2012年第二十二届全国初中应用物理竞赛复赛试题(佛山市).doc

初中物理辅导网 /2012 年第二十二届全国初中应用物理竞赛复赛试题注意事项： 1. 请在密封线内填写所在地区、学校、姓名和考号。 2. 用蓝色或黑色钢笔、圆珠笔书写，直接答在试卷上。 3. 本试卷共有六个大题，满分为 100 分。 4. 答卷时间： 2012 年 4 月15日（星期日）上午 9 :3011 :10 。题号一二三四五六总分分数复核人一、 （ 18 分 ）随着我国经济建设的快速发展，对各类石材的需求也不断增大。右图为某采石过程的示意图，电动机通过滑轮组和提篮匀速提升山下的石材，石材的密度为2.4103 kg/m3 ，电动机第一次提升的石材的体积为 1.5m3 ，第二次石材的体积是第一次的 2 倍，第一次提升石材时整个提升系统的机械效率为 75 % .忽略细绳和滑轮的重量及细绳与滑轮之间的摩擦，若两次石材被提升的高度均为 20m 。（g = 10Nkg） (1). 第一次提升石材电动机对绳的拉力，电动机所做的总功分别是多少？(2). 第二次提升石材时，滑轮组下端的挂钩对提篮的拉力和电动机所做的功分别是多少？(3). 第二次提升石材提升系统的机械效率是多少？二、 （ 18 分 ）我国载人潜水器下潜深度 5000m ，长、宽、高分别是 8.0m 、3.0m 与 5.0m ，空重为 22 t ，舱内的压强为 1 标准大气压，最大荷载是 300kg ，最大工作设计深度为 7000m 。已知 海水 l.0103kg /m3 ，g10N/kg , p 0 76cmHg = 1 . 0l3103Pa = l0.336m 水柱。设海水密度不随深度的变化而改变，计算结果保留 3 位小数。(1). 若把潜水器简化成如图所示的长方体，当它悬停在水中长方体的六个面是否都受到来自水的压力？哪些力之间是相互平衡的力？请在右图中画出竖直方向的受力。（设前、后、左、右、上、下各表面依次用 S1 、 S2 、S3 、S4 、S5 、S6 表示）(2). 当潜水器下潜深度达 5000m 时（长方体的下表面距水面距离），下表面 S6 所受的压强和压力各是多少？(3). 若空重为 22 t ，荷载 300kg 的潜水器下潜深度达到 7000m ，当潜水器悬停在海水中时受到的浮力是多少？水箱中应注入多少 kg 的海水？三、 （ 16 分）小明跳入水中时感觉受到很大的浮力作用。小明想：人也会受到空气的浮力作用，那么测体重时体重计的示数并不等于人的真实体重。为了知道自己的真实体重是多少，他设计了许多测量方案。方案一：将自己放入真空中；方案二：在浴缸中盛满水，将完全自己浸没在水中 但方案一不可操作，方案二要将溢出的水全接住，还真难办。有一天，小明游泳时，深吸一口气后就浮在了水面，吐出一些气，就慢慢地沉入水中了，受此启发小明很快就算出了自己实际体重的近似值。已知水的密度 l = l . 0103kg /m3 ，空气的密度2=1.29 kg /m3。小明用体重计测得自己的体重 G1=500N ，取 g = 9 . 8N/kg 。 请你解答下列问题： (1). 在空气中称量时，体重计的示数比人的实际体重大还是小？ (2). 在小明的方案二中，小明还需要怎么做？测量哪些物理量才能算出小明的实际体重？请用字母表示他需测量的量，并写出计算实际体重的数学表达式。 (3). 小明上岸后算出的自己实际体重的近似值是多少？结果保留 1 位小数。四、 （ 14 分）雪瑶同学在课外活动中发现，将锌、铜两个金属片插入任何一个水果或蔬菜中时，都可产生电流。她现在想通过实验对各种水果蔬菜所产生电压进行测试，了解影响蔬菜水果所产生电压大小的因素，在实验前她提出了两个假设：假设 1 ：各种蔬菜水果所产生的电压的大小与其酸碱度的高低有关。假设 2 ：各种蔬菜水果所产生的电压的大小与其淀粉含量有关。她选择的实验用品有：各种蔬菜水果各一个（见表一）; 20 厘米的细电线一根；鳄鱼夹两个；锌、铜电极各一个；电压表一个； pH 值试纸数张，色卡一张。实验过程： 如图甲所示将细电线剪成每段 10 厘米的两段，将每段电线的两端分别绑在一个鳄鱼夹和电极上； 将蔬菜水果用图甲中的导线与电压表连接成如图乙所示的回路； 按图乙中所示的方法分别测出各种蔬菜水果所产生的电压； 如图丙所示，每一种蔬菜水果的切面上都放上一张 PH 试纸； 如图丁所示，等待 1 分钟左右，取下所有 PH 试纸并分别与色卡进行比对，得到每种蔬菜水果的 PH 值。实验数据：表一：各种水果蔬菜所产生的电压表二：影响蔬菜水果所产生电压大小的因素试解答下列问题： (1). 由表一的实验室数据可以得出几种蔬菜、水果均能产生电压，其大小依次排序为（填字母代号，下同）： ；其中 和 电压值接近； 和 电压值接近。(2). 由表二的实验数据可以得出各种蔬菜水果所产生电压的大小与其 有关系；产生电压较大的 和 与其他蔬菜和水果相比最大的特点是淀粉含量高。 (3). 对以上实验进行分析你能得出的结论是：五、 （ 18 分）在北方冬天热力厂将水加热后，通过管道把热水送到各家各户的暖气片中进行集中供暖。在南方家庭取暖的设施各不相同，油汀电暖器是一种常用的取暖设备，如图所示，上下各一根中空的金属管，其中一根管中安装一根电发热丝，这两管道间用若干条形金属管上下连通，在管道中充满绝缘、导热性能良好的导热油。现己知该电暖器最大电功率为 2000 W ，其中导热油 6kg ，金属管及散热片等总重 5 kg 。水的比热容为 C0 = 4.2x103 J / ( kg ) ，导热油的比热容 Cl =1.8X103 J / ( kg )，金属管及散热片的比热容 C2=0.46X103 J / ( kg ) 导热油的凝固温度约48 ，沸点约150 。试解答下列问题： (1). 为什么北方集中供暖用水作为传递热量的介质，而油汀电暖器却要用导热油作为传递热量的介质？依据你所学的知识说明其道理。(2). 油汀电暖器的电发热丝应当安装在上金属管还是下金属管中？为什么？ (3). 为什么油汀电暖器要采用“上下各一根中空的金属管，这两管道间用若干根金属管上下连通”的结构，而不采用“左右各一根中空的金属管，这两管道间用若干根金属管左右连通”的结构？请说明其中的道理。(4). 若室内温度为 0 ，要将该电暖器的温度升至 80 ，至少需多长时间？设加热过程中散失的热量占总热量的 20 。六、 （ 16 分）关于爱因斯坦“同时的相对性原理”要从“爱因斯坦的奶牛梦”说起：在一个风景如画的牧场上有许多奶牛在带电的栅栏附近懒散的吃着草，农夫给栅栏通上电时，当电流到达奶牛位置时奶牛就会跳起来。如图所示，在 A 位置的农夫合上电源开关起，电流以光速 c 向奶牛的方向运动，三头奶牛 B 、 C 、 D 距 A 位置的农夫、 E 位置的爱因斯坦的距离如图所示。观测者只有在奶牛跳起这一现象的光到达观测者眼睛时，才认为奶牛正在跳起。(1). 农夫看到三头奶牛