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2012年第二十二届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题及答案(Word)_图文

2012 年第二十二届全国初中应用物理竞赛复赛试题
注意事项: 1.请在密封钱内填写所在地区、学校、姓名和考号。 2.用蓝色或黑色钢笔、圆珠笔书写。 3.本试卷共有六个大题,满分为 100 分。 4.答卷时间: 2012 年 4 月 15 日(星期日)上午 9: 30---11: 100。 题 分 号 数 一 二 三 四 五 六 总 分

复核人



分 评卷人

一、(16分) 某小型汽油发电机外形如图1所示,其实质是利用一个汽油 机带动一个发电机来发电。该发种电机铭牌部分数据如下表所示,根据表 中的数据求:

发动机(汽油机) 型号 XGQF5.0 8.3kW 73db

发电机 型号 XGQF5.0

额定功率 噪声

额定输出功率 5kW 额定输出电压 220V 额定频率 50Hz

连续运行时间 强制水冷四冲程

自动电压保护

图1 (1)在允许的连续运行时间内,发电机以额定功率输出,能够提供的电能是多少度? 172 教 学网 (2)己知汽油的热值是 q=4.6×l07J/kg, 密度是 0.71×103kg/m3, 设该汽油机的效率为 35%, 则该汽油发电机油箱的容积至少需要多大?172 教学网 (3)汽油发电机将内能转化为电能的效率是多少?



172 教学网

1

二、(16 分)长期以来,我国北方地区城镇居民的冬季采暖计量一般都按住 宅面积收费,导致用户节能意识差,造成严重的资源浪费。作为建筑节能 的一项基本措施, 近几年部分地区试点以热量表作为计量收费的依据和手 段,经测算可节能约 20%~30%。172 教学网 如图 2 所示,一个完整的热量表由以下 三个部分组成:一只液体流量计,用以测量 经热交换的热水流量;一对用铂电阻制作的 温度传感器,分别测量供暖进水和回水温 度;一低功耗的单芯片计算机,根据与其相 连的流量计和温度传感器提供的流量和温 度数据,利用热力学公式可计算出用户从热 交换系统获得的热量,通过液晶显示器将测 量数据和计算结果显示出来。172 教学网 以下是某用户家中的热量表的部分参 数,已知水的比热容取 4.2xl03J/(kg·C),天 然气的燃烧值约为 8×107J/m3。 得 分 评卷人 1.6 ≥5 年 (1)试通过以上数据计算该型号热量表能测量的最大供热功率是多少? (2)在一次要查看热量表记录情况时,通过逐次点按热量表上的信息显示按钮,液晶显 示器逐项循环显示出了下列数据: 172 教学网
最大水压/MPa 电源寿命 电源 最大流量/m h 温差范围/K
3 -1

2.5 2~50 3.6V 2Ah

测温范围℃

4 ~100

根据这些数据推算,求此次查看时该用户家平均每小时从暖气中得到的热量约为多少 J ? 到此次查看时为止,该用户从这套供暖系统得到的总能量相当于完全燃烧了多少 m3 的天然气? 172 教学网 (3)如果出现大风降温天气,住宅通过外墙散热的速度会加大。从原理分析,应该在家 中怎样调节,才能保持室内温度不出现明显下降。 (4)这种型号的热量表平均耗电功率不超过多大? (5) 2010 年国家将逐渐在全国推广使用供热分户计量。假设某城区在未使用热量表计费 时,一年热力公司共消耗天然气 40 亿立方米,现有 30%的用户使用热量表,在使用后平均 每户节能 20%。按此情况计算,这些使用热量表的用户一年可节约多少天然气? 172 教学网

2

三、 (16 分)双活塞气压计是一种可以消除活塞自重影响、对低压'容器内 的压强进行测量的装置。如图 3 所示,在甲、乙两个空腔容器中各有一个 活塞 A 和 B,其中活塞 A 的截面上下一致,称为自由活塞,其横截面积 为 S1;活塞 B 的上下截面不等,称为差动活塞,其上下两部分的横截面积分别为 S2 和 S3。 乙容器的上、下两部分彼此隔绝,不能相互渗气、渗油。C 为带有阀门 K1 的工作液体的接 口,工作液体充满甲容器和乙容器的上部空腔;D 为带有阀门 K2 的接口,可接待测容器;E 为带有阀门 K3 的接口,可与抽气机相连。测量前要先校正零位平衡:K1 关闭, K2 打开,D 口不连接待测容器,在两活塞上面放置砝码(图中未画 出),调节砝码的质量使两活塞升起的高度相同。进行测 量时,要将待测量的容器接在 D 口上,并关闭 K2、打开 K3,开动抽气机进行抽气,待乙容器下部空腔内接近真 空时,关闭 K3、打开 K2,此时差动活塞 B 己有所下降, 在自由活塞 A 上再加放重为 G 的砝码时,A、B 两活塞 的上表面恰好能恢复等高。己知进行测量时大气压强为 p0 ,求待测容器内气体的压强 p。 172 根据帕斯卡定律可知:加在密闭液体上的压强能够 大小不变地被液体向各个方向传递。172 教学网 得 分 评卷人

四、(16分)小明看到一句农谚:“下雪不冷化雪冷”。他很好奇,想具 体了解一下冰雪熔化时究竟要吸收多少热量。于是查找了资料,知道“熔 化热”的定义是:单位质量的某种晶体,在熔化成同温度的液体时吸收的 热量,叫做这种晶体的熔化热。他想用实验测量一下冰的熔化热,于是找 来了一些实验器材:一架天平和配套的硅码、一支实验室温度计(0~100℃)、一个有密封盖 子的保温桶、一个小烧杯、一把镊子和一个专门用来在冰箱中冻小冰块的塑料冰格,又观察 到家里的冰箱面板上显示冷冻室温度恒为-18℃。请帮助小明设计一个用这些器材粗测冰块 熔化热的方案,要求写出实验的步骤和用测量的物理量计算冰的熔化热λ的表达式(水和冰 的比热容分别用C水和C冰表示)。 得 分 评卷人
172教学网

3

五、 (18 分)在一些地区的电力线路敷设过程中,会使用简易绞盘将沉重 的混凝土电线杆立起来。其主要结构如图 4 所示。作业前,先将绞盘底座 牢固地固定在地面上,立杆作业时,根据实际需要,安排 1~ 4 人分别推 动不同的横杆末端, 使横杆绕轴做顺时针转动, 这样系在电线杆上的钢丝绳就被不断地缠绕 在轴上,电线杆被逐渐拉起并最终坚直站立。己知,某个绞盘的轴直径 D=l0cm,各横杆末 端到轴心的距离 L=lm。在一次立杆作业中,所立的电线杆所受重力 G=6200N,长 L0=10m, 其重心距粗端 4m。若在电线杆升至某时刻时的情形如图 5 所示,设此时绞盘的机械效率 η=80%,定滑轮的阻力可忽略不计。172 教学网 得 分 评卷人

1.若此刻仅有一名施工人员推横杆,则该施工人员对绞盘横杆所施加的最小推力 F 为 多少? 172 教学网 2.在整个立杆过程中,施工人员对绞盘横杆的最小推力 F 的变化情况如何? 3.在立杆作业时,施工人员一般要求绞盘离所拉的电线杆适当地远一些,请定性分析这 样做的原因。172 教学网

4

六、(18分)应急照明灯是在正常照明电源发生故障时,能持续 照明而不间断工作的一类灯具,如图6所示。应急照明灯主要由 灯泡(或LED灯珠〉、蓄电池、充电器、自动控制电路及相关部 件组成。在照明电源正常情况下,应急照明灯通过充电器给蓄电池充电,此时, 自动控制电路及相关部件自动将灯泡(或LED灯珠)与蓄电池断开不发光。当照明 电路突然停电时,应急照明灯通过自动控制电路及相关部件自动把灯泡(或LED 灯珠)跟蓄电池接通,从而实现自动应急照明。下表为某型号应急照明灯的主要 技术数据:
得 分 评卷人 输入电压 充电时间 应急照明时间 应急照明功率 AC 220V <24h >90min 0.96W×2 应急照明光源 蓄电池 种类 数量 灯泡额定 类别 额定电压 容量 Ni-Cd 灯泡 2只 2.4V 2.4V 1.8Ah 1.在该型号应急照明灯刚投入使用阶段,待蓄电池充满电后,可以实现的最长连续应 急照明时间为多少? 172 教学网 2.小兰跟老师提出自己要设计并组装一只简易的应急照明灯。老师告诉她实验室现有 以下器材:双孔插座及与之配套的插头 1 套、小灯泡〈额定电压: DC3.0~3.4V,额定电流: 350mA) 4 只、电磁继电器(额定电压:DC6V;额定电流:0.15A)1 套及与之配套的低压 直流电源(输入电压:AC220V,输出电压:DC6V) 1 台、蓄电池(两端电压:6V) 1 只及与之 配套的充电器(输入电压:AC220V,输出电压:DC6.3V)1 只、导线(足量).如图 7 所示。

(1)请你帮助小兰在图 7 上完成简易应急照明灯的接线。要求如下: 172 教学网①家庭电路正常工作时,充电器自动给蓄电池充电,各灯泡均不发光; 172 网②当家庭电路停电时,蓄电池自动给各灯泡供电,使各灯泡均正常发光,且在一盏小 灯炮灯丝烧断后还应该有部分小灯泡能正常工作;72 教学网 (2)小明看到小兰的连接电路后,认为可以去掉低压直流电源,而将电磁铁的两个接线 柱直接接在充电器的输出端。请分析这样做不可行的原因。

5

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7

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