第十五屆全國初中應(yīng)用物理知識競賽復(fù)賽試題

1、第12頁 共12頁第十五屆全國初中應(yīng)用物理知識競賽復(fù)賽試題第十五屆全國初中應(yīng)用物理知識競賽復(fù)賽試題 考前須知： 1.首先填寫所在地區(qū)、學(xué)校、姓名和考號。 2.用藍(lán)色或黑色鋼筆、圓珠筆書寫。 3.本試卷共有六個(gè)大題。 4.答卷時(shí)間：2022年4月17日星期日上午9：3011：10。 題號 一 二 三 四 五 六 總分 得分 復(fù)核人 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p 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。 音名 中央C 1 D 2 E 3 F 4 G 5 A 6 B 7 C 唱名C調(diào)

2、Do Re Mi Fa Sol La Si Do 頻率/Hz 264 297 330 352 396 440 528 弦長 二、14分類比水壓是形成水流的原因，李楠同學(xué)猜測，血液在血管內(nèi)流動(dòng)時(shí)也需要一定的壓力差來維持。假設(shè)血液勻速通過長度一定的血管時(shí)，受到的阻力與血液的流速成正比，即。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)血管截面積為時(shí)，兩端所需的壓強(qiáng)差為；假設(shè)血管截面積減少10%時(shí)，為了維持在一樣的時(shí)間內(nèi)流過同樣體積的血液，壓強(qiáng)差必須變?yōu)?。請你通過計(jì)算比擬的大小，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分下表是某鍋爐廠消費(fèi)的CWNG系列三種鍋爐的主要技術(shù)參數(shù)表

3、。 CWNG系列三種鍋爐主要技術(shù)參數(shù) 型號 CWNG 0.7-80/60-AII CWNG 1.05-80/60-AII CWNG 1.4-80/60-AII 功率/MW 1.05 1.4 容水量/t 3 3.5 4 耗煤量 145 ( ) 290 外型尺寸 2.71.52 3.01.52.9 3.01.92.9 煙囪尺寸/mm 30015000 35015000 40015 000 熱效率/% 75 75 75 出水溫度/ 80 80 80 回水溫度 60 60 60 總重量/t 5 7.5 9 運(yùn)行壓力 常壓 常壓 常壓 供暖面積 6000 12000 循環(huán)水量 ( ) 45 60 水的比

4、熱容為，假設(shè)三種鍋爐的燃煤效率一樣，且煤均可到達(dá)完全燃燒。請根據(jù)上表答復(fù)以下問題： 1.根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，請?jiān)诒砀裰械乃膫€(gè) 內(nèi)填上適宜的數(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“600 ，0.4 A”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)展如下實(shí)驗(yàn)觀察：將開關(guān)接通后，電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)137圈恰好用了100s；

5、斷開開關(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有變化。請根據(jù)以上數(shù)據(jù)，計(jì)算電熱暖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)果是偏大還是偏小？ 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，利用以下圖所示的器材設(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挪動(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為配有電動(dòng)機(jī)的水泵電泵；為彈簧，為銜鐵，為電磁鐵

6、線圈；為最高水位限位開關(guān)、為最低水位限位開關(guān)均為由電磁鐵銜鐵帶動(dòng)的觸頭開關(guān)。電磁鐵通電時(shí)，接通，斷電時(shí)，接通。電磁鐵斷電時(shí)，接通。為開關(guān)。 1.請你按照以下圖所示的器材，連接一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注水的模擬電路，并說明自動(dòng)注水的過程。 K1 K2 B C A K5 E2 D2 F2 D1 F1 E1 K3 K4 電 S1 S2 M 2.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 3.假設(shè)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，假如運(yùn)用了近似條件，

7、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，假如能將這些能量再利用起來，會(huì)使內(nèi)燃機(jī)的效率進(jìn)步許多。某工廠科研人員研制消費(fèi)的四沖程汽車專用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，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)，到達(dá)進(jìn)步柴油發(fā)動(dòng)機(jī)效率和減少廢氣污染的目的。這種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)有6個(gè)氣缸

8、，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(dòng)機(jī)功率為220kW，最低油耗可達(dá)240g/(kWh)，柴油的熱值為。請答復(fù)以下問題： 1.該柴油發(fā)動(dòng)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.假如將我國這種機(jī)型的汽車柴油發(fā)動(dòng)機(jī)都安裝“增壓器”后，能使它們的平均效率由原來約31%進(jìn)步到近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.假如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

9、競賽 參考解答和評分標(biāo)準(zhǔn) 說明： 1.提供的解答不一定都是惟一正確的。對于那些與此解答不同的解答，正確的，同樣得分。 2.評分標(biāo)準(zhǔn)只是按一種思路與方法給出的。在閱卷過程中會(huì)出現(xiàn)各種不同情況，可按照本評分標(biāo)準(zhǔn)的精神定出詳細(xì)處理方法，但不要與評分標(biāo)準(zhǔn)有較大偏離。 3.分析p 計(jì)算題是按照分步方法給分的。在評分標(biāo)準(zhǔn)中常常寫出1式幾分2式幾分 這里的式子是用來代表步驟的。假設(shè)考生并未寫出這個(gè)式子，而在文字表達(dá)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(jié)果的，不能得分。后續(xù)相關(guān)的步驟引用前一步驟的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，不重復(fù)扣分。 4.在最后定獎(jiǎng)時(shí)，假如得分一樣的人數(shù)超過獲獎(jiǎng)

10、名額，而難于選拔時(shí)，可對待選試卷進(jìn)展加分評判。加分評判的根本根據(jù)是： 1所用方法或原理不是課本所講的，具有創(chuàng)新性，應(yīng)加分；2方法簡便，應(yīng)加分；3提出多種正確解法，應(yīng)加分；4試卷表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，條理清楚，能充分利用數(shù)學(xué)工具，應(yīng)加分。 上述各項(xiàng)都需由競賽領(lǐng)導(dǎo)小組做出規(guī)定省統(tǒng)一分配獎(jiǎng)勵(lì)各額的由省決定，地、市分配獎(jiǎng)勱名額的由地、市決定。 一、參考答案14分 分析p 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 對于中央C和A有： 所以，弦長一行第6格的數(shù)值為： (5分) 對于中央C和B有： 所以，頻率一行第7格的數(shù)值為： (5分) 二、參考答案14分 假設(shè)截面積為時(shí)的壓強(qiáng)差為，

11、流速為， 假設(shè)截面積為時(shí)的壓強(qiáng)為，流速為；依題意可列方程： 3分 3分 由、兩式可得： 2分 又一樣的時(shí)間內(nèi)流過同樣體積的血液，所以有： 2分 由式可得 2分 式代入式可得 1 即，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。 方法二，三種型號的鍋爐熱效率一樣，那么： 由、兩式可得： (2分) 所以，CWNG0.7-80/60-AII鍋爐的功率為0.7MW。 2由上述的、兩式可得： (2分) 所以，CWHG1.05-80/60-AII鍋爐的耗煤量是217.5kg

12、/h。 3供暖面積與循環(huán)水量或鍋爐功率成正比，即 (3分) 所以，CWNG1.05-80/60-AII鍋爐的供暖面積為。 4鍋爐所做功可視為水循環(huán)放出的熱量，即W=Q 由、兩式可得： (3分) 所以，CWNG0.7-80/60-AII鍋爐的循環(huán)水量為。 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。根據(jù) 3.3分由：得 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 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 1分 斷開開關(guān)前后的功率分別為： 1分 1分 所以，實(shí)驗(yàn)支路的串聯(lián)總功率為： 2分 實(shí)

13、驗(yàn)支路的總電阻為： 1分 電熱暖手器的電阻為： 2分 所以，電熱暖手器的額定電壓為： 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： ，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，故其實(shí)際的額定電壓也會(huì)大于測量值109V，因此忽略溫度對電阻的影響，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果偏小。 3分 五、參考答案20分 1.12分電路如以下圖所示。 閉合開關(guān)此時(shí)開關(guān)處于接通狀態(tài)，電泵運(yùn)轉(zhuǎn)，開場注水。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)，閉合，接通電磁鐵線圈，銜鐵被吸下來，使開關(guān)斷開，切斷

14、電泵的電，停頓抽水。與此同時(shí)K4接通，由于K4與K1為并聯(lián)，所以當(dāng)水位下降使斷開時(shí)，電磁鐵線圈仍處于接通狀態(tài)，電泵保持停頓狀態(tài)。當(dāng)水位下降到最低點(diǎn)時(shí)，開關(guān)閉合，接通電磁鐵線圈，銜鐵被吸下來，使開關(guān)斷開，切斷電磁鐵線圈的電，銜鐵釋放，使開關(guān)閉合，接通電泵的電，再次注水。如此循環(huán)往復(fù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注水。 K1 K2 B C A K5 E2 D2 F2 D1 F1 E1 K3 K4 電 S1 S2 M 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，并將連入電路。 2分 能將與電連通，再將連入， 2分 再將連入，再將與關(guān)聯(lián) 2分 能將與電連通，再將連入。 2分 文字表達(dá)要求簡潔，條理明晰 4分 2.4分由圖知，浮子上浮接通電路，必須滿足： 由阿基米德定律可得， 4分 即要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注水的要求，浮子的最小體積是 4分 3.4分需要知道水的密度，測出蓄水池的半徑R、蓄水池中最低和最高水位的高度差、蓄水池距井水面的高度，電泵抽水時(shí)，通過電動(dòng)機(jī)做功把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。 1分 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(dòng)機(jī)的效率最高為： 4分