2019年全國初中應(yīng)用物理競(jìng)賽復(fù)賽試題

-.z.2019年全國初中應(yīng)用物理競(jìng)賽復(fù)賽試題注意事項(xiàng)：1.請(qǐng)?jiān)诿芊忮X填寫所在地區(qū)、學(xué)校、和考號(hào).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，滿分為100分. 4.答卷時(shí)間：2019年4月15日(星期日)上午9：30---11：100題號(hào)三四五六總分分?jǐn)?shù)復(fù)核人一、（16分)*小型汽油發(fā)電機(jī)外形如圖1所示，其實(shí)質(zhì)是利用一個(gè)汽油機(jī)帶動(dòng)一個(gè)發(fā)電機(jī)來發(fā)電。該發(fā)種電機(jī)銘牌部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)求：發(fā)動(dòng)機(jī)(汽油機(jī))發(fā)電機(jī)型號(hào)*GQF5.0型號(hào)*GQF5.0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(yùn)行時(shí)間8h額定頻率50Hz強(qiáng)制水冷四沖程自動(dòng)電壓保護(hù)(1)在允許的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間，發(fā)電機(jī)以額定功率輸出，能夠提供的電能是多少度"(2)己知汽油的熱值是q=4.6*l07J/kg，密度是0.71*103kg/m3，設(shè)該汽油機(jī)的效率為35%，則該汽油發(fā)電機(jī)油箱的容積至少需要多大"(3)汽油發(fā)電機(jī)將能轉(zhuǎn)化為電能的效率是多少"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(jì)量一般都按住宅面積收費(fèi)，導(dǎo)致用戶節(jié)能意識(shí)差，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。作為建筑節(jié)能的一項(xiàng)基本措施，近幾年部分地區(qū)試點(diǎn)以熱量表作為計(jì)量收費(fèi)的依據(jù)和于段，經(jīng)測(cè)算可節(jié)能約20%---30%。如圖2所示，一個(gè)完整的熱量表由以下三個(gè)部分組成：一只被體流量計(jì)，用以測(cè)量經(jīng)熱交換的熱水流量；一對(duì)用鉛電阻制作的溫度傳感器，分別測(cè)量供暖進(jìn)水和回水溫度；一低功耗的單芯片計(jì)算機(jī)，根據(jù)與其相連的流量計(jì)和溫度傳感器提供的流量和溫度數(shù)據(jù)，利用熱力學(xué)公式可計(jì)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(cè)量數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果顯示出來。最大流量/m3h-12.5測(cè)溫圍℃4——100溫差圍/K2~50最大水壓/MPa1.6電源3.6V2Ah電源壽命≥5年以下是*用戶家中的熱量表的部分參數(shù)，已知水的比熱容取4.2*l03J/(kg·C)，天然氣的燃燒值約為8*107J/m3。(1)試通過以上數(shù)據(jù)計(jì)算該型號(hào)熱量表能測(cè)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(shí)，通過逐次點(diǎn)按熱量表上的信息顯示按鈕，液晶顯示器逐項(xiàng)循環(huán)顯示出了下列數(shù)據(jù)：根據(jù)這些數(shù)據(jù)推算，求此次查看時(shí)該用戶家平均每小時(shí)從暖氣中得到的熱量約為多少J"到此次查看時(shí)為止，該用戶從這套供暖系統(tǒng)得到的總能量相當(dāng)于完全燃燒了多少m3的天然氣"(3)如果出現(xiàn)大風(fēng)降溫天氣，住宅通過外墻散熱的速度會(huì)增大。從原理分析，應(yīng)該在家中怎樣調(diào)節(jié)，才能保持室溫度不出現(xiàn)明顯下降。(4)這種型號(hào)的熱量表平均耗電功率不超過多大"(5)2019年國家將逐漸在全國推廣使用供熱分戶計(jì)量。假設(shè)*城區(qū)在未使用熱量表計(jì)費(fèi)時(shí)，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，在使用后平均每戶節(jié)能20%。按此情況計(jì)算，這些使用熱量表的用戶一年可節(jié)約多少天然氣"三、（16分）雙活塞氣壓計(jì)是一種能夠消除活塞自重影響、對(duì)低壓'容器的壓強(qiáng)實(shí)行測(cè)量的裝置。如圖3所示，在甲、乙兩個(gè)空腔容器中各有一個(gè)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S1；活塞B的上下截面不等，稱為差動(dòng)活塞，其上下兩部分的橫截面積分別為S2和S3。乙容器的上、下兩部分彼此隔絕，不能相互滲氣、滲油。C為帶有閥門K1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K2的接口，可接待測(cè)容器；E為帶有閥門K3的接口，可與抽氣機(jī)相連。測(cè)量前要先校正零位平衡：K1關(guān)閉，K2打開。D口不連接待測(cè)容器，在兩活塞上面放置砝碼(圖中未畫出)。調(diào)節(jié)砝碼的質(zhì)量使兩活塞升起的高度相同。實(shí)行測(cè)量時(shí)，要將待測(cè)量的容器接在D口上，并關(guān)閉K2、打開K3，開動(dòng)抽氣機(jī)實(shí)行抽氣，待乙容器下部空腔接近真空時(shí)，關(guān)閉K3、打開K2，此時(shí)差動(dòng)活塞B己有所下降，在自由活塞A上再加放重為G的砝碼時(shí)，A、B兩活塞的上表面恰好能恢復(fù)等高。己知實(shí)行測(cè)量時(shí)大氣壓強(qiáng)為p0.求待測(cè)容器氣體的壓強(qiáng)p。根據(jù)帕斯卡定律可知：加在密閉液體上的壓強(qiáng)能夠大小不變地被液體向各個(gè)方向傳遞。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(shí)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：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的*種晶體，在熔化成同溫度的液體時(shí)吸收的熱量，叫做這種晶體的熔化熱。他想用實(shí)驗(yàn)測(cè)量一下冰的熔化熱，于是找來了一些實(shí)驗(yàn)器材：一架天平和配套的硅碼、一支實(shí)驗(yàn)室溫度計(jì)（0——100℃）、一個(gè)有密封蓋子的保溫桶、一個(gè)小燒杯、一把錘子和一個(gè)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溫度恒為-18℃。請(qǐng)協(xié)助小明設(shè)計(jì)一個(gè)用這些器材粗測(cè)冰塊熔化熱的方案，要求寫出實(shí)驗(yàn)的步驟和用測(cè)量的物理量計(jì)算冰的熔化熱λ的表達(dá)式(水和冰的比熱容分別用C水和C冰表示)。五、（18分）在一些地區(qū)的電力線路敷設(shè)過程中，會(huì)使用簡(jiǎn)易絞盤將沉重的混凝土電線桿立起來。其主要結(jié)構(gòu)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(shí)，根據(jù)實(shí)際需要，安排1~4人分別推動(dòng)不同的橫桿末端，使橫桿繞軸做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，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(jiān)直站立。己知，*個(gè)絞盤的軸直徑D=l0cm，各橫桿末端到軸心的距離L=lm。在一次立桿作業(yè)中，所立的電線桿所受重力G=6200N，長L0=10m，其重心距粗端4m。若在電線桿升至*時(shí)刻時(shí)的情形如圖5所示，設(shè)此時(shí)絞盤的機(jī)械效率η=80%，定滑輪的阻力可忽略不計(jì)。1.若此刻僅有二名施工人員推橫桿，則該施工人員對(duì)絞盤橫桿所施加的最小推力F為多少"2．在整個(gè)立桿過程中，施工人員對(duì)絞盤棋桿的最小推力的變化情況如何"3.在立桿作業(yè)時(shí)，施工人員一般要求絞盤離所拉的電線桿適當(dāng)?shù)剡h(yuǎn)一些，請(qǐng)定性分析這樣做的原因。六、（18分）應(yīng)急照明燈是在正常照明電源發(fā)生故障時(shí)，能持續(xù)照明而不間斷工作的一類燈具，如圖6所示。應(yīng)急照明燈主要由燈泡(或LED燈珠〉、蓄電池、充電器、自動(dòng)控制電路及相關(guān)部件組成。在照明電源正常情況下，應(yīng)急照明燈通過充電器給蓄電池充電，此時(shí)，自動(dòng)控制電路及相關(guān)部件自動(dòng)將燈泡(或LED燈珠)與蓄電池?cái)嚅_不發(fā)光。當(dāng)照明電路突然停電時(shí)，應(yīng)急照明燈通過自動(dòng)控制電路及相關(guān)部件自動(dòng)把燈泡(或LED燈珠)跟蓄電池接通，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)應(yīng)急照明。下表為*型號(hào)應(yīng)急照明燈的主要技術(shù)數(shù)據(jù)：輸入電壓充電時(shí)間應(yīng)急照明時(shí)間應(yīng)急照明功率AC220V<24h>90min0.96W*2應(yīng)急照明光源蓄電池種類數(shù)量燈泡額定電壓類別額定電壓容量燈泡12只2.4VNi-Cd2.4V1.8Ah1.在該型號(hào)應(yīng)急照明燈剛投入使用階段，待蓄電池充滿電后，能夠?qū)崿F(xiàn)的最長連續(xù)應(yīng)急照明時(shí)間為多少"2.小蘭跟老師提出自己要設(shè)計(jì)并組裝一只簡(jiǎn)易的應(yīng)急照明燈。老師告訴她實(shí)驗(yàn)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：DC3.0~3.4V，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(tái)、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(dǎo)線(足量).如圖7所示。(1)請(qǐng)你協(xié)助小蘭在圖7上完成簡(jiǎn)易應(yīng)急照明燈的接線。