哪有第16屆物理競賽題?

【專家解說】：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(yáng)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(rèn)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(xì)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(dá)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(jìn)出水管，給熱水器上冷水或淋浴時用熱水，都是通過進(jìn)出水管來完成，室內(nèi)進(jìn)出水管上安有三個閥門。 若當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簭?qiáng)p0=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(dá)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?，盤面應(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(shí)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(diǎn)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(淖直硎齷蚧劑泳?。 (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(jī)時間長、功能多、價格合理等特點(diǎn)。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(jī)但不通話時的狀態(tài)稱為待機(jī)。這部小靈通的待機(jī)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(jī)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(fèi)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(fèi)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?