題目列表(包括答案和解析)
第十五屆全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽復(fù)賽試題
一、(14分)王偉同學(xué)研究了均勻拉緊的琴弦發(fā)音頻率與弦長(zhǎng)的關(guān)系，并記錄了實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)(如下表所示)。請(qǐng)你根據(jù)記錄表格中的有關(guān)數(shù)據(jù)，分析并估算出他有意留出的空格中應(yīng)該填寫的數(shù)據(jù)(要求寫出估算的過程)。
音名 | 中央C 1 | D 2 | E 3 | F 4 | G 5 | A 6 | B 7 | C l |
唱名(C調(diào)) | D0 | Re | Mi | Fa | Sol | La | Si | Do’ |
頻率/Hz | 264 | 297 | 330 | 352 | 396 | 440 | 528 | |
弦長(zhǎng) | l | l | l | l | l | l | l |
二、(14分)類比水壓是形成水流的原因，李楠同學(xué)猜想，血液在血管內(nèi)流動(dòng)時(shí)也需要一定的壓力差來(lái)維持。假設(shè)血液勻速通過長(zhǎng)度一定的血管時(shí)，受到的阻力f與血液的流速v成正比，即f=kv。那么，要想讓血液勻速流過，血管兩端就需要一定的壓力差。設(shè)血管截面積為S1時(shí)，兩端所需的壓強(qiáng)差為△p1；若血管截面積減少10％時(shí)，為了維持在相同的時(shí)間內(nèi)流過同樣體積的血液，壓強(qiáng)差必須變?yōu)椤鱬2。請(qǐng)你通過計(jì)算比較△P1、△P2的大小，說(shuō)明血管變細(xì)可能是誘發(fā)高血壓的重要因素之一。
三、(16分)下表是某鍋爐廠生產(chǎn)的CWNG系列三種鍋爐的主要技術(shù)參數(shù)。
CWNG系列三種鍋主要技術(shù)參數(shù)
型號(hào) | 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／(kg·h－1) | 145 | ( ) | 290 |
外型尺寸／m3 | 2.7×1.5×2.9 | 3.0 x 1.5×2 | 3.0×1.9×2.9 |
煙囪尺寸／mm | Φ300×15000 | Φ350×15000 | Φ400×15 000 |
熱效率／％ | 75 | 75 | 75 |
出水溫度／℃ | 80 | 80 | 80 |
回水溫度／℃ | 60 | 60 | 60 |
總重量／t | 5 | 7.5 | 9 |
運(yùn)行壓力 | 常壓 | 常壓 | 常壓 |
供暖面積／m2 | 6 000 | ( ) | 12000 |
循環(huán)水量／(m3·h－1) | ( ) | 45 | 60 |
已知水的比熱容為4.2×103J／（kg·℃），假設(shè)三種鍋爐的燃煤效率相同，且煤均可達(dá)到完全燃燒。請(qǐng)根據(jù)上表回答以下問題：
1．根據(jù)表格中的已知數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)诒砀裰械乃膫�(gè)( )內(nèi)填上合適的數(shù)據(jù)。
2．按表格中的出水溫度和回水溫度，計(jì)算CWNGl．05—80／60AH型鍋爐每小時(shí)給住宅內(nèi)釋放的熱量是多少。
3．根據(jù)表格中已知數(shù)據(jù)計(jì)算燃燒的熱值為多少。
四、(16分)李明得到一個(gè)國(guó)外生產(chǎn)的電熱暖手器，銘牌上表示額定值的字樣中，能看清楚的只有"24W"這幾個(gè)字。為了能正確使用該電器，他把一只標(biāo)有"600Ω，0.4A'’的定值電阻與電熱暖手器和開關(guān)串聯(lián)起來(lái)，連接到家庭照明電路中，然后進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)觀察：將開關(guān)接通后，電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)137圈恰好用了100s；斷開開關(guān)后，電能表轉(zhuǎn)盤在1 min內(nèi)恰好轉(zhuǎn)了80圈；觀察電能表上標(biāo)有3000r(kW·h)的字樣；他在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間內(nèi)，家中其他用電器的使用情況沒有變化。請(qǐng)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，計(jì)算電熱暖手器的額定電壓是多少?你在計(jì)算過程中忽略了什么因素的影響?由此導(dǎo)致的計(jì)算結(jié)果是偏大還是偏小?
五、(20分)一所農(nóng)村中學(xué)常常因?yàn)椴荒芗皶r(shí)給水塔注水而停水，科技小組的同學(xué)知道后，利用下圖所示的器材設(shè)計(jì)了一個(gè)自動(dòng)注水模擬裝置。A為浮子(浮子及其連桿總重約15N)，在浮子連桿的上端有一可移動(dòng)金屬觸頭B(其受重力可忽略不計(jì))，它可以分別將其上、下的兩個(gè)固定觸點(diǎn)連通。C為水塔上的圓桶形蓄水池；M為配有電動(dòng)機(jī)的水泵(電泵)；D1、D2為彈簧，E1、E2為銜鐵，F(xiàn)1、F2為電磁鐵線圈；K1為最高水位限位開關(guān)。K2為最低水位限位開關(guān)，K3、K4、K5均為由電磁鐵銜鐵帶動(dòng)的觸頭開關(guān)。電磁鐵F1通電時(shí)，K4接通，斷電時(shí)，K3接通。電磁鐵F2斷電時(shí)，K5接通。S1、S2為開關(guān)。
1．請(qǐng)你按照下圖所示的器材，連接一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注水的模擬電路，并說(shuō)明自動(dòng)注水的過程。
2．要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注水的要求，浮子的最小體積約為多大?(g=10N／kg)
3．若設(shè)計(jì)要求每次自動(dòng)注水需在10min內(nèi)完成，需要知道或測(cè)量哪些物理量才能得到相匹配電泵的最小額定功率?請(qǐng)你用字母表示這些物理量，推導(dǎo)出電泵最小額定功率的表達(dá)式。在你的計(jì)算過程中，如果運(yùn)用了近似條件，請(qǐng)說(shuō)明。
六、(20分)在當(dāng)今世界，研制各種機(jī)器都必需考慮節(jié)約能源和治理廢氣污染這一重要課題。在內(nèi)燃機(jī)中，廢氣帶走了很多能量，如果能將這些能量再利用起來(lái)，會(huì)使內(nèi)燃機(jī)的效率提高許多。某工廠科研人員研制生產(chǎn)的四沖程汽車專用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，就采用了很多新技術(shù)。其中最重要的一項(xiàng)叫“增壓”技術(shù)，它是利用“廢氣渦輪增壓器”使排氣沖程中排出的高溫、高壓的廢氣去沖擊“廢氣渦輪”高速旋轉(zhuǎn)，它同時(shí)又帶動(dòng)同軸的進(jìn)氣系統(tǒng)中的“進(jìn)氣渦輪”也高速旋轉(zhuǎn)，從而增加吸氣沖程的進(jìn)氣量并增大進(jìn)氣氣壓，使做功沖程中柴油燃燒的更充分，燃?xì)鈮簭?qiáng)更大，同時(shí)也減少了廢氣中的有害物質(zhì)，達(dá)到提高柴油發(fā)動(dòng)機(jī)效率和減少?gòu)U氣污染的目的。這種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)有6個(gè)氣缸，氣缸直徑為ll0mm，活塞行程為135mm，當(dāng)轉(zhuǎn)速為2300r／min時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率為220kW，最低油耗可達(dá)240g／(kW·h)，柴油的熱值為4.3×107J／kg。請(qǐng)回答下列問題：
1．該柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的效率最高可達(dá)多少?
2．在做功沖程中氣缸內(nèi)的平均壓強(qiáng)是多少?
3．如果將我國(guó)這種機(jī)型的汽車柴油發(fā)動(dòng)機(jī)都安裝“增壓器”后，能使它們的平均效率由原來(lái)約31％提高到近35％，安裝前按每年消耗3億噸柴油估算，這項(xiàng)技術(shù)每年能為我國(guó)節(jié)約多少噸柴油?
4．如果目前我國(guó)柴油的平均價(jià)格為3750元／噸，根據(jù)上面的估算結(jié)果，計(jì)算使用“增壓”技術(shù)后僅節(jié)約柴油一項(xiàng)可使我國(guó)每年節(jié)約多少資金。由此你有哪些認(rèn)識(shí)?
第十五屆全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽復(fù)賽試題
一、(14分)王偉同學(xué)研究了均勻拉緊的琴弦發(fā)音頻率與弦長(zhǎng)的關(guān)系，并記錄了實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)(如下表所示)。請(qǐng)你根據(jù)記錄表格中的有關(guān)數(shù)據(jù)，分析并估算出他有意留出的空格中應(yīng)該填寫的數(shù)據(jù)(要求寫出估算的過程)。
音名 | 中央C 1 | D 2 | E 3 | F 4 | G 5 | A 6 | B 7 | C l |
唱名(C調(diào)) | D0 | Re | Mi | Fa | Sol | La | Si | Do’ |
頻率/Hz | 264 | 297 | 330 | 352 | 396 | 440 | 528 | |
弦長(zhǎng) | l | l | l | l | l | l | l |
二、(14分)類比水壓是形成水流的原因，李楠同學(xué)猜想，血液在血管內(nèi)流動(dòng)時(shí)也需要一定的壓力差來(lái)維持。假設(shè)血液勻速通過長(zhǎng)度一定的血管時(shí)，受到的阻力f與血液的流速v成正比，即f=kv。那么，要想讓血液勻速流過，血管兩端就需要一定的壓力差。設(shè)血管截面積為S1時(shí)，兩端所需的壓強(qiáng)差為△p1；若血管截面積減少10％時(shí)，為了維持在相同的時(shí)間內(nèi)流過同樣體積的血液，壓強(qiáng)差必須變?yōu)椤鱬2。請(qǐng)你通過計(jì)算比較△P1、△P2的大小，說(shuō)明血管變細(xì)可能是誘發(fā)高血壓的重要因素之一。
三、(16分)下表是某鍋爐廠生產(chǎn)的CWNG系列三種鍋爐的主要技術(shù)參數(shù)。
CWNG系列三種鍋主要技術(shù)參數(shù)
型號(hào) | 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／(kg·h－1) | 145 | ( ) | 290 |
外型尺寸／m3 | 2.7×1.5×2.9 | 3.0 x 1.5×2 | 3.0×1.9×2.9 |
煙囪尺寸／mm | Φ300×15000 | Φ350×15000 | Φ400×15 000 |
熱效率／％ | 75 | 75 | 75 |
出水溫度／℃ | 80 | 80 | 80 |
回水溫度／℃ | 60 | 60 | 60 |
總重量／t | 5 | 7.5 | 9 |
運(yùn)行壓力 | 常壓 | 常壓 | 常壓 |
供暖面積／m2 | 6 000 | ( ) | 12000 |
循環(huán)水量／(m3·h－1) | ( ) | 45 | 60 |
已知水的比熱容為4.2×103J／（kg·℃），假設(shè)三種鍋爐的燃煤效率相同，且煤均可達(dá)到完全燃燒。請(qǐng)根據(jù)上表回答以下問題：
1．根據(jù)表格中的已知數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)诒砀裰械乃膫�(gè)( )內(nèi)填上合適的數(shù)據(jù)。
2．按表格中的出水溫度和回水溫度，計(jì)算CWNGl．05—80／60AH型鍋爐每小時(shí)給住宅內(nèi)釋放的熱量是多少。
3．根據(jù)表格中已知數(shù)據(jù)計(jì)算燃燒的熱值為多少。
四、(16分)李明得到一個(gè)國(guó)外生產(chǎn)的電熱暖手器，銘牌上表示額定值的字樣中，能看清楚的只有"24W"這幾個(gè)字。為了能正確使用該電器，他把一只標(biāo)有"600Ω，0.4A'’的定值電阻與電熱暖手器和開關(guān)串聯(lián)起來(lái)，連接到家庭照明電路中，然后進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)觀察：將開關(guān)接通后，電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)137圈恰好用了100s；斷開開關(guān)后，電能表轉(zhuǎn)盤在1 min內(nèi)恰好轉(zhuǎn)了80圈；觀察電能表上標(biāo)有3000r(kW·h)的字樣；他在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間內(nèi)，家中其他用電器的使用情況沒有變化。請(qǐng)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，計(jì)算電熱暖手器的額定電壓是多少?你在計(jì)算過程中忽略了什么因素的影響?由此導(dǎo)致的計(jì)算結(jié)果是偏大還是偏小?
五、(20分)一所農(nóng)村中學(xué)常常因?yàn)椴荒芗皶r(shí)給水塔注水而停水，科技小組的同學(xué)知道后，利用下圖所示的器材設(shè)計(jì)了一個(gè)自動(dòng)注水模擬裝置。A為浮子(浮子及其連桿總重約15N)，在浮子連桿的上端有一可移動(dòng)金屬觸頭B(其受重力可忽略不計(jì))，它可以分別將其上、下的兩個(gè)固定觸點(diǎn)連通。C為水塔上的圓桶形蓄水池；M為配有電動(dòng)機(jī)的水泵(電泵)；D1、D2為彈簧，E1、E2為銜鐵，F(xiàn)1、F2為電磁鐵線圈；K1為最高水位限位開關(guān)。K2為最低水位限位開關(guān)，K3、K4、K5均為由電磁鐵銜鐵帶動(dòng)的觸頭開關(guān)。電磁鐵F1通電時(shí)，K4接通，斷電時(shí)，K3接通。電磁鐵F2斷電時(shí)，K5接通。S1、S2為開關(guān)。
1．請(qǐng)你按照下圖所示的器材，連接一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注水的模擬電路，并說(shuō)明自動(dòng)注水的過程。
2．要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注水的要求，浮子的最小體積約為多大?(g=10N／kg)
3．若設(shè)計(jì)要求每次自動(dòng)注水需在10min內(nèi)完成，需要知道或測(cè)量哪些物理量才能得到相匹配電泵的最小額定功率?請(qǐng)你用字母表示這些物理量，推導(dǎo)出電泵最小額定功率的表達(dá)式。在你的計(jì)算過程中，如果運(yùn)用了近似條件，請(qǐng)說(shuō)明。
六、(20分)在當(dāng)今世界，研制各種機(jī)器都必需考慮節(jié)約能源和治理廢氣污染這一重要課題。在內(nèi)燃機(jī)中，廢氣帶走了很多能量，如果能將這些能量再利用起來(lái)，會(huì)使內(nèi)燃機(jī)的效率提高許多。某工廠科研人員研制生產(chǎn)的四沖程汽車專用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，就采用了很多新技術(shù)。其中最重要的一項(xiàng)叫“增壓”技術(shù)，它是利用“廢氣渦輪增壓器”使排氣沖程中排出的高溫、高壓的廢氣去沖擊“廢氣渦輪”高速旋轉(zhuǎn)，它同時(shí)又帶動(dòng)同軸的進(jìn)氣系統(tǒng)中的“進(jìn)氣渦輪”也高速旋轉(zhuǎn)，從而增加吸氣沖程的進(jìn)氣量并增大進(jìn)氣氣壓，使做功沖程中柴油燃燒的更充分，燃?xì)鈮簭?qiáng)更大，同時(shí)也減少了廢氣中的有害物質(zhì)，達(dá)到提高柴油發(fā)動(dòng)機(jī)效率和減少?gòu)U氣污染的目的。這種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)有6個(gè)氣缸，氣缸直徑為ll0mm，活塞行程為135mm，當(dāng)轉(zhuǎn)速為2300r／min時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率為220kW，最低油耗可達(dá)240g／(kW·h)，柴油的熱值為4.3×107J／kg。請(qǐng)回答下列問題：
1．該柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的效率最高可達(dá)多少?
2．在做功沖程中氣缸內(nèi)的平均壓強(qiáng)是多少?
3．如果將我國(guó)這種機(jī)型的汽車柴油發(fā)動(dòng)機(jī)都安裝“增壓器”后，能使它們的平均效率由原來(lái)約31％提高到近35％，安裝前按每年消耗3億噸柴油估算，這項(xiàng)技術(shù)每年能為我國(guó)節(jié)約多少噸柴油?
4．如果目前我國(guó)柴油的平均價(jià)格為3750元／噸，根據(jù)上面的估算結(jié)果，計(jì)算使用“增壓”技術(shù)后僅節(jié)約柴油一項(xiàng)可使我國(guó)每年節(jié)約多少資金。由此你有哪些認(rèn)識(shí)?
（1）2.75（說(shuō)明：答案在2.71～2.79之間即可）；
（2）溫度計(jì)的玻璃泡碰到容器底部 （容易題）
2．請(qǐng)你試一試：
（1）如圖9―10所示的水筆芯，當(dāng)上端開口堵住后書寫了一會(huì)兒，筆尖就無(wú)法寫出字了。發(fā)生這種現(xiàn)象的主要原因是 。
（2）當(dāng)水筆的筆尖朝上書寫了一會(huì)兒，筆尖也無(wú)法寫出水了。發(fā)生這種現(xiàn)象的主要原因是
。
（3）圖中的水筆在太空中是無(wú)法使用的，請(qǐng)發(fā)揮你的想象力為這種筆提出一種改進(jìn)措施：
。
【參考答案】
（1）大氣壓的作用；
（2）重力的作用；
（3）略（說(shuō)明：只要能針對(duì)水筆在太空中由于失重而造成無(wú)法朝著筆尖的方向流出墨水的現(xiàn)象，提出改進(jìn)措施，使得墨水受到一個(gè)持續(xù)向筆尖方向的力即可 ）
（中檔題）
3． 小小文具盒里蘊(yùn)含著豐富的物理知識(shí)，可以用來(lái)做很多物理實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)你利用文具盒中的文具設(shè)計(jì)兩個(gè)物理小實(shí)驗(yàn)，只要求寫出實(shí)驗(yàn)的做法和要說(shuō)明的物理問題。
[ 示例 ]把鉛筆立在桌面上，可以看到鉛筆形成一個(gè)影子。說(shuō)明光是沿直線傳播。
答：（1）
（2）
【參考答案】
（1）用力彎塑料尺，塑料尺變彎。說(shuō)明力可以改變物體的形狀。
（2）用兩手指按住圓珠筆的筆尖和筆尾，按住筆尖的手指更痛。（說(shuō)明：用其他方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，能說(shuō)明問題的同樣給分）
（中檔題）
4.小明彎曲手中的鋼鋸片，感覺到彈力大小與彎曲程度有關(guān)，同時(shí)他猜想，彈力大小可能還跟鋼鋸片的長(zhǎng)度有關(guān)。于是他和同學(xué)合作進(jìn)行了圖9―11所示的實(shí)驗(yàn)，將鋼鋸片夾在厚書內(nèi)，伸出的長(zhǎng)度(簡(jiǎn)稱長(zhǎng)度)用L表示；鋼鋸片形變量(彎曲程度)用末端側(cè)移量x表示，鋼鋸片的彈力用F表示，其大小等于測(cè)力計(jì)的讀數(shù)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表。
（1）由第 次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，鋼鋸片在形變量x一定時(shí)，彈力F 隨長(zhǎng)度L的
而
（選填“增大”或“減小”）；
（2）由第3～7次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，鋼鋸片在長(zhǎng)度L一定時(shí)，彈力F跟形變量x成
；
（3）請(qǐng)用表中鋼鋸片長(zhǎng)度L為
（4）分析圖象，進(jìn)一步歸納得出：
。
【參考答案】
（1）1、2、4 ， 增大（或減�。�，減�。ɑ蛟龃螅�；
（2）正比 ；
（3）圖象略；
（4）彈力F與x成正比只在x小于
（稍難題）
（四）計(jì)算題
1．餐飲業(yè)的浪費(fèi)現(xiàn)象比較嚴(yán)重。小偉同學(xué)利用暑假到某餐館進(jìn)行社會(huì)調(diào)查，以事實(shí)來(lái)提醒人們注意節(jié)約。他每天從餐館收集到顧客剩余、丟棄的啤酒約
（1）一瓶未開封啤酒的質(zhì)量；
（2）該餐館相當(dāng)于每天浪費(fèi)幾瓶未開封的啤酒；
（3）啤酒的密度。
【參考答案】
（１）一瓶未開封啤酒的質(zhì)量：m1=m-m0=
（２）每天浪費(fèi)的啤酒瓶數(shù)： 
（取33瓶）
（3）啤酒的密度：
（容易題）
2．發(fā)光二極管是一種發(fā)展前景十分看好的節(jié)能照明燈具，我國(guó)計(jì)劃在2008年北京奧運(yùn)會(huì)上大量使用它。電子制作興趣小組的同學(xué)用“2.5V 10mA”的高亮發(fā)光二極管制作手電筒，電路如圖9―12所示。
（1）若電源電壓為3V，為使發(fā)光二極管正常發(fā)光，R應(yīng)取何值？
（2）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，4只高亮發(fā)光二極管與1只“2.5V
【參考答案】
（1）電阻R與發(fā)光二極管串聯(lián)
UR ＝ U－ U管 ＝ 3V－ 2.5V ＝ 0.5 V
I
R= I管 = 10 mA =
由歐姆定律 
得 
（2）P管總= 4P管 = 4 U管I管 = 4 × 2.5V × 0.01A = 0.1W
P燈 = U燈I燈 = 2.5V × 0.3A = 0.75 W
ΔP = P燈－P管總 = 0.75 W－0.1W = 0.65 W
W = ΔPt = 0.65 W×10×3600s = 2.34×104J
（中檔題）
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