急求應(yīng)用物理知識競賽的復(fù)賽試題

【專家解說】：第十五屆全國初中應(yīng)用物理知識競賽復(fù)賽試題 一、(14分)王偉同學(xué)研究了均勻拉緊的琴弦發(fā)音頻率與弦長的關(guān)系，并記錄了實測的數(shù)據(jù)(如下表所示)。請你根據(jù)記錄表格中的有關(guān)數(shù)據(jù)，分析并估算出他有意留出的空格中應(yīng)該填寫的數(shù)據(jù)(要求寫出估算的過程)。 音名中央C 1D 2E 3F 4G 5A 6B 7C l 唱名(C調(diào))D0ReMiFaSolLaSiDo’ 頻率/Hz264297330352396440528 弦長l89l 45l 34l 23l 815l 12l 二、(14分)類比水壓是形成水流的原因，李楠同學(xué)猜想，血液在血管內(nèi)流動時也需要一定的壓力差來維持。假設(shè)血液勻速通過長度一定的血管時，受到的阻力f與血液的流速v成正比，即f=kv。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(shè)血管截面積為S1時，兩端所需的壓強差為△p1；若血管截面積減少10％時，為了維持在相同的時間內(nèi)流過同樣體積的血液，壓強差必須變?yōu)椤鱬2。請你通過計算比較△P1、△P2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(chǎn)的CWNG系列三種鍋爐的主要技術(shù)參數(shù)。 CWNG系列三種鍋主要技術(shù)參數(shù) 型號CWNG 0.7－80／60－AIICWNG 1.05－80／60－AIICWNG 1.4－80／60－AII 功率／MW()1.051.4 容水量／t33.54 耗煤量／(kg?h－1)145()290 外型尺寸／m32.7×1.5×2.93.0x1.5×23.0×1.9×2.9 煙囪尺寸／mmΦ300×15000Φ350×15000Φ400×15000 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／m26000()12000 循環(huán)水量／(m3?h－1)()4560 已知水的比熱容為4.2×103J／（kg?℃），假設(shè)三種鍋爐的燃煤效率相同，且煤均可達到完全燃燒。請根據(jù)上表回答以下問題： 1．根據(jù)表格中的已知數(shù)據(jù)，請在表格中的四個()內(nèi)填上合適的數(shù)據(jù)。 2．按表格中的出水溫度和回水溫度，計算CWNGl．05—80／60AH型鍋爐每小時給住宅內(nèi)釋放的熱量是多少。 3．根據(jù)表格中已知數(shù)據(jù)計算燃燒的熱值為多少。 四、(16分)李明得到一個國外生產(chǎn)的電熱暖手器，銘牌上表示額定值的字樣中，能看清楚的只有"24W"這幾個字。為了能正確使用該電器，他把一只標(biāo)有"600Ω，0.4A'’的定值電阻與電熱暖手器和開關(guān)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(guān)接通后，電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動137圈恰好用了100s；斷開開關(guān)后，電能表轉(zhuǎn)盤在1min內(nèi)恰好轉(zhuǎn)了80圈；觀察電能表上標(biāo)有3000r(kW?h)的字樣；他在做實驗的時間內(nèi)，家中其他用電器的使用情況沒有變化。請根據(jù)以上數(shù)據(jù)，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(dǎo)致的計算結(jié)果是偏大還是偏小? 五、(20分)一所農(nóng)村中學(xué)常常因為不能及時給水塔注水而停水，科技小組的同學(xué)知道后，利用下圖所示的器材設(shè)計了一個自動注水模擬裝置。A為浮子(浮子及其連桿總重約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)；D1、D2為彈簧，E1、E2為銜鐵，F(xiàn)1、F2為電磁鐵線圈；K1為最高水位限位開關(guān)。K2為最低水位限位開關(guān)，K3、K4、K5均為由電磁鐵銜鐵帶動的觸頭開關(guān)。電磁鐵F1通電時，K4接通，斷電時，K3接通。電磁鐵F2斷電時，K5接通。S1、S2為開關(guān)。 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。 2．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(shè)計要求每次自動注水需在10min內(nèi)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(dǎo)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(dāng)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(nèi)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，會使內(nèi)燃機的效率提高許多。某工廠科研人員研制生產(chǎn)的四沖程汽車專用柴油發(fā)動機，就采用了很多新技術(shù)。其中最重要的一項叫“增壓”技術(shù)，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(zhuǎn)，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(zhuǎn)，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(zhì)，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ll0mm，活塞行程為135mm，當(dāng)轉(zhuǎn)速為2300r／min時，發(fā)動機功率為220kW，最低油耗可達240g／(kW?h)，柴油的熱值為4.3×107J／kg。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(nèi)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(shù)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(jù)上面的估算結(jié)果，計算使用“增壓”技術(shù)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? 第十六屆全國初中應(yīng)用物理知識競賽復(fù)賽試題 一、(10分)如圖l，東湖中學(xué)想用離心泵將湖中的水抽到C處的養(yǎng)魚池中。要求在30min內(nèi)至少向養(yǎng)魚池中輸水120m3，學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)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(yīng)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15m，功率為17kW， 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(xué)的需求? (3)為了節(jié)約資金，有人提出全部采購比硬質(zhì)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(zhì)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和細線，請你幫助他們利用現(xiàn)場可利用的物品，設(shè)計一個測定礦石密度的方案，并推導(dǎo)出計算礦石密度的表達式。 三．(14分)小華同學(xué)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(nèi)進出水管上安有三個閥門。 若當(dāng)?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(jù)閥門I、II、Ⅲ的位置，說明它們的作用是什么?如何調(diào)節(jié)噴頭出水的溫度? (3)給熱水器上冷水時，閥門I、1I、III應(yīng)當(dāng)處于何種狀態(tài)?洗澡時，閥門1、II、111應(yīng)當(dāng)處于何種狀態(tài)? (4)如果小華同學(xué)住的居民樓層高為3m，他家的熱水器安裝在七樓樓頂上，且距樓頂高1m，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(shè)熱水器水箱容積為100L，在一般的光照條件下，一滿箱12℃的水經(jīng)白天太陽的加熱溫度可達到45℃，這相當(dāng)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4.2×107J／kg) 四、(12分)育才中學(xué)科技小組設(shè)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(nèi)阻Ro=100Ω、電流靈敏度(即指針在滿刻度時流過靈敏電流表的電流)U=100μA，R為可調(diào)電阻，阻值變化范圍為0～5kΩ，Rl和R2為定值電阻，R1=15Ω，R2=llkΩ，E為1.5V干電池，S為量程選擇開關(guān)。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(biāo)注示數(shù)。請回答： (1)在指針滿偏處，盤面應(yīng)標(biāo)注的示數(shù)是多少? (2)當(dāng)A、B間斷開時，指針?biāo)傅奈恢锰帲P面應(yīng)標(biāo)注的示數(shù)是多少? (3)開關(guān)分別置于1和2位置時，在表盤正中間位置處應(yīng)標(biāo)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PTC的半導(dǎo)體材料，其電阻隨溫度的變化曲線如圖4所示。 (1)請你根據(jù)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(yīng)用實例。 (3)以其中的一個應(yīng)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(shè)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200W，那么高溫和中溫兩擋的發(fā)熱功率分別應(yīng)是多大? (3)設(shè)計一份該火鍋的產(chǎn)品銘牌。 七、(14分)現(xiàn)在流行的無線市話俗稱“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(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)自由移動使用，隨時隨地接聽、撥打本地和國內(nèi)、國際電話。 表1是某一型號小靈通的部分資料數(shù)據(jù)。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1.2h，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電池臨時應(yīng)急充電。請你設(shè)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45mm×83mm×23.5mm 質(zhì)量約85g 發(fā)射功率約10mW(平均) 電池3.6V580mA?h鋰電池 充電器 輸入：AC220V50Hz 輸出：DC5.2V320mA 充電器重約50g 充電時間2.5～3.5h 連續(xù)待機時間48～200h 八、(14分)現(xiàn)在有些住宅區(qū)使用的水表是預(yù)付費式的水表，每個用戶一表一卡，憑卡用水，卡中數(shù)據(jù)輸入表中，水表自動開閥供水。 所購水用完后自動關(guān)閥斷水，用戶必須重新購水，方能重新用水。圖7是某水表廠生產(chǎn)的預(yù)付費式的IC卡水表，其主要技術(shù)參數(shù)如表2所示。請根據(jù)表2 中的數(shù)據(jù)，回答下列問題： 項目FY-15E熱水表FY-20E熱水表FY-25E熱水表 質(zhì)量1.4㎏1.8㎏2.5㎏ 長度165mm195mm225mm 口徑(DN)15mm20mm25mm 過載流量3m3／h5m3／h7m3／h 常用流量1.5m3／h2.5m3／h3.5m3／h 分界流量0.12m3／h0.2m3／h0.3m3／h 最小流量0.03m3／h0.05m3／h0.07m3／h 起動流量≤0.010m3／h≤0.012m3／h≤0.017m3／h 水表性能B級表 密封性1.6MPa水壓，15min內(nèi)不泄漏 最小讀數(shù)0.0001m3 最大讀數(shù)9999.9999m3 用戶竊水自動關(guān)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(fù)制 IC卡使用壽命使用次數(shù)>10萬次 報警方式剩余水量2m3時報警，用完剩余水后關(guān)閥 靜態(tài)工作電流0.5mA 開閥或關(guān)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0.1MPa～0.6MPa 材料銅 (1)要保證水表正常工作，水平位置相對水塔內(nèi)的水面高度差的范圍應(yīng)是多少? (g取10N／kg) (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(guān)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80％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3×107J／kg) (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? 最后祝你取得好成績