2019年全國初中應用物理競賽復賽試題(word原版)(1)

1、2019年全國初中應用物理競賽復賽試題注意事項：1.請在密封錢內(nèi)填寫所在地區(qū)、學校、姓名和考號2.用藍色或黑色鋼筆、圓珠筆書寫3.本試卷共有六個大題，滿分為100分.4.答卷時間：2019年4月15日(星期日)上午9: 30-11 : 100題號三四五六總分分數(shù)復核人一、(16分)某小型汽油發(fā)電機外形如圖 1所示，其實質是利用一個汽油機帶動一個發(fā) 電機來發(fā)電。該發(fā)種電機銘牌部分數(shù)據(jù)如下表所示，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)求：發(fā)動機(汽油機)發(fā)電機型號XGQF5.0型號XGQF5.0額定功率8.3kW額定輸出功率5kW噪聲73db額定輸出電壓220V連續(xù)運彳t時間8h額定頻率50 Hz強制水冷四沖程自動電壓保

2、護(1)在允許的連續(xù)運行時間內(nèi)，發(fā)電機以額定功率輸出，能夠提供的電能是多少度？ 172教學網(wǎng)(2)己知汽油的熱值是q=4.6xl0 7J/kg,密度是0.71 x 103kg/m3,設該汽油機的效率為35%,則該汽油發(fā)電機油箱的容積至少需要多大？仃2教學網(wǎng)(3)汽油發(fā)電機將內(nèi)能轉化為電能的效率是多少？172教學網(wǎng)172教學網(wǎng)作為建筑節(jié)能的一項基本措施，近幾年部分地熱歌也熱讓計量系統(tǒng)組成：圖2二、(16分)長期以來，我國北方地區(qū)域鎮(zhèn)居民的冬季來暖計量一般都按住宅面積收費, 導致用戶節(jié)能意識差，造成嚴重的資源浪費。區(qū)試點以熱量表作為計量收費的依據(jù)和于段， 經(jīng)測算可節(jié)能約 20%-30%。172教學

3、網(wǎng)如圖2所示，一個完整的熱量表由以下三 個部分組成：一只被體流量計，用以測量經(jīng)熱 交換的熱水流量；一對用鉛電阻制作的溫度傳 感器，分別測量供暖進水和回水溫度；一低功耗的單芯片計算機，根據(jù)與其相連的流量計和 溫度傳感器提供的流量和溫度數(shù)據(jù)，利用熱力學公式可計算出用戶從熱交換系統(tǒng)獲得的熱 量，通過液晶顯示器將測量數(shù)據(jù)和計算結果顯小出來。 172教學網(wǎng)最大流量/m3h-12.5測溫范圍C4 100溫差范圍/K250最大水壓/MPa1.6電源3.6V 2Ah電源壽命5年以下是某用戶家中的熱量表的部分參數(shù)，已知水的比熱容取4.2xl0 3J/(kg C),天然氣的燃燒值約為8X 107J/m3。(1)試

4、通過以上數(shù)據(jù)計算該型號熱量表能測量的最大供熱功率是多少？(2)在一次要查看熱量表記錄情況時，通過逐次點按熱量表上的信息顯示按鈕，液晶顯示器逐項循環(huán)顯示出了下列數(shù)據(jù)：172教學網(wǎng)根據(jù)這些數(shù)據(jù)推算，求此次查看時該用戶家平均每小時從暖氣中得到的熱量約為多少J?U此次查看時為止，該用戶從這套供暖系統(tǒng)得到的總能量相當于完全燃燒了多少m3的天然氣？ 172教學網(wǎng)(3)如果出現(xiàn)大風降溫天氣，住宅通過外墻散熱的速度會增大。從原理分析，應該在家 中怎樣調(diào)節(jié)，才能保持室內(nèi)溫度不出現(xiàn)明顯下降。(4)這種型號的熱量表平均耗電功率不超過多大？膚水溫度* 5工運一回永溫度有舟流血0.777常衣一|工作時間"貞而

5、Rbt巢計熱舞;花2367kWH(5) 2019年國家將逐漸在全國推廣使用供熱分戶計量。假設某城區(qū)在未使用熱量表計費時，一年熱力公司共消耗天然氣40億立方米，現(xiàn)有30%的用戶使用熱量表，在使用后平均172教學網(wǎng)每戶節(jié)能20%。按此情況計算，這些使用熱量表的用戶一年可節(jié)約多少天然氣三、172教學網(wǎng)（16分）雙活塞氣壓計是一種能夠消除活塞自重影響、對低壓容器內(nèi)的壓強實行測量的裝置。如圖 3所示，在甲、乙兩個空腔容器中各有一個活塞A和B,其中活塞A的截面上下一致，稱為自由活塞，其橫截面積為S"活塞B的上下截面不等，稱為差動活塞，其上下兩部分的橫截面積分別為S2和S3。乙容器的上、下兩部分彼

6、此隔絕，不能相互滲氣、滲油。C為帶有閥門Ki的工作液體的接口，工作液體充滿甲容器和乙容器的上 部空腔；D為帶有閥門 L的接口，可接待測容器；E為帶有閥門K3的接口，可與抽氣機相連。測量前要先校正零位平衡：Ki關閉，K2打開。D 口不連接待測容器， 在兩活塞上面放置祛碼（圖中未 畫出）。調(diào)節(jié)祛碼的質量使兩活塞升起的高度相同。實 行測量時，要將待測量的容器接在 D 口上，并關閉K2、 打開K3,開動抽氣機實行抽氣，待乙容器下部空腔內(nèi) 接近真空時，關閉 K3、打開K2,此時差動活塞 B己 有所下降，在自由活塞 A上再加放重為 G的祛碼時， A、B兩活塞的上表面恰好能恢復等高。己知實行測量時大氣壓強為

7、Po.求待測容器內(nèi)氣體的壓強 p。172教學網(wǎng)根據(jù)帕斯卡定律可知：加在密閉液體上的壓強 能夠大小不變地被液體向各個方向傳遞。172教學網(wǎng)172教學網(wǎng)四、（16分）小明看到一句農(nóng)諺：“下雪不冷化雪冷”。他很好奇，想具體了解一下冰雪熔化時究竟要吸收多少熱量。于是查找了資料，知道“熔化熱”的定義是：單位質量的某種晶體，在熔化成同溫度的液體時吸收的熱量，叫做這種晶體的熔化熱。他想用實驗測量一下冰的熔化熱，于是找來了一些實驗器材：一架天平和配套的硅碼、一支實驗室溫度計（0 100） 、一個有密封蓋子的保溫桶、一個小燒杯、一把錘子和一個專門用來在冰箱中凍小冰塊的塑料冰格，又觀察到家里的冰箱面板上顯示冷凍室

8、溫度恒為-18 。請協(xié)助小明設計一個用這些器材粗測冰塊熔化熱的方案，要求寫出實驗的步驟和用測量的物理量計算冰的熔化熱入的表達式（水和冰的比熱容分別用CK和Ck表示）。172 教學網(wǎng)172 教學網(wǎng)172 教學網(wǎng)五、（18分）在一些地區(qū)的電力線路敷設過程中，會使用簡易絞盤將沉重的混凝土電線桿立起來。其主要結構如圖 4所示。作業(yè)前，先將絞盤底座牢固地固定在地面上，立桿作業(yè)時,根據(jù)實際需要，安排14人分別推動不同的橫桿末端， 使橫桿繞軸做順時針轉動， 這樣系在 電線桿上的鋼絲繩就被持續(xù)地纏繞在軸上，電線桿被逐漸拉起并最終堅直站立。 己知，某個絞盤的軸直徑 D=l0cm ,各橫桿末端到軸心的距離 L=l

9、m。在一次立桿作業(yè)中， 所立的電線桿 所受重力G=6200N,長L°=i0m,其重心距粗端 4m。若在電線桿升至某時刻時的情形如圖5所示，設此時絞盤的機械效率=80%,定滑輪的阻力可忽略不計。172教學網(wǎng)圖4圖51 .若此刻僅有二名施工人員推橫桿，則該施工人員對絞盤橫桿所施加的最小推力F為多少? 172教學網(wǎng)2 .在整個立桿過程中，施工人員對絞盤棋桿的最小推力的變化情況如何？3 .在立桿作業(yè)時，施工人員一般要求絞盤離所拉的電線桿適當?shù)剡h一些，請定性分析這 樣做的原因。172教學網(wǎng)172教學網(wǎng)六、（18分）應急照明燈是在正常照明電源發(fā)生故障時，能持續(xù)照明而不間斷工作的一類燈具，如圖6所

10、示。應急照明燈主要由燈泡 （或LED燈珠、蓄電池、充電器、自動控 制電路及相關部件組成。 在照明電源正常情況下， 應急照明燈通過充電器給蓄電池充電，此時，自動控制電路及相關部件自動將燈泡（或LED燈珠）與蓄電池斷開不發(fā)光。當照明電路突然停電時，應急照明燈通過自動控制電路及相關部件自動把燈泡（或LED燈珠）跟蓄電池接通，從而實現(xiàn)自動應急照明。下表為某型號應急照明燈的主要技術數(shù)據(jù)：輸入電壓充電時間應急照明時間應急照明功率AC 220V<24h>90min0.96Wx2應急照明光源蓄電池種類數(shù)量燈泡額定類別額定電壓容量燈泡12只2.4VNi-Cd2.4V1.8Ah1 .在該型號應急照明燈

11、剛投入使用階段，待蓄電池充滿電后，能夠實現(xiàn)的最長連續(xù)應急 照明時間為多少？172教學網(wǎng)2 .小蘭跟老師提出自己要設計并組裝一只簡易的應急照明燈。老師告訴她實驗室現(xiàn)有以下器材：雙孔插座及與之配套的插頭1套、小燈泡額定電壓：DC3.03.4V,額定電流：350mA） 4只、電磁繼電器（額定電壓： DC6V;額定電流： 0.15A） 1套及與之配套的低 壓直流電源（輸入電壓：AC220V ,輸出電壓：DC6V）1臺、蓄電池（兩端兩端電壓：6V） 1只及與之配套的充電器（輸入電壓： AC220V ,輸出電壓： DC6.3V）1只、導線（足量）.如圖 7所示?；鹁€家庭電路220V銜鐵電磁繼電器22詼一1

12、低壓直流電源22匯正逋上5圖7（1）請你協(xié)助小蘭在圖7上完成簡易應急照明燈的接線。要求如下：172教學網(wǎng)家庭電路正常工作時，充電器自動給蓄電池充電，各燈泡均不發(fā)光；172網(wǎng)當家庭電路停電時，蓄電池自動給各燈泡供電，使各燈泡均正常發(fā)光，且在一盞小燈炮燈絲燒斷后還應該有部分小燈泡能正常工作i 172教學網(wǎng)（2）小明看到小蘭的連接電路后，認為能夠去掉低壓直流電源，而將電磁鐵的兩個接線柱直接接在充電器的輸出端。請分析這樣做不可行的原因。2012年第二十二屆全國初中應用物理知識競賽復賽試題 參考解答與評分標準,.說明：1 .提供的參考解答除選擇題外，不i定都是惟一正確的.對于那些與此解答不同的解答，正確

13、的, 同樣得分。2 .評分標準只是按一種思路與方法給出的。在閱卷過程中會出現(xiàn)各種不同情況，可按照本評分標 準的精神定出具體處理辦法，但不要與本評分標準有較大偏離.3 .問答題或計算題是按照分步方法給分的。在評分標準中常常寫出3）式幾分，（2）式幾分 這里的式子是用來代表步驟的.若考生并未寫出這個式子，而在文字表達或以后的解題過程中反映了 這一步驟，同樣得分。沒有寫出任何式子或文字說明，只給出最后結果的，不能得分。4 .參考解答中的數(shù)字結果是按照有效數(shù)字的運算要求給出的，但對考生不做要求°不要因為有效 數(shù)字的錯誤而扣分。5 .在最后定獎時，如果得分相同的人數(shù)超過獲獎名額，因而難于選拔時

14、，可對待選試卷進行加分 評判。加分評判的基本依據(jù)是：（1）所用方法或原理不是課本所講的，具有創(chuàng)新性，應加分；（2）方法簡便，應加分；（3）提出多種正確解法，應加分；（4）試卷表達規(guī)范，條理清楚，能充分利用數(shù)學工具，應加分.：上述各項的執(zhí)行都需由競賽領導小組做出規(guī)定（省統(tǒng)一分配獎勵名額的由省決定，地、市分配獎 勵名額的由地、市決定）一、（16 分），,，.一（1）發(fā)電機能較提供的電能 W -P. z-5 kWx8h=40kW h 3分（2）汽油機的效率 77as£ =空二，干4分% P”gJxlWxgxSdOOs所以油箱的最小容積= 20.9x10-、'=20.9Lprjq 0

15、.71xlPkg/m3x0.35x4.6xl07J/kg5000Wx8x3600s（3）汽油發(fā)電機將內(nèi)能轉化為電能的效率= 0.211 = 21.1%d=工空=Qa pVq 20.9xl(r3m3x0.71xl03kg/m3x4.6xl07J/kg成/ 牛八 5.0xl03W ex.或八 q = 0.35x= = 0.211 = 21.1%85x103W二、（16 分）解：（D該型號熱量表能測景的最大供菸功率p = 2max = C 水-rntfAmax =-匕a&mtKrTW 二 42x 1J/(kg P)x 1。31cgzm3x2.5n>3x50(毋xl/W第1頁共4頁(2)

16、平均每小時從暖氣中得到的熱量Q = ° 水"4 =,水 0kM=4.2 x 1。3J/(kg 。0 x 103 kg/m3 x 0.777m3 x (52.5 - 49.7) 4 分= 9.14xlO6J相當于完全燃燒天然氣的體積為：-235.67史6x1、=2081m32分8xl07J/m3(3)分析原理可知，為了提高房間內(nèi)暖氣片放出熱量的速度，只需調(diào)節(jié)“水量調(diào)節(jié)閥”，加大熱水瞬時流量即可° 2分(4)熱量表的耗電功率為/ ,' I:R.=年= 1.6x10z 刀電 t9 f 5 x365 x24 x3600s(5)相當于節(jié)約的天然氣體積為 4xl09m

17、3x30%x20% = 2.4xl08m32分三、(16分)解：在自由活塞/上再加放重為G的祛碼時，4活塞對工作液體增加的壓強為曲2分根據(jù)帕斯卡定律，工作液體對活塞8向上增加的壓力為AF = g(S2-S3)4分由又因為活塞B下底面向上減小的氣體壓力為W = (p°-p)邑4分因為活塞方畬自夠回到原來的高度，所以獷=此2分“"即(PLP)%=K(S2-S3)所以待測雷器內(nèi)的氣體壓強為=網(wǎng)_2(52-53)4分SR 四、(16分)1、實驗步驟：.(1)用調(diào)好的天平測量小燒杯的質量叫；2分(2)用小燒杯堿取足量的水，再用天平測量小燒杯和水 2分(3)將水倒入保溫桶內(nèi)，用溫度計測

18、量水的溫度外 2分(4)提前較長時間將用冰格盛適量水放在冰箱冷凍室里凍成冰塊,用鐐子取適量冰塊放在小燒杯中， 迅速用天平測量出其總質量嗎后，立刻將冰塊倒入保溫桶內(nèi)的水中，蓋緊桶蓋； 3分(5)輕輕搖晃保溫桶使水溫均勻，并仔細聽聲音，能聽出冰塊熔化完畢后，打開桶蓋，用溫度計測 出保溫桶內(nèi)水的溫度缶 3分2、冰塊的熔化熱的表達式為：,c水(/72)-。水(% 一叫% -%(叫-g)xl8 4 分五、（18分）解：1.如圖答1所示，設鋼絲繩拉電線桿的力為產(chǎn)，把電線桿看作杠桿，其支點為其粗端端點。°由杠桿平衡條件，有：g4=Gx不卻.2分尸=g = 6.2£10型x4mxcos45

19、o=3.5ixl03N3 分*10mxsm30°絞盤本質上是一個輪軸，若要施工人員對絞盤橫桿的推力尸最小，則該力應沿水平方向，作用于橫桿末端且與橫桿垂直，在這種情況下，設所需的最小推力為尸。1分設絞盤的軸恰好轉動一周，則推力推動橫桿末端移動的距離為鳳=2應工人推力總共做的功為：印總=F 2延 1分絞盤拉動鋼絲繩移動的距離為S2 =就絞盤對鋼絲繩所作的有用功為：廣宓1分絞盤的機械效率為/用產(chǎn)力2分*/ 一 一 -_ - oUzd所以 F_r2£,3.51xlO3NxO.lm219N 3 分Drj 2xlmx0.82 .在整個立桿過程中，電線桿重力G大小不變.隨著電線桿被逐漸拉起，重力G的力臂人在 逐漸減?。欢摻z繩拉電線桿的力廣的力臂2戶卻在逐漸增大；根據(jù)杠桿平衡條件：F“Lf