第十五届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题.doc

第十五届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题 第十五届全国初中应用物理学问竞赛复赛试题 留意事项： 1.首先填写所在地区、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。 4.答卷时间：2022年4月17日（星期日）上午9：3011：10。 题号 一 二 三 四 五 六 总分 得分 复核人 一、（14分）王伟同学讨论了匀称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）。请你依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当填写的数据（要求写出估算的过程）。 音名 中心C 1 D 2 E 3 F 4 G 5 A 6 B 7 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 二、（14分）类比水压是形成水流的缘由，李楠同学猜测，血液在血管内流淌时也需要肯定的压力差来维持。假设血液匀速通过长度肯定的血管时，受到的阻力与血液的流速成正比，即。那么，要想让血液匀速流过，血管两端就需要肯定的压力差。设血管截面积为时，两端所需的压强差为； 若血管截面积削减10%时，为了维持在一样的时间内流过同样体积的血液，压强差必需变为。请你通过计算比拟的大小，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 CWNG 0.7-80/60-AII CWNG 1.05-80/60-AII CWNG 1.4-80/60-AII 功率/MW （ ） 1.05 1.4 容水量/t 3 3.5 4 耗煤量 145 ( ) 290 外型尺寸 2.7×1.5×2 3.0×1.5×2.9 3.0×1.9×2.9 烟囱尺寸/mm 300×15000 350×15000 400×15 000 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 6000 （ ） 12022 循环水量 ( ) 45 60 已知水的比热容为·，假设三种锅炉的燃煤效率一样，且煤均可到达完全燃烧。请依据上表答复以下问题： 1.依据表格中的已知数据，请在表格中的四个（ ）内填上适宜的数据。 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.依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，能看清晰的只有“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，然后进展如下试验观看：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；观看电能表上标有3000r/(kW·h)字样；他在做试验的时间内，家中其他用电器的使用状况没有变化。请依据以上数据，计算电热暖手器的额定电压是多少？你在计算过程中忽视了什么因素的影响？由此导致的计算结果是偏大还是偏小？ 五、（20分）一所农村中学经常由于不能准时给水塔注水而停水，科技小组的同学知道后，利用下列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（其受重力可忽视不计），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）；为弹簧，为衔铁，为电磁铁线圈；为最高水位限位开关、为最低水位限位开关均为由电磁铁衔铁带动的触头开关。电磁铁通电时，接通，断电时，接通。电磁铁断电时，接通。为开关。 1.请你根据下列图所示的器材，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。 K1 K2 B C A K5 E2 D2 F2 D1 F1 E1 K3 K4 电源 S1 S2 M 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，假如运用了近似条件，请说明。 六、（20分）在当今世界，研制各种机器都必需考虑节省能源和治理废气污染这一重要课题。在内燃机中，废气带走了许多能量，假如能将这些能量再利用起来，会使内燃机的效率提高很多。某工厂科研人员研制生产的四冲程汽车专用柴油发动机，就采纳了许多新技术。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，同时也削减了废气中的有害物质，到达提高柴油发动机效率和削减废气污染的目的。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。请答复以下问题： 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.假如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省多少吨柴油？ 4.假如目前我国柴油的平均价格为3750元/吨，依据上面的估算结果，计算使用“增压”技术后仅节省柴油一项可使我国每年节省多少资金。由此你有哪些熟悉？ 第十五届全国初中应用物理学问竞赛 参考解答和评分标准 说明： 1.供应的解答不肯定都是惟一正确的。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。在阅卷过程中会消失各种不怜悯况，可根据本评分标准的精神定出详细处理方法，但不要与评分标准有较大偏离。 3.分析计算题是根据分步方法给分的。在评分标准中经常写出（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，只给出最终结果的，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.在最终定奖时，假如得分一样的人数超过获奖名额，而难于选拔时，可对待选试卷进展加分评判。加分评判的根本依据是： （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）试卷表达标准，条理清晰，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（省统一安排嘉奖各额的由省打算，地、市安排奖劢名额的由地、市打算）。 一、参考答案（14分） 分析表格中频率和弦长两行数据可知，匀称拉紧的琴弦发音频率与弦长近似成反比。（4分） 对于中心C和A有： 所以，弦长一行第6格的数值为： (5分) 对于中心C和B有： 所以，频率一行第7格的数值为： (5分) 二、参考答案（14分） 假设截面积为时的压强差为，流速为， 假设截面积为时的压强为，流速为； 依题意可列方程： （3分） （3分） 由、两式可得： （2分） 又一样的时间内流过同样体积的血液，所以有： （2分） 由式可得 （2分） 式代入式可得 1 即，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一样，则： 由、两式可得： (2分) 所以，CWNG0.7-80/60-AII锅炉的功率为0.7MW。 （2）由上述的、两式可得： (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 (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=Q 由、两式可得： (3分) 所以，CWNG0.7-80/60-AII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 3.（3分）由：得 四、参考答案（16分） 接通开关时，电能表测出的是全部用电器在100s内消耗的总电能 （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 （1分） 断开开关前后的功率分别为： （1分） （1分） 所以，试验支路的串联（总）功率为： （2分） 试验支路的总电阻为： （1分） 电热暖手器的电阻为： （2分） 所以，电热暖手器的额定电压为： （2分） 在上述计算中，忽视了温度对电阻的影晌。在试验测试中，电热暖手器的实际电压为： ，小于其额定电压 （2分） 由于电流的热效应，温度上升，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，故其实际的额定电压也会大于测量值109V，因此忽视温度对电阻的影响，会导致计算结果偏小。 （3分） 五、参考答案（20分） 1.（12分）电路如下列图所示。 闭合开关（此时开关处于接通状态），电泵运转，开头注水。随着蓄水池中水位的渐渐上升，浮子A带动金属触头B上移，当升到最高水位时，闭合，接通电磁铁线圈，衔铁被吸下来，使开关断开，切断电泵的电源，停顿抽水。与此同时K4接通，由于K4与K1为并联，所以当水位下降使断开时，电磁铁线圈仍处于接通状态，电泵保持停顿状态。当水位下降到最低点时，开关闭合，接通电磁铁线圈，衔铁被吸下来，使开关断开，切断电磁铁线圈的电源，衔铁释放，使开关闭合，接通电泵的电源，再次注水。如此循环往复，实现自动注水。 K1 K2 B C A K5 E2 D2 F2 D1 F1 E1 K3 K4 电源源源源源 S1 S2 M 注：可以采纳分步骤累计分数的方法。 能连接电机的供电电路，并将连入电路。 （2分） 能将与电源连通，再将连入， （2分） 再将连入，再将与关联 （2分） 能将与电源连通，再将连入。 （2分） 文字表达要求简洁，条理清楚 （4分） 2.（4分）由图知，浮子上浮接通电路，必需满意： 由阿基米德定律可得， （4分） 即要实现自动注水的要求，浮子的最小体积是 （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、蓄水池距井水面的高度，电泵抽水时，通过电动机做功把电能转化为机械能。 （1分） （2分） 计算过程中，完全按抱负状态考虑，忽视能量的损失。 （1分） 六、参考答案 （20分） 1.（4分）该发动机的效率最高为： （4分） 2.（8分）， 每秒钟的做功冲程数为： （4分） 设做功冲程中的平均压强为P，则有用功率P为： （4分） 3.（6分）已知，亿吨 由于安装“增压器”前后有用功是一样的，所以有： （2分） （4分） 4.（2分）安装“增压器”后，仅节省柴油一项每年可为国家节省的资金为 0.34亿吨×3750元/吨=1275亿元 由此可以看出，假如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。应当说，节省和有效利用能源始终是人类需要努力的。 （2分）