歷屆全國初中應(yīng)用物理知識競賽復(fù)賽試題及答案

第十四屆全國初中應(yīng)用物理知識競賽復(fù)賽試題

一、1998年某地區(qū)遭受特大洪澇災(zāi)害。為了抗洪搶險(xiǎn)，急需在20h內(nèi)從甲地調(diào)運(yùn)65t鋼

材到乙地?，F(xiàn)僅剩下一艘滿載時(shí)排水量為80t的貨船，船身（包括船員）質(zhì)量約17t,已

知甲、乙兩地的水路距離為80km,船行駛的平均速度為10km/h（不計(jì)水流速度）。

（1）請你設(shè)計(jì)?個(gè)完成此項(xiàng)任務(wù)的可行性方案；

（2）通過分析、計(jì)算，找出最佳方案。（鋼材的密度為7.9Xl（53kg/m3）

二、圖1為一種電磁爐的原理示意圖。它是利用高頻電流在電磁爐內(nèi)

部線圈中產(chǎn)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(yīng)電流）而產(chǎn)生焦耳熱。同時(shí)，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(dá)到加熱食物的目的。

（1）使用電磁爐加熱食物時(shí)，不產(chǎn)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及的物理知

識（只寫名稱不寫內(nèi)容，不少于10個(gè)可得滿分）。

（2）在使用電磁爐時(shí)，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(zhuǎn)化為能；若用該電磁爐1次蒸

熱5個(gè)饅頭需用時(shí)間25min,那么，1次只蒸1個(gè)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(jù)上表數(shù)據(jù)，若電磁爐在功率調(diào)節(jié)和溫度調(diào)節(jié)的范圍內(nèi)，加熱溫度隨功率調(diào)節(jié)的變

化圖象是一直線，電磁爐工作電壓正常，在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，燒開一鍋質(zhì)量為3kg、溫度

為22℃的水最多需要多少時(shí)間（不計(jì)鍋吸熱及熱散失）？

型號額定電壓額定功率功率調(diào)節(jié)范圍溫度調(diào)節(jié)范圍熱效率

SC-16220V50Hz1600W450W-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(qiáng)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(shí)間單位面積所獲得的能量是多少。實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示，曬水

箱的內(nèi)部是被涂黑的，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(shí)驗(yàn)用的玻

璃板，把陽光反射到墻上的同一個(gè)地方，他們發(fā)現(xiàn)，兩塊反射光斑

重疊處的強(qiáng)度，和太陽光直接射到地上的強(qiáng)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

圖2

百分之幾？你在得出這個(gè)結(jié)論時(shí)做了什么假設(shè)？假設(shè)的根據(jù)是什么？

（2）請你幫助他們設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并寫出具體的實(shí)驗(yàn)步驟。

（3）請你對這個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的可行性做出評價(jià)。

四、用電流表和電壓表測電流和電壓時(shí)，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(rèn)為電流表的內(nèi)阻為零，電壓表的內(nèi)阻為無限大。實(shí)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(gè)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(gè)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(shí)，就相當(dāng)于在待測電路中串聯(lián)一個(gè)電阻，或

并聯(lián)一個(gè)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(shí)際上很難同時(shí)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(gè)量程為0.6A,內(nèi)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??個(gè)阻植約8Q的電阻Rx，實(shí)驗(yàn)室提供以下器材。

?電流表A”量程100mA,內(nèi)電阻”=4。

?電流表A2：量程500UA,內(nèi)電阻上=750。

?電壓表V:量程10V,內(nèi)電阻n=101＜。

?變阻器R0：阻值約10。

?定值電阻R1：阻值約10kQ

?電池E：兩段電壓約1.2V

?開關(guān)S、導(dǎo)線若干

（1）選出你測量時(shí)所需的適當(dāng)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(jù)所測物理量，寫出被測電阻Rx的表達(dá)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?個(gè)圓柱形重物，

在整個(gè)打撈過程中，汽車以恒定的速度V=0.2m/s向右運(yùn)動。圖3乙是此過程中汽車?yán)瓌又?/p>

物的功率P隨時(shí)間t變化的圖象。設(shè)t=0時(shí)汽車開始提升重物，忽略水的阻力和滑輪的摩

擦，g取10N/kgo求：

（1）圓柱形重物的質(zhì)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[人

學(xué)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(guān)，有一種“粘連”“吸引”T_ch

的感覺，取出飯鍋，發(fā)現(xiàn)電飯煲的底部有一個(gè)凸起物，鼎」：-彳丁^~14?

它可以上下彈動，能被磁鐵吸引。王寧同學(xué)通過用這一

個(gè)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(dǎo)線，這樣的用電器有什么危害？應(yīng)當(dāng)怎樣加以完善？

(2)將三角插頭插入電源插座，不用按開關(guān)，指示燈就發(fā)亮，按下開關(guān)后，指示燈亮度不

變。此時(shí)為什么開關(guān)對指示燈的亮度沒有影響？

(3)電飯煲工作了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??聲后又過了lOmin,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(shí)間后，常常在飯未完全熟透時(shí)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(yīng)用知識競賽復(fù)賽試題答案

一、參考解答(14分)

(1)設(shè)計(jì)方案：根據(jù)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(shè)法將其“貼”在船體上.為防止船體發(fā)生傾斜，船體兩側(cè)所放置鋼材的質(zhì)量

應(yīng)該相等.

(2)最佳方案：設(shè)放置在船體兩側(cè)鋼材的質(zhì)量為m,因船與船體外鋼材組合的整體浮在水

面上，故F*=G,即F解浮+F外鈉浮=Gsn+G的

代入數(shù)據(jù)后Fffi；,^80X103kgX10N/kg=8X105N

F外制浮=1X103kg/m3X10N/kgX(m/7.9X103kg/m3)

G?+Gw=(65+17)X103kgX10N/kg=8.2X105N

從以上各式求得m=15.8X103kg=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15.8t鋼材均分放置

在船外兩側(cè)的水中且緊貼船體，經(jīng)1=5/\/=801<01+101<171/11=811即可送到乙地。

評分標(biāo)準(zhǔn)：⑴7分；⑵7分.

二、參考解答(18分)

(1)該問題沒有惟一的標(biāo)準(zhǔn)答案，屬于開放性試題.以下內(nèi)容可以作為基本依據(jù).答出

其中10個(gè)以上(包括10個(gè))者均可得滿分.

涉及的物理知識：電流的磁效應(yīng)、電流的熱效應(yīng)(焦耳熱)、阻抗(電阻)、磁場，磁化、

磁感線、電磁感應(yīng)、能量轉(zhuǎn)化、分子熱運(yùn)動、熱傳遞、內(nèi)能、分子電流，感應(yīng)電流、渦流……

其他答案正確的同樣給分.

(2)“鍋”“電磁爐”“電或磁”“內(nèi)”“25”

(3)取最低熱效率90%,溫度調(diào)節(jié)最低為100C,否則不能將水燒開.電磁爐在功率調(diào)節(jié)

和溫度調(diào)節(jié)的范圍內(nèi)，加熱溫度隨功率調(diào)節(jié)的變化關(guān)系呈線性，此時(shí)電磁爐消耗的實(shí)際功率

P與加熱溫度t溫有下面的關(guān)系式：

(tai-70℃)4-(P-450W)=(240℃-70℃)+(1600W-450W)

可得：1湖=(17℃4-115W)X(P-450W)+70℃當(dāng)t泡=100℃時(shí)，P=653W,

有：PtH=cm(ta—t)

解得:t=l672s=28min

評分標(biāo)準(zhǔn)：(1)5分；⑵每空1分(第1、2空填錯(cuò)一個(gè)兩空都不得分，最后1個(gè)空填

“略少于25”的給分，填“5”的不給分)；(3)8分.

三、參考解答(18分)

該問題沒有惟?的標(biāo)準(zhǔn)答案，屬于開放性試題，以下內(nèi)容可以作為基本依據(jù).

(1)假設(shè)玻璃板對光的吸收可以忽略.其根據(jù)是薄玻璃板十分透明(實(shí)際上玻璃對紅外線

不很透明，而紅外線的熱效應(yīng)是比較強(qiáng)的，這點(diǎn)可不作為對學(xué)生要求).通過李明和張華的

實(shí)驗(yàn)結(jié)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(shí)驗(yàn)方案：若實(shí)驗(yàn)過程中總能使太陽光垂直入射，且曬水箱內(nèi)部涂黑，可以認(rèn)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，可以認(rèn)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r<AH-

高，測出保溫箱中一定質(zhì)量的水在一定時(shí)間里，其內(nèi)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(jì)算出太陽光垂直照射地球表面時(shí),地球表面單位時(shí)間單位面積

所獲得的太陽光照射的能量是多少.

實(shí)驗(yàn)步驟如下:

①向曬水箱中倒入質(zhì)量為m的清水.并用溫度計(jì)測量此時(shí)水的溫度均。

②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(jì)時(shí).經(jīng)過t時(shí)間后（如3h）,再測量水的溫度t溫。

③經(jīng)過t時(shí)間后（如3h）,再測量水的溫度t湖。

④太陽光對地球表面輻射的強(qiáng)度是（）（）

cmtai-t/tSX50%

（3）從實(shí)際問題的要求來看，該問題是要進(jìn)行估測，因此其中有許多東西就必須進(jìn)行

合理地簡約.如，“假設(shè)玻璃板對光的吸收可以忽略”“若實(shí)驗(yàn)過程中總能使太陽垂直入射”

“沒有熱量散失”等假設(shè)都是允許的，而且是應(yīng)該的.但是上述這種簡約，必須會對估測結(jié)

果帶來一定的影響.此外，還有某些因素未給予考慮，如實(shí)驗(yàn)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(jié)果與真實(shí)值之間會有相當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)：（1）6分；（2）6分：（3）6分（只要學(xué)生能從正反兩個(gè)方面進(jìn)行評價(jià)，并且

評價(jià)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=0.6AX0.13Q=0.078V

2、（1）電路圖如右圖所示.

（2）通過兩電流表A1、A2的電流k卜，電流表A2的內(nèi)電阻為上

Rx=l2「2/（Il—l2）

評分標(biāo)準(zhǔn)：第1問，5分；第2問（1）8分

（給分點(diǎn)：分壓電路；電流表外接；用A2測

電壓）,（2）5分。

五、參考解答（10分）

⑴由公式P=W/t=Fs/t=Fv,故汽車在AB

段對重物的拉力為Fi=700W/0.2m/s=3500N

同理，汽車在段對重物的拉力為

CDF3=4000N.

整個(gè)重物打撈過程應(yīng)該分為三個(gè)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)i不變,

且有G=F浮+R①對應(yīng)圖3乙AB段

第二階段，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(yīng)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=F3②對應(yīng)圖3乙CD段。

因?yàn)镚=F3=4000N,所以m=G/g=4000N/10N/kg=400kg

（2）由①②知F*.=G-FI=F3-FI=500N

因?yàn)镕浮=P*gV?=P*gV的

232333

所以V的=5X10-mPa=m/V物=400kg/5X10-m=8X10kg/m

（3）山圖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(gè)物體全部出水，歷時(shí)

60s?D50s=10s,上升速度為0.2m/s,所以物體高h(yuǎn)=10sX0.2m/s=2m所以，

物體上、下表面積為S=m/V物=5X10-2m3/2m=2.5X10-2m2

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(shí)50s，上升高度H=50s

X0.2m/s=10m

故物體沉在水底時(shí)上表面離水面10m,水對物體上表面產(chǎn)生的壓力為

FJ￡=pS=P*,gHS=1.0X103X10X10X2.5X102N=2.5X103N

評分標(biāo)準(zhǔn)：（1）6分；⑵4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(dǎo)致觸電事故.應(yīng)該安裝一個(gè)地線，即把用電

器外殼與導(dǎo)線連接，再通過三腳插頭與插座的地線相接.⑵從圖4可以看出，電源是通過

雙金屬片上的觸點(diǎn)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(guān)相連的兩根電源導(dǎo)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(guān)，

指示燈就發(fā)亮，按下開關(guān)后指示燈亮度不變.即此時(shí)開關(guān)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，因而可以看見大量“白氣”生成.

（4）“啪”的?聲，是俗稱的電飯煲“跳閘”.此前，開關(guān)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(diǎn)閉合而工作，一段時(shí)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(shí)，其磁性會驟然下降或消失，在重力作用下通過連桿

使開關(guān)跳起，觸點(diǎn)分離而斷電，并發(fā)出響聲.溫度降低時(shí)，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(fù)亮、火，這個(gè)現(xiàn)象說明只與雙金屬片相連的觸點(diǎn)的閉合與斷開有關(guān)，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(diǎn)下移與靜觸點(diǎn)分離，指示燈不

亮.當(dāng)溫度下降到一定程度時(shí)，雙金屬片收縮而使動觸點(diǎn)上移與靜觸點(diǎn)閉合導(dǎo)通，指示打發(fā)

光.這表明雙金屬片受溫度影響時(shí)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(guān)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(diǎn)分離而斷電（此時(shí)為正常跳閘）.但如果感溫軟磁體老化，在溫度未達(dá)103℃

時(shí)就失去磁性，使主電路中的觸點(diǎn)分離而斷電，飯未熟透就會出現(xiàn)“夾生飯”了.

（不要求學(xué)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(biāo)準(zhǔn)；第⑴（3）題各1分；第⑹題2分；第⑵（4）（5）（7）各3分

2005年第十五屆全國初中應(yīng)用物理知識競賽復(fù)賽試題

答卷時(shí)間：2005年4月17日（星期日）上午9：30~11：10,

-、（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(shí)測的數(shù)據(jù)

（如下表所示）。請你根據(jù)記錄表中的有關(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）。

中央

音名D2E3F4G5A6B7Ci

C1

唱名（C調(diào)）DoReMiFaSolLaSiDo'

頻率/Hz264297330352396440528

弦長1當(dāng)為-/2/-l

9543152

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(shí)也需要一定

的壓力差來維持。假設(shè)血液勻速通過長度?定的血管時(shí)，受到的阻力/與血液的流速”成

正比，即/=左°。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

面積為距時(shí)，兩端所需的壓強(qiáng)差為即I；若血管截面積減少10%時(shí)，為了維持在相同的時(shí)

間內(nèi)流過同樣體積的血液，壓強(qiáng)差必須變?yōu)椤?。請你通過計(jì)算比較助2的大小，說

明血管變細(xì)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)表。

CWNG系列三種鍋爐主要技術(shù)參數(shù)

CWNGCWNGCWNG

型號

0.7-80/60-AII1.05-80/60-AII1.4-80/60-Al1

功率/MW()1.051.4

容水量/t33.54

耗煤量/（依/T）145()290

外型尺寸/〃/2.7X1.5X23.0X1.5X2.93.0X1.9X2.9

煙囪尺寸/mm0)300X15000①350X15000①400X15000

熱效率/%757575

出水溫度/℃808080

回水溫度606060

總重量/t57.59

運(yùn)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42xIO"/Ag"c,假設(shè)三種鍋爐的燃煤效率相同，且煤均可達(dá)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?jiān)诒砀裰械乃膫€(gè)（）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(jì)算CWNG1.05-80/60-AII型鍋爐每小時(shí)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(jì)算燃煤的熱值為多少。

四、（16分）李明得到一個(gè)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(gè)字。為了能正確使有該用電器，他把一只標(biāo)有“600Q,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(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)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Imin內(nèi)

恰好轉(zhuǎn)了80圈；觀察電能表上標(biāo)有3000r/（kW?h）字樣；他在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)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(jì)算電熱曖手器的額定電壓是多少？你在計(jì)

算過程中忽略了什么因素的影響？由此導(dǎo)致的計(jì)算結(jié)果是偏大還是偏?。?/p>

五、（20分）一所農(nóng)村中學(xué)常常因?yàn)椴荒芗皶r(shí)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(jì)了一個(gè)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(jì)），它可以分別將其上、下

的兩個(gè)固定觸點(diǎn)連通。C為水塔上的圓桶形蓄水池；M為配有電動機(jī)的水泵（電泵）；D\、D[

為彈簧，弓、后2為銜鐵，K、廠2為電磁鐵線圈；儲為最高水位限位開關(guān)、K?為最低水位

限位開關(guān)'《3、《4、《5均為由電磁鐵銜鐵帶動的觸頭開關(guān)。電磁鐵片通電時(shí)，接通，

斷電時(shí)，塢接通。電磁鐵尸2斷電時(shí)，《接通。S|、S2為開關(guān)。

1.請你按照下圖所示的器材，連接一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)自動注水的模擬電路，并說明自動注水的過

程。

2.要實(shí)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(jì)要求每次自動注水需在lOmin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(dá)式。在

你的計(jì)算過程中，如果運(yùn)用了近似條件，請說明。

六、（20分）在當(dāng)今世界，研制各種機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)，就采用了很多新技術(shù)。其中

最重要的項(xiàng)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(shí)又帶動同軸的進(jìn)氣系統(tǒng)中的“進(jìn)氣渦輪”也

高速旋轉(zhuǎn)，從而增加吸氣沖程的進(jìn)氣量并增大進(jìn)氣氣壓，使做功沖程中柴油燃燒的更充分，

燃?xì)鈮簭?qiáng)更大，同時(shí)也減少了廢氣中的有害物質(zhì)，達(dá)到提高柴油發(fā)動機(jī)效率和減少廢氣污染

的目的。這種柴油發(fā)動機(jī)有6個(gè)氣缸，氣缸直徑為110mm,活塞行程為135mm,當(dāng)轉(zhuǎn)速為

2300r/min時(shí)，發(fā)動機(jī)功率為220kW,最低油耗可達(dá)240g/（kW?h）,柴油的熱值為

4.3x107j/依。請回答下列問題：

1.該柴油發(fā)動機(jī)的效率最高可達(dá)多少？

2.在做功沖程中氣缸內(nèi)的平均壓強(qiáng)是多少？

3.如果將我國這種機(jī)型的汽車柴油發(fā)動機(jī)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(xiàng)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(jià)格為3750元/噸，根據(jù)上面的估算結(jié)果，計(jì)算使用“增壓”

技術(shù)后僅節(jié)約柴油一項(xiàng)可使我國每年節(jié)約多少資金。由此你有哪些認(rèn)識？

第十五屆全國初中應(yīng)用物理知識競賽參考解答和評分標(biāo)準(zhǔn)

參考答案（14分）

分析表格中頻率和弦長兩行數(shù)據(jù)可知，均勻拉緊的琴弦發(fā)音頻率與弦長近似成反比。（4分）

f\_fb_

對于中央C和A有：Af\h=I

所以，弦長一行第6格的數(shù)值為：A44°5（5分）

對于中央C和B有：fih

力=j/=-264"z=495"z

I7A/

所以，頻率一行第7格的數(shù)值為：15（5分）

二、參考答案（14分）

假設(shè)截面積為S1時(shí)的壓強(qiáng)差為",流速為9,

假設(shè)截面積為§2=（1—1O%）S|=S9S|時(shí)的壓強(qiáng)為42,流速為。2；

依題意可列方程：kv}二My①（3分）

kv2—A/?2S2②（3分）

M=匕Si

由①、②兩式可得："2V2S|③（2分）

S"]=Sl

又相同的時(shí)間內(nèi)流過同樣體積的血液，所以有:22

S//=S2v2t

V=V

*^1I^22④（2分）

匕=屋=0.9

V

由④式可得2S|⑤（2分）

上=0.9x0.9=0.81

⑤式代入③式可得△〃2<1

即91<32,說明血管變細(xì)血壓增高，血管變細(xì)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：

r/qg=P、t①

W^2=P2t②

的嗎=p,t③

￡!L=A145_P\

由①、③兩式可得：嗎8290~1.4

P\=0-7/W（2分）

所以，CWNGO.7-80/60-AII鍋爐的功率為0.7MW,

2=殳m21.05

（2）由上述的②、③兩式可得：嗎62901.4

m=217.5kg/h

2（2分）

所以，CWHG1.05-80/60-AII鍋爐的耗煤量是217.5kg/h。

45_S2

（3）供暖面積與循環(huán)水量或鍋爐功率成正比，即6012000

5=9000〃/

2（3分）

所以，CWNG1.05-80/60-AII鍋爐的供暖面積為9000”/。

（4）鍋爐所做功可視為水循環(huán)放出的熱量，即W=Q

P"=c、。次匕4④

P3t=C'P次匕&⑤

"_ZL

由④、⑤兩式可得：鳥匕1.460

匕=30/??'/h（3分）

所以，CWNGO.7-80/60-A1I鍋爐的循環(huán)水量為30m3/h。

2.（3分）按表格中的出水溫度和回水溫度，以及循環(huán)水量，計(jì)算鍋爐每小時(shí)向住宅釋放的

能量。依據(jù)

339

w=2=V2Ar=4.2X10xlxioX45x1x（80-60）J=3.78X10J

3.（3分）由啊嗎=P2t.得

P2f1.05xlQ6x3600

q=—J/kg=232x9J/kg

0.75x217.5

四、參考答案（16分）

接通開關(guān)時(shí)，電能表測出的是所有用電器在100s內(nèi)消耗的總電能

137

W'=------kW-h

3000（1分）

斷開開關(guān)后，電能表測出的就是李明家其他用電器在60s內(nèi)消耗的電能

QQ

W-h

3000（1分）

斷開開關(guān)前后的功率分別為：

137

尸,=匕=嗯^卬=]644卬

f100

3600（1分）

80

尸』=以％W=1600卬

t60

3600（1分）

所以，實(shí)驗(yàn)支路的串聯(lián)（總）功率為：

%=P—尸=1644卬一1600W=44卬㈡分）

U22202

R/t,=——=------Q=1100Q

實(shí)驗(yàn)支路的總電阻為：P串44（1分）

電熱暖手器的電阻為：R=R盾-R/=1100。-6000=5000（2分）

所以，電熱暖手器的額定電壓為：

u額==V24X500V=109V（2分）

在上述計(jì)算中，忽略了溫度對電阻的影晌。在實(shí)驗(yàn)測試中，電熱暖手器的實(shí)際電壓為：

U=U--=220V--X600V=100V

uJ220，小于其額定電壓（2分）

由于電流的熱效應(yīng)，溫度升高，電阻增大，電熱暖手器在額定電壓下（正常）工作時(shí)，其電

阻會大于500Q,故其實(shí)際的額定電壓"頒=J帚也會大于測量值109V,因此忽略溫度

對電阻的影響，會導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果偏小。（3分）

五、參考答案（20分）

1.（12分）電路如下圖所示。

閉合開關(guān)S。$2（此時(shí)開關(guān)KyK5處于接通狀態(tài)），電泵運(yùn)轉(zhuǎn)，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(dāng)升到最高水位忖，K閉合，接通電磁鐵

線圈片，銜鐵號被吸下來，使開關(guān)長3斷開，切斷電泵的電源，停止抽水。與此同時(shí)心接

通，由于心與Ki為并聯(lián)，所以當(dāng)水位下降使《斷開時(shí)，電磁鐵線圈后仍處于接通狀態(tài)，

電泵保持停止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)水位下降到最低點(diǎn)時(shí)，開關(guān)長2閉合，接通電磁鐵線圈銜鐵當(dāng)

被吸下來，使開關(guān)長5斷開，切斷電磁鐵線圈片的電源，銜鐵瓦釋放，使開關(guān)*3閉合，接

通電泵的電源，再次注水。如此循環(huán)往復(fù)，實(shí)現(xiàn)自動注水。

注：可以采用分步驟累計(jì)分?jǐn)?shù)的方法。

①能連接電機(jī)的供電電路，并將長3連入電路。（2分）

②能將用與電源連通，再將K1連入，（2分）

再將降連入，再將K1與K4關(guān)聯(lián)（2分）

③能將B與電源連通，再將長2連入。（2分）

文字?jǐn)⑹鲆蠛啙?，條理清晰（4分）

2.（4分）由圖知，浮子上浮接通電路，必須滿足：

GA=F浮

由阿基米德定律可得，F(xiàn)浮=p^gY排

15

F浮_GAm3=1.5x10"〃/

P水&P水g1.0xIO,x10

（4分）

即要實(shí)現(xiàn)自動注水的要求，浮子的最小體積是L5x10"加3（4分）

3.（4分）需要知道水的密度。水，測出蓄水池的半徑R、蓄水池中最低和最高水位的高度

差九、蓄水池距井水面的高度外，電泵抽水時(shí)，通過電動機(jī)做功把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

)hi

Pt=m^gh=2成-%g(/z2+y)

（1分）

h,

?1

p7rR-htg（h2+）

P=.............-

600（2分）

計(jì)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(jī)的效率最高為：

W3.6X106-

77=---=------------------r=35%

qm4.3X107X240X10-3(4分)

2.（8分）P=220女W=2.2x105卬，D=\Wmm=0.1lm,/=135mm=().135m

12300r230r

n--x-----=-----

每秒鐘的做功沖程數(shù)為：260s12s（4分）

設(shè)做功沖程中的平均壓強(qiáng)為P,則有用功率P為：

P=6nFL=6np兀(一)2

八4P4x2.2xl05八…

P=-----z-=-------------------------Pa=1.49x10Pa

6n/rD~l(23。

6x---x3.14x0.112x0n.135

12（4分）

3.(6分)已知7=31%,%=35%,加I=3億噸

因?yàn)榘惭b“增壓器”前后有用功是相同的，所以有：74%=%4加2（2分）

彷

m2=—〃?]

-%

=-（1——）m.=（1—31%麗]=0.114〃?]=0.114x3名監(jiān)之金34億噸

%35%（4

分）

4.（2分）安裝“增壓器”后，僅節(jié)約柴油一項(xiàng)每年可為國家節(jié)約的資金為

0.34億噸X3750元/噸=1275億元

由此可以看出，如果這項(xiàng)技術(shù)能得到廣泛的應(yīng)用，會給人類帶來巨大的利益。但是，任何新

技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用會受到各方面條件的影響和制約。應(yīng)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(yīng)用物理知識競賽復(fù)賽試題

一、(10分)如圖I,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120nA學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)將以下幾個(gè)需要解決

的問題交給了科技小組。

(1)A,B處各有一個(gè)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17

kW,效率為0.6,試通過計(jì)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(gè)地質(zhì)勘探小分隊(duì)，在野外河邊休息時(shí)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(jì)一個(gè)測定礦石密度的方案，并推導(dǎo)出計(jì)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(gè)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(shí)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(gè)閥門。

5

若當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簭?qiáng)po=l.OxlOPa,請回答下列問題：

⑴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、IH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？

⑶給熱水器上冷水時(shí)，閥門I、IKIII應(yīng)當(dāng)處于何種狀態(tài)?洗

澡時(shí).，閥門1、II、111應(yīng)當(dāng)處于何種狀態(tài)？

⑷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？

⑸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4.2x10〃

/(kg.r),煤氣的熱值約4.2X107J/kg)

四、(12分)育才中學(xué)科技小組設(shè)計(jì)了一個(gè)可以測量電阻值的多量程歐

姆表，圖3中所示為其中兩個(gè)量程的測試電路，G為靈敏電流表，其

AB

內(nèi)阻Ro=100Q、電流靈敏度(即指針在滿刻度時(shí)流過靈敏電流表的電流)U=100M，R為可調(diào)

電阻,阻值變化范圍為0?5kC,R和R2為定值電阻，Ri=15Q,R2HIkdE為1.5V干電池,

S為量程選擇開關(guān)。測量時(shí)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(shí)，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(shí)，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.R

化曲線如圖4所示。1

(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？I/'

⑵請說出這種材料的兩個(gè)可能的應(yīng)用實(shí)例。卜/

(3)以其中的一個(gè)應(yīng)用為例，說明它的正常工作過程和使用|_J____________L

條件。了。八彩

六、(14分)利民電器廠設(shè)計(jì)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

⑴說明各擋位的連接方法(文字表述或畫圖連接均可)。

AD?

(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(jì)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(gè)人無線接入系統(tǒng)，具有語音

清晰、發(fā)射功率低、待機(jī)時(shí)間長、功能多、價(jià)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(gè)位置，可在無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)自山移動使用，隨時(shí)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(jì)通話時(shí)間為1.2h,通話時(shí)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(shí)的工作電流大約多大？

(2)小靈通開機(jī)但不通話時(shí)的狀態(tài)稱為待機(jī)。這部小靈通的待機(jī)電流大約多大？

⑶在沒有充電器的情況下，可用一個(gè)電壓略高于3.6V的直流電源為小靈通電池臨時(shí)應(yīng)急

充電。請你設(shè)計(jì)一個(gè)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I

尺寸約45mmX83mmX23.5mm

（長X高義寬）DY—9型

質(zhì)量約85g直流電源

發(fā)射功率約10mWf平均）額定電壓36V

電池3.6V580mA?h鋰電池額定電流0.5Aj

充電器輸入：AC220V50Hz

輸出：DC5.2V320mA

充電器重約50g

充電時(shí)間2.5-3.5h

連續(xù)待機(jī)時(shí)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(gè)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：

FY-15E非接FY-20E非接FY-25E非接

觸式IC卡智觸式icK-智觸式IC卡智

能熱水表能熱水表能熱水表

項(xiàng)目FY-15E熱水表FY-20E熱水表FY-25E熱水表

質(zhì)，1.4kg1.8kg2.5kg

K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^O.OlOm3/hW0.0：12m3/hW0.017m③/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■"不可復(fù)制

IC卡使用壽命使用次數(shù)＞10萬次

報(bào)警方式剩余水量2m3時(shí)報(bào)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(shí)的工作電流500mA

常用流量誤差<2%

工作溫度溫度：O'C—90C(FY系列)

工作水壓0.1MPa?0.6MPa

材料銅

⑴要保證