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2005年第十五届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题一、(14分)王伟同学研究了均匀拉紧的琴弦发音频率与弦长的关系,并记录了实测的数据(如下表所示)。请你根据记录表中的有关数据,分析并估算出他有意留出的空格中应该填写的数据(要求写出估算的过程)。音名中央C1D2E3F4G5A6B7Cī唱名(C调)DoReMiFaSolLaSiDo′频率/Hz264297330352396440528弦长ll98l54l43l32l158l21二、(14分)类比水压是形成水流的原因,李楠同学猜想,血液在血管内流动时也需要一定的压力差来维持。假设血液匀速通过长度一定的血管时,受到的阻力f与血液的流速成正比,即kf。那么,要想让血液匀速流过,血管两端就需要一定的压力差。设血管截面积为1S时,两端所需的压强差为1p;若血管截面积减少10%时,为了维持在相同的时间内流过同样体积的血液,压强差必须变为2p。请你通过计算比较21p、p的大小,说明血管变细可能是诱发高血压的重要因素之一。三、(16分)下表是某锅炉厂生产的CWNG系列三种锅炉的主要技术参数表。CWNG系列三种锅炉主要技术参数型号CWNG0.7-80/60-AIICWNG1.05-80/60-AIICWNG1.4-80/60-AII功率/MW()1.051.4容水量/t33.54耗煤量)/(1hkg145()290外型尺寸3/m2.7×1.5×23.0×1.5×2.93.0×1.9×2.9烟囱尺寸/mmФ300×15000Ф350×15000Ф400×15000热效率/%757575出水温度/℃808080回水温度606060总重量/t57.59运行压力常压常压常压供暖面积2/m6000()12000循环水量)/(13hm()4560已知水的比热容为kgJ/102.43·℃,假设三种锅炉的燃煤效率相同,且煤均可达到完全燃烧。请根据上表回答以下问题:1.根据表格中的已知数据,请在表格中的四个()内填上合适的数据。2.按表格中的出水温度和回水温度,计算CWNG1.05-80/60-AII型锅炉每小时给住宅内释放的热量是多少。3.根据表格中已知数据计算燃煤的热值为多少。四、(16分)李明得到一个国外生首开的电热暖手器,铭牌表示额定值的字样中,能看清楚的只有“24W”这几个字。为了能正确使有该用电器,他把一只标有“600,0.4A”的定值电阻与电热暖手器和开关串联起来,连接到家庭照明电路中,然后进行如下实验观察:将开关接通后,电能表转盘转动137圈恰好用了100s;断开开关后,电能表转盘在1min内恰好转了80圈;观察电能表上标有3000r/(kW·h)字样;他在做实验的时间内,家中其他用电器的使用情况没有变化。请根据以上数据,计算电热暖手器的额定电压是多少?你在计算过程中忽略了什么因素的影响?由此导致的计算结果是偏大还是偏小?五、(20分)一所农村中学常常因为不能及时给水塔注水而停水,科技小组的同学知道后,利用下图所示的器材设计了一个自动注水模拟装置。A为浮子(浮子及其连杆总重约15N),在浮子连杆的上端有一可移动金属触头B(其受重力可忽略不计),它可以分别将其上、下的两个固定触点连通。C为水塔上的圆桶形蓄水池;M为配有电动机的水泵(电泵);21、DD为弹簧,21、EE为衔铁,21、FF为电磁铁线圈;1K为最高水位限位开关、2K为最低水位限位开关543、K、K、K均为由电磁铁衔铁带动的触头开关。电磁铁1F通电时,4K接通,断电时,3K接通。电磁铁2F断电时,5K接通。21、SS为开关。1.请你按照下图所示的器材,连接一个可以实现自动注水的模拟电路,并说明自动注水的过程。2.要实现自动注水的要求,浮子的最小体积约为多大?(g=10N/kg)3.若设计要求每次自动注水需在10min内完成,需要知道或测量哪些物理量才能得到相匹配电泵的最小额定功率?请你用字母表示这些物理量,推导出电泵最小额定功率的表达式。在你的计算过程中,如果运用了近似条件,请说明。六、(20分)在当今世界,研制各种机器都必需考虑节约能源和治理废气污染这一重要课题。在内燃机中,废气带走了很多能量,如果能将这些能量再利用起来,会使内燃机的效率提高许多。某工厂科研人员研制生产的四冲程汽车专用柴油发动机,就采用了很多新技术。其中最重要的一项叫“增压”技术,它是利用“废气涡轮增压器”使排气冲程中排出的高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转,它同时又带动同轴的进气系统中的“进气涡轮”也高速旋转,从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压,使做功冲程中柴油燃烧的更充分,燃气压强更大,同时也减少了废气中的有害物质,达到提高柴油发动机效率和减少废气污染的目的。这种柴油发动机有6个气缸,气缸直径为110mm,活塞行程为135mm,当转速为2300r/min时,发动机功率为220kW,最低油耗可达240g/(kW·h),柴油的热值为kgJ/103.47。请回答下列问题:1.该柴油发动机的效率最高可达多少?2.在做功冲程中气缸内的平均压强是多少?3.如果将我国这种机型的汽车柴油发动机都安装“增压器”后,能使它们的平均效率由原来约31%提高到近35%,安装前按每年消耗3亿吨柴油估算,这项技术每年能为我国节约多少吨柴油?4.如果目前我国柴油的平均价格为3750元/吨,根据上面的估算结果,计算使用“增压”技术后仅节约柴油一项可使我国每年节约多少资金。由此你有哪些认识?2005年第十五届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题答案一、参考答案(14分)分析表格中频率和弦长两行数据可知,均匀拉紧的琴弦发音频率与弦长近似成反比。(4分)对于中央C和A有:1661ffffll1所以,弦长一行第6格的数值为:lllffl534402641616(5分)对于中央C和B有:1771llff所以,频率一行第7格的数值为:HzHzllfllf4952641581717(5分)二、参考答案(14分)假设截面积为1S时的压强差为1p,流速为1,假设截面积为1129.0%)101(SSS时的压强为2p,流速为2;依题意可列方程:111Spkv①(3分)222Spkv②(3分)由①、②两式可得:122121SSvvpp③(2分)又相同的时间内流过同样体积的血液,所以有:2211lSlStvStvS22112211vSvS④(2分)由④式可得9.01221SSvv⑤(2分)⑤式代入③式可得81.09.09.021pp<1即1p<2p,说明血管变细血压增高,血管变细可能是诱发高血压的重要因素之一。(2分)三、参考答案(16分)1.(共10分)(1)方法一,由表中三种锅炉型号的代码表示中可知,第一种锅炉的功率为0.7MW。方法二,已知三种型号的锅炉热效率相同,则:tPqm11①tPqm22②tPqm33③由①、③两式可得:3131PPmm4.12901451PMWP7.01(2分)所以,CWNG0.7-80/60-AII锅炉的功率为0.7MW。(2)由上述的②、③两式可得:3232PPmm4.105.12902mhkgm/5.2172(2分)所以,CWHG1.05-80/60-AII锅炉的耗煤量是217.5kg/h。(3)供暖面积与循环水量或锅炉功率成正比,即1200060452S229000mS(3分)所以,CWNG1.05-80/60-AII锅炉的供暖面积为29000m。(4)锅炉所做功可视为水循环放出的热量,即W=QtVctP水11④tVctP水33⑤由④、⑤两式可得:3131VVPP604.17.01VhmV/3031(3分)所以,CWNG0.7-80/60-AII锅炉的循环水量为hm/303。2.(3分)按表格中的出水温度和回水温度,以及循环水量,计算锅炉每小时向住宅释放的能量。依据JJtVcQW水93321078.3)6080(145101102.43.(3分)由tPqm22:得kgJkgJmtPq/1032.2/5.21775.036001005.17622四、参考答案(16分)接通开关时,电能表测出的是所有用电器在100s内消耗的总电能hkWW3000137'(1分)断开开关后,电能表测出的就是李明家其他用电器在60s内消耗的电能hkWW300080(1分)断开开关前后的功率分别为:WkWtWP164436001003000137'''(1分)WkWtWP1600360060300080(1分)所以,实验支路的串联(总)功率为:(2分)实验支路的总电阻为:11004422022串串PUR(1分)电热暖手器的电阻为:5006001100定串RRR(2分)所以,电热暖手器的额定电压为:VVRPU额额10950024(2分)在上述计算中,忽略了温度对电阻的影晌。在实验测试中,电热暖手器的实际电压为:VVVRUPUU定串实10060022044220,小于其额定电压(2分)由于电流的热效应,温度升高,电阻增大,电热暖手器在额定电压下(正常)工作时,其电阻会大于500,故其实际的额定电压RPU额额也会大于测量值109V,因此忽略温度对电阻的影响,会导致计算结果偏小。(3分)五、参考答案(20分)1.(12分)电路如下图所示。闭合开关21、SS(此时开关53、KK处于接通状态),电泵运转,开始注水。随着蓄水池中水位的逐渐升高,浮子A带动金属触头B上移,当升到最高水位时,1K闭合,接通电磁铁线圈1F,衔铁1E被吸下来,使开关3K断开,切断电泵的电源,停止抽水。与此同时K4接通,由于K4与K1为并联,所以当水位下降使1K断开时,电磁铁线圈1F仍处于接通状态,电泵保持停止状态。当水位下降到最低点时,开关2K闭合,接通电磁铁线圈2F,衔铁2E被吸下来,使开关5K断开,切断电磁铁线圈1F的电源,衔铁1E释放,使开关3K闭合,接通电泵的电源,再次注水。如此循环往复,实现自动注水。注:可以采用分步骤累计分数的方法。①能连接电机的供电电路,并将3K连入电路。(2分)②能将1F与电源连通,再将1K连入,(2分)再将5K连入,再将1K与4K关联(2分)③能将2F与电源连通,再将2K连入。(2分)文字叙述要求简洁,条理清晰(4分)2.(4分)由图知,浮子上浮接通电路,必须满足:浮AFG由阿基米德定律可得,排水浮gVF3333105.110100.115mmgGgFV水A水浮排(4分)即要实现自动注水的要求,浮子的最小体积是33105.1m(4分)3.(4分)需要知道水的密度水,测出蓄水池的半径R、蓄水池中最低和最高水位的高度差1h、蓄水池距井水面的高度2h,电泵抽水时,通过电动机做功把电能转化为机械能。K1BCAK5E2D2F2D1F1E1K3K4电源源源源源S1S2M)2(1212hhghRghmPt水(1分)600)2(1212hhghRP(2分)计算过程中,完全按理想状态考虑,忽略能量的损失。(1分)六、参考答案(20分)1.(4分)该发动机的效率最高为:%3510240103.4106.3376qmW(4分)2.(8分)WkWP5102.2220,mmmD11.0110,mmml135.0135每秒钟的做功冲程数为:srsrn1223060230021(4分)设做功冲程中的平均压强为P,则有用功率P为:lDnpnFLP2)2(66PaPalDnPP62521049.1135.011.014.3122306102.2464(4分)3.(6分)已知%311,%352,31m亿吨因为安装“增压器”前后有用功是相同的,所以有:2211qmqm(2分)1212mm亿吨亿
本文标题:2005年第十五届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题及答案
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