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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


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 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:



分 评卷人

发动机(汽油机) 型号 XGQF5.0 8.3kW 73db 8h

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

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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 如图 2 所示,一个完整的热量 水量调节阀 热量表 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 用 感器,分别测量供暖进水和回水温 进水 度;一低功耗的单芯片计算机,根 户 据与其相连的流量计和温度传感器 回水 测温三通 提供的流量和温度数据,利用热力 热量表热量计量系统组成 学公式可计算出用户从热交换系统 得 分 评卷人 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 图 教学网 2 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 4.2× l03J/(kg· C),天然气的燃 7 3 烧值约为 8× 10 J/m 。 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,通过逐次点按计量表上的信息显示按钮,液晶显 示器逐项显示出了下列数据:
电源 电源寿命 最大流量/m h 温差范围/K
3 -1

2.5 2~50 3.6V 2Ah

测温范围/℃ 最大水压/MPa

4 ~100

供水温度:52.5℃ 回水温度:49.7℃ 瞬时流量:0.777m3/h 工作时间:19104h46min 累计热量:46235.67kW· h 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? (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

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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。 图3 172 根据帕斯卡定律可知:加在密闭液体上的压强能够大 得 分 评卷人 小不变地被液体向各个方向传递。172 教学网

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

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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

图4

图5

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

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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 0.96W× 2 >90min 应急照明时间 >90min 应急照明光源 蓄电池 种类 数量 灯泡额定电压 类别 额定电压 容量 Ni-Cd 灯泡 2只 2.4V 2.4V 1.8Ah

图6

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: 17 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; 17 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。请你分析这样做不可行的原因。

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2012年第二十二届全国初中应用物理竞赛复赛试题 参考解答和评分标准
说明: 1.提供的参考解答除选择题外,不一定都是惟一正确的。对于那些与此解答不同的解答, 正确的,同样得分。 2.评分标准只是按一种思路与方法给出的。在阅卷过程中会出现各种不同情况,可按照 本评分标准的精神定出具体处理办法,但不要与本评分标准有较大偏离。 3.问答题或计算题是按照分步方法给分的。在评分标准中常常写出(1)式几分, (2) 式几分??这里的式子是用来代表步骤的。若考生并未写出这个式子,而在文字表达或以后 的解题过程中反映了这一步骤,同样得分。没有写出任何式子或文字说明,只给出最后结果 的,不能得分。 4.参考解答中的数字结果是按照有效数字的运算要求给出的,但对考生不做要求。不要 因为有效数字的错误而扣分。 5.在最后定奖时.如果得分相同的人数超过获奖名额,因而难于选拔时,可对待选试卷 进行加分评判。加分评判的基本依据是: (1)所用方法或原理不是课本所讲的,具有创新性,应加分; (2)方法简便,应加分; (3)提出多种正确解法,应加分; (4)试卷表达规范,条理清楚,能充分利用数学工具,应加分。 上述各项的执行都需由竞赛领导小组做出规定(省统一分配奖励名额的由省决定,地、 市分配奖励名额的由地、市决定) 。

一、 (16 分) 解: (1)发电机能够提供的电能 W 电=P 电 t =5kW× 8h= 40kW· h??????????3 分 (2)汽油机的效率? ? 所以油箱的最小容积:

W有用 Q放

?

P机t ?

?Vq

???????????????????4 分

V?

P机t ?

?? q

?

8.3 ?103 W ? 8 ? 3600s ? 20.9 ?10?3 m3 ? 20.9L ??3 分 3 3 7 0.71?10 kg / m ? 0.35 ? 4.6 ?10 J / kg

(3)汽油发电机将内能转化为电能的效率

?? ?

W电 P t? 5 ?103 W ? 8 ? 3600s ? 电 ? ? 21.1% ??6 分 Q放 ?Vq 0.71?103 kg / m3 ? 20.9 ?10?3 m3 ? 4.6 ?107 J / kg P 5 ?103 W 电 ? 0.35 ? ? 21.1% P 8.3 ?103 W 机

或? ? ? ?

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二、 (16 分) 解: (1)该型号热量表能测量的最大供热功率 Pmax ?

Qmax c水 mmax ?tmax c水 ?水Vmax ?tmax ? ? t t t

?

4.2 ?103 J / (kg ??C) ?103 kg / m3 ? 2.5m3 ? 50?C ? 1.46 ?105 W ???????4 分 3600s

(2)平均每小时从暖气中得到的热量

Q ? c水m?t ? c水?水V ?t
? 4.2 ?103 J / (kg ??C) ?103kg/m3 ? 0.777m3 ? (52.5-49.7)?C=9.14 ?106J ????4 分
相当于完全燃烧天然气的体积为:

46235.67 ? 3.6 ?106 J ? 2081m3 ??????2 分 7 3 8 ?10 J/m

(3)分析原理可知,为了提高房间内暖气片放出热量的速度,只需调节“水量调节阀” , 加大热水瞬时流量即可。???????????????????????????2 分 (4)热量表的耗电功率为

P 电 ?

W UQ 3.6V ? 2A ? 3600s ? ? ? 1.6 ?10?4 W ????????????2 分 t? t? 5 ? 365 ? 24 ? 3600s

(5)相当于节约的天然气体积为 4× 109m3× 30%× 20%=2.4× 108m3 ???????2 分 三、 (16 分) 解:在自由活塞 A 上再加放重为 G 的砝码时,A 活塞对工作液体增加的压强为

?p ?

G S1

???????????????????????????????2 分

根据帕斯卡定律,工作液体对活塞 B 向上增加的压力为 ?F ?

G ( S2 ? S3 ) ?????4 分 S1

又因为活塞 B 下底面向上减小的气体压力为 ?F ? ? ( p0 ? p)S3 ??????????4 分 因为活塞 B 能够回到原来的高度,所以 ?F ? ? ?F ???????????????2 分 即 ( p0 ? p) S3 ?

G ( S 2 ? S3 ) S1 G ( S2 ? S3 ) ????????????4 分 S1S3

所以待测容器内的气体压强为 p ? p0 ?

四、 (16 分) 答:1、实验步骤: (1)用调好的天平测量小烧杯的质量 m1;????????????????? 2 分 (2)用小烧杯盛取足量的水,再用天平测量小烧杯和水的质量 m2;?????? 2 分
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(3)将水倒入保温桶内,用温度计测量水的温度 t1;?????????????2 分 (4)提前较长时间将用冰格盛适量水放在冰箱冷冻室里冻成冰块,用镊子取适量冰块放在小 烧杯中,迅速用天平测量出基总质量 m3 后,立刻将冰块倒入保温桶内的水中,盖紧桶 盖; ???????????????????????????????????3 分 (5)轻轻摇晃保温桶使水温均匀,并仔细听声音,能听出冰块熔化完毕后,打开桶盖,用温 度计测出保温桶内水的温度 t2。????????????????????????3 分 2、冰块的熔化热的表达式为:

??

c水 (m2 ? m1 )(t1 ? t 2 ) ? c水 (m3 ? m1 )t 2 ? c冰 (m3 ? m1 ) ? 18?C m3 ? m1

????????????4 分

五、 (18 分) 解:1.如图答 1 所示,设钢丝绳拉电线杆的力为 F′,把电线杆看作杠杆,其支点为其粗端端点 O。

图答 1 由杠杆平衡条件,有: F ? ? LF ? ? G ? LG ????????????????????2 分

F? ?

G ? LG 6.2 ?103 N ? 4m ? cos45? ? ? 3.51?103 N ?????????????3 分 LF ? 10m ? sin30?

绞盘本质上是一个轮轴,若要施工人员对绞盘横杆的推力 F 最小,则该力应沿水平方向,作 用于横杆末端且与横杆垂直。在这种情况下,设所需的最小推力为 F。???????1 分 设绞盘的轴恰好转动一周,则推力推动横杆末端移动的距离为 s1 ? 2? L 工人推力总共做的功为: W总 ? F ? 2? L ????????????????????1 分 绞盘拉动钢丝绳移动的距离为 s2 ? ? D 绞盘对钢丝绳所做的有用功为: W有用 ? F ? ? ? D ?????????????????1 分 绞盘的机械效率为? ?

W有用 W总

?

F? ? D ? 80% ????????????????? 2 分 F ? 2L

所以

F?

F ?2L 3.51?103 N ? 0.1m ? ? 219N ???????????????3 分 D? 2 ?1m ? 0.8
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2.在整个立杆过程中,电线杆重力 G 大小不变。随着电线杆被逐渐拉起,重力 G 的力臂 LG 在逐渐减小;而钢丝绳拉电线杆的力 F′的力臂 LF′却在逐渐增大;根据杠杆的平衡条件:

F ? ? L ? G ? LG ,可知,钢丝绳拉电线杆的力 F′在逐渐减小。???????????2 分
又因为,横杆末端到轴心的距离 L、轴的直径 D 以及绞盘的效率 η 不变,所以施工人员 对绞盘横杆的最小推力 F 也在逐渐减小。 ?????????????????????1 分 3.绞盘离所拉的电线杆适当地远一些,其他情况相同时,可以适当地增大钢丝绳对电线杆 的拉力 F′的力臂 L F′,在重力 G 与重力 G 的力臂 LG 相同的前提下,使 F'减小,从而可以使施 工人员对绞盘横杆的推力 F 减小一些。 ??????????????????????2 分 六、 (18 分) 解:1.由该型号应急照明灯的主要技术数据可知,其所用灯泡的额定电压为 2.4V,其蓄电池两 端的电压也是 2.4V;由此可知,两只灯泡应并联。????????????????2 分 单只灯泡正常发光时的电流: I L ?

PL 0.96W ? ? 0.4A ?????????????2 分 UL 2.4V

干路中的总电流: I ? 2 ? I L ? 2 ? 0.4A=0.8A ??????????????????1 分 即蓄电池对外供电电流为:I=0.8A ???????????????????????1 分 蓄电池充满电后,可以实现的最长应急照明时间: t ?

Q 1.8 ? h=2.25h ???????2 分 I 0.8

2.简易应急照明灯的接线如图答 2 所示。????????????????????6 分

图答 2 说明:上述电路图的 6 分具分布如下: ①电磁继电器的电磁铁应接于低压直流电源的输出端。??????????????2 分 ②充电器给蓄电池充电时应注意蓄电池的正、负极。????????????????2 分 ③为了保证各小灯泡正常工作,应如图连接。??????????????????2 分 若四个小灯泡接成先并联后再串联,扣 1 分。 (2)若将电磁铁的两个接线柱直接接在充电器两端,当家庭电路正常工作时,电磁铁有磁 性,吸引衔铁下移,接通蓄电池充电电路,充电器给蓄电池充电;??????????2 分 当家庭电路停电时,蓄电池与电磁铁构成通路,电磁铁依然保持磁性,蓄电池无法为小灯 泡供电,小灯泡不能发光。???????????????????????????2 分

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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
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 型号 发电机 XGQF5.0

额定功率8.3kW
噪声

额定输出功率5kW 额定输出电压220V 额定频率 50Hz

73db

连续运行时间8h 强制水冷四冲程

自动电压保护

(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


(2)己知汽油的热值是 q=4.6xl0 J/kg,密度是 0.71 x 10 kg/m ,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? 二、(16 分)长期以来,我国北方地区域镇居民的冬季来暖计量一般都按 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 于段,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:一只被体流量 计,用以测量经热交换的热水流量;一对用铅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
最大流量/m h 温差范围/K
3 -1

7

3

3

1.6 ≥5 年 电源 电源寿命 3 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 4.2xl0 J/(kg·C),天然气 的燃烧值约为 8X 10 J/m 。 (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
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2.5 2~50 3.6V 2Ah

测温范围℃ 最大水压/MPa

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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 m 的天然气? 172 教学


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(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 三、172 教学网(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。
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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。

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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、一把锤子和一个专门 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)。

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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
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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

1.若此刻仅有二名施工人员推横杆, 则该施工人员对绞盘横杆所施加的最小推力 F 为多少?
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2.在整个立杆过程中,施工人员对绞盘棋杆的最小推力的变化情况如何? 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 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: 输入电压 AC 220V 充电时间 <24h 应急照明时间 应急照明功率 >90min 蓄电池 类别 Ni-Cd 额定电压 2.4V 容量 1.8Ah 0.96Wx2

应急照明光源 种类 灯泡 数量 12 只 灯泡额定 电压 2.4V

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。

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(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



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; 172 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。

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