2005年第十五屆全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽復(fù)賽試題及答案

1、初中物理輔導(dǎo)網(wǎng)2005 年第十五屆初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽復(fù)賽試題答卷時(shí)間：2005 年 4 月 17 日（日）上午 9：3011：10。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(zhǎng)的關(guān)系，并了實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)（如下表所示）。請(qǐng)你根據(jù)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(guò)程）。二、（14 分）類比水壓是形成水流的，李楠同學(xué)猜想，血液在內(nèi)時(shí)也需要一時(shí)，受到的阻力 與血液的流速uf定的差來(lái)維持。假設(shè)血液勻速通過(guò)長(zhǎng)度一定的成正比，即= ku 。那么，要想讓血液勻速流過(guò)，f兩端就需要一定的差。設(shè)血管截面積為 S1 時(shí)，兩端所需的壓強(qiáng)差為Dp1 ；若截面積減少

2、 10%時(shí)，為了維持在相同強(qiáng)差必須變?yōu)镈p2 。請(qǐng)你通過(guò)計(jì)算比較Dp1、Dp2 的大的時(shí)間內(nèi)流過(guò)同樣體積的血小，說(shuō)明變細(xì)可能是誘發(fā)高血壓的重要因一。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)京翰教育中心型號(hào)CWNG0.7-80/60-AIICWNG1.05-80/60-AIICWNG1.4-80/60-AII功率/MW（）1.051.4容水量/t33.54耗煤量 /(kg h -1 )145()290外型/ m32.71.523.01.52.93.01.92.9煙囪/mm300150003501500040015 000熱效

3、率/%757575出水溫度/808080回水溫度606060總重量/t57.59運(yùn)行常壓常壓常壓供暖面積/ m 26000（）12000音名C1D2E3F4G5A6B7C唱名（C 調(diào)）DoReMiFaSolLaSiDo頻率/Hz264297330352396440528弦長(zhǎng)l8 l94 l53 l42 l38 l151 l2初中物理輔導(dǎo)網(wǎng)已知水的比熱容為4.2 103 J / kg ，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(qǐng)根據(jù)上表回答以下問(wèn)題：1.根據(jù)表格中的已知數(shù)據(jù)，請(qǐng)?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-A

4、II 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(guó)外生首開(kāi)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“600 W ，0.4 A” 的定值電阻與電熱暖手器和開(kāi)關(guān)串聯(lián)起來(lái)，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(kāi)關(guān)接通后，電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng) 137 圈恰好用了 100s；斷開(kāi)開(kāi)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/(kWh)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(méi)有變化。請(qǐng)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，計(jì)算電熱暖手器的額

5、定電壓是多少？你在計(jì)算過(guò)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??？五、（20 分）一所農(nóng)村中學(xué)常常因?yàn)椴唤o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(dòng)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(dòng)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(kāi)關(guān)、K 2 為最低水位限位開(kāi)關(guān)、K3、K4、K5 均為由電磁鐵銜鐵帶動(dòng)的觸頭開(kāi)關(guān)。電磁鐵 F1 通電時(shí)，

6、 K 4 接通，斷電時(shí)， K 3 接通。電磁鐵 F2 斷電時(shí)， K 5 接通。 S1、S2 為開(kāi)關(guān)。1.請(qǐng)你按照下圖所示的器材，連接一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注水的模擬電路，并說(shuō)明自動(dòng)注水的過(guò)程。K1BME1K3K4AD1F1電源S1K5E2D2F2S22.要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注水的要求，浮子的最小體積約為多大？（g=10N/kg）京翰教育中心C循環(huán)水量 /(m3 h -1 )()4560初中物理輔導(dǎo)網(wǎng)3.若設(shè)計(jì)要求每次自動(dòng)注水需在 10min 內(nèi)完成，需要知道或測(cè)量哪些物理量才能得到相匹配電泵的最小額定功率？請(qǐng)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(guò)程中，如果運(yùn)用了近似條件，請(qǐng)說(shuō)明。

7、六、（20 分）在世界，研制各種都必需考慮節(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(lái)，會(huì)使內(nèi)燃機(jī)的效率提高許多。某工廠科研研制生產(chǎn)的四沖程汽車柴油發(fā)，就采用了很多新技術(shù)。其中最重要的一項(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(dòng)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)效率和減少?gòu)U氣污染的目的。這種柴油發(fā)135mm，當(dāng)轉(zhuǎn)速為 2300r/min

8、 時(shí)，發(fā)有 6 個(gè)氣缸，氣缸直徑為 110mm，活塞行程為功率為 220kW，最低油耗可達(dá) 240g/(kWh)，柴油的熱值為4.3 107 J / kg 。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：1.該柴油發(fā)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(guó)這種機(jī)型的汽車柴油發(fā)都安裝“增壓器”后，能使它們的平均效率由原來(lái)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(guó)節(jié)約多少噸柴油？4.如果目前我國(guó)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(guó)每年節(jié)約多少資金。由此你有哪些認(rèn)識(shí)？京翰教育中心初中物理輔導(dǎo)

9、網(wǎng)第十五屆（14 分）初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽參考解答和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)參考分析表格中頻率和弦長(zhǎng)兩行數(shù)據(jù)可知，均勻拉緊的琴弦發(fā)音頻率與弦長(zhǎng)近似成反比。（4 分）f1f 6=f 6f1l1 = l對(duì)于C 和 A 有：f= 264 l = 3 l4405l =l161f所以，弦長(zhǎng)一行第 6 格的數(shù)值為：f1 = l 7(5 分)6f 7l1對(duì)于C 和 B 有：= l1lf = 264Hz = 495Hzf71815ll7所以，頻率一行第 7 格的數(shù)值為：(5 分)二、參考（14 分）假設(shè)截面積為 S1 時(shí)的壓強(qiáng)差為Dp1 ，流速為u1 ，= (1-10%)S1 = 0.9S1 時(shí)的壓強(qiáng)為Dp2 ，流速為u2

10、；假設(shè)截面積為 S2kv1 = Dp1S1kv2 = Dp2 S2依題意可列方程：（3 分）（3 分）Dp1v1 S2=Dp2v2S1由、兩式可得：（2 分）= S2l2又相同的時(shí)間內(nèi)流過(guò)同樣體積的血液，所以有： S1l1S1v1t = S2v2tS1v1 = S2v2（2分）v1 = S2v2S1= 0.9由式可得分）（2Dp1= 0.9 0.9 = 0.81Dp2式代入式可得1即Dp1 Dp2 ，說(shuō)明變細(xì)血壓增高， 分）變細(xì)可能是誘發(fā)高血壓的重要因一。（2三、參考（16 分）1.（共 10 分）（1）方法一，由表中三種鍋爐型號(hào)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

11、種型號(hào)的鍋爐熱效率相同，則：京翰教育中心初中物理輔導(dǎo)網(wǎng)hqm1 = P1thqm2 = P2thqm3 = P3tm1P1145P1=由、兩式可得： m3P32901.4P1 = 0.7MW(2 分)所以，CWNG0.7-80/60-AII 鍋爐的功率為 0.7MW。m2P2m2 = 1.05=（2）由上述的、兩式可得： m3P32901.4m2 = 217.5kg / h(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 6012000S2 = 9000m2(3分)所以，CWNG1.05-80/60

12、-AII 鍋爐的供暖面積為9000m2 。（4）鍋爐所做功可視為水循環(huán)放出的熱量，即 W=QP1t = cr水V1DtP3t = cr水V3 Dt0.7 = V11.460P1 = V1由、兩式可得： P3V3V = 30m3 / h(3 分)1所以，CWNG0.7-80/60-AII 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)向住宅的能量。依據(jù)W = Q = cr V Dt = 4.2 103 1103 451 (80 - 60)J = 3.78109 J水 23.（3 分）由hqm2= P2t ：得P t1.05 106 3

13、600q = 2 =J / kg = 2.32 10 J / kg7hm20.75 217.5四、參考（16 分）接通開(kāi)關(guān)時(shí)，電能表測(cè)出的是所有用電器在 100s 內(nèi)消耗的總電能137W =kW h3000（1 分）斷開(kāi)開(kāi)關(guān)后，電能表測(cè)出的就是李明家其他用電器在 60s 內(nèi)消耗的電能京翰教育中心初中物理輔導(dǎo)網(wǎng)80W =kW h3000（1 分）斷開(kāi)開(kāi)關(guān)前后的功率分別為：137W =PW（1 分）80P = W =t3000 kW= 1600W603600）功率為：（1 分）所以，實(shí)驗(yàn)支路的串P串 = P-P = 1644W -1600W = 44W（2 分）U 22202R串 =W = 110

14、0WP44實(shí)驗(yàn)支路的總電阻為：（1 分）（2 分）串電熱暖手器的電阻為： R = R串- R定 = 1100W - 60所以，電熱暖手器的額定電壓為：U額 =P額 R =24 500V 109V（2 分）在上述計(jì)算中，忽略了溫度對(duì)電阻的影晌。在實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，電熱暖手器的實(shí)際電壓為：U= U - P串 R= 220V -實(shí)定U2，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(huì)大于500W ，故其實(shí)際的額定電壓U額P額 R 也會(huì)大于測(cè)量值 109V，因此忽略=（3 分）溫度對(duì)電阻的影響，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果偏小。五、參考（20 分）1.（12

15、分）電路如下圖所示。閉合開(kāi)關(guān) S1、S2 （此時(shí)開(kāi)關(guān) K 3、K5 處于接通狀態(tài)），電泵運(yùn)轉(zhuǎn)，開(kāi)始注水。隨著蓄水池中水位的逐漸升高，浮子 A 帶動(dòng)金屬觸頭 B 上移，當(dāng)升到最高水位時(shí)， K1 閉合，接通電磁鐵線圈 F1 ，銜鐵 E1 被吸下來(lái)，使開(kāi)關(guān) K 3 斷開(kāi)，切斷電泵的電源，停止抽水。與此同時(shí)K4 接通，由于 K4 與 K1 為并聯(lián)，所以當(dāng)水位下降使 K1 斷開(kāi)時(shí)，電磁鐵線圈 F1 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(kāi)關(guān) K 2 閉合，接通電磁鐵線圈 F2 ，銜鐵 E2 被吸下來(lái)，使開(kāi)關(guān) K 5 斷開(kāi)，切斷電磁鐵線圈 F1 的電源，銜鐵 E1閉合，接通電泵的電源，再

16、次注水。如此循環(huán)往復(fù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注水。，使開(kāi)關(guān) K 3京翰教育中心初中物理輔導(dǎo)網(wǎng)MKK1D電S1K5EDFS2注：可以采用分步驟累計(jì)分?jǐn)?shù)的方法。能連接電機(jī)的供電電路，并將 K 3 連入電路。能將 F1 與電源連通，再將 K1 連入， 再將 K 5 連入，再將 K1 與 K 4 關(guān)聯(lián)能將 F2 與電源連通，再將 K 2 連入。文字?jǐn)⑹鲆蠛?jiǎn)潔，條理清晰2.（4 分）由圖知，浮子上浮接通電路，必須滿足：GA = F浮（2 分）（2 分）（2 分）（2 分）（4 分）= r水 gV排15由阿基米德定律可得， F浮F浮GAV= 1.5 10-3 m3m3rgrg1.0 103 10排（4 分）（4 分）

17、水水即要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注水的要求，浮子的最小體積是1.5 10-3 m33.（4 分）需要知道水的密度 r水 ，測(cè)出蓄水池的半徑 R、蓄水池中最低和最高水位的高度差 h1 、蓄水池距井水面的高度 h2 ，電泵抽水時(shí)，通過(guò)電做功把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。Pt = m gh = rpR h g(h + h1 )212水2（1 分）rpR h g(h + h1 )2122P =600（2 分）計(jì)算過(guò)程中，完全按理想狀態(tài)考慮，忽略能量的損失。（1 分）六、參考（20 分）京翰教育中心初中物理輔導(dǎo)網(wǎng)1.（4 分）該發(fā)的效率最高為：3.6 106Wh =qm4.3107 240 10-3（4 分）l = 135mm = 0.135m2.（8 分）P = 220kW = 2.2 105W ，D = 110mm = 0.11m ，n = 1 2300r = 230r260s12s每秒鐘的做功沖程數(shù)為：（4 分）設(shè)做功沖程中的平均壓強(qiáng)為 P，則有用功率 P 為：DP = 6nFL = 6npp () l224P=P6np6