工人用一根很長(zhǎng)的已供水的自來(lái)水管的一端敲一下水管，工人乙在水管的另一端貼近管壁，可聽(tīng)到

1. A.
   一次敲擊聲
2. B.
   兩次敲擊聲
3. C.
   三次敲擊聲
4. D.
   四次敲擊聲

第十四屆全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽復(fù)賽試題

一、(14分)1998年某地區(qū)遭受特大洪澇災(zāi)害。為了抗洪搶險(xiǎn)，急需在20h內(nèi)從甲地調(diào)運(yùn)65t鋼材到乙地�，F(xiàn)僅剩下一艘滿載時(shí)排水量為80t的貨船，船身(包括船員)質(zhì)量約17t，已知甲、乙兩地的水路距離為80km，船行駛的平均速度為lOkm/h(不計(jì)水流速度)。

    (1)請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)完成此項(xiàng)任務(wù)的可行性方案；

    (2)通過(guò)分析、計(jì)算，找出最佳方案。(鋼材的密度為7.9×10³kg/m³)

二、(18分)圖l為一種電磁爐的原理示意圖。它是利用高頻電流在電磁爐內(nèi)部線圈中產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁化鐵磁材料制成的烹飪鍋，在鍋體形成無(wú)數(shù)小的渦流(感應(yīng)電流)而產(chǎn)生焦耳熱。同時(shí)，被磁化的鐵磁材料分子因摩擦、碰撞而發(fā)熱。從而使鍋體自身發(fā)熱達(dá)到加熱食物的目的。

  (1)使用電磁爐加熱食物時(shí)，不產(chǎn)生明火，無(wú)煙塵，無(wú)廢氣，清潔、安全、高效、節(jié)能。請(qǐng)寫(xiě)出電磁爐在使用中可能涉及的物理知識(shí)(只寫(xiě)名稱不寫(xiě)內(nèi)容，不少于10個(gè)可得滿分)。

(2)在使用電磁爐時(shí)，爐和鍋之間的熱是由_______傳

遞給_______的。電磁爐加熱食物的過(guò)程中消耗______

____能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_________能；若用該電磁爐1次蒸熟

5個(gè)饅頭需用時(shí)間25min，那么，1次只蒸熟1個(gè)同樣

大小的饅頭大約需要________min。

(3)某款電磁爐性能參數(shù)如下表所示：

    根據(jù)上表數(shù)據(jù)，若電磁爐在功率調(diào)節(jié)和溫度調(diào)節(jié)的范圍內(nèi)，加熱溫度隨功率調(diào)節(jié)的變化圖象是一直線，電磁爐工作電壓正常，在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，燒開(kāi)一鍋質(zhì)量為3kg、溫度為22℃的水最多需要多少時(shí)間(不計(jì)鍋吸熱及熱散失)?

三、(18分)有人在夏季用簡(jiǎn)易曬水箱給水加熱用來(lái)淋浴，這不僅能節(jié)省能源，而且很方便。李明和張華想利用這樣的裝置估測(cè)太陽(yáng)光對(duì)地球表面輻射的強(qiáng)度的大小。也就是說(shuō)，太陽(yáng)光垂直照射地球表面時(shí)，地球表面單位時(shí)間單位面積所獲得的能量是多少。實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示，曬水箱內(nèi)部是被涂黑的，箱體外加了保溫層，上面開(kāi)口并蓋有透明玻璃板。

    在估測(cè)之前要首先弄清，透過(guò)玻璃板的太陽(yáng)光能量究竟占太陽(yáng)輻射到玻璃板上的能量的百分之幾?李明和張華各拿一塊實(shí)驗(yàn)用的玻璃板，把陽(yáng)光反射到墻上的同一個(gè)地方，他們發(fā)現(xiàn)，兩塊反射光斑重疊處的強(qiáng)度，和太陽(yáng)光直接射到地上的強(qiáng)度差不多。

    (1)透過(guò)玻璃板的太陽(yáng)光能量占太陽(yáng)輻射到玻璃板上的能量的百分之幾?你在得出這個(gè)結(jié)論時(shí)做了什么假設(shè)?假設(shè)的根據(jù)是什么?

    (2)請(qǐng)你幫助他們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并寫(xiě)出具體的實(shí)驗(yàn)步驟。

    (3)請(qǐng)你對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的可行性做出評(píng)價(jià)。

四、(18分)用電流表和電壓表測(cè)電流和電壓時(shí)，通常并不考慮儀表本身電阻對(duì)待測(cè)電路的影響，而將其視為“理想儀表”，即認(rèn)為電流表的內(nèi)電阻為零，電壓表的內(nèi)電阻為無(wú)限大。實(shí)際上，電流表和電壓表都有一定電阻值，因而我們可以把電流表看成一個(gè)能顯示通過(guò)自身電流大小的其阻值很小的電阻；可以把電壓表看成一個(gè)能顯示自身兩端電壓大小的其阻值很大的電阻。所以，把電流表或電壓表接入待測(cè)電路時(shí)，就相當(dāng)于在待測(cè)電路中串聯(lián)一個(gè)電阻，或并聯(lián)一個(gè)電阻。這樣，電流表兩端就要有一定的電壓，電壓表中就要通過(guò)一定的電流，因此實(shí)際上很難同時(shí)精確地測(cè)出待測(cè)電阻兩端的電壓和通過(guò)待測(cè)電阻的電流。

    1．現(xiàn)有一個(gè)量程為0．6A，內(nèi)電阻為0．13Ω的電流表，能否用它測(cè)量某電路兩端的電壓?若不能，請(qǐng)說(shuō)明理由。若能，請(qǐng)說(shuō)明用它能測(cè)量的最大電壓值。

    2．現(xiàn)要精確測(cè)量一個(gè)阻值約為8Ω的電阻Rx，實(shí)驗(yàn)室提供下列器材。

    ·電流表A₁：量程100mA，內(nèi)電阻r₁=4Ω

    ·電流表A₂：量程500mA，內(nèi)電阻r₂=750Ω

    ·電壓表V：量程10V，內(nèi)電阻r₃=10kΩ

    ·變阻器R₀：阻值約10Ω·定值電阻R1：阻值為10kΩ

    ·電池E：兩端電壓約l.5V

    ·開(kāi)關(guān)s、導(dǎo)線若干個(gè)

(1)選出你測(cè)量時(shí)所需的適當(dāng)器材，并在虛線方框中畫(huà)出電路圖。

(2)需要測(cè)量哪些物理量?根據(jù)所測(cè)物理量，寫(xiě)出被測(cè)電阻Rx的表達(dá)式。

五、(16分)圖3甲是使用汽車打撈水下重物的示意圖。汽車通過(guò)定滑輪牽引水下一個(gè)圓柱形重物，在整個(gè)打撈過(guò)程中，汽車以恒定的速度v=0．2m/s向右運(yùn)動(dòng)。圖3乙是此過(guò)程中汽車?yán)瓌?dòng)重物的功率P隨時(shí)間t變化的圖象。設(shè)t=0時(shí)汽車開(kāi)始提升重物，忽略水的阻力和滑輪的摩擦，g取10N/kg。求：

    (1)圓柱形重物的質(zhì)量；(2)圓柱形重物的密度；(3)打撈前，圓柱形重物上表面所受的水的壓力。

六、(16分)圖4為一種電飯煲的工作原理圖。下面是王寧同學(xué)對(duì)電飯煲工作原理的研究，請(qǐng)你也參與共同探討。

  按下、扳起電飯煲的開(kāi)關(guān)，有一種“粘連”“吸引”的感覺(jué)，取出飯鍋，發(fā)現(xiàn)電飯煲的底部有一個(gè)凸起物．它可以上下彈動(dòng)，能被磁鐵吸引。王寧同學(xué)通過(guò)用

這個(gè)電飯煲做米飯和燒水來(lái)研究它的工作情況，請(qǐng)回答他在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的如下問(wèn)題。

    (1)圖4中只有兩根外接導(dǎo)線，這樣的用電器有什么危害?應(yīng)當(dāng)怎樣加以完善?

    (2)將三腳插頭插入電源插座，不用按開(kāi)關(guān)，指示燈就發(fā)亮，按下開(kāi)關(guān)后，指示燈亮度不變。此時(shí)為什么開(kāi)關(guān)對(duì)指示燈的亮度沒(méi)有影響?

    (3)電飯煲工作了15min，會(huì)出現(xiàn)大量“白氣”，這些“白氣”是怎樣形成的?

    (4)電飯煲工作了25min，聽(tīng)到“啪”的一聲，指示燈不亮了。以此推測(cè)，感溫軟磁體的磁性可能受什么因素影響?怎樣影響?

    (5)聽(tīng)到“啪”的一聲后又過(guò)了l0min，指示燈又發(fā)光，一會(huì)兒指示燈又熄滅了。分析在相同條件下，不同種類金屬的熱脹冷縮程度是否一樣?

    (6)要想獲得恒溫的溫水，你可以怎樣做?

    (7)電飯煲使用較長(zhǎng)一段時(shí)間后，常常在飯未完全熟透時(shí)就“跳閘”，這樣就會(huì)出現(xiàn)“夾生飯”，請(qǐng)問(wèn)這種情況電飯煲可能在什么地方出現(xiàn)了故障?為什么?

第十四屆全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽復(fù)賽試題

一、(14分)1998年某地區(qū)遭受特大洪澇災(zāi)害。為了抗洪搶險(xiǎn)，急需在20h內(nèi)從甲地調(diào)運(yùn)65t鋼材到乙地。現(xiàn)僅剩下一艘滿載時(shí)排水量為80t的貨船，船身(包括船員)質(zhì)量約17t，已知甲、乙兩地的水路距離為80km，船行駛的平均速度為lOkm/h(不計(jì)水流速度)。

    (1)請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)完成此項(xiàng)任務(wù)的可行性方案；

    (2)通過(guò)分析、計(jì)算，找出最佳方案。(鋼材的密度為7.9×10³kg/m³)

二、(18分)圖l為一種電磁爐的原理示意圖。它是利用高頻電流在電磁爐內(nèi)部線圈中產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁化鐵磁材料制成的烹飪鍋，在鍋體形成無(wú)數(shù)小的渦流(感應(yīng)電流)而產(chǎn)生焦耳熱。同時(shí)，被磁化的鐵磁材料分子因摩擦、碰撞而發(fā)熱。從而使鍋體自身發(fā)熱達(dá)到加熱食物的目的。

  (1)使用電磁爐加熱食物時(shí)，不產(chǎn)生明火，無(wú)煙塵，無(wú)廢氣，清潔、安全、高效、節(jié)能。請(qǐng)寫(xiě)出電磁爐在使用中可能涉及的物理知識(shí)(只寫(xiě)名稱不寫(xiě)內(nèi)容，不少于10個(gè)可得滿分)。

(2)在使用電磁爐時(shí)，爐和鍋之間的熱是由_______傳

遞給_______的。電磁爐加熱食物的過(guò)程中消耗______

____能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_________能；若用該電磁爐1次蒸熟

5個(gè)饅頭需用時(shí)間25min，那么，1次只蒸熟1個(gè)同樣

大小的饅頭大約需要________min。

(3)某款電磁爐性能參數(shù)如下表所示：

    根據(jù)上表數(shù)據(jù)，若電磁爐在功率調(diào)節(jié)和溫度調(diào)節(jié)的范圍內(nèi)，加熱溫度隨功率調(diào)節(jié)的變化圖象是一直線，電磁爐工作電壓正常，在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，燒開(kāi)一鍋質(zhì)量為3kg、溫度為22℃的水最多需要多少時(shí)間(不計(jì)鍋吸熱及熱散失)?

三、(18分)有人在夏季用簡(jiǎn)易曬水箱給水加熱用來(lái)淋浴，這不僅能節(jié)省能源，而且很方便。李明和張華想利用這樣的裝置估測(cè)太陽(yáng)光對(duì)地球表面輻射的強(qiáng)度的大小。也就是說(shuō)，太陽(yáng)光垂直照射地球表面時(shí)，地球表面單位時(shí)間單位面積所獲得的能量是多少。實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示，曬水箱內(nèi)部是被涂黑的，箱體外加了保溫層，上面開(kāi)口并蓋有透明玻璃板。

    在估測(cè)之前要首先弄清，透過(guò)玻璃板的太陽(yáng)光能量究竟占太陽(yáng)輻射到玻璃板上的能量的百分之幾?李明和張華各拿一塊實(shí)驗(yàn)用的玻璃板，把陽(yáng)光反射到墻上的同一個(gè)地方，他們發(fā)現(xiàn)，兩塊反射光斑重疊處的強(qiáng)度，和太陽(yáng)光直接射到地上的強(qiáng)度差不多。

    (1)透過(guò)玻璃板的太陽(yáng)光能量占太陽(yáng)輻射到玻璃板上的能量的百分之幾?你在得出這個(gè)結(jié)論時(shí)做了什么假設(shè)?假設(shè)的根據(jù)是什么?

    (2)請(qǐng)你幫助他們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并寫(xiě)出具體的實(shí)驗(yàn)步驟。

    (3)請(qǐng)你對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的可行性做出評(píng)價(jià)。

四、(18分)用電流表和電壓表測(cè)電流和電壓時(shí)，通常并不考慮儀表本身電阻對(duì)待測(cè)電路的影響，而將其視為“理想儀表”，即認(rèn)為電流表的內(nèi)電阻為零，電壓表的內(nèi)電阻為無(wú)限大。實(shí)際上，電流表和電壓表都有一定電阻值，因而我們可以把電流表看成一個(gè)能顯示通過(guò)自身電流大小的其阻值很小的電阻；可以把電壓表看成一個(gè)能顯示自身兩端電壓大小的其阻值很大的電阻。所以，把電流表或電壓表接入待測(cè)電路時(shí)，就相當(dāng)于在待測(cè)電路中串聯(lián)一個(gè)電阻，或并聯(lián)一個(gè)電阻。這樣，電流表兩端就要有一定的電壓，電壓表中就要通過(guò)一定的電流，因此實(shí)際上很難同時(shí)精確地測(cè)出待測(cè)電阻兩端的電壓和通過(guò)待測(cè)電阻的電流。

    1．現(xiàn)有一個(gè)量程為0．6A，內(nèi)電阻為0．13Ω的電流表，能否用它測(cè)量某電路兩端的電壓?若不能，請(qǐng)說(shuō)明理由。若能，請(qǐng)說(shuō)明用它能測(cè)量的最大電壓值。

    2．現(xiàn)要精確測(cè)量一個(gè)阻值約為8Ω的電阻Rx，實(shí)驗(yàn)室提供下列器材。

    ·電流表A₁：量程100mA，內(nèi)電阻r₁=4Ω

    ·電流表A₂：量程500mA，內(nèi)電阻r₂=750Ω

    ·電壓表V：量程10V，內(nèi)電阻r₃=10kΩ

    ·變阻器R₀：阻值約10Ω·定值電阻R1：阻值為10kΩ

    ·電池E：兩端電壓約l.5V

    ·開(kāi)關(guān)s、導(dǎo)線若干個(gè)

(1)選出你測(cè)量時(shí)所需的適當(dāng)器材，并在虛線方框中畫(huà)出電路圖。

(2)需要測(cè)量哪些物理量?根據(jù)所測(cè)物理量，寫(xiě)出被測(cè)電阻Rx的表達(dá)式。

五、(16分)圖3甲是使用汽車打撈水下重物的示意圖。汽車通過(guò)定滑輪牽引水下一個(gè)圓柱形重物，在整個(gè)打撈過(guò)程中，汽車以恒定的速度v=0．2m/s向右運(yùn)動(dòng)。圖3乙是此過(guò)程中汽車?yán)瓌?dòng)重物的功率P隨時(shí)間t變化的圖象。設(shè)t=0時(shí)汽車開(kāi)始提升重物，忽略水的阻力和滑輪的摩擦，g取10N/kg。求：

    (1)圓柱形重物的質(zhì)量；(2)圓柱形重物的密度；(3)打撈前，圓柱形重物上表面所受的水的壓力。

六、(16分)圖4為一種電飯煲的工作原理圖。下面是王寧同學(xué)對(duì)電飯煲工作原理的研究，請(qǐng)你也參與共同探討。

  按下、扳起電飯煲的開(kāi)關(guān)，有一種“粘連”“吸引”的感覺(jué)，取出飯鍋，發(fā)現(xiàn)電飯煲的底部有一個(gè)凸起物．它可以上下彈動(dòng)，能被磁鐵吸引。王寧同學(xué)通過(guò)用

這個(gè)電飯煲做米飯和燒水來(lái)研究它的工作情況，請(qǐng)回答他在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的如下問(wèn)題。

    (1)圖4中只有兩根外接導(dǎo)線，這樣的用電器有什么危害?應(yīng)當(dāng)怎樣加以完善?

    (2)將三腳插頭插入電源插座，不用按開(kāi)關(guān)，指示燈就發(fā)亮，按下開(kāi)關(guān)后，指示燈亮度不變。此時(shí)為什么開(kāi)關(guān)對(duì)指示燈的亮度沒(méi)有影響?

    (3)電飯煲工作了15min，會(huì)出現(xiàn)大量“白氣”，這些“白氣”是怎樣形成的?

    (4)電飯煲工作了25min，聽(tīng)到“啪”的一聲，指示燈不亮了。以此推測(cè)，感溫軟磁體的磁性可能受什么因素影響?怎樣影響?

    (5)聽(tīng)到“啪”的一聲后又過(guò)了l0min，指示燈又發(fā)光，一會(huì)兒指示燈又熄滅了。分析在相同條件下，不同種類金屬的熱脹冷縮程度是否一樣?

    (6)要想獲得恒溫的溫水，你可以怎樣做?

    (7)電飯煲使用較長(zhǎng)一段時(shí)間后，常常在飯未完全熟透時(shí)就“跳閘”，這樣就會(huì)出現(xiàn)“夾生飯”，請(qǐng)問(wèn)這種情況電飯煲可能在什么地方出現(xiàn)了故障?為什么?

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(xiě)的數(shù)據(jù)(要求寫(xiě)出估算的過(guò)程)。

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(guò)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(guò)，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(guò)同樣體積的血液，壓強(qiáng)差必須變?yōu)椤鱬₂。請(qǐng)你通過(guò)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)

    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(wèn)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(kāi)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(kāi)關(guān)接通后，電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)137圈恰好用了100s；斷開(kāi)開(kāi)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(méi)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(guò)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(kāi)關(guān)。K₂為最低水位限位開(kāi)關(guān)，K₃、K₄、K₅均為由電磁鐵銜鐵帶動(dòng)的觸頭開(kāi)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(kāi)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(guò)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(guò)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(wèn)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(xiě)的數(shù)據(jù)(要求寫(xiě)出估算的過(guò)程)。

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(guò)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(guò)，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(guò)同樣體積的血液，壓強(qiáng)差必須變?yōu)椤鱬₂。請(qǐng)你通過(guò)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)

    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(wèn)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(kāi)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(kāi)關(guān)接通后，電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)137圈恰好用了100s；斷開(kāi)開(kāi)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(méi)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(guò)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(kāi)關(guān)。K₂為最低水位限位開(kāi)關(guān)，K₃、K₄、K₅均為由電磁鐵銜鐵帶動(dòng)的觸頭開(kāi)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(kāi)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(guò)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(guò)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(wèn)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)?

力學(xué)綜合計(jì)算題分類例析

綜觀歷年各省市中考題，不難發(fā)現(xiàn)，力學(xué)計(jì)算大多以綜合題的形式出現(xiàn)，單獨(dú)用一個(gè)知識(shí)點(diǎn)只對(duì)某一個(gè)物理量（如密度、壓強(qiáng)等）進(jìn)行求解的力學(xué)計(jì)算題已很少見(jiàn)了，絕大部分力學(xué)的計(jì)算題都有一定的綜合性。綜合題的優(yōu)點(diǎn)是：一方面能考查學(xué)生分析、理解和推理的思維能力，另一方面考查學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力和知識(shí)遷移能力。這完全符合新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求和目標(biāo)，所以這種題型在今后的中考中仍將占有很重要的位置。本專題從以下幾個(gè)方面對(duì)這類計(jì)算題進(jìn)行分析探究。以指導(dǎo)同學(xué)們解題時(shí)抓住要點(diǎn)，一舉突破。

一.思路和方法

1.讀懂題意或圖示，明確已知量和所求量。

有些新題型會(huì)出現(xiàn)一些新名詞或概念，有的已知條件比較隱蔽，應(yīng)該努力挖掘出對(duì)解題有用的信息。

2.分析研究對(duì)象所處的狀態(tài)或物理過(guò)程，找出已知量和未知量之間的聯(lián)系。

為了幫助分析，通常對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析并畫(huà)出受力圖，確定哪些力構(gòu)成平衡力，根據(jù)平衡條件建立平衡方程式，這是很關(guān)鍵的一步。

3.明確題目所描述的對(duì)象和過(guò)程涉及到哪些知識(shí)點(diǎn)，選擇適當(dāng)?shù)墓�式或�?guī)律進(jìn)行計(jì)算。

①求壓強(qiáng)時(shí)可用，兩個(gè)公式進(jìn)行求解。但后一個(gè)公式一般用來(lái)求解液體壓強(qiáng)，只有豎直放置的柱體對(duì)支承面產(chǎn)生壓強(qiáng)，才能用來(lái)解。

②計(jì)算浮力的方法有很多：（1）阿基米德原理；（2）彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)浮力（G與F分別為物體在空氣中稱和在液體中稱時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)）；（3）平衡法：物體處于漂浮或懸浮；（4）壓力差法：。根據(jù)已知條件和研究對(duì)象所處的狀態(tài)選擇適當(dāng)?shù)墓�式求浮力�?/p>

③求滑輪組的機(jī)械效率也有兩個(gè)公式：和。當(dāng)滑輪組豎直提升物體時(shí)就用前者，當(dāng)滑輪組水平拉物體時(shí)就用后者。

4.驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果

對(duì)答案進(jìn)行檢驗(yàn)，看過(guò)程有無(wú)錯(cuò)誤，看結(jié)果是否符合實(shí)際。

二.熱點(diǎn)問(wèn)題歸類

熱點(diǎn)一：密度、壓強(qiáng)和浮力的綜合。

例1.某電梯公寓樓約40m，完成此建筑物需要澆鑄鋼筋混凝土，還需要使用其他建筑材料，混凝土密度為，取。求：（1）已知自來(lái)水的密度為，若要從地面向樓頂提供自來(lái)水，加壓設(shè)備至少需要給施加多大的壓強(qiáng)？（不考慮大氣壓強(qiáng)）

（2）測(cè)量表明，該樓的地基所承受的壓強(qiáng)不得超過(guò)，若地基與地面的接觸面積為，則此大樓另外添加的裝飾材料、各種設(shè)備等物資及進(jìn)入大樓的人員的總質(zhì)量不得超過(guò)多少？

解析：這是一道密度和壓強(qiáng)的綜合題，根據(jù)公式。（1）小題立即解決。（2）小題中要求質(zhì)量，則可以先求出最大重力，然后求出最大質(zhì)量，最后減去已有的質(zhì)量即可，具體解法如下：

（1）

（2）設(shè)混凝土、其他建筑材料和其余部分的質(zhì)量分別為m1、m2和m3，總重量為G

當(dāng)m3最大時(shí)，G最大，大樓對(duì)地基的壓力F最大，地基所承受的壓強(qiáng)達(dá)到最大值。

所以

所以

例2.去年南京市對(duì)大明湖進(jìn)行了首次換水清淤，換水后大明湖水清澈見(jiàn)底，魚(yú)兒歡暢。愛(ài)湖小分隊(duì)的同學(xué)準(zhǔn)備利用自己掌握的科學(xué)知識(shí)對(duì)湖水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。他們通過(guò)調(diào)查，了解到大明湖周邊主要污染源很容易導(dǎo)致湖水密度變大，而密度達(dá)到的水域就不適宜湖里魚(yú)類生存，他們就想到做一個(gè)簡(jiǎn)易的密度計(jì)來(lái)監(jiān)控湖水密度。為此找來(lái)一根長(zhǎng)為1.2m粗細(xì)均勻的木條，在底端嵌入適量重物，使其能直立漂浮水中，做好相應(yīng)的標(biāo)記后就可以監(jiān)測(cè)湖水的密度了，測(cè)量得該簡(jiǎn)易密度計(jì)的總質(zhì)量為0.5kg。（g取10N/kg）

（1）先將該木條放入足夠深的清水中，測(cè)得木條露出水面0.2m，在水面處畫(huà)上白線，請(qǐng)計(jì)算此時(shí)木條底端受到的水的壓強(qiáng)及木條受到的浮力。

（2）請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明應(yīng)在木條的什么位置畫(huà)上表示污水密度達(dá)到時(shí)的紅線，以監(jiān)測(cè)湖水密度是否超標(biāo)。

解析：此題是一道運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的好題，綜合的知識(shí)有壓強(qiáng)、浮力和二力平衡等。（1）木條底端受到水的壓強(qiáng)可直接用來(lái)求；又因木條處于漂浮狀態(tài)，故可用二力平衡法求浮力。

由于木條處于漂浮狀態(tài)，所以：

（2）此題實(shí)際上是求木條浸入污水的深度h，要求深度必先求，因?yàn)�，可通過(guò)浮力算出。又因木條的橫截面積S未知，深度h似乎無(wú)法求出，但我們要善于利用（1）小題的條件，找到兩者的相同之處，即在清水中和污水中都處于漂浮狀態(tài)，兩者受到的浮力相等，所以

，即，所以：

熱點(diǎn)二：速度、功率和效率的綜合

例3.如圖1所示，物體重20N，在拉力F的作用下，以0.5m/s的速度沿水平方向勻速運(yùn)動(dòng)，物體與地面的摩擦力是物重的0.2倍，求：

（1）不記滑輪、繩重和滑輪組的摩擦，拉力的大小及拉力的功率。

（2）若拉力為2.5N，該滑輪組的機(jī)械效率。

圖1

解析：在不計(jì)摩擦的情況下，可直接用滑輪組省力公式求拉力，不過(guò)不是，而應(yīng)該是（是物體A與地面的摩擦）。因?yàn)閷?duì)物體的拉力不是等于物體的重量，而是等于地面對(duì)物體的摩擦力。相應(yīng)地，求這種水平裝置的滑輪組的機(jī)械效率的計(jì)算公式也應(yīng)該是，而不是。拉力的功率可進(jìn)行如下推導(dǎo)：

（1）拉力的大�。�

拉力的功率：

（2）

熱點(diǎn)三：壓強(qiáng)或浮力與杠桿類相結(jié)合的綜合題

例4.圖2是小明設(shè)計(jì)的一個(gè)用水槽來(lái)儲(chǔ)存二次用水的沖廁裝置。帶有浮球的橫桿AB（B為浮球的中心）能繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，倒“T”形閥門C底部為厚度不計(jì)的橡膠片，上部為不計(jì)粗細(xì)的直桿，進(jìn)水口的橫截面積為4cm2，浮球的體積為100cm3，OB是OA長(zhǎng)度的6倍，AB桿左端壓在閥門C上，閥門C堵住進(jìn)水口時(shí)，AB桿水平，浮球頂部和溢水口相平，不考慮閥門C、橫桿AB及浮球受到的重力。（）求：

（1）浮球浸沒(méi)時(shí)，浮球受到的浮力多大？A端受力多大？

（2）為了防止水從溢水口溢出，水槽中的水面與溢水口的高度差不能超過(guò)多少？

圖2

解析：本題又是一道力學(xué)綜合題，描述的物理情境較為復(fù)雜，所以分析審題是關(guān)鍵，尤其是要把這個(gè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖看懂，搞清楚它的工作過(guò)程和原理，解題過(guò)程如下：

（1）當(dāng)球全部浸沒(méi)水中時(shí)：

橫桿B端受力等于浮球所受浮力，即：

運(yùn)用杠桿平衡條件：

，因?yàn)?/p>

所以A端受力為：

（2）水恰能從溢水口流出時(shí)水槽中的水面距溢水口的高度差是允許的最大值。此時(shí)，浮球全部浸沒(méi)，閥門C受到水槽中的水向上的壓力和水箱中水向下的壓力及浮球浸沒(méi)時(shí)杠桿A端對(duì)閥門C向下的壓力相互平衡，即：

                                         ①

設(shè)水槽中的水面距閥門C底部橡膠片的高度為H，溢水口到閥門C底部橡膠片的高度為h，則：

                                             ②

                                              ③

把②③式代入①中，有

整理得：