1、1第十三届全国初中物理知识竞赛复赛试卷一、在许多平房和多层建筑的屋顶都安装了太阳能热水器，用于家庭洗浴。试分析热水器对供水压力、水管强度两方面的要求。二、取什么方法可以把大块马铃薯尽快煮熟？尽可能多得写出可行的方法，并说明其中的物理原理和这种方法的优缺点或适用场合。三、当你背对着路灯向前匀速行走时，定量分析你的身影长度变化的规律。四、利用空的塑料饮料瓶（如矿泉水瓶）能做哪些物理实验？尽可能多地写出来。要求写出实验的装置和制作要点（必要时画出简图） 、简明操作步骤、所根据的物理原理。五、为了交通安全，机动车转弯时，要使用转向灯对其他车辆及行人发出信号，同时车内的转向指示灯装置也会给驾驶员提供转向
2、灯是否正常的信息。具体地说，当机动车要向右转弯时，前、后两只转向灯 D 右 1、D 右 2均正常发光，车内的转向指示灯同时也闪亮，而两只左转向灯 D 左1、D 左 2不发光。左转弯与右转弯的情况类似。如图所示，机动车转向灯电路的四只转向灯 D 右 1、D 右 2、D 左 1、D 左 2以及转向指示灯 D尚未接入电路。已知四只转向灯均为标有“6V，10W”字样的灯泡，转向指示灯 D 标有“6V，1.5W”字样，电源电压为 6V，图中 RJ 为闪光器，它可以使电路间歇地通、断。请回答：（1） 按题目要求将四只转向灯 D 右 1、D 右 2、D 左1、D 左 2及转向指示灯 D 接入电路，完成机动车
3、转向灯电路图。（2） 四只转向灯的额定功率相同，为什么转向灯电路工作时，总是两只转向灯发光，另外两只转向灯不发光？请运用你学过的电学知识加以分析、论证。十三届复赛答案一、设热水器距地面的高度为 h，热水器中的水在地面附近产生的压强为 p gh供水管要能把水送到热水器上，水压要大于 p。 （到此可得 15 分，答出以下再加 4 分）例如：楼顶高 10m，要求供水压强大于 p gh 10 31010110 5Pa，相当于标准大气压。底层的水管要能承受 105Pa 以上的压强，顶层水管的耐压要求可以低些，例如直接与热水器相连的水管可以用塑料管。2二、1、使用高压锅，压强增大，锅内水的沸点增高，可以用
4、较短时间把马铃薯煮熟。优点是速度快，而且由于温度高，马铃薯更好吃，缺点是不能随时开锅观察，有可能性把马铃薯煮烂。2、把马铃薯切成小块再煮。这是因为热量比较容易到达小块马铃薯内部，内部温度上升较快。优点是简单易行，缺点是水分过多地深入马铃薯内部，口味变差，营养也有损失。三、 用三角形相似推出此式得 25 分，对公式进行讨论加 4 分。四、可做一个抽水机模型。在瓶盖上挖一个直径 1cm 左右的孔，再剪一个比孔稍大的塑料片。用塑料片把孔盖住，用软布和万能胶把塑料片的一边与瓶盖粘牢，使它成为一个单向阀门。在饮料瓶的侧面开一个小孔，再把瓶盖拧牢，抽水机模型就做成了。使用时，把瓶盖向下插入水中，一只手用力
5、捏，排出瓶内部分空气，然后用另一只手堵住瓶侧面小孔，松开捏瓶的那只手，水就在大气压的作用下上升到瓶中。再露出瓶侧面小孔，用力捏瓶，水就从小孔流出。说出两个实验即得 25 分，说出更多可加分。五、 （1）电路如图所示。（2）不论转向开关 S 转至位置 1 还是位置 2，所有的灯都接入了电路。若车向右转向，则开关 S 接 1，此时 D 右 1和D 右 2正常发光，而 D 左 1和 D 左 2并联后与 D 串联。因为转向指示灯的规格是“6V、1.5W”所以转向指示灯 D 的电阻为RD U2/P24。转向灯规格都是“6V、10W” 所以转向灯的电阻均为 R U2/P3.6。左（或右）两只转向灯和转向指
6、示灯总电阻。 R 总 IRD2 R25.8。通过转向指示灯 D的电流： ID U/R 总 0.23A，所以转向指示灯 D 上获得的功率： PD I2R1.36W。由于 PD与转向指示灯的额定功率（1.5W）相差不多，所以此时转向指示灯能发光。而此时通过左转向灯中每只灯泡上的电流 I ID/20.115A，所以每个左转向灯的实际功率为 P 实 I2R0.052W。由于左转向灯的 P 实 远小于其额定功率 10W，所以左转向灯不能发光。当车向左转向时，同样的道理，只有左转向灯发光面右转向灯中虽然有电流通过但并不发光。（1） （2）各10分。第十四届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题一、1998 年某
7、地区遭受特大洪涝灾害。为了抗洪抢险，急需在 20 h 内从甲地调运 65 t 钢材到乙地。现仅剩下一艘满载时排水量为 80 t 的货船，船身（包括船员）质量约 17 t ，已知甲、乙两地的水路距离为 80 km ，船行驶的平均速度为 10 km/h（不计水流速度） 。（1）请你设计一个完成此项任务的可行性方案；（2）通过分析、计算，找出最佳方案。 （钢材的密度为 7.9103 kg/m3）二、图 1 为一种电磁炉的原理示意图。它是利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，磁化铁磁材料制成的烹饪锅，在锅体形成无数小的涡流（感应电流）而产生焦耳热。同时，被磁hHvu3化的铁磁分子因摩擦、碰撞而发热。
8、从而使锅体自身发热达到加热食物的目的。（1）使用电磁炉加热食物时，不产生明火，无烟尘，无废气，清洁、安全、高效、节能。请写出电磁炉在使用中可能涉及的物理知识（只写名称不写内容，不少于 10个可得满分） 。（2）在使用电磁炉时，炉和锅之间的热是由_传递给_的。电磁炉加热食物的过程中消耗_能转化为_能；若用该电磁炉 1 次蒸热 5 个馒头需用时间 25min，那么，1次只蒸 1 个同样大小的馒头大约需要_min。（3）某款电磁炉性能参数如下表所示：根据上表数据，若电磁炉在功率调节和温度调节的范围内，加热温度随功率调节的变化图象是一直线，电磁炉工作电压正常，在 1 个标准大气压下，烧开一锅质量为 3
9、kg、温度为 22的水最多需要多少时间（不计锅吸热及热散失）？三、有人在夏季用简易晒水箱给水加热用来淋浴，这不仅能节省能源,而且很方便.李明和张华想利用这样的装置估测太阳光对地球表面辐射的强度的大小。也就是说，太阳光垂直照射地球表面是，地球表面单位时间单位面积所获得的能量是多少。实验装置如图 2 所示，晒水箱的内部是被涂黑的，箱体外加了保温层，上面开口并盖有透明玻璃板。在估测之前要首先弄清，透过玻璃板的太阳光能量究竟占太阳辐射到玻璃板上能量的百分之几？李明和张华各拿一块实验用的玻璃板，把阳光反射到墙上的同一个地方，他们发现，两块反射光斑重叠处的强度，和太阳光直接射到地上的强度差不多。（1）透过
10、玻璃板的太阳光能量占太阳辐射到玻璃板上的能量的百分之几？你在得出这个结论时做了什么假设？假设的根据是什么？（2）请你帮助他们设计实验方案，并写出具体的实验步骤。（3）请你对这个实验方案的可行性做出评价。四、用电流表和电压表测电流和电压时，通常并不考虑仪表本身电阻对待测电路的影响，而将其视为“理想仪表”，即认为电流表的内阻为零，电压表的内阻为无限大。实际上，电流表和电压表都有一定电阻值，因而我们可以把电流表看成一个能显示通过自身电流大小的其阻值很小的电阻；可以把电压表看成一个能显示自身两端电压大小的其阻值很大的电阻。所以，把电流表或电压表接入待测电路时，就相当于在待测电路中串联一个电阻，或并联一
11、个电阻。这样，电流表的两端就要有一定的电压，电压表中就要通过一定的电流，因此实际上很难同时精确地测出待测电阻两端的电压和通过待测电阻的电流。1、现有一个量程为 0.6A ，内电阻为 0.13 的电流表，能否用它测量某电路两端的电压？若不能，请说明理由。若能，请说明用它测量的最大电压植。型号 额定电压 额定功率 功率调节范围 温度调节范围 热效率SC-16 220V 50Hz 1600W 450W-1600W 70-240 (大于)90%42、要精确测量一个阻植约 8 的电阻 RX，实验室提供以下器材。电流表 A1：量程 100mA，内电阻 r1 = 4电流表 A2：量程 500A，内电阻 r2
12、 = 750电压表 V : 量程 10V, 内电阻 r3 = 10k变阻器 R0 ：阻值约 10定值电阻 R1：阻值约 10k电池 E：两段电压约 1.2V开关 S、导线若干（1） 选出你测量时所需的适当器材，并在虚线方框中画出电路图。（2） 需要测量哪些物理量？根据所测物理量，写出被测电阻 Rx 的表达式。五、图 3 甲是使用汽车打捞水下重物的示意图。汽车通过定滑轮牵引水下一个圆柱形重物，在整个打捞过程中，汽车以恒定的速度 V = 0.2 m/s 向右运动。图 3 乙是此过程中汽车拉动重物的功率 P 随时间 t 变化的图象。设 t = 0 时汽车开始提升重物，忽略水的阻力和滑轮的摩擦，g取
13、10 N/kg。求：（1）圆柱形重物的质量；（2）圆柱形重物的密度；（3）打捞前，圆柱形重物上表面所受的水的压力。六、图 4 为一种电饭煲的工作原理图。下面是王宁同学对电饭煲工作原理的研究，请你也参与共同讨论。按下、扳起电饭煲的开关，有一种“粘连” “吸引”的感觉，取出饭锅，发现电饭煲的底部5有一个凸起物，它可以上下弹动，能被磁铁吸引。王宁同学通过用这个电饭煲做米饭和烧水来研究它的工作情况，请回答他在使用过程中发现的如下问题。（1） 图 4 中只有两根外接导线，这样的用电器有什么危害？应当怎样加以完善？（2） 将三角插头插入电源插座，不用按开关，指示灯就发亮，按下开关后，指示灯亮度不变。此时为
14、什么开关对指示灯的亮度没有影响？（3） 电饭煲工作了 15min，会出现大量“白气” ，这些“白气”是怎样形成的？（4） 电饭煲工作了 25min，听见“啪”的一声，指示灯不亮了。以此推测，感温软磁体的磁性可能受什么因素影响？怎么影响？（5） 听到“啪”的一声后又过了 10min，指示灯又发光，一会儿指示灯又熄灭了。分析在相同条件下，不同种类金属的热胀冷缩程度是否一样？（6） 要想获得恒温的温水，你可以怎么做？（7） 电饭煲使用较长一段时间后，常常在饭未完全熟透时就“跳闸” ，这样就会出现“夹生饭” ，请问这种情况电饭煲可能在什么地方出现了故障？为什么？第十四届复赛参考解答和评分标准一、参考解
15、答 (14 分)（1） 设计方案：根据问题中所给条件，又在这种特定情况下，可以把部分钢材放在船体外的水中，并设法将其“贴”在船体上为防止船体发生倾斜，船体两侧所放置钢材的质量应该相等（2）最佳方案：设放置在船体两侧钢材的质量为 m，因船与船体外钢材组合的整体浮在水面上，故 F 浮 =G，即 F 船浮 +F 外钢浮 =G 船 +G 钢代入数据后F 船浮 =80103kg10N/kg=8105NF 外钢浮 =1103kg/m310N/kg(m7.910 3kg/m3)G 船 +G 钢 （6517）10 3kg10N/kg8.210 5N从以上各式求得 m=15.8103kg=15.8t在这种极特殊
16、的情况下(正常情况下是不可取的)，只能采用把至少 158t 钢材均分放置在船外两侧的水中且紧贴船体，经 t=s/v=80km10km/h=8h 即可送到乙地。评分标准： (1)7 分； (2)7 分二、参考解答 (18 分)(1)该问题没有惟一的标准答案，属于开放性试题以下内容可以作为基本依据答出其中10 个以上(包括 10 个)者均可得满分涉及的物理知识：电流的磁效应、电流的热效应(焦耳热)、阻抗(电阻)、磁场，磁化、磁感线、电磁感应、能量转化、分子热运动、热传递、内能、分子电流，感应电流、涡流其他答案正确的同样给分(2)“锅” “电磁炉” “电或磁” “内” “25”(3)取最低热效率 9
17、0%，温度调节最低为 100，否则不能将水烧开电磁炉在功率调节和温度调节的范围内，加热温度随功率调节的变化关系呈线性，此时电磁炉消耗的实际功率 P 与加热温度 t 温 有下面的关系式：（t 温 70）（P450W）=（24070）（1600W450W）可得：t 温 =（17115W）（P450W）+70 当 t 温 =100时，P=653W，有：Pt=cm(t 温 t )解得：t=1 672s=28min评分标准： (1)5 分； (2)每空 1 分(第 1、2 空填错一个两空都不得分，最后 1 个空填6“略少于 25”的给分，填“5”的不给分)； (3)8 分三、参考解答 (18 分)该问题
18、没有惟一的标准答案，属于开放性试题，以下内容可以作为基本依据(1)假设玻璃板对光的吸收可以忽略其根据是薄玻璃板十分透明(实际上玻璃对红外线不很透明，而红外线的热效应是比较强的，这点可不作为对学生要求)通过李明和张华的实验结果可以推测，每块玻璃板反射的太阳光只有入射光能量的一半，这就是说，入射玻璃板的太阳光有一半被玻璃板反射了所以，透过玻璃板的太阳光能量占太阳辐射到玻璃板上的能量的 50(2)实验方案：若实验过程中总能使太阳光垂直入射，且晒水箱内部涂黑，可以认为射入晒水箱的太阳光不再被反射出去，晒水箱吸热效率为 50另外，晒水箱周围有保温层，可以认为没有热量散失若晒水箱吸收的热量完全用来使水的温
19、度升高，测出保温箱中一定质量的水在一定时间里，其内能增加了多少，并测量出太阳光垂直照射物体表面的面积，就可以计算出太阳光垂直照射地球表面时，地球表面单位时间单位面积所获得的太阳光照射的能量是多少实验步骤如下：向晒水箱中倒入质量为 m 的清水并用温度计测量此时水的温度 t0。用刻度尺测量晒水箱盖的面积 S。将晒水箱开口朝向垂直阳光的方向，盖好玻璃板开始计时经过 t 时间后(如 3h)，再测量水的温度 t 温 。经过 t 时间后（如 3h） ，再测量水的温度 t 温 。太阳光对地球表面辐射的强度是 cm(t 温 t )/(tS50)（3）从实际问题的要求来看，该问题是要进行估测，因此其中有许多东西
20、就必须进行合理地简约如， “假设玻璃板对光的吸收可以忽略” “若实验过程中总能使太阳垂直入射” “没有热量散失”等假设都是允许的，而且是应该的但是上述这种简约，必须会对估测结果带来一定的影响此外，还有某些因素未给予考虑，如实验过程中天气的变化所引起的环境温度的变化等，因而，估测结果与真实值之间会有相当大的偏差是不可回避的但就其取平均效果来说是可行的评分标准： (1)6 分； (2)6 分： (3)6 分(只要学生能从正反两个方面进行评价，并且评价得有道理，就可以得满分)四、参考解答 (10 分)1、能用该电流表测量电压但测量的最大电压值仅为U=0.6A0.13=0.078V2、(1)电路图如右
21、图所示(2)通过两电流表 A1、A 2的电流 I1、I 2，电流表 A2的内电阻为 r2Rx=I2r2(I 1I 2)评分标准：第 1 问，5 分；第 2 问（1）8 分（给分点：分压电路；电流表外接；用 A2测电压） ，（2）5 分。五、参考解答 (10 分)(1)由公式 P=Wt=Fst=Fv，故汽车在 AB 段对重物的拉力为 F1=700W0.2ms=3 500N同理，汽车在 CD 段对重物的拉力为 F3=4000N整个重物打捞过程应该分为三个阶段：第一阶段，将重物从水底拉至上表面刚好接触水面。这一过程，G 不变，F 浮 不变，F 1不变，且有 G=F 浮 +F1 对应图 3 乙 AB
22、段7第二阶段，将重物拉出水面的过程。这一过程中，G 不变，F 浮 变小直至为 0，故拉力 F 越来越大，对应图 3 乙 BC 段。第三阶段，重物刚好全部拉出水面，以后继续向上拉的过程。这一过程中，G 不变，F 3与重力 G相等， G=F 3 对应图 3 乙 CD 段。因为 G=F3 =4 000N，所以 m=Gg=4 000N10N/kg=400kg(2)由 知 F 浮 = GF 1 = F3 F 1 =500N因为 F 浮 = 水 gV 排 = 水 gV 物所以 V 物 =510-2m3 物 =mV 物 =400kg510 -2m3=8103kg/ m3(3)由图 3 乙的 BC 段可知，打
23、捞的重物从上表面接触水面到刚好整个物体全部出水，历时60 s50s=10s，上升速度为 0.2ms，所以物体高 h=10s0.2ms=2m 所以，物体上、下表面积为 S= mV 物 =510-2m32m=2.510 -2m2又由图 3 乙 AB 段可知，物体从水底上升到上表面刚好接触水面历时 50s，上升高度H=50s0.2ms=10m故物体沉在水底时上表面离水面 10m，水对物体上表面产生的压力为F 压=pS= 水 gHS=1.010310102.510-2N=2.5103N评分标准： (1)6 分； (2)4 分； （3）6 分六、参考解答 (16 分)(1)这样的用电器一旦发生漏电，可能
24、会导致触电事故应该安装一个地线，即把用电器外壳与导线连接，再通过三脚插头与插座的地线相接(2)从图 4 可以看出，电源是通过双金属片上的触点与发热体、指示灯相连通的，一旦接上电源，发热体和指示灯都会工作；而与开关相连的两根电源导线是直接接在并联的发热体和指示灯上的，所以，不用按开关，指示灯就发亮，按下开关后指示灯亮度不变即此时开关不起作用。(3)发热体工作了 15min 后，把水烧至沸腾，大量的水汽化后遇冷又液化，因而可以看见大量“白气”生成(4)“啪”的一声，是俗称的电饭煲“跳闸” 此前，开关按下，通过连杆永磁体 E 将感温软磁体 D 磁化而吸合，使主电路的触点闭合而工作，一段时间后，安装在
25、锅底部的电路元件感温软磁体 D 受热到一定温度时，其磁性会骤然下降或消失，在重力作用下通过连杆使开关跳起，触点分离而断电，并发出响声温度降低时，感温软磁体 D 又能被永磁体 E 磁化看来，感温软磁体的磁性可能受温度因素影响，且温度越高，磁性越弱(5)指示灯反复亮、灭，这个现象说明只与双金属片相连的触点的闭合与断开有关，从而控制发热体和指示灯的工作双金属片受热形变而使动触点下移与静触点分离，指示灯不亮当温度下降到一定程度时，双金属片收缩而使动触点上移与静触点闭合导通，指示打发光这表明双金属片受温度影响时 A 金属片比 B 金属片热胀冷缩的形变量要大可见，在相同条件下，不同种类金属的热胀冷缩程度可
26、能是不一样的(6)要想获得恒温的温水，只要把插头插入电源插座，不必按下开关便可 (7)故障可能是由于感温软磁体老化引起的因为正常的感温软磁体是在103左右才基本失去磁性，永磁体被重力拉向下而带动连杆，使主电路中的触点分离而断电(此时为正常跳闸)但如果感温软磁体老化，在温度未达 103时就失去磁性，使主电路中的触点分离而断电，饭未熟透就会出现“夹生饭”了(不要求学生一定要提到“103” ，只要能提到温度高会使感温软磁体失去磁性即可)评分标准；第(1) (3)题各 1 分；第(6)题 2 分；第(2) (4) (5) (7)各 3 分8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
27、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 C1 D2 E3 F4 G5 A6 B7 C唱名（C 调） Do Re Mi Fa Sol La Si Do频率/Hz 264 297 330 352 396 440 528弦长 ll98l5ll32 l158l2二、 （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
28、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 2。请你通过计算比较 21p、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-AII CWNG1.05-80/60-AII CWNG1.4-80/60-AII功率/MW （ ） 1.05 1.4容水量/t 3 3.5 4耗煤量 )/(1hkg145 ( ) 290外型尺寸
29、 3m2.71.52 3.01.52.9 3.01.92.9烟囱尺寸/mm 30015000 35015000 40015 000热效率/% 75 75 75出水温度/ 80 80 80回水温度 60 60 60总重量/t 5 7.5 9运行压力 常压 常压 常压供暖面积 2/m6000 （ ） 12000循环水量 )(13h( ) 45 60已知水的比热容为 kgJ/0.43，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。92.按表格中的出水温度和回水温度，计算 CWNG1.05-80/60-AII
30、 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 ，0.4 A”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/(kWh)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
31、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、D为弹簧，21、E为衔铁， 21F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543K均为由电磁铁衔铁带动的触头开关。电磁铁 1F通电时， 4接通，断电时，
32、接通。电磁铁 断电时， 5接通。 2、S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。K1BCAK5E2D2 F2D1 F1E1 K3K4电源S1S2M10六、 （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
33、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
34、低油耗可达 240g/(kWh)，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？第十五届全国初中应用物理知识竞赛参考解答和评分标准说明：1.提供的解答不一定都是惟一正确的。对于那些与此
35、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，但不要与评分标准有较大偏离。3.分析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。后续相关的步骤引用前一步骤的错误数据，不重复扣分。4.在最后定奖时，如果得分相同的人数超过获奖名额，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
36、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。上述各项都需由竞赛领导小组做出规定（省统一分配奖励各额的由省决定，地、市分配奖劢名额的由地、市决定） 。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： 16fl111所以，弦长一行第 6 格的数值为：llfl53402616(5 分)对于中央 C 和 B 有： 17lf所以，频率一行第 7 格的数值为：Hzlflf 49261587(5 分)二、参考答案（1
37、4 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 29.0%)(S时的压强为 2p，流速为 2；依题意可列方程： 11kv （3 分）22 （3 分）由、两式可得： 11Sp （2 分）又相同的时间内流过同样体积的血液，所以有： 21lStvt （2 分）由式可得 9.012S （2 分）式代入式可得 8.9.021p1即 1p 2，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：
38、tPqm1 2 t3 由、两式可得：134.1905PMW7 (2 分)所以，CWNG0.7-80/60-AII 锅炉的功率为 0.7MW。12（2）由上述的、两式可得： 32Pm4.10592mhkg/7 (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 12065S9m (3 分)所以，CWNG1.05-80/60-AII 锅炉的供暖面积为 。（4）锅炉所做功可视为水循环放出的热量，即 W=QtVctP、11 33由、两式可得： 31P604.71Vhm/3 (3 分)所以，CWNG0.7-80/60-A
39、II 锅炉的循环水量为 /。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、 9332 1078.)608(14501.4 3.（3 分）由 tPqm：得 kgJkgmtPq /1032./5.2.372四、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hkW3017（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k8（1 分）断开开关前后的功率分别为：WktWP164307（1 分）13WktP16038（1 分）所以，实验支路的串联（总）功率为： 、41604
40、（2分）实验支路的总电阻为：102、PUR（1分）电热暖手器的电阻为： 56 （2 分）所以，电热暖手器的额定电压为： VRPU、109524（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： 620，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 50，故其实际的额定电压 RPU、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。K1BCAK5E2D2 F2D1 F1E1 K3K4电源源源源源S1S2M1
41、4闭合开关 21、S（此时开关 53K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 3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 1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 2闭合，接通电磁铁线圈 2，衔铁 2E被吸下来，使开关 5断开，切断电磁铁线圈 1F的电源，衔铁 1E释放，使开关 3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
42、计分数的方法。能连接电机的供电电路，并将 3K连入电路。 （2分）能将 1F与电源连通，再将 1连入， （2分）再将 5K连入，再将 1与 4关联 （2 分）能将 2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：、AFG由阿基米德定律可得， 、gV333105.10.5mgVA （4 分）即要实现自动注水的要求，浮子的最小体积是 3. （4 分）3.（4 分）需要知道水的密度 、，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。)2
43、(11hgRmPt （1 分）60)(21（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）15六、参考答案 （20 分）1.（4 分）该发动机的效率最高为：%3510243.67qmW（4 分）2.（8 分） kP520， mD1.0， ml135.0每秒钟的做功冲程数为： srn6（4 分）设做功冲程中的平均压强为 P，则有用功率 P 为：lpFL2)(6PaalDn 6252 1049.13.0.14304 （4 分）3.（6 分）已知 %31， 2， m亿吨因为安装“增压器”前后有用功是相同的，所以有： 21qm （2 分）21 、m 34.04.0.)351()(
44、 112121 （4 分）4.（2 分）安装“增压器”后，仅节约柴油一项每年可为国家节约的资金为0.34 亿吨3750 元/吨=1275 亿元由此可以看出，如果这项技术能得到广泛的应用，会给人类带来巨大的利益。但是，任何新技术在实际中的应用会受到各方面条件的影响和制约。应该说，节约和有效利用能源始终是人类需要努力的。 （2 分）第十六届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题一、(10 分)如图 l，东湖中学想用离心泵将湖中的水抽到 C 处的养鱼池中。要求在 30 min内至少向养鱼池中输水 120 m3，学校领导将以下几个需要解决的问题交给了科技小组。(1)A，B 处各有一个平台，离心泵应放在什么位
45、置，请说明理由。(2)如果某型号离心式水泵的扬程为 15 m，功率为 17 kW，效率为 0.6，试通过计算说明这台水泵是否可满足东湖中学的需求?16(3)为了节约资金，有人提出全部采购比硬质管便宜、而且与水泵管径相符的软橡皮管配套使用，你认为是否可行，为什么?说出你的正确方案。二(10 分)一个地质勘探小分队，在野外河边休息时发现了一种矿石，他们非常想尽快知道这种矿石的密度大约是多少，但是手中只有皮尺、直木棍和针线包中缝衣服用的针和细线，请你帮助他们利用现场可利用的物品，设计一个测定矿石密度的方案，并推导出计算矿石密度的表达式。三(14 分)小华同学为了节能和方便家人洗澡，用废弃的汽油桶在房
46、顶上自制了一个简易太阳能热水器，图 2 是它的安装示意图。在水箱上下安有二根管子，其中一根是进出水管，给热水器上冷水或淋浴时用热水，都是通过进出水管来完成，室内进出水管上安有三个阀门。若当地的大气压强 p0=1.0105Pa，请回答下列问题：(1)小华为什么要在热水器上方安装一根与大气相通的管子 A?(2)根据阀门 I、II、的位置，说明它们的作用是什么?如何调节喷头出水的温度?(3)给热水器上冷水时，阀门 I、1I、III 应当处于何种状态?洗澡时，阀门 1、II、111 应当处于何种状态?(4)如果小华同学住的居民楼层高为 3 m，他家的热水器安装在七楼楼顶上，且距楼顶高 1 m，那么该地
47、区的水压至少为多大，才能顺利为热水器上水?(5)设热水器水箱容积为 100 L，在一般的光照条件下，一满箱 12的水经白天太阳的加热温度可达到 45，这相当于多少煤气完全燃烧放出的热量?(已知水的比热容为 4.2107J(kg)，煤气的热值约 4.2107Jkg)四、(12 分)育才中学科技小组设计了一个可以测量电阻值的多量程欧姆表，图 3 中所示为其中两个量程的测试电路，G 为灵敏电流表，其内阻 Ro=100 、电流灵敏度(即指针在满刻度时17流过灵敏电流表的电流)U=100A，R 为可调电阻，阻值变化范围为 05 k，R l和 R2为定值电阻，R 1=15 ，R 2=ll k，E 为 1.5V 干电池，S 为量程选择开关。测量时把待测电阻两端分别与 A、B 两端相接。为了能从灵敏电流表上直接读出待测电阻的阻值，需在表盘上重新标注示数。请回答：(1)在指针满偏处，盘面
