长沙初中应用物理竞赛复赛试题.docx
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长沙初中应用物理竞赛复赛试题
2012年长沙市初中应用物理知识竞赛复赛试题
考试时间:
2012年4月15日(星期日)上午8:
30-10:
00
考生注意:
1.本学科试卷共三道大题,满分100分,考试时量90分钟。
2.解答题要求写出必要的文字说明、公式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分。
各题中要求解答的物理量,必须写出数值和单位,只写数值而无单位的,不能得分。
3.本卷中取g=10N/kg,。
一、选择题(本题共6小题,每小题4分,共24分。
以下各小题给出的四个选项中只有一个是正确的,把正确选项的字母填在下列表格中)
题号
1
2
3
4
5
6
答案
1.鸡尾酒是由几种不同颜色的酒调配而成的.经调配后不同颜色的酒界面分明,这是由于不同颜色的酒有
不同密度不同体积
2.某同学在郊游时,用照相机拍照时,一只苍蝇刚好落到镜头上,所拍出的照片
A.不能成像
B.成苍蝇的像
C.成一半像
D.成所拍的景物像,不过像会变暗一些
3.如右图所示,吊篮的重力为400N,动滑轮组的重力为50N,定滑轮重力为
40N,人重为600N,人在吊篮里拉绳子不动时,人需用力
A.218NB.220NC.210ND.236N
4.如图是小林家里电热水器的工作原理图,热水器有高中低三档功率。
小林发现热水器高档位不能正常工作,其他档位能正常工作。
小林猜想造成故障的原因有以下四种,你认为可能是
A.a处接触不良
B.b处接触不良
C.某电热丝短路
D.某电热丝开路
5.如图,一木块上面放一块实心铁块A,木块顶部刚好与水面相齐,在同样的木块下面挂另一实心铁块B,木块也刚好全部浸入水中,则A、B两铁块的体积比为
A.34:
39
B.39:
34
C.44:
39
D.39:
44
6.如图,已知R2=2R1,电源电压U=10V,且保持不变,当闭合开关S,并调节滑片P使它位于R3的A处,这时流过R3的电流为IA;后断开开关S,并调节滑片P,使它位于R3的B处,这时流过R3的电流为IB,电压表示数为3V.若两次电流IA∶IB=2∶1.则
A.先后两次电压表示数比为1:
2
B.RA与RB之比为1:
2
C.先后两次总功率之比为1:
2
D.RA与RB消耗的功率之比为8:
1
二、简答题(本题共2小题,第7题12分,第8题12分,共24分)
7.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:
一架天平和配套的砝码、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、一把摄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℃。
请帮助小明设计一下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)。
8.在如图所示的电路中,直流发电机的电压为250V,内阻r=3Ω,导线电阻R1=R2=1Ω,电热器组中装有50只完全相同的电热器,每只电热器的额定电压为200V,额定功率为1000W,其它电阻不计,并且不计电热器电阻随温度的变化,试求:
(1)当接通几只电热器时,实际使用的电热器都能正常工作?
(2)当接通几只电热器时,电热器组加热物体最快?
(3)当接通几只电热器时,电阻R1、R2上消耗的功率最大?
三、综合应用题(本题共3小题,第9题16分,第10题18分,第11题18分,共52分)
9.某种小型汽油发动机外形如图所示,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)
发电机
型号XGQF5.0
型号XGQF5.0
额定功率8.3kW
额定输出功率5kW
噪声73db
额定输出电压220V
连续运行时间8h
额定频率50Hz
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?
(2)已知汽油的热值是q=4.6×107J/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?
(3)汽油发电机将内能转化为电能的效率是多少?
10.在一些地区的电力线路铺设过程中,会使用简易绞盘将沉重的混凝土电线杆立起来。
其主要结构如下左图所示。
作业时,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竖直站立。
已知,某个绞盘的轴直径D=10cm,各横杆末端到轴心的距离L=1m。
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的情形如下右图所示,设此时绞盘的机械效率η=80%,定滑轮的阻力可忽略不计。
(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?
(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。
11.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。
当照明电源突然停电时,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
充电时间
应急照明时间
应急照明功率
AC200V
<24h
>90min
0.96W×2
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
灯泡
2只
2.4V
Ni-Cd
2.4V
1.8Ah
(注:
蓄电池的容量Q的计算公式:
)
(一).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?
(二).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:
DC6V)1只,导线(足量),如图所示。
(1)请你帮助小兰在图上完成简易应急照明的接线。
要求如下:
①家庭电路正常工作时,充电器自动给蓄电池充电,各灯泡不发光;
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,且在一盏小灯泡灯丝烧断后还应该有部分小灯泡能正常工作;
(2)小明看到小兰连接的电路后,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。
2012年长沙市初中应用物理知识竞赛复赛试题
参考解答与评分标准
一、选择题(本题共6小题,每小题4分,共24分。
)
题号
1
2
3
4
5
6
答案
B
D
C
A
A
D
二、简答题(本题共2小题,第7题12分,第8题12分,共24分)
7.
(一)、实验步骤:
(1)用调好的天平测量小烧杯的质量m1;(1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)
(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,迅速用天平测量出其总质量m3后,立刻将冰块倒入保温桶内的水中,盖紧桶盖;(2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。
(2分)
(二)、冰块的熔化热的表达式为:
(3分)
8.解:
由算得,每只电热器电阻=40Ω,其额定电流0=5A.(2分)
(1)要使电热器正常工作,则电热器两端的实际电压必为200V(1分)
故干路电流(2分)
所以电热器的只数(1分)
(2)要使电热器组加热物体最快,就必须使其电功率最大,可将R1、R2视为电源内阻,则要使电热器组总功率最大时,其总电阻(2分)
所以有(2分)
(3)要使R1、R2消耗的功率最大,须使干路中电流最大,即电路中总电阻最小,也即并联的电阻越多并联电路的总电阻越小.所以有n4=50只.(2分)
三、综合应用题(本题共3小题,第9题16分,第10题18分,第11题18分,共52分)
9.(16分)
(1)发电机能够提供的电能W电=P电=5kW×8h=40kW·h(3分)
(2)汽油机的效率(3分)
所以油箱的最小容积
(4分)
(3)汽油发电机将内能转化为电能的效率
(6分)
或
10.(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。
由杠杆平衡条件,有:
(4分)
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。
(2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(1分)
工人推力总共做的功为:
(1分)
绞盘拉动钢丝绳移动的距离为(1分)
绞盘对钢丝绳所作的有用功为:
(1分)
绞盘的机械效率为(2分)
所以(1分)
(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;而钢丝绳拉力线杆的力F′的力臂LF’却在逐渐增大;根据杠杆平衡条件:
,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LF’,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拉的推力F减小一些。
(2分)
11.(18分)
(一).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:
(2分)
干路中的总电流:
(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:
(2分)
(二).
(1)简易应急照明灯的接线如图答2所示。
说明:
上述电路图的6分具体分布如下:
①电磁继电器的电磁铁应接于低压直流电源的输出端。
②充电器给蓄电池充电时应注意蓄电池的正、负极。
③为了保证各个小灯泡正常工作,应如图连接。
若四个小灯泡接成先两两并联后再串联,扣
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- 长沙 初中 应用 物理 竞赛 复赛 试题