锅底部的电路元件感温软磁体D受热到一定温度时，其磁性会骤然下降或消失，在重力作用下通过连杆使开关跳起，触点别离而断电，并发出响声.温度降低时，感温软磁体D又能被永磁体E磁化.看来，感温软磁体的磁性可能受温度因素影响，且温度越高，磁性越弱.（5） 指示灯反复亮、灭，这个现象说明只与双金属片相连的触点的闭合与断开有关，从而控制发热体和指示灯的工作.双金属片受热形变而使动触点下移与静触点别离，指示灯不亮.当温度下降到一定程度时，双金属片收缩而使动触点上移与静触点闭合导通，指示打发光.这说明双金属片受温度影响时A金属片比B金属片热胀冷缩的形变量要大.可见，在一样条件下，不同种类金属的热胀冷缩程度可能是不一样的.（6）要想获得恒温的温水，只要把插头插入电源插座，不必按下开关便可.（7）故障可能是由于感温软磁体老化引起的.因为正常的感温软磁体是在103°C左右才基本失去磁性，永磁体被重力拉向下而带动连杆，使主电路中的触点别离而断电（此时为正常跳闸）.但如果感温软磁体老化，在温度未达103C时就失去磁性，使主电路中的触点别离而断电，饭未熟透就会出现“夹生饭"了.（不要求学生一定要提到“103°CM,只要能提到温度高会使感温软磁体失去磁性即可.）评分标准；第⑴⑶题各1分；第（6）题2分；第（2）（4）（5）⑺各3分2005年第十五届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题答卷时间：2005年4月17日〔星期日）上午％30-11*10.一、（14分）王伟同学研究了均匀拉紧的琴弦发音频率与弦长的关系，并记录了实测的数据〔如下表所示请你根据记录表中的有关数据，分析并估算出他有意留出的空格中应该填写的数据（要求写出估算的过程）。音名中央C1D2E3F4G5A6B7CI更一定夕成III管截唱名〔C调）DoReMiFaSolLaSiDo'频率/Hz264297330352396440528弦长1勻9勺51/43A；151/2二、〔14分）类比水压是形成水流的原区的压力差来维持。假设血液匀速通过长P正比，即f=kuo那么，要想让血液匀，李楠同¥一定的n速流过，学猜测，血液在JiIL管时，受到的阻血管两端就需要-II管内流动时也需］力/与血液的流対-定的压力差•设面积为S】时，两端所需的压强差为"i；假设血管截面积减少10%时，为了维持在一样的时间内流过同样体积的血液，压强差必须变为辱2。请你通过计算对比△□、明2的大小，说明血管变细可能是诱发髙血压的重要因素之一。三、（16分）下表是某锅炉厂生产的CWNG系列三种锅炉的主要技术参数表。CWNG系列三种锅炉主要支术参数|型号 —CWNG CWNG CWNG

0.7-80斤0-AII1.05-80仞-All1.4-80^0-AII功率/MW()1.051.4容水量/t33.54耗煤量/伽加）145()290外型尺寸/〃卩2.7X1.5X23.0X1.5X2.93.0X1.9X2.9烟囱尺寸/mm中300XI5000d>350X15000①400X15000热效率/%757575出水温度/C808080回水温度606060总重量/t57.59运行压力常压常压常压供暖面积/"?26000()12000循环水量()4560水的比热容为4.2x10V/奴七，假设三种锅炉的燃煤效率一样，旦煤均可到达完全燃烧。请根据上表答复以下问题：根据表格中的数据，请在表格中的四个0内填上适宜的数据。按表格中的出水温度和回水温度，计算CWNGL05-80/60-AII型锅炉每小时给住宅内释放的热量是多少。根据表格中数据计算燃煤的热值为多少。四、 〔16分）李明得到一个国外生首开的电热暖手器，铭牌表示额定值的字样中，能看清楚的只有“24W“这儿个字。为了能正确使有该用电器，他把一只标有“600。，0.4A"的定值电阻与电热暧手器和开关串联起来，连接到家庭照明电路中，然后进展如下实验观察：将开关接通后，电能表转盘转动137圈恰好用了100s；断开开关后，电能表转盘在Imin内恰好转了80圈；观察电能表上标有3000r/（kW-h）字样；他在做实验的时间内，家中其他用电器的使用情况没有变化。请根据以上数据，计算电热暖手器的额定电压是多少你在计算过程中忽略了什么因素的影响由此导致的计算结果是偏大还是偏小五、 〔20分）一所农村中学常常因为不能及时给水塔注水而停水，科技小组的同学知道后，利用以以以下图所示的器材设计了一个自动注水模拟装置。A为浮子〔浮子及其连杆总重约15N）,在浮子连杆的上端有一可移动金属触头B〔其受重力可忽略不计），它可以分别将其上、下的两个固定触点连通。C为水塔上的圆桶形蓄水池；M为配有电动机的水泵〔电泵）：。卜为弹簧，E、方2为衔铁，与、戶2为电磁铁线圈；Y为最高水位限位开关、K.为最低水位限位开关、K3、K4、K5均为由电磁铁衔铁带动的触头开关。电磁铁A通电时,K*接通，断电时，接通。电磁铁％断电时，＜5接通。SC为开关。请你按照以以以下图所示的器材，连接一个可以实现自动注水的模拟电路，并说明自动注水的过程。—o^^——、°—5，\111f-卜要实现自动注水的要求，浮子的最小体积约为多大（g=10N/kg）假设设计要求每次自动注水需在lOmin内完成，需要知道或测量哪些物理量才能得到相匹配电泵的最小额定功率请你用字母表示这些物理量，推导出电泵最小额定功率的表达式。在你的计算过程中，如果运用了近似条件，请说明。六、〔20分）在当今世界，研制各种机器都必需考虑节约能源和治理废气污染这一重要课题。在内燃机中，废气带走了很多能量，如果能将这些能量再利用起来，会使内燃机的效率提高许多。某工厂科研人员研制生产的四冲程汽车专用柴油发动机，就采用了很多新技术。其中最重要的一项叫“増压"技术，它是利用“废气涡轮増压器"使排气冲程中排出的髙温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转，它同时又带动同轴的进气系统中的“进气涡轮”也高速旋转，从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压，使做功冲程中柴油燃烧的更充分，燃气压强更大，同时也减少了废气中的有害物质，到达提高柴油发动机效率和减少废气污染的目的。这种柴油发动机有6个气缸，气缸直径为110mm,活塞行程为135mm,当转速为2300r/min时，发动机功率为220kW.最低油耗可达240g/（kW•h）.柴油的热值为4.3xlO7J/^a请答复以下问题：该柴油发动机的效率最高可达多少在做功冲程中气缸内的平均压强是多少如果将我国这种机型的汽车柴油发动机都安装“增压器”后，能使它们的平均效率由原来约31%提高到近35%,安装前按每年消耗3亿吨柴油估算，这项技术每年能为我国节约多少吨柴油如果目前我国柴油的平均价格为3750元/吨,根据上面的估算结果，计算使用“增压"技术后仅节约柴油一项可使我国每年节约多少资金。由此你有哪些认识第十五届全国初中应用物理知识竞赛参考解答和评分标准参考答案（14分）分析表格中频率和弦长两行数据可知，均匀拉紧的琴弦发咅频率与弦长近似成反比。〔4分）对于中央C和A有：Af\l\=l/6=AZ1=^/=3Z所以，弦长一行第6格的数值为： 工440 5 （5分）对于中央C和B有：ftA£=#斤=^~x264Hz=495Hz'—I所以，频率一行第7格的数值为： 15 （5分）二、 参考答案〔14分）假设截面积为§时的压强差为流速为巳，假设截面积为S2=（1T°%）S|=0.9£时的压强为明2,流速为依题意可列方程：加=WS①〔3分）kv2=Ap2S2②〔3分）M二斗S?由①、②两式可得：明2V2§③〔2分）又一样的时间内流过同样体积的血液，所以有：SMSM51VI=S2V2④〔2分）当=&=0.9由④式可得卩2S】⑤〔2分）使L=0.9x0.9=0.81⑤式代入③式可得字2 <1即XPyhP、说明血管变细血压增高，血管变细可能是诱发高血压的重要因素之一。〔2分）三、 参考答案〔16分）1.〔共10分）（1） 方法一，由表中三种锅炉型号的代码表示中可知，第一种锅炉的功率为0.7MW。方法二，三种型号的锅炉热效率一样，贝U：时“=中①枷2=々②啊％=心③竺L=_g_145_RTOC\o"1-5"\h\z由①、③两式可得：加36290~1.4£=0.7她 ©分）所以，CWNGO.7-80/60-AIT锅炉的功率为0.7MW。竺=生〃?2=105（2） 由上述的②、③两式可得：'〃3 4290 1.4叫=217.5kg/h ©分）所以，CWHG1.05-80/60-A11锅炉的耗煤量是217.5kg/h。45二S?（3） 供暖面积与循环水量或锅炉功率成正比，即60一1200（）S2=9000m2 （3分）所以，CWNG1.05-80/60-A11锅炉的供暖面积为9000^2。〔4）锅炉所做功可视为水循环放出的热量，即W=Q

中=④P.t=cp^V^t⑤由④、⑤两式可得：当*1.4一6。匕=30次/力 &分）所以，CWNGO.7-80/60-AIT锅炉的循环水量为30，//*。（3分）按表格中的出水温度和回水温度，以及循环水量，计算锅炉每小时向住宅释放的能量。依据"也=1.05xl0F600〃^=2.32x"丿何（3分）由时“=P』：得网0.75x217.5四、参考答案〔16分）接通开关时，电能表测出的是所有用电器在100s内消耗的总电能W^^-kWhTOC\o"1-5"\h\z300（） 〔1分）断开开关后，电能表测出的就是李明家其他用电器在60s内消耗的电能onW=-^-kWh3000 （1分）断开开关前后的功率分别为：137P=，=^W=1644W3600 〔1分）80户=也=耳祟用=160例t6（）3600 〔1分）所以，实验支路的串联〔总）功率为：=P—P=1644W—1600W=44W“分）U22202R申R申实验支路的总电阻为：P申44 〔1分）电热暖手器的电阻为：R=心—七•=顷。-6000=5000〔2分）所以，电热暖手器的额定电压为：U糠=底^=J24X500Val0"（2分）在上述计算中，忽略了温度对电阻的影晌。在实验测试中，电热暧手器的实际电压为:U& =220V-—x600V=100VU 220 ，小于其额定电压（2分）由于电流的热效应，温度升高，电阻增大，电热暖手器在额定电压下〔正常）工作时，其电阻会大于500Q,故其实际的额定电压"耕=底去也会大于测量值109V,因此忽略温度对电阻的影响，会导致计算结果偏小。（3分）五、参考答案（20分）

（12分）电路如以以以下图所示。闭合开关〔此时开关A'K5处于接通状态），电泵运转，开场注水。随着蓄水池中水位的逐渐升高，浮子A带动金属触头B上移，当升到最高水位时，Y闭合，接通电磁铁线圏气，衔铁被吸下来，使开关断开，切断电泵的电源，停顿抽水。与此同时K4接通，由于V与K1为并联，所以当水位下降使断开时，电磁铁线圈孔仍处于接通状态，电泵保持停顿状态。当水位下降到最低点时，开关昆2闭合，接通电磁铁线圈旦，衔铁已2被吸下来，使开关断开，切断电磁铁线圈A的电源，衔铁吕释放，使开关人3闭合，接通电泵的电源，再次注水。如此循环往复，实现自动注水。通电泵的电源，再次注水。如此循环往复，实现自动注水。注：可以采用分步骤累计分数的方法。能连接电机的供电电路，并将《3连入电路。（2分）能将气与电源连通，再将Y连入，（2分）再将火5连入,再将K］与舟关联（2分）能将「2与电源连通，再将J连入。〔2分）文字表达要求简洁，条理清晰（4分）（4分）由图知，浮子上浮接通电路，必须满足：由阿基米德定律可得，F浮撿戏=W=M=——鸟一宀1.5xKT，〃?3薛p水g服gl.OxlO’xlO （4分）即要实现自动注水的要求，浮子的最小体积是1.5x10-3冰以分）3.（4分）需要知道水的密度月扶，3.（4分）需要知道水的密度月扶，测出蓄水池的半径R、蓄水池中最低和最高水位的高度差佑、蓄水池距井水面的高度外，电泵抽水时，通过电动机做功把电能转化为机械能。Pt=m〉gh=p忒 +冬）2（1分）

p；rR-hig（h2+—）P= 丄60（） 〔2分）计算过程中，完全按理想状态考虑，忽略能量的损失。〔1分）六、参考答案〔20分）1.〔4分）该发动机的效率最高为：〃= qm3.6xIO。4.3x10’x240x03〃= qm3.6xIO。4.3x10’x240x03=35%（4分）/=135，m?=0.135，〃2〔8分）P=220kW=2.2xl05W,D=\\0mm=0Alm/=135，m?=0.135，〃=1x2300,二230尸每秒钟的做功冲程数为：n~2X60s一12s“分）设做功冲程中的平均压强为P,则有用功率P为：P=~=打"2棚——pfl=1,49xl0^.6x迎x3.14x（）.112x0.135（4分）12（4分）〔6分）0=31%,“2=35%, =3亿吨因为安装“增压器"前后有用功是一样的，所以有：〃巧料=〃20叫（2分）A/n=w.-m,=（1-—）m,=（1-=0.114/n.=0.114x3亿吨*034亿吨% 35% （4分）（2分）安装“增压器"后，仅节约柴油一项每年可为国家节约的资金为0.34亿吨X3750元/吨=1275亿元由此可以看出，如果这项技术能得到广泛的应用，会给人类带来巨大的利益。但是，任何新技术在实际中的应用会受到各方面条件的影响和制约。应该说，节约和有效利用能源始终是人类需要努力的。〔2分）2006年第十六届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题一、（10分）如图I,东湖中学想用离心泵将湖中的水抽到C处的养鱼池中。要求在30min内至少向养鱼池中输水120m3,学校领导将以下几个需要解决的问题交给了科技小组。（1） A,B处各有一个平台，离心泵应放在什么位置，请说明理由。（2） 如果某型号离心式水泵的扬程为15m,功率为17kW.效率为0.6,试通过计算说明这台水泵是否可满足东湖中学的需求？（3）为了节约资金，有人提出全部采购比硬质管廉价、而旦与水泵管径相符的软橡皮管配套使用，你认为是否可行，为什么？说出你的正确方案。（10分）一个地质勘探小分队，在野外河边休息时发现了一种矿石，他们非常想尽快知道这种矿石的密度大约是多少，但是手中只有皮尺、直木棍和针线包中缝衣服用的针和细线，请你帮助他们利用现场可利用的物品，设计一个测定矿石密度的方案，并推导出计算矿石密度的表达式。H.（14分）小华同学为了节能和方便家人洗澡，用废弃的汽油桶

在房顶上自制了一个简易太阳能热水器，图2是它的安装示意图。在水箱上下安有一根管子,其中一根是进出水管，给热水器上冷水或淋浴时用热水，都是通过进出水管来完成，室内进出水管上安有三个阀门。假设当地的大气压强po=l.OxlOsPa,请答复以下问题：小华为什么要在热水器上方安装一根与大气相通的管子A?根据阀门I、II、m的位置，说明它们的作用是什么?若何调节喷头出水的温度？给热水器上冷水时，阀门I、11、III应当处于何种状态?洗澡时，阀门1、II、111应当处于何种状态？如果小华同学住的居民楼层高为3m，他家的热水器安装在七楼楼顶上，且距楼顶高lm,那么该地区的水压至少为多大，才能顺利为热水器上水？设热水器水箱容积为100L,在一般的光照条件下，一满箱12°C的水经白天太阳的加热温度可到达45°C,这相当于多少煤气完全燃烧放出的热量?(水的比热容为4.2x10"/(kg°C),煤气的热值约4.2x101/kg)四、 (12分)育才中学科技小组设计了一个可以测量电阻值的多量程欧姆表，图3中所示为其中两个量程的测试电路，G为灵敏电流表，其内阻Ro=100。、电流灵敏度(即指针在满刻度时流过灵敏电流表的电流)U=100卩A,R为可调电阻，阻值变化范围为。〜SkQ,Ri和R2为定值电阻，Ri=15Q,R2=llkQ,E为1.5V干电池，S为量程选择开关。测量时把待测电阻两端分别与A、B两端相接。为了能从灵敏电流表上直接读出待测电阻的阻值，需在表盘上重新标注示数。请答复：在指针满偏处，盘面应标注的示数是多少？当A、B连续开时，指针所指的位置处，盘而应标注的示数是多少？开关分别置于1和2位置时，在表盘正中间位置处应标注的示数各是多少?请简要说明理由。该欧姆表表盘上的刻度是否均匀?请从电路原理上说明理由。五、 (12分)有一种被称作PTC的半导体材料，其电阻随温度的变化曲线如图4所示。请你根据这条曲线分析，PTC材料的电阻值若何随温度的变化而改变？请说出这种材料的两个可能的应用实例。以其中的一个应用为例，说明它的正常工作过程和使用条件。六、 (14分)利民电器厂设计了一种具有高、中、低温三挡的家用电火锅，其发热体电阻丝如图5所示。A、B、C为三个接线柱，B是电阻丝中点的接线柱。相信你一定能帮助该厂完成以下工作。说明各挡位的连接方法(文字表述或画图连接均可)。如果要求低温发热功率为200W,那么高温和中温两挡的发热功率分别应是多大？设计一份该火锅的产品铭牌。七、 (14分)现在流行的无线市话俗称"小灵通"，是一种新型的个人无线接入系统，具有语音清晰、发射功率低、待机时间长、功能多、价格合理等特点。它的使用使传统意义上的固定不再固定在某个位置，可在无线网络覆盖范围内自由移动使用，随时随地接听、拨打本地和国内、国际。表1是某一型号小灵通的局部资料数据。假设这种小灵通在正常使用的情况下，充电一常用流量误差W2%工作温度温度：0笆一90°C(FY系列)工作水压0.1MPa〜0.6MPa材料铜(1)要保证水表正常工作，水平位置相对水塔内的水面高度差的范围应是多少?(g取10N/kg)如果水表仅处在静态下，最多能使用多少天才需更换电池?水表开阀或关阀时它的电功率是多少？FY-25E型热水表在常用流量状态流出50°C的热水时，需要用多大功率、效率为80%的锅炉来加热原来温度为20°C的水?如果连续这样供热水，一昼夜至少需要烧多少煤?(煤的热值是3xl07J/kg)FY—15E热水表报警后，在常用流量下用水，大约还能用几小时？FY-20E水表出水口水的最大流速是多少？第十六届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题参考答案一、 (1)因为泵的总扬程=吸水扬程+压水扬程,离心式水泵的吸水扬程是由大气压决定的，当大气压为标准大气压时，吸水扬程实际不会超过10mo所以泵不能放在B处，只能放在A处。(2)不考虑水的动能:①增加的势能按13.8m计算：t=30min,h=13.8m。V=120m3,n=0.6。则W有=mgh=1.656X10TJ.因为W有/W总=n,所以七=W品n=2.76X107Jo即应购置水泵的功率为P.疣Ws/t=15.3kW0②增加的势能按15m计算,应购置水泵的功率为P总=16.7kWo提供的水泵满足要求。(3)不可行。假设离心泵至水面段用橡皮管，由于大气压作用可能将橡皮管压扁而影响正常工作。建议离心泵至水面段用硬质管，为节约起见，泵以上水管可用软橡皮管。二、 1.用细线悬挂直木棍作支点；用细线栓好矿石挂在支点左侧，在支点的右侧挂一块石头，移动矿石和石块悬挂的位置直到木棍水平平衡；用皮尺分别量出悬挂矿石和石块的点到支点的距离为11,12;如图1所_一示。 kffli将矿石浸没在水中，移动挂石块的位置直到木棍再次水平平衡；用皮尺量出悬挂石块的点到支点的距离为13;如图2所示。推导计算矿石密度的表达式。由杠杆平衡条件，解得齡。三、 (DA管的作用一是排气，二是溢水。因为汽油桶改做水箱后，如果不安装A管排气的话,上水时会把一些空气密闭在里面，就不易将水注满;而且,上方的空气还影响箱内水温升高。(2)阀门I控制进入水箱的冷水;阀门II控制进入淋浴喷头的热水;阀门III控制进入淋浴喷头的冷水。通过阀门1【、阀门III调节进入淋浴喷头的冷热水的多少可以改变淋浴喷头喷出的水的温度。(3)给热水器上水时，岡门I应翻开，阀门II、阀门III应关闭。洗澡时，阀门I应关闭，阀门II、阀门III应翻开。(4)水箱距地面高度h=22m。该地区的最低供水水压,p=pgh+p0=3.2X105Pao(5)m=PV=100kgoQi<=cm(t-tO)=1.39X107Jo如果靠煤气燃烧放出这些热量，需完全燃烧的煤气,m=Q吸/q=0.33kg。四、 (1)A、B两端直接连接在一起时(RAB=O),调节滑动电阻器使灵敏电流表指针满偏，则指针所指处盘面上应标注的示数为0。

这2m‘水后关阀。还可使用的时间=剩余水量/常用流量。即t=2m7（l.5m7h）=1.33h（未考虑常用流量误差）。（b）从表中可知,KY-ZOE型热水表的过我流量为bm7h,出水I」的I」径为20mm,水表的最大流速=过载流量/出水口的横截面积。即v=（5m3/h）/n（D/2）%解得v=4.4m/s。2007年第十七届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题do分）表1中提供的是明湖中学使用的一台数学投影仪的有关数据,请根据其中的数据，通过计算答复：1、 这台投影仪的耗电总功率是多大2、 如果投影仪的光源采用串联电阻降压的话，所有电阻的阻值应该多大该电阻消耗的功率为多大3、 这台投影仪的光源釆用上述串联电阻降压的方法可行吗为什么4、 如果上述方法不可行，请你提出一种可以使投影仪正常工作的方案。〔要求定性说明即可）表1电源工作电压220V电源工作电压220V光源电压24V鼓风机电压220V电源频率50Hz光源电流10.0A鼓风机电流0.1A二、（10分）李教师的家离学校大约10km,为了便于上下班，他购置一部轻便摩托车来代步，使用的燃料为93#汽油，根据表2提供的数据，请答复：1、如果李教师上班时骑车的平均速度为36km/h,试根据表2中所提供的有关信息，为李教师计算一下，他骑车从家到学校至少需花多少油费2、小洪同学学过物理以后，给李教师建议：在上述条件不变的情况下，釆用加快车速缩短时间的方法，就一定可以省油费。靖你根据自己掌握的知识，分析说明这种方法是否可行。表2轻便摩托车93#汽油燃料汽油密度0.7X103kg/m3油箱容量7L热值4.5X107J/kg功率6kW价格4.90元/L三、〔12分）汽车在行驶途中，为了安全，车与车之间必须保持一定的距离。因为，驾驶员从发现某一异常情况到采取制动动作的“反响时间〃里（设同一人，不同速度下的“反响时间"是一样的），汽车要通过一段距离〔称为思考距离）：而从采取制动力作到汽车完全停顿，汽车又要通过一段距离〔称为制动距离）。表3中给出了某辆汽车在同一段路面上行驶过程中，在不同速度下的思考距离和制运距离等局部数据。1、 根据表3中己给的数据，分析计算并填写尚缺的三个数据，完成表格。2、 根据表3中的数据，分析或通过计算说明超速和酒后驾车的危害。肺活量体重指数=肺活量/体車=3800/60=63（ml/kg）……2分六、 〔共14分〕参考解答TOC\o"1-5"\h\z1-每秒钟通过的空气流的长度为：L=vt=10m/sXls=10m……1分每秒钟通过风车轮叶形成的圆面空气流的体积为：……1分^SZ=600m2X10m=6X103m3 1分空气流的质量为：m=pV=\.3kg/m3X6X10W=7.8X10:,kg 1 分1台风车工作Is获得的空气的动能为：&=7,8X103kgX50J/kg=3.9X10BJ 1分10台风车工作Is获得的空气的动能为：E=l0^=10X3.9X10>3.9X106J 1分10台风车工作Is产生的电能为：&=pt=60WX2X3600S=4.32Xl（）5j 2分风车发电的效率为:1=£«/£X100%=4.32X105J/3.9X10eJX100%=ll% 1 分100台风车Is获得的风能为&'=1OOX12X1O'J=12X1O7J 1分100台风车一年获提的风能为£^=4000X3600X1.2X1O'J=1.728X10HJ-2分如果这些能量是由完全燃烧煤来获得，则煤的质量应为：zff=£e/q=l.728X10"j/3X107J/kg=5.76X10°kg 1分风力发电的实际困难为：风力不稳定，前期投资大，导致风力发电成本较高等。 1分前景：随着技术不断的成熟，成本下降较快，有望低于火力发电成本；风力发电对环境几乎没有污染等。1分〔14分）参考解答据题意削〔岛+吊）……2分TOC\o"1-5"\h\zU=h（Ah+月） 2分将，=O.24A,h=20Q,启）.5A,屁=7。代入 2分联立解得片6V,&=5Q 2分据题意U=h〔用3+依）, 烏=出厶-陆6V/0.6A-5Q=5Q 2分（2）对于圆柱形金属体pS-^）S=/n^r 2分m=pS-paS/g=（2.5X10sPa-lX105Pa）0.2X10'm710N/kg=0.3kg……2分A.〔共16分[参考解答1-定值电阻紀起到分压限流、保护电路元件的作用。 2分设地磅上放质量为〃物体时，轻弹簧缩短*,则有x=mg/FKl……2分此时滑动变阻器的电阻值：R^=R-mglR/FL=[1-mgl/FL\R-••…2分电流的表达式：I=U/^R0=W/[1-rngl/m……1分由表达式可看出：，与冊之间不存在正比例关系，所以，用此表示显示m值的刻度是不均匀的。分这样改良仍不好。……1分因为电压表示数：Ux=U~F厶斜&X& 1分所以，这个电路中，电压表的示数大反而表示所测物体的质量小，而且刻度仍然是不均匀的“於分改造如答题图1所示……2分U^U/R^-RoXmglR/FL=UgLR/（昼丛）FLXnr••…1分因此Ux与/〃成正比,所以刻度值是均匀的，而且电压表的示数大表示所测物体的质量也大，符合人们的习惯。……1分2008年全国初中应用物理知识竞赛复赛试题本卷须知：请在密封线内填写所在地区、学校、姓名和考号。用蓝色或黑色钢笔'圆珠笔书写。本试卷共有六个大题，总分值100分。答卷时间：2008年4月20日（星期日〕上午9:30〜11:10。题号—―•四五六总分分数复核人

四、（16分）有一种WSJ-60型号电型号：WSJ—60额定电压：220V〜频率：50Hz额定功率：600W水壶的容积：1L水壶，图4是电水壶的电路图，侦为电源指示灯、1_2为保温指示灯、L3为加热指示灯，Ri、％、心为指示灯的保护电阻，其大小为100kQ左右：R为加热器，其电阻小于100Q；SisS2四、（16分）有一种WSJ-60型号电型号：WSJ—60额定电压：220V〜频率：50Hz额定功率：600W水壶的容积：1L水壶，图4是电水壶的电路图，侦为电源指示灯、1_2为保温指示灯、L3为加热指示灯，Ri、％、心为指示灯的保护电阻，其大小为100kQ左右：R为加热器，其电阻小于100Q；SisS2为压键开关；ST温控器是一个双金属片温控戸、'当温度较低时，其处于闭合状态，当温度升高到一定值后，会自动断开，从而实现了E度开关控制。当水壶放在底座上时，就分别压下压键开关S|、S2,并接通电路，如果插头插入插就接通了电源，电源指示灯就亮，反之就断开。该壶有手动和自动两种工作状态。当钮子开关拨到手动挡时，加热电阻连入，开场加热，水沸腾以后再将钮子开关拨回。当钮子开关拨到自动挡时，此时通过ST温控器将加热电阻连入，并开场加热；当水沸腾后，ST温控器的触点断开，进入保温状态，保温指示灯亮；当水的温度低于某温度后，ST温控器乂重新接通，再次进入加热状态。假设加热器电阻阻值随温度改变而发生的变化可忽略不计，根据以上表达与观察，请答复以下问题。在以下空格中填写“亮”或“不亮”（1）手动状态通电工作时，电源指示灯，加热指示灯,保温指示灯。（2）自动状态通电工作时，水沸腾前：电源指示灯，加热指示灯，保温指示灯。水沸腾后：电源指示灯，加热指示灯，保温指示灯。现将一满壶25°C的水在标准大气压下烧开需时lOmin,请计算该电水壶的热效率。水的比热容c=4.2X103J/（kg-笆）。通过分析电水壶的电路，说明为什么处于自动状态下，水未沸腾前，保温指示灯是不亮的？试计算电水壶正常工作时其加热电阻的阻值是多大?如果指示灯的保护电阻的大小是lOOkQ,当它处于保温状态时，试计算电水壶保温时的功率有多大?由此可以说明什么问题?五、（18分）医院里的护士使用如图5所示的装置给患者输液。小雨发现照这样做法，护士为患者屡次更换药瓶对比麻烦，于是就设计了图6所示的三瓶串接的方案。请分析答复：I-图5中药液为何会匀速滴下图6中哪个药瓶中的药液先流完为什么根据病房的现有条件，如果要估测出输液过程中的一滴药液的质量，需要收集哪些数据，请写出表达式，并简要说明估测中作了哪些近似处理。六、（12分）晓欣同学看到一些小汽车的尾部都标有“0.8"、“1.6"、“1.8”或“2.0"等字样，他上网查询得知这是汽车发动机“排气量”的数值。所谓排气量就是发动机气缸的工作容积，是指所有气紅内活塞从下止点到达上止点所扫过的容积之和。“排气量"越大,一般情况下发动机的功率越大。汽车发动机每•个工作循环要经历四个冲程，带动曲轴转动2周。现有一辆小轿车发动机排气量为1.8L,最大功率为74kW,当该发动机以最大功率工作

恒温控制又能延长使用寿命的目的。…（1分）〔说明：只要提出的设计合理，即可得分）1.、 1 16 分）铭牌中的“额定压力”与单位"Mpa”不一致，1:参应改为“额考陡压强"答,单位不变。…案（2分）2. 10, 0.2, 0.37〔每空1分共3分）••• (3分13.设恒力F作用在水上，使水移动了距离L,则F对水做的功W=FL , ― (2分）而F=pS ,所以W=FL=pSL=pV ― (3分1淸洗机正常工作lOmin,清洗机喷出的；水的体积为V=20L/min X 10min=0.2m3 -'•(1分）清洗 机 对水做功W=pV=5MPaX0.2m3=1.0X106J»••〔1分4清 洗 机 消耗的电能W电=Pt=2.2kWX10min=1.32X106J♦••〔2分1该淸洗机正常工作时的效率n=W/W 电 X 100%=75.8%♦♦♦:2 分）、 （ 16 分）参考答案在管中A点附近取一截面，截面右侧水管ABC段中的水温髙，密度PA右小；…〔2分）水经暖气片放热后，温度降低，所以水管CDA段中的水温较低，密度PA左较大…〔2分）根据液体压强公式p=Pgh,A截面左侧CDA段中的水产生的压强大于右侧ABC段水的压强,因此水管中的水会按逆时针方向流动。…（2分）同时安装水管时又有一定的坡度，即D端高、A端低，为水的逆时针流动创造了有利的条件…TOC\o"1-5"\h\z（ 2 分）（说明：只说明“上暖气“中水的流动是对流，而没有详细解释的给2分）当水管中有空气时，气泡会沿管道向上移动，并聚集在最髙处，包括管道中向上凸起的局部、暖气片的顶部等处。… （3分）如果聚集的气体过多，会形成气柱，分断了水管中的水，阻碍水的流动，从而影响用热水供暖的效果。… 〔2分）水箱中的水位一定要高于整个循环水路的最高点，才能在整个循环水路中灌满水…〔1分 ）否则循环水路中就会有空气，水就不能正常流动，从而影响用热水供暖的效果。…（2分）四、〔16分）参考答案（1）亮，亮，不亮；…（2分）〔说明：全对为2分，答错一个扣一分，直到扣完2分为

液体如此流动，直到甲瓶的药液全部流完，这时甲瓶中空气与外界直接连通，连接甲、乙两瓶的管子相当于甲瓶当初的进气管C以后的过程是药液从丙瓶流入血管，乙管中药液流入丙瓶补充，空气流入乙瓶，直至乙瓶中:1分1'、说明：大致按分析的几步计分即可)3收集数据和计算步骤如下•,①从药瓶上的刻度读出瓶中药液的体积VI…(1分1②当某一滴药液刚好落下时数“0”开场记时，当数到第“n”个液滴滴下时停顿记时，记下所用时间to»••(1分③算出一个液滴下落的时间间隔为:T=n・..(1分)④记下完成一瓶滴注时间t —(1分1⑤算出瓶药液的总滴数N=nt/tO…(1分药液流完，乙瓶与大气直接连通。然后才是空气直接进入丙瓶，直到丙瓶中药液逐渐流完。…⑥算出每滴药液的体积为：〔1分)VO=V/N=VtO/(nt)-(1分)⑦则每滴药液的质量为m=P水V0=P水VtO/(nt-(1分)t=s/v=100km/175km/h=34.3min汽车每行使t=s/v=100km/175km/h=34.3min汽车每行使100km的耗油质量为:说明大致按分析的几步计分即可1六(18 分 )参考答案1.这台发动机在最大功率时lmin内发动机做的有用功W有=74X103WX60s=4.44X106J,・・(2分1在lmin内转动5200r,吸入汽油和空气的混合气2600次…(2分1lmin内发动机消耗汽油的质量为••m=PV=1.35kg/m3X1.8xX10-3m3X2600X=0.47kg...(4分1lmin内汽油完全燃烧放出的执量W总=0.47kgX4.6X107J/kg=2.16X107J»••(2分、,这台发动机在最大功率时的热机效率n=W有/W总=21%,・・:2分12.汽车以最高时速175km/h前进100km所用时间①把药液的密度看作水的密度。②忽略了输液完毕时瓶中残留的药液。-(1分)分2=0.47kg/minX汽车每行使34.3min=16.1kg100km和电流，根据相关的数据和能量守恒关系即可求出水的汽化热X。由于这个装置工作时的散热损失是不可忽略的，该组同学实验时测量了两组数据，如下表所示：电压/V电流/A时间/s水的初质M/g水的末质量/g第一组2013007068第二组4023007060试简单说明该装置的散热功率是否随加热功率的改变而改变。根据以上数据，求水的汽化热X针对此实验提出一些减少实验误差的措施。六、〔18分）小亮家有一辆家用轿车，爸爸在给他说车的性能时，总是说“2.0的排量”，却很少说“功率"，为此小亮特地从网上査到了排量的定义：活塞从上止点移动到下止点所通过的空间容积称为汽缸排量。如果发动机有假设干个气缸，所有气缸工作容积之和称为发动机排量。从说明书上査到：小亮家的汽车采用的是LFX直列四紅发动机，排量为2.0L；从网上查找到了其输出特性曲线〔如图8所示）；小亮又向爸爸询问了一些实测数据：由于汽车行驶的路况很好，所以平均车速为90km/h,此时发动机转速为2000r/min,平均行驶百公里油耗为9L；从物理书上査得汽油的热值为4.6X107J/kg,密度为0.71X103kg/m由这台发动机输出特性曲线可以看出，在发动机转速为1000—5000r/min范围内，它的输岀功率与转速大致有什么关系试通过公式推导出在其他参数一样时，发动机的输出功率与其排量的关系。这辆汽车以90km/h行驶时，发动机的效率约为多少每个做功冲程汽缸内的平均压强是约为多少2010年第二十届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题答案一、（16分）参考答案1.当将一个条形磁铁与干簧管平行放置时，干簧管的磁黄片就会被磁化，且靠近的那两个端点会被磁化成异名磁极而相互吸引，触点就会闭合，将电路接通：当条形磁铁远离干簧管时，磁簧片的磁性消失，在弹力的作用下触点就会断TOC\o"1-5"\h\z开。 4分浮球浸没入水中时受到的浮力为F3水g矿作=1.0X1（fkg/n?X1ON/kgX2X10'm=2N 3 分设浮球刚好浸没入水中，浮球必须上浮，则必须满足G衲方gG邮=2N+3N=5N设浮球刚好离开水面时，浮球必须下降，则必须满足Gg>G磴快=3N因此要想让此装置能正常工作，此浮球所受的重力应满足：5N>G淬球〉3N 2分由公式顷可以算出浮球的质量应满足：0.5kg>〃g>0.3kg 1分如图1所示： 6分全部正确给6分，不画开关扣2分，不标出红、绿灯或标错扣2分2I2I2I0 根据列表的结果可以看出，不管其他开关处于何种位置，每一个开关都可以独立的TOC\o"1-5"\h\z控制灯的芫、灭，因血从任何一个房门走进或离升客厅时都可以万便的汁或关客厅的灯，也节约电能。 4分如图2所示 4分五、（18分）参果莖—茶愷苏±命该装置的散热功率不随也逅商逢趙曲藏丄U.・.2分因为加热功率发隹辭后，7屜并床会泼蚤，乌鳶际境商就淺也就不变，而其他的条件也都未发生变化,'茄以散热功率不会变化。 —1由参量守恒定律可知： 图2P）6t= Pn 3 分根据题意可得：UiI\t\=PmtmaUiht^Pv,tz+nk4代入数据，解得=2.25X106J/kg 6分增大加热功率（或电压）、增大汽化水的质量、换用更保温的容器（减少散热功率）、适当増大环境温度、减小测量时间、多测几组数取平均值等。 4分六、（18分）参考答案由这台发动机输出特性曲线可以看出在发动机转速为lOOOTOOOr/min范围内，它的输出功率与转速大致成正比 2分设做功冲程燃气对活塞的平均压强为如发动机排量为『排，做功冲程燃气对一个活塞的平均压力：F=paS每个做功冲程燃气对一个活塞做的功：陈=札=何=心/4 2分发动机转速为〃时燃气对活塞做功的功率：_叩。* I4 2所以，在发动机转速〃、做功冲程气缸平均压强△大致一样时，燃气对活塞做功的功率戶与发动机排量矿拝成正比。 2分由发动机输出特性曲线可知：发动机转速为2000r/min时，其输出功率约为37kW〔取值在35-39kW范围内均可） 2分由「=譬_可得=1.11x10"Pa2P2x37xl()3W

P°~nVIB■2000x20xl0_3m.

60s=1.11x10"Pa2011年第二十一届全国初中应用物理竞赛复赛试题及答案本卷须知：请在密封线内填写所在地区、学校、姓名和考号。用蓝色或黑色钢笔、圆珠笔书写。本试卷共有六个大题，总分值为100分。答卷时间：2011年4月17日（星期日）上午9：30〜11：10。一、（16分）测定患者的血沉，是医学上用来帮助医生对病情作出正确判断的一种手段。把

新鲜的血液，参加抗凝剂，静置-定时间后形成抗凝血后，红血球即从血浆中别离出来而下沉。设抗凝血是由红血球和血浆组成的悬浮液，血浆的密度po^l.OXlO3kg/m3,红血球的密度p^l.3X103kg/m\将抗凝血放进竖直放置的血沉管内，红血球起初在血浆中加速下沉,然后一直匀速下沉，其匀速下沉的速度称为“血沉"。正常人血沉的值大约是v=12mm/h0如果把红血球近似看作半径为R的小球，它在血浆中下沉时所受的粘滞阻力为f=6回Rv,在室温下〃=1.8X10・3pa•s,V^=^R\试根据以上信息解答以下问题：红血球在血浆中为什么先加速下沉后一直匀速下沉？计算红血球半径的大小。二、（16分）为了推进环保和节能理念的实施，某公司开发生产了“风光互补路灯”，该路灯只需要晒晒太阳吹吹风就能工作，如图I所示。它在有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电机发电，二者皆备时同时发电，并将电能输至蓄电池储存起来，供路灯照明使用。为了能使蓄电池的使用寿命更为长久，一般充电至90%左右即停顿，放电余留20%左右即停顿电能输出。下表为某型号风光互补路灯系统配置方案。问：风力发电H-太阳能电池銓件最小启动风速l.Om/s太阳能电池36W最小充电风速2.0m/s太阳能转化效率15%最大限制风速12.0m/s蓄电池500Ah-12V最大输出功率400W大功率LED路灯80W-12V1.当风速为6.Om/s时，风力发电机的输出功率将变为50W,在这种情况下，将蓄电池的电量由20%充至90%需多长时间？如果当地垂直于太阳光的平面得到的太阳辐射最大强度约为240W/m2,要想太阳能电池的最大功率到达36W,太阳能电池板的面积至少要多大？假设遇到阴天无风的天气，仅靠蓄电池供电，最多可供灯具正常发光多长时间？三、（16倍受人们青具，如图2就是在原来根基上，增电、传动设行，亦可以行时，蓄电机供电，电分）电动

睐的一睐的LY■池为车自行车是种交通工主要构造自行车的动机及供以电动骑行。电动骑上的电动三、（16倍受人们青具，如图2就是在原来根基上，增电、传动设行，亦可以行时，蓄电机供电，电分）电动

睐的一睐的LY■池为车自行车是种交通工主要构造自行车的动机及供以电动骑行。电动骑上的电动动机为车提供动力：脚踏骑行时，与普通白行车一样。下表是某型号电动白行车主要技术参数。整车整车质量40kg最高车速W30km/h最大噪声W62dB蓄电池电压48V容量12A・h电动机额定电压48V额定功率240W仔细观察电动自行车的构造，会发现很多地方用到了物理知识。请仿照下面的例如,再列举三处应用物理知识进展设计的事例。例如：电动自行车的车座大而扁平，可减小压强。答：（1）（3）当一个初三学生骑着电动自行车在平直的公路上匀速行驶时，轮胎与地面的总接触面积约为40cm2,此时路面受到的压强约为多大？电动自行车以额定功率行驶时通过电动机线圈的电流是多大？蓄电池充足电后储存的能量是多少？在蓄电池充足电后为电动机供电的过程中，当把储存能量的80%提供给电动机后就应进展充电。假设电动机工作时将电能转化为对自行车输出机械能的效率为75%,电动自行车在平直的公路上匀速行驶时受到的阻力为30N,则蓄电池充一次电最多能完全依靠储存的电能连续行驶多远？从环保的角度来看，与摩托车相比，电动自行车有什么优缺点?（各列举一条）四、（16分）家用燃气快速热水器（如图3所示）是一种方便、快捷且不受天气影响的洗浴设备。下表为某品牌家用燃气快速热水器的主要技术数据。天然气的热值为8X10，J/m3,水的比热容为4.2xlO3J/(kg・"CovaHia*II生产许可证XK00-1020044执行标准GB6932-20011型号JSD-D8JA燃气种类天然气额定燃气压强2000Pa1额定热负荷16kWmm适用水压0.025MPa〜0.75MPa额定产热水能力8L/min(At=25K)©t'I额定电压3V(DC)■1.为安全使用此热水器，打体上印有一些警告，其中一条是这样说禅③气温低于0C时，用后请翻开放水塞，放尽机体内存水，再拧紧…"。请解释为什么要这样做？试求该型号家用燃气快速热水器正常工作时的烧水效率。假设在额定产热水能力下进展淋浴，一次淋浴总计加热时间为20min,则此次淋浴至少需消耗多少天然气？为防止燃气热水器在无水或水压过低时“干烧"，技术人员设计了很多种“水气联动"装置，实现通常所说的“水到气到”。图4就是其中一种“水气联动"装置的原理图，你能看出它的工作原理吗?请简述它是若何利用“水到"来控制“气到"的。为了防止热水器工作过程中加热火焰意外熄灭导致燃气泄漏，技术人员设计了“火灭断气"的装置。如图5所示为一种''火灭断气"装置的原理图，请根据这个原理图，简述它是若何实现“火灭断气"功能的？五、（18分）小芳家里新买了一台电热水器，从“用户手册"中，她获得了以下资料，请根据这些资料完成相应的计算：-、外形尺寸mm）ABCDEF781100196196353434二、技术数据

11.Ocm0电动机满负荷工作时配套电动机输出机械能的效率为90%,则此时皮带上较大的拉力与较小的拉力的差值是多大？假设将皮帯传动的效率看作100%,共轴传动的摩擦损耗不计。试估算该型号电动木工圆锯机安装最大锯盘正常工作时，圆形锯盘所受到的木料的阻力是多大？2011年第二十一届全国初中应用物理竞赛复赛试题参考解答与评分标准说明：提供的参考解答除选择题外，不一定都是唯一正确的。对于那些与此解答不同的解答.正确的，同样得分•评分标准只是按一种思路与方法给出的。在阅卷过程中会出现各种不同情况，可按照本评分标准的精神定出具体处理方法，但不要与本评分标准有较大偏离。问答题或计算题是按照分步方法给分的。在评分标准中常常写出〔1）式几分，（2）式几分……这里的式子是用来代表步骤的。假设考生并未写出这个式子，而在文字表达或以后的解题过程中反映了这一步骤同样得分。没有写出任何式子成文字说明，只给出最后结果的.不能得分。参考解答中的数字结果是按照有效数字的运算要求给出的，但对考生不做要求。不要因为有效数字的错误而扣分。在最后定奖时，如果得分一样的人数超过获奖名额，因而难于选拔时.可对待选试卷进展加分评判。加分评判的基本依据是.（1）所用方法或原理不是课本所讲的，具有创新性，应加分；〔2）方法简使.应加分；（3） 提出多种正确解法，应加分；（4） 试卷表达标准，条理清楚趁，能充分利用数学工其.应加分。申c申c图答一、（16分）参考答案红血球在血液中下沉时受力情况如图答-1所示。红血球由静止开场下沉时，速度很小，根据f=67rr]Rv可知，所受的粘滞阻力也非常小，由于血浆的密度po小于红血球的密度p,红血球受到的浮力小于重力.所以刚开场F；?<G,红血球会加速下沉：随着红血球下沉速度变大，粘滞阻力增大，当/+Fi?=G时，红血球 就 会 匀 速 下TOC\o"1-5"\h\z沉。 4分当红血球在血浆中匀速下沉时，受到的几个力平衡.所以f+F浮.G 2分因f=6tujRv2分•2分席=%=必g=A)x： :2分•2分4 4G=mg=pV^g=px-=-jrpgR3.••

所以有6回Rv+"ITcpog^=~々PgV即9刊+2代酬2=2地，所以有R=即9刊+2代酬2=2地，所以有R=%v 2（Q-Q°）g将〃=1.8x10。P〃・s,v=}2mm//?=—xl0~5/n/s,p0=1.0xl03^/w'.p=1.3xlO3A^//w3g=WN/kg代入并计算得：g=WN/kg代入并计算得：R=10*m 2分二、（16分）参考答案需要时间W12x500x3600x二、（16分）参考答案需要时间W12x500x3600x（90%-20%）t=—= P电池板面积505=84/? S二综—36〃七240x15%nr=\nr 3.可供灯具发光时间W12S二综—36〃七240x15%nr=\nr 3.可供灯具发光时间W12x500x3600x（90%-20%）Lr=——= s=52.5/1”乌 一80三、（16分）参考答案略 假设骑车人的质量约为50kg,则地面受到的压强: 3分旦,G人+G车（m人+^）g_（50畑+40畑）xlON/*g=225xPa......340x105?说明：答案在〔1.7〜2.5）xlO5Pa的均可得分3.额定功率下的电流rP240W仁4I=—= =5A U48V4.蓄电池储存的电能E=Ult=48Vxl2Ax3600s=2.07xl06J 5.因为电动自行车匀速行驶，所以“性=些些*竺=4.14x105 f 30N6.优点：不会排放废气，噪音小缺点：蓄电池使用一定时间后就需更换，废弃后的电池易污染环境。四、(16分)参考答案气温低于0笆时.使用后的燃气热水器中的残存的水会结冰。水站冰后，密度变小.体积涨大.这样很容易把燃气热水器胀破。所以，气温低于o・c时使用燃气热水器后.应翻开放水塞.放尽机体内存水，再拧紧。 3分该型燃气热水器正常工作\rnin.燃料燃烧放出的热量：. @放=f=16xl()3Wx60sH9.6X10 当进水口处有水压时.膜片的右面就会受到向左的压力，抑制弹簧的弹力向左推动阀杆.翻开进气阔门使燃气进入主火管通。反之如果此时的水压很小或者无水，则膜片受到的向左的压力就会减少甚至消失。燃气阀门就会在弹簧的压力下向右移动而关闭.停顿进气。 3分 当进水口处有水压时.膜片的右面就会受到向左的压力，抑制弹簧的弹力向左推动阀杆.翻开进气阔门使燃气进入主火管通。反之如果此时的水压很小或者无水，则膜片受到的向左的压力就会减少甚至消失。燃气阀门就会在弹簧的压力下向右移动而关闭.停顿进气。 3分 火焰燃烧时.双金属片外侧的金属温度升高时膨胀的更多，双金属片向下弯曲，推动燃气阀门翻开；如果因为意外的原因使火焰熄火，双金属片的温度降低.外侧金属收缩的更多，双金属片向上伸直，拉动拉动燃气阀门关闭，防止燃气外泄。 3分五、(18分)参考答案电热水器总重电热水器挂在L形挂钩上时，其受力情况如图答-2所示。因电热水器静止，所以沿竖直方向二力平衡，因此对L形挂钩向下的拉力F=%=690N 3分lmin内加热的水的质量：m=pV=\kg/LxSL/minx1min=8kg水温上升At=25K=25"C lmin内水吸热：Qr=cmM=4.2x103J/(^.°C)x8A:gx25°C=8.4xIO5J……1分燃气热水器正常工作时烧水的效率 7=—xlOO%=8,4xlO/x100%=87.5% 2Q,{i9.6x105J分一次淋浴所需燃料燃烧放出的热量：=16x103x20x60J=1.92x10因L形挂钩静止，电热水器上端所受的水平向左的拉力等于膨胀螺丝所受的摩擦力，以悬挂下端为轴，根据杠杆平衡条件有JD=GbC因L形挂钩静止，电热水器上端所受的水平向左的拉力等于膨胀螺丝所受的摩擦力，以悬挂下端为轴，根据杠杆平衡条件有JD=GbC需要完全燃烧天然气的体积为：1.92x10,丿'q1.92x10,丿'q-8xlO7J/m3=0.24m3 图答・2图答・2196/ww196/ww由热水器的三档功率的数值关系猜得热水器加热局部的等效电路图如图答-3所示,其中加热管R1的额定功率为1000W,电热管R2的额定功率为1500W。……2分"si加热管的电阻分别为"si220V•图答・3（1）220V•图答・3下午加热的电费支出为：0.67E/kWhxl.75kWh=1.05元 （2）早晨8点前加热，电费支出为：0.3元/kWhxl.75kWh=0.525元加热升温4°C所需电能加热升温4C所需时间（设加热功率为2500W）：Ti=W2/P3=336s=5.6min 〔这段加热时间可以忽略不计）降温4C所需时间为190至下午6点共需要三次加热，消耗电能：W3=3W2=3x8.4xl05J=2.52xl06J=0.7kWh 3 分电费支出为：0.6元/kWhx0.7kWh=0.42元