2017年第二十七屆全國初中應(yīng)用物理知識競賽——復(fù)賽試題

1、2017年全國初中應(yīng)用物理知識競賽復(fù)賽試題（2017復(fù)）一、（16分）圖1甲是利用激光測量轉(zhuǎn)速的示意圖，其中水平圓盤可繞豎直固定軸轉(zhuǎn)動，盤邊緣側(cè)面上有一小段涂有很薄的反光材料。當(dāng)盤轉(zhuǎn)到某一位置時，接收器可以接收到反光涂層所反射的激光14.00cm，圖1乙中顯示屏橫向的每大束，并將所收到的光信號轉(zhuǎn)變成電信號輸入計算機(jī)，經(jīng)處理后畫出相應(yīng)圖線，如圖1乙所示，其中的橫坐標(biāo)表示時間，縱坐標(biāo)表示接收到的激信號強(qiáng)度。若已知圓盤直徑為 格（5小格）對應(yīng)的時間為 5.00X 10-2s。求：（1） 圓盤每秒轉(zhuǎn)過的圈數(shù)。（結(jié)果保留1位有效數(shù)字）（2） 側(cè)面反光涂層的長度為多少厘米。（保留整數(shù)）1I .V1_1|L

2、LLLiLjikiifi mlLiftJUIMUMl!l111乙（2017復(fù)）二、（16分）由于一些駕駛員的安全意識不強(qiáng)，使得交通事故偶有發(fā)生。如圖2所示，一輛小轎車經(jīng)過某一橋面時，不小心沖破了防護(hù)欄桿，掉到橋下的河水中。假設(shè)在最初漂浮的時間內(nèi)，司機(jī)可實(shí) 施自救，自救時間最少需要100s。假設(shè)河水很深，單位時間內(nèi)進(jìn)入小轎車的水量相等，小轎車和外部總體積約為5m3，內(nèi)部可儲水空間可等效地看成一個長3m、寬1.5m、高1m的長方體，設(shè)小轎車和人的總質(zhì)量為 2.0 x 103kg, p 水=1.0 x 103kg/m3, g 取 10N/kg。（1）若要保證司機(jī)有足夠的自救時間，請估算每秒進(jìn)入小轎車

3、的水的質(zhì)量最多為多少；（2）求當(dāng)小轎車開始下沉?xí)r，車內(nèi)未進(jìn)水的空間體積占其儲水空間總體積的百分比。，兩個開（2017復(fù)）三、（16分）如圖3甲所示為“雙刀雙擲”開關(guān)（相當(dāng)于兩個單刀雙擲開關(guān)“聯(lián)動”關(guān)之間用絕緣材料連接，彼此并不聯(lián)通），通過搬動手柄，就可以將六個接線柱按一定規(guī)律接通，接線柱c與e相連，d與f相連。通過適當(dāng)?shù)倪B線，雙刀雙擲開關(guān)可以產(chǎn)生一些神奇的效果。（1）假如用兩根導(dǎo)線分別連接 a、f和b、e之后，再與電源和直流電動機(jī)連接成如圖3乙所示的電路，請說明這個電路的作用。（2）若再給你兩個單刀雙擲開關(guān)，1個電源、一只小燈泡和適量的導(dǎo)線，請設(shè)計用這三個開關(guān)都能獨(dú)立控制小燈泡亮和滅的電路，并

4、在圖3丙中完成所設(shè)計的電路圖。（2017復(fù)）四、（16分）如圖4所示為一張多功能活動桌子，桌子面板為長方形，其長度為80cm，質(zhì)量為2kg，位于桌面左端下方的支柱高度為60cm，質(zhì)量4kg，其粗細(xì)可忽略不計，帶有滾輪（不計其所受重力）的工字型底座的長度60cm，質(zhì)量3kg。g取10N/kg，請計算：（1）將一實(shí)驗(yàn)儀器放在桌子上，若要保證實(shí)驗(yàn)儀器擺放在面板上的任意位置桌子都不會翻倒，求這臺實(shí) 驗(yàn)儀器的最大質(zhì)量；（2）桌子不放任何物品時，左側(cè)兩個滾輪共需承受多大壓力？右側(cè)兩個滾輪共需承受多大壓力。（2017復(fù)）五、（18分）節(jié)水噴灌系統(tǒng)已經(jīng)在我國很多地區(qū)使用，某節(jié)水噴灌系統(tǒng)如圖5所示，其噴口距離地

5、面的高度h=1.8m,該噴灌系統(tǒng)從噴口沿水平噴出水的最大速度Vo=l5m/s,每秒噴出水的質(zhì)量 mo=15kg/s，該噴灌系統(tǒng)所用的水是從蓄水池中抽取的，蓄水池中水面距離地面的高度H=1.95m，并保持不變，水泵由電動機(jī)帶動，電動機(jī)線圈電阻r=5.0 Q。電動機(jī)正常工作時，輸入電壓U=220V ,輸入電流l=4.0A。若不計電動機(jī)在工作過程中由于摩擦等一些因素所造成的能量損耗，則此時電動機(jī)的輸出功率等于水泵所需要的 最大輸入功率。水泵輸出的機(jī)械功率與輸入功率之比為水泵的抽水效率。計算時取g=10N/kg，取廬3,已知動能的計算式為 e動=1 mv2。（1）假設(shè)系統(tǒng)總是以最大噴水速度工作，求：

6、電動機(jī)的輸出功率 P出； 水泵的抽水效率 n（2）若該噴灌系統(tǒng)總是以最大水平噴水速度工作，在某地區(qū)需要用蓄電池將某種太陽能電池產(chǎn)生的電能存儲起來供該系統(tǒng)使用，根據(jù)以下數(shù)據(jù)求所需太陽能電池板的最小面積Sm。已知太陽光傳到地面的過程中大約有8=40%的能量損耗，太陽輻射的總功率Po=4 X 1026W，太陽到地球的距離 R=1.5 X 1011m，上述太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化效率約為n=20%,蓄電池釋放電能的效率為n=90%。（2017復(fù)）六、（18分）某工人在野外施工，需要使質(zhì)量m=4.20kg的鋁合金工件從t=10.0C升溫到66.0C以上（含66.0C）；除了保溫瓶中尚存有溫度t=90.0C的

7、1.2kg的熱水外，無其他熱源。請?zhí)岢鲆环N能達(dá)到目的、操作簡單的方案，并通過估算驗(yàn)證你的方案。已知鋁合金的比熱容 C1=0.88 X 103J/（kg C ），水的比熱容C2=4.20 X 103J/（kg C ），不計工件與熱水向周圍環(huán)境 傳遞的熱量。2017年度全國初中應(yīng)用物理知識競賽北京賽區(qū)決賽試卷答案詳解(1 )如圖圓盤轉(zhuǎn)動一周顯示22格，轉(zhuǎn)動周期為0.22秒，n丄 14.5圈T 0.22s(2) 2cm22(1 )由題可知，小轎車在漂浮狀態(tài)時司機(jī)可實(shí)施自救，自救時間至少100s，此時滿足：F浮=m總gF浮=gVm總=m車人=m水聯(lián)立得：m水=3 103kg ； 3 103kg T00

8、s=30kg/s，即每秒進(jìn)入水的質(zhì)量最多30kg。(2 )由漂浮時 m 水=3 103kg可得V 水=3 m3，車儲水空間 V=4.5m3，則未進(jìn)水的空間 V 1.5m3，則100% V1.5m34.5m3100%33.3%三、略 四、(1 )如圖可知，實(shí)驗(yàn)儀器擺放在面板最右側(cè)最易翻倒，臨界狀態(tài)時右側(cè)底座為支點(diǎn)，令 F面板=m面板g, F支架=m支架g, F底座=m底座g, F儀器=m儀器g, L面板、L支柱、L底座、L儀器 分別為重心到 支點(diǎn)距離，則有：F面板L面板 + F 支柱L支柱+ F底座L底座 =F 儀器L儀器由式可得：F儀器=m儀器g=185N , m儀器=18.5kg，儀器的最大

9、質(zhì)量為 18.5kg。(2)多功能桌總重力為 G總=G面板+G支架+G底座=90N ;當(dāng)桌子不放任何物品時，仍以右底座作為支點(diǎn)，根據(jù)平衡條件，對于左側(cè)滾輪所受地面支持力貝U有：F面板L面板+F支柱L支柱+F底座L底座=F支持力L支持力(由式可得：F支持力62N，滾輪承受的壓力和地面對滾輪的支持力是一對相互作用力，則左側(cè)兩 個滾輪需承受62N的壓力；由左右兩側(cè)滾輪承受的總壓力為桌體總重力可知，右側(cè)兩個滾輪需承受28N的壓力。五、(1)電動機(jī)輸出功率 P入=P電-P熱=UI-I 2r=880w-80w=800w P出 =Wtmvomg(Hh)一，又mmt，解得:P 出=600wP= 100% P7

10、5%(2)電池板的最小面積%，接收到太陽能的功率：P R2 d )弘，電池板接受太陽能轉(zhuǎn)化為電能的功率：P電P 20% 90% UI 880 w，求得：Smin 5.8m2六、解：4.20kg的鋁從10C升溫到66C所需熱量Q cm t 2.1 105J ；1.2kg的水從90C降溫到66C放出的熱量 Q cm t 1.2 105J Q，根據(jù)估算，將鋁直接放入 熱水中并不能升溫到 66 C；(1) 操作方案：將保溫瓶中的熱水分若干次倒出來。第一次先導(dǎo)出一部分，與溫度為t0 10的工件充分接觸，并達(dá)到熱平衡，工件溫度升高到t1，將這部分溫度的水倒掉；再從保溫瓶倒出一 部分熱水，在此與溫度為t1的工件充分接觸，并達(dá)到熱平衡，工件溫度升高到t2，將這部分溫度的水倒掉；重復(fù)上述操作，直到最后一次，將剩余的熱水全部倒出與工件接觸，達(dá)到熱平衡。(只要每部分的水足夠少，最終就可使工件的溫度達(dá)到所要求的值)(2) 驗(yàn)證計算：例如，將 1.2kg的熱水分五次倒出來，每次倒0.24kg，在第一次使熱水與工件達(dá)到熱平衡的過程中，水放熱Q1 cm1(t t1)，工件吸熱Q； cm(t1 t)，由Q1 Q1，解得：匕27.1 C, 依次算出t1 t5的數(shù)值見下表：倒水次數(shù)/