題目列表(包括答案和解析)
第十五屆全國初中應用物理知識競賽復賽試題
一、(14分)王偉同學研究了均勻拉緊的琴弦發音頻率與弦長的關系，并記錄了實測的數據(如下表所示)。請你根據記錄表格中的有關數據，分析并估算出他有意留出的空格中應該填寫的數據(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) | D0 | Re | Mi | Fa | Sol | La | Si | Do’ |
頻率/Hz | 264 | 297 | 330 | 352 | 396 | 440 | 528 | |
弦長 | l | l | l | l | l | l | l |
二、(14分)類比水壓是形成水流的原因，李楠同學猜想，血液在血管內流動時也需要一定的壓力差來維持。假設血液勻速通過長度一定的血管時，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。設血管截面積為S1時，兩端所需的壓強差為△p1；若血管截面積減少10％時，為了維持在相同的時間內流過同樣體積的血液，壓強差必須變為△p2。請你通過計算比較△P1、△P2的大小，說明血管變細可能是誘發高血壓的重要因素之一。
三、(16分)下表是某鍋爐廠生產的CWNG系列三種鍋爐的主要技術參數。
CWNG系列三種鍋主要技術參數
型號 | 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 |
運行壓力 | 常壓 | 常壓 | 常壓 |
供暖面積／m2 | 6 000 | ( ) | 12000 |
循環水量／(m3·h－1) | ( ) | 45 | 60 |
已知水的比熱容為4.2×103J／（kg·℃），假設三種鍋爐的燃煤效率相同，且煤均可達到完全燃燒。請根據上表回答以下問題：
1．根據表格中的已知數據，請在表格中的四個( )內填上合適的數據。
2．按表格中的出水溫度和回水溫度，計算CWNGl．05—80／60AH型鍋爐每小時給住宅內釋放的熱量是多少。
3．根據表格中已知數據計算燃燒的熱值為多少。
四、(16分)李明得到一個國外生產的電熱暖手器，銘牌上表示額定值的字樣中，能看清楚的只有"24W"這幾個字。為了能正確使用該電器，他把一只標有"600Ω，0.4A'’的定值電阻與電熱暖手器和開關串聯起來，連接到家庭照明電路中，然后進行如下實驗觀察：將開關接通后，電能表轉盤轉動137圈恰好用了100s；斷開開關后，電能表轉盤在1 min內恰好轉了80圈；觀察電能表上標有3000r(kW·h)的字樣；他在做實驗的時間內，家中其他用電器的使用情況沒有變化。請根據以上數據，計算電熱暖手器的額定電壓是多少?你在計算過程中忽略了什么因素的影響?由此導致的計算結果是偏大還是偏小?
五、(20分)一所農村中學常常因為不能及時給水塔注水而停水，科技小組的同學知道后，利用下圖所示的器材設計了一個自動注水模擬裝置。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金屬觸頭B(其受重力可忽略不計)，它可以分別將其上、下的兩個固定觸點連通。C為水塔上的圓桶形蓄水池；M為配有電動機的水泵(電泵)；D1、D2為彈簧，E1、E2為銜鐵，F1、F2為電磁鐵線圈；K1為最高水位限位開關。K2為最低水位限位開關，K3、K4、K5均為由電磁鐵銜鐵帶動的觸頭開關。電磁鐵F1通電時，K4接通，斷電時，K3接通。電磁鐵F2斷電時，K5接通。S1、S2為開關。
1．請你按照下圖所示的器材，連接一個可以實現自動注水的模擬電路，并說明自動注水的過程。
2．要實現自動注水的要求，浮子的最小體積約為多大?(g=10N／kg)
3．若設計要求每次自動注水需在10min內完成，需要知道或測量哪些物理量才能得到相匹配電泵的最小額定功率?請你用字母表示這些物理量，推導出電泵最小額定功率的表達式。在你的計算過程中，如果運用了近似條件，請說明。
六、(20分)在當今世界，研制各種機器都必需考慮節約能源和治理廢氣污染這一重要課題。在內燃機中，廢氣帶走了很多能量，如果能將這些能量再利用起來，會使內燃機的效率提高許多。某工廠科研人員研制生產的四沖程汽車專用柴油發動機，就采用了很多新技術。其中最重要的一項叫“增壓”技術，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，它同時又帶動同軸的進氣系統中的“進氣渦輪”也高速旋轉，從而增加吸氣沖程的進氣量并增大進氣氣壓，使做功沖程中柴油燃燒的更充分，燃氣壓強更大，同時也減少了廢氣中的有害物質，達到提高柴油發動機效率和減少廢氣污染的目的。這種柴油發動機有6個氣缸，氣缸直徑為ll0mm，活塞行程為135mm，當轉速為2300r／min時，發動機功率為220kW，最低油耗可達240g／(kW·h)，柴油的熱值為4.3×107J／kg。請回答下列問題：
1．該柴油發動機的效率最高可達多少?
2．在做功沖程中氣缸內的平均壓強是多少?
3．如果將我國這種機型的汽車柴油發動機都安裝“增壓器”后，能使它們的平均效率由原來約31％提高到近35％，安裝前按每年消耗3億噸柴油估算，這項技術每年能為我國節約多少噸柴油?
4．如果目前我國柴油的平均價格為3750元／噸，根據上面的估算結果，計算使用“增壓”技術后僅節約柴油一項可使我國每年節約多少資金。由此你有哪些認識?
第十五屆全國初中應用物理知識競賽復賽試題
一、(14分)王偉同學研究了均勻拉緊的琴弦發音頻率與弦長的關系，并記錄了實測的數據(如下表所示)。請你根據記錄表格中的有關數據，分析并估算出他有意留出的空格中應該填寫的數據(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) | D0 | Re | Mi | Fa | Sol | La | Si | Do’ |
頻率/Hz | 264 | 297 | 330 | 352 | 396 | 440 | 528 | |
弦長 | l | l | l | l | l | l | l |
二、(14分)類比水壓是形成水流的原因，李楠同學猜想，血液在血管內流動時也需要一定的壓力差來維持。假設血液勻速通過長度一定的血管時，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。設血管截面積為S1時，兩端所需的壓強差為△p1；若血管截面積減少10％時，為了維持在相同的時間內流過同樣體積的血液，壓強差必須變為△p2。請你通過計算比較△P1、△P2的大小，說明血管變細可能是誘發高血壓的重要因素之一。
三、(16分)下表是某鍋爐廠生產的CWNG系列三種鍋爐的主要技術參數。
CWNG系列三種鍋主要技術參數
型號 | 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 |
運行壓力 | 常壓 | 常壓 | 常壓 |
供暖面積／m2 | 6 000 | ( ) | 12000 |
循環水量／(m3·h－1) | ( ) | 45 | 60 |
已知水的比熱容為4.2×103J／（kg·℃），假設三種鍋爐的燃煤效率相同，且煤均可達到完全燃燒。請根據上表回答以下問題：
1．根據表格中的已知數據，請在表格中的四個( )內填上合適的數據。
2．按表格中的出水溫度和回水溫度，計算CWNGl．05—80／60AH型鍋爐每小時給住宅內釋放的熱量是多少。
3．根據表格中已知數據計算燃燒的熱值為多少。
四、(16分)李明得到一個國外生產的電熱暖手器，銘牌上表示額定值的字樣中，能看清楚的只有"24W"這幾個字。為了能正確使用該電器，他把一只標有"600Ω，0.4A'’的定值電阻與電熱暖手器和開關串聯起來，連接到家庭照明電路中，然后進行如下實驗觀察：將開關接通后，電能表轉盤轉動137圈恰好用了100s；斷開開關后，電能表轉盤在1 min內恰好轉了80圈；觀察電能表上標有3000r(kW·h)的字樣；他在做實驗的時間內，家中其他用電器的使用情況沒有變化。請根據以上數據，計算電熱暖手器的額定電壓是多少?你在計算過程中忽略了什么因素的影響?由此導致的計算結果是偏大還是偏小?
五、(20分)一所農村中學常常因為不能及時給水塔注水而停水，科技小組的同學知道后，利用下圖所示的器材設計了一個自動注水模擬裝置。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金屬觸頭B(其受重力可忽略不計)，它可以分別將其上、下的兩個固定觸點連通。C為水塔上的圓桶形蓄水池；M為配有電動機的水泵(電泵)；D1、D2為彈簧，E1、E2為銜鐵，F1、F2為電磁鐵線圈；K1為最高水位限位開關。K2為最低水位限位開關，K3、K4、K5均為由電磁鐵銜鐵帶動的觸頭開關。電磁鐵F1通電時，K4接通，斷電時，K3接通。電磁鐵F2斷電時，K5接通。S1、S2為開關。
1．請你按照下圖所示的器材，連接一個可以實現自動注水的模擬電路，并說明自動注水的過程。
2．要實現自動注水的要求，浮子的最小體積約為多大?(g=10N／kg)
3．若設計要求每次自動注水需在10min內完成，需要知道或測量哪些物理量才能得到相匹配電泵的最小額定功率?請你用字母表示這些物理量，推導出電泵最小額定功率的表達式。在你的計算過程中，如果運用了近似條件，請說明。
六、(20分)在當今世界，研制各種機器都必需考慮節約能源和治理廢氣污染這一重要課題。在內燃機中，廢氣帶走了很多能量，如果能將這些能量再利用起來，會使內燃機的效率提高許多。某工廠科研人員研制生產的四沖程汽車專用柴油發動機，就采用了很多新技術。其中最重要的一項叫“增壓”技術，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，它同時又帶動同軸的進氣系統中的“進氣渦輪”也高速旋轉，從而增加吸氣沖程的進氣量并增大進氣氣壓，使做功沖程中柴油燃燒的更充分，燃氣壓強更大，同時也減少了廢氣中的有害物質，達到提高柴油發動機效率和減少廢氣污染的目的。這種柴油發動機有6個氣缸，氣缸直徑為ll0mm，活塞行程為135mm，當轉速為2300r／min時，發動機功率為220kW，最低油耗可達240g／(kW·h)，柴油的熱值為4.3×107J／kg。請回答下列問題：
1．該柴油發動機的效率最高可達多少?
2．在做功沖程中氣缸內的平均壓強是多少?
3．如果將我國這種機型的汽車柴油發動機都安裝“增壓器”后，能使它們的平均效率由原來約31％提高到近35％，安裝前按每年消耗3億噸柴油估算，這項技術每年能為我國節約多少噸柴油?
4．如果目前我國柴油的平均價格為3750元／噸，根據上面的估算結果，計算使用“增壓”技術后僅節約柴油一項可使我國每年節約多少資金。由此你有哪些認識?
（1）2.75（說明：答案在2.71～2.79之間即可）；
（2）溫度計的玻璃泡碰到容器底部 （容易題）
2．請你試一試：
（1）如圖9―10所示的水筆芯，當上端開口堵住后書寫了一會兒，筆尖就無法寫出字了。發生這種現象的主要原因是 。
（2）當水筆的筆尖朝上書寫了一會兒，筆尖也無法寫出水了。發生這種現象的主要原因是
。
（3）圖中的水筆在太空中是無法使用的，請發揮你的想象力為這種筆提出一種改進措施：
。
【參考答案】
（1）大氣壓的作用；
（2）重力的作用；
（3）略（說明：只要能針對水筆在太空中由于失重而造成無法朝著筆尖的方向流出墨水的現象，提出改進措施，使得墨水受到一個持續向筆尖方向的力即可 ）
（中檔題）
3． 小小文具盒里蘊含著豐富的物理知識，可以用來做很多物理實驗。請你利用文具盒中的文具設計兩個物理小實驗，只要求寫出實驗的做法和要說明的物理問題。
[ 示例 ]把鉛筆立在桌面上，可以看到鉛筆形成一個影子。說明光是沿直線傳播。
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。（說明：用其他方法進行實驗，能說明問題的同樣給分）
（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，同時他猜想，彈力大小可能還跟鋼鋸片的長度有關。于是他和同學合作進行了圖9―11所示的實驗，將鋼鋸片夾在厚書內，伸出的長度(簡稱長度)用L表示；鋼鋸片形變量(彎曲程度)用末端側移量x表示，鋼鋸片的彈力用F表示，其大小等于測力計的讀數。實驗數據如下表。
（1）由第 次實驗數據分析可知，鋼鋸片在形變量x一定時，彈力F 隨長度L的
而
（選填“增大”或“減小”）；
（2）由第3～7次實驗數據分析可知，鋼鋸片在長度L一定時，彈力F跟形變量x成
；
（3）請用表中鋼鋸片長度L為
（4）分析圖象，進一步歸納得出：
。
【參考答案】
（1）1、2、4 ， 增大（或減小），減小（或增大）；
（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）計算題
1．餐飲業的浪費現象比較嚴重。小偉同學利用暑假到某餐館進行社會調查，以事實來提醒人們注意節約。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量；
（2）該餐館相當于每天浪費幾瓶未開封的啤酒；
（3）啤酒的密度。
【參考答案】
（１）一瓶未開封啤酒的質量：m1=m-m0=
（２）每天浪費的啤酒瓶數： 
（取33瓶）
（3）啤酒的密度：
（容易題）
2．發光二極管是一種發展前景十分看好的節能照明燈具，我國計劃在2008年北京奧運會上大量使用它。電子制作興趣小組的同學用“2.5V 10mA”的高亮發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，為使發光二極管正常發光，R應取何值？
（2）實驗發現，4只高亮發光二極管與1只“2.5V
【參考答案】
（1）電阻R與發光二極管串聯
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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