2006年第十六届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题.
16第十六届全国中学生物理竞赛复赛题参考解答
第十六届全国中学生物理竞赛复赛题参考解答一、参考解答1 只要有液态水存在，平衡时汽缸中气体的总压强就等于空气压强与饱和水蒸气压强之和：3.0atm p p p =+=总空饱00 （1） 第一次膨胀后 102V V =2.0atm p p p =+=总空饱11 （2） 由于第一次膨胀是等温过程，所以0102p V p V p V ==空空空011 （3） 解（1）、（2）、（3）三式，得1.0atm p =饱 （4）2.0atm p =空0 （5） 1.0atm p =空1 （6） 由于 1.0atm p =饱，可知汽缸中气体的温度0373K T = （7） 根据题意，经两次膨胀，气体温度未改变。
2 设水蒸气为mol γ水．经第一次膨胀，水全部变成水蒸气，水蒸气的压强仍为p 饱，这时对于水蒸气和空气分别有10p V RT γ=饱水 （8） 1002p V RT RT γ==空1空 （9） 由此二式及（5）、（6）式可得2m o lγ=水 （10） 3. 在第二次膨胀过程中，混合气体可按理想气体处理，有21p V p V =总2总1 （11） 由题意知，204V V =，102V V =，再将（2）式代入，得1.0atm p =总2 （12）二、参考解答l ．在所示的光路图（图复解16-2-1）中，人射光AB 经透镜1L 折射后沿BC 射向2L ，经2L 折射后沿CD 出射．AB 、BC 、CD 与透镜主轴的交点分别为P 、P '和P ''，如果P 为物点，因由P 沿主轴射向1O 的光线方向不变，由透镜性质可知，P '为P 经过1L 所成的像，P ''为P '经2L 所成的像，因而图中所示的1u 、1v 、2u 、2v 之间有下列关系：111111u v f += （1） 222111u v f += （2） 21d u v =+ （3）当入射光线PB 与出射光线平行时，图中的αα'=，利用相似三角形关系可求得 21v h h u '=, 21u h h v '= 从而求得2211v u u v = （4） 联立方程（1）、（2）、（3）、（4），消去1v 、2u 和2v ，可得1112()f d u d f f =-+ （5） 由于d 、1f 、2f 均已给定，所以1u 为一确定值，这表明：如果入射光线与出射光线平行，则此入射光线必须通过主轴上一确定的点，它在1L 的左方与1L 相距1112()f d u d f f =-+处，又由于1u 与α无关，凡是通过该点射向1L 的入射光线都和对应的出射光线相互平行．2．由所得结果（5）式可以看出，当12d f f >+时，10u >，此情况下的光路图就是图复解16-2-1．当12d f f =+时，1u →∞，0α=，此时入射光线和出射光线均平行于主轴，光路如图复解16-2-2．当12d f f <+时，10u <，这表明P 点在1L 的右方，对1L 来说，它是虚物．由（1）式可知，此时10v >，由2211f u v f =可知，20u >，又由21220u v v u =<可知，20v <，所以此时的光路图如图复解16-2-3．三、参考解答根据题中所给的条件，当圆环内通过电流I 时，圆环中心的磁感应强度 012B r μ=穿过圆环的磁通量可近似为 02BS Ir μφπ≈= （1）根据法拉第电磁感应定律，电流变化产生的感生电动势的大小 02I r t tμφπ∆∆==∆∆E （2） 圆环的电阻 02r I R I I t μπ∆==∆E （3） 根据题设条件 0.05m r =，720410N A μπ=⨯⋅－－，100A I =，61410A/s 310A/s I t∆≤≈⨯∆－－,代入（3）式得 23310R ≤⨯Ω－ （4）由电阻与电阻率ρ、导线截面积S 、长度L 的关系 L R Sρ= 及已知导线的直径1mm d =，环半径5cm r =，得电阻率 2297.510m 8S d R R L rρ===⨯Ω⋅－ （5）四、参考解答1．双星均绕它们的连线的中点做圆周运动，设运动速率为v ，向心加速度满足下面的方程： 222/2v GM M L L= （1）v =（2） 周期2(/2)L T v ππ=计算＝（3） 2．根据观测结果，星体的运动周期T T <观察计算计算 （4） 这说明双星系统中受到的向心力大于本身的引力，故它一定还受到其他指向中心的作用力，按题意这一作用来源于均匀分布的暗物质，均匀分布在球体内的暗物质对双星系统的作用与一质量等于球内暗物质的总质量M '位于中点处的质量点相同．考虑暗物质作用后双星的速度即为观察到的速度v 观，则有 2222(/2)v GM MM M G L L L '=+观/2 （5）v 观（6） 因为在轨道一定时，周期和速度成反比，由（4）式得 1v 观＝（7） 把（2）、（6）式代入（7）式得 14N M M -'= （8） 设所求暗物质的密度为ρ，则有 341324L N M πρ-⎛⎫= ⎪⎝⎭ 故3(1)2N M L ρπ-= （9）五、参考解答解法一：1．（1）电阻图变形．此题连好的线路的平面图如图预解16-5-1所示．现将电阻环改画成三角形，1、3、5三点为顶点，2、4、6三点为三边中点，如图预解1—5-2与图预解16-5-3所示．整个连好的线路相当于把n D 的三个顶点分别接到1n D -的三个中点上，图预解16-5-1变为图预解16-5-4．这样第1问归结为求图预解16-5-4中最外层三角环任意两顶点间的等效电阻。
第十六届全国初中应用物理知识竞赛试题
第十六届全国初中应用物理知识竞赛试题一、本题共10小题；每小题3分，共15分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的．1。
小亮同学从超市买来一个玻璃瓶装的铁皮盖罐头，想把瓶盖打开，可是怎么也拧不动。
小亮的哥哥用螺丝刀沿瓶盖的边轻轻撬了几下，一拧就打开了。
这主要是因为用螺丝刀撬瓶盖可以（）A. 增大瓶盖直径,减小瓶盖侧壁对瓶的压力B.减小瓶盖与瓶口的接触面积C.减小瓶内外气体的压力差D.由于撬了盖的一边，而增大了盖的另一边的压力2.高压输电线路的铁塔顶端有一条（或两条）比下面输电线细的金属线，它的作用是（）A. 加强铁塔的稳定性B.传输零线的电流C.防雷电，起到避雷针的作用D.作为备用线，供输电线断开时应急使用3.用普通照相机拍照时，要按照物体距相机镜头的远近进行“调焦”，使用起来不太方便。
有一种“傻瓜”相机，只要把想拍摄的景物全部纳入取景器内，不论远处还是近处的物体，在照片上都比较清晰，从而使拍照的过程变得十分快捷。
这种“傻瓜”相机不用“调焦”的奥秘是（）A.采用长焦距的镜头，使远近不同的物体成象的位置相差不大B.采用短焦距的镜头，使远近不同的物体成象的位置相差不大C.采用长焦距的镜头，使远近不同的物体成象的位置相同D. 采用短焦距的镜头，使远近不同的物体成象的位置相同4.磁带录音机既可以录音，也可以放音，其主要部件为运行的磁带和绕有线圈的磁头。
录音时，磁带上的磁粉被由声音信号转化而来的电流产生的磁场所磁化，这样便将声音信号转化为磁信号记录在磁带上；放音时，再把磁带上的磁信号通过磁头转化为电信号使扬声器发声。
对于录音机录音和放音的基本原理，下列说法中正确的是 ( )A.录音的基本原理是电磁感应，放音的基本原理是电流的磁效应B. 录音的基本原理是电流的磁效应，放音的基本原理是电磁感应C. 录音和放音的基本原理都是电流的磁效应D. 录音和放音的基本原理都是电磁感应5.王勇同学在宾馆饭店看到一种自动门，当有人靠近时，门会实现自动开闭。
第十六全国中学生物理竞赛复赛试卷 人教版
第十六全国中学生物理竞赛复赛试卷 人教版全卷共六题，总分为140分。
一、（20分）一汽缸的初始体积为0V ，其中盛有2mol 的空气和少量的水（水的体积可以忽略）。
平衡时气体的总压强是3.0atm ，经做等温膨胀后使其体积加倍，在膨胀结束时，其中的水刚好全部消失，此时的总压强为2.0atm 。
若让其继续作等温膨胀，使体积再次加倍。
试计算此时： 1.汽缸中气体的温度； 2.汽缸中水蒸气的摩尔数； 3.汽缸中气体的总压强。
假定空气和水蒸气均可以当作理想气体处理。
二、（25分）两个焦距分别是1f 和2f 的薄透镜1L 和2L ，相距为d ，被共轴地安置在光具座上。
1. 若要求入射光线和与之对应的出射光线相互平行，问该入射光线应满足什么条件？ 2. 根据所得结果，分别画出各种可能条件下的光路示意图。
三、（25分）用直径为1mm 的超导材料制成的导线做成一个半径为5cm 的圆环。
圆环处于超导状态，环内电流为100A 。
经过一年，经检测发现，圆环内电流的变化量小于610A －。
试估算该超导材料电阻率数量级的上限。
提示：半径为r 的圆环中通以电流I 后,圆环中心的磁感应强度为02IB rμ= ,式中B 、I 、r 各量均用国际单位，720410N A μπ=⨯⋅－－。
四、（20分）经过用天文望远镜长期观测，人们在宇宙中已经发现了许多双星系统，通过对它们的研究，使我们对宇宙中物质的存在形势和分布情况有了较深刻的认识。
双星系统由两个星体构成，其中每个星体的线度都远小于两星体之间的距离。
一般双星系统距离其他星体很远，可以当作孤立系统处理。
现根据对某一双星系统的光度学测量确定，该双星系统中每个星体的质量都是M ，两者相距L 。
他们正绕两者连线的中点作圆周运动。
1. 试计算该双星系统的运动周期T 计算。
2. 若实验上观测到的运动周期为T 观测，且:(1)T T N N =>观测计算。
为了解释T 观测与T 计算的不同，目前有一种流行的理论认为，在宇宙中可能存在一种望远镜观测不到的暗物质。
全国初中应用物理知识竞赛复赛试题.doc
全国初中应用物理知识竞赛复赛试题I 2006-9-30 ］初中升学考试_考试大—、（14分）王伟同学研究了均匀拉紧的琴弦发音频率与就的关系，并记录了实测的数据（如下表所示人请你根据记录表中的有关数据，分析笄估鸳出他有意留出的空格中应该填写的数据（要求写出估算二、（14分）类比水压是形成水流的原因，李綺同学猜想，血液在血管內流动时也需要一定的動隸鶴。
假设血液匀遠通过长度一定的血管时，受到的阻力/与血液的流速u戚正比，= 那么，要想让血液匀速流过，血管两端就需要一定的压力差。
设血管截面积为$时，两端所需的压强差为若血管截面积减少10%时，为了维持在相同的时间內流过同样体积的血液，压强差必须变为僚2.倩你通过计算比较切1、“2的对卜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系列三种锅炉已知水的比热容为42x10 Jlkg・匸，假设三种锅炉的燃煤效率相同，耳翱可达到完全燃烧。
请根据上表回答以下间题：1 •根据表洛中的已知数据，请在表格中的四个（）內填上合适的数据.2•按表格中的出爛廩和回水温度，计算CWNG1. 05-80/60-AII型锅炉每小时给住宅內释放的热量是多少°3.菽据表格中已知数据计算燃煤的热值为多少-四、（16分）李明得到一个国处羔麻的电热暖手器，铭牌表示颔定值的字样中，能看蓿楚的只有“24W"这几个字。
为了能正确使有该用电器，他把一只标有“6000・4 A”的定值电阻与电热矇丢範开关串联起来，连接到家庭照明电路中，然后进行如下实验观察：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5m內恰好转了80圈；观察电能表上标有3000工/（kW・h）字样；他在做实验的时间內，家中其他用电器的使用情况没有变化-请根据以上数据，计算电热讎n的额定电压是多少？你在计算过程中忽略了什么因素的影响？由此导致的计算结果是偏大还是偏小?五、（20分）一所农村中学常常因为不能及时给水塔注水而停水，科技小组的同学知道后，利用下图所示的器材设计了一个自动注水模拟装苴。
初中物理竞赛-第十六届全国中学生复赛参考答案
第十六届全国物理竞赛复赛试题解答一、1．只要有液态水存在，平衡时汽缸中气体的总压强就等于空气压强与饱和水蒸汽的压强之和。
0p 总 = 0p 空+ 饱p = 3.0大气压 （1）第一次膨胀后 01V 2V =+=11p P 空总饱p = 2.0大气压 （2）由于第一膨胀是等温过程，所以0p 空0V = 1p 空1V = 21p 空0V （3）解（1）、（2）、（3）得 饱p = 1.0大气压 （4）0p 空 = 2.0大气压 （5）1p 空 = 1.0大气压 （6）由于饱p =1.0大气压，可知汽缸中气体的温度K 373T 0= （7）根据题意，经两次膨胀，气体温度未改变。
2．设水蒸汽为水υ摩尔。
经第一次膨胀，水全部变成水蒸气，水蒸气的压强仍为饱p ，这时对于水蒸气和空气分别有饱p 1V = 水υR 0T （8）1p 空1V = 空υR 0T = 2 R 0T （9）同此二式及（5）、（6）式可得水υ= 2摩尔 （10）3．在第二次膨胀过程中，混合气体可按理想气体处理，有22V p 总 = 11V p 总 （11）由题意知，,V 2V ,V 4V 0102==再将（2）式代入，得0.1p 2=总大气压 （12）评分标准 本题20分。
第1问、正确求得（7）式占9分；第2问、正确求得（10）式占7分；第3问、正确求得（12）式占有4分。
二、1．在图复解16 – 2 - 1所示的光路图中，入射光AB 经透镜1L 折射后沿BC 射向2L ，经2L 折射后沿CD 出射。
AB 、BC 、CD 与透镜主轴的交点分别为P 、P '和P ''，如果P 为物点，因由P 沿主轴射1O 的光线方向不变，由透镜性质可知，P '为P 经过1L 所成的像，P ''为P '经2L 所成的像，因而图中所示的1u 、1v 、2u 、2v 之间有下列关系：u 1v 1u 2v 2d L 1L 2B P Ah DO 1O 2P′h′αα′βCP″图复解16 - 2 - 1d ＞ f 1 + f 212222111v u d f 1v 1u 1f 1v 1u 1+==+=+ ()()()321当入射光线PB 与出射光线平行时，图中的α'=α，利用相似三角形关系可求得,u v h h 12=' 12v u h h =' 从而求得1212v u u v =（4） 联立方程式（1）、（2）、（3）、（4），消去1v 、2u 、2v ，可得)f f (d d f u 2111+-=（5）具体运算过程如下；由（1）式可得1f v u v 1111-= （a ） 由（2）式可得1f u v u 2222-= （b ） 由（4）式可得1122u v v u =（d ） 由（a ）、（b ）、（d ）式可得11222211v f f u ,f u f v ==即 以上式代入（3）式可得 2111,112f f d f v v f f 1d +=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=即 （c ） 以（c ）式代入（1）式得 )f f (d d f f f f d f d f f v v f u 211212112111111+-=--=-= （5） 由于d 、1f 、2f 均已给定，所以1u 为一确定值，这表明：如果入射光线与出射光线平行，则此入射光线必须通过主轴上一确定的点，它在1L 的左方与1L 相距)f f (d df u 2111+-=处。
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【解析】照相机是利用凸透镜成像原理制成的，其镜头是一个凸透镜，如果镜头焦距较 长，物距改变较大时，像距也要有比较明显的变化，才能使像正好落在底片上；如果镜头焦 距较短，即像距接近一倍焦距，物距改变时，像距改变很小，不用调节镜头位置，像也能落 在底片上，傻瓜相机就是利用焦距较短的镜头制成的。
2．（3 分）列车上出售的食品常常放在如图所示的小推车上，若货物均匀摆在车内，当 前轮遇到障碍物 A 时，售货员向下按扶把，这时手推车可以视为杠杆，支点是（写出支点 位置的字母）；当后轮遇到障碍物 A 时，售货员向上提扶把，这时支点是，后一种情况下， 手推车可以视为力杠杆。
【答案】C；B；省 【解析】前轮遇到障碍物时，应使前轮抬起以越过障碍，此时向下按扶把，车成为以后
5．王勇同学在宾馆饭店看到一种自动门，当有人靠近时，门会实现自动开闭，王勇同
学对此产生了浓厚的兴趣，他很想知道自动门是如何实现自动控制的，为此他反复做了几次
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试验：当他轻轻地靠近自动门时，门自动打开；当把一个足球滚向自动门时，门自动打开； 当把一面底部装有滚珠的无色透明大玻璃板，直立着滑向自动门时，门不打开，王勇同学根 据探究试验的结果，对自动门的自控原理提出了以下几种猜想，你认为其中最合理的猜想是 （ ）。
【答案】前；后；顺 【解析】如右图所示，汽车 O 在直线 PQ 上向右运动，A、B、C 依次是小树、电线杆、 村庄，开始时，假设 O 与 A、B、C 都在直线 OM 上，过了一段时间，A、B、C 相对于汽 车 O 向左以速度 v 分别运动到 A′、B′、C′，在 O 点的小婷看来，此时 A′、C′不再在过 O 与 B′的直线 OM 上，而是 A′、C′的连线绕 B′顺时针转过了一定的角度，注意在小婷看来， OM 直线是不动的，小树 A 现在在直线 OM 后方，因此小树 A 相对于电线杆 B 向后运动了； 同理，村庄在小树的前方，即村庄相对于电线杆向前运动了。
2006年第16届全国初中应用物理知识竞赛复赛试卷
2006年第十六届全国初中应用物理知识竞赛复赛试卷一、解答题（共8小题，满分100分）1．（10分）（2015•东莞校级模拟）如图，东湖中学想用离心泵将湖中的水抽到C处的养鱼池中．要求在30min内至少向养鱼池中输水120m3，学校领导将以下几个需要解决的问题交给了科技小组．（1）A，B处各有一个平台，离心泵应放在什么位置，请说明理由．（2）如果某型号离心式水泵的扬程为15m，功率为17kW，效率为0.6，试通过计算说明这台水泵是否可满足东湖中学的需求？（3）为了节约资金，有人提出全部采购比硬质管便宜、而且与水泵管径相符的软橡皮管配套使用，你认为是否可行，为什么？说出你的正确方案．2．（10分）一个地质勘探小分队，在野外河边休息时发现了一种矿石，他们非常想尽快知道这种矿石的密度大约是多少，但是手中只有皮尺、直木棍和针线包中缝衣服用的针和细线，请你帮助他们利用现场可利用的物品，设计一个测定矿石密度的方案，并推导出计算矿石密度的表达式．3．（14分）小华同学为了节能和方便家人洗澡，用废弃的汽油桶在房顶上自制了一个简易太阳能热水器，如图是它的安装示意图．在水箱上下安有二根管子，其中一根是进出水管，给热水器上冷水或淋浴时用热水，都是通过进出水管来完成，室内进出水管上安有三个阀门．若当地的大气压强p0=1.0×105Pa，请回答下列问题：（1）小华为什么要在热水器上方安装一根与大气相通的管子A？（2）根据阀门I、II、Ⅲ的位置，说明它们的作用是什么？如何调节喷头出水的温度？（3）给热水器上冷水时，阀门I、II、III应当处于何种状态？洗澡时，阀门I、II、III应当处于何种状态？（4）如果小华同学住的居民楼层高为3m，他家的热水器安装在七楼楼顶上，且距楼顶高1m，那么该地区的水压至少为多大，才能顺利为热水器上水？（5）设热水器水箱容积为100L，在一般的光照条件下，一满箱12℃的水经白天太阳的加热温度可达到45℃，这相当于多少煤气完全燃烧放出的热量？（已知水的比热容为4.2×107J/（kg•℃），煤气的热值约4.2×107J/kg）4．（12分）育才中学科技小组设计了一个可以测量电阻值的多量程欧姆表，如图中所示为其中两个量程的测试电路，G为灵敏电流表，其内阻Ro=100Ω、电流灵敏度（即指针在满刻度时流过灵敏电流表的电流）U=100μA，R为可调电阻，阻值变化范围为0～5kΩ，R l和R2为定值电阻，R1=15Ω，R2=ll kΩ，E为1.5V干电池，S为量程选择开关．测量时把待测电阻两端分别与A、B两端相接．为了能从灵敏电流表上直接读出待测电阻的阻值，需在表盘上重新标注示数．请回答：（1）在指针满偏处，盘面应标注的示数是多少？（2）当A、B间断开时，指针所指的位置处，盘面应标注的示数是多少？（3）开关分别置于1和2位置时，在表盘正中间位置处应标注的示数各是多少？请简要说明理由．（4）该欧姆表表盘上的刻度是否均匀？请从电路原理上说明理由．5．（12分）有一种被称作PTC的半导体材料，其电阻随温度的变化曲线如图所示．（1）请你根据这条曲线分析，PTC材料的电阻值怎样随温度的变化而改变？（2）请说出这种材料的两个可能的应用实例．（3）以其中的一个应用为例，说明它的正常工作过程和使用条件．6．（14分）利民电器厂设计了一种具有高、中、低温三挡的家用电火锅，其发热体电阻丝如图所示．A、B、C为三个接线柱，B是电阻丝中点的接线柱．相信你一定能帮助该厂完成以下工作．（1）说明各挡位的连接方法（文字表述或画图连接均可）．（2）如果要求低温发热功率为200W，那么高温和中温两挡的发热功率分别应是多大？（3）设计一份该火锅的产品铭牌．7．（14分）现在流行的无线市话俗称“小灵通”，是一种新型的个人无线接收系统，具有语音清晰、发射功率低、待机时间长、功能多、价格合理等特点、它的使用使传统意义上的固定电话不再固定在某个位置，可在无线网络覆盖范围内自由移动使用，并可随时随地接听、拨打本地和国内、国际电话．表1是某一型号小灵通的部分资料数据．若这种小灵通在正常使用情况下，充电一次可使用7d，累计通话时间为1.2h，通话时耗电功率为平均发射功率的20倍．则：（1）这部小灵通正常通话时的工作电流大约多大？（2）小灵通开机但不通话时的状态称为待机．这部小灵通的待机电流大约多大？（3）在没有充电器的情况下，可用一个电压略高于36V的直流电源为小灵通电池临时应急充电．请你设计一个方案，用图所示的直流电源给这部小灵通的电池充电，并画出充电的电8．（14分）现在有些住宅区使用的水表是预付费式的水表，每个用户一表一卡，凭卡用水，卡中数据输入表中，水表自动开阀供水．所购水用完后自动关阀断水，用户必须重新购水，方能重新用水．如图是某水表厂生产的预付费式的IC卡水表，其主要技术参数如表所示．请根据表中的数据，回答下列问题：10N/kg）（2）如果水表仅处在静态下，最多能使用多少天才需更换电池？水表开阀或关阀时它的电功率是多少？（3）FY﹣25E型热水表在常用流量状态流出50℃的热水时，需要用多大功率、效率为80%的锅炉来加热原来温度为20℃的水？如果连续这样供热水，一昼夜至少需要烧多少煤？（煤的热值是3×107J/kg）（4）FY一15E热水表报警后，在常用流量下用水，大约还能用几小时？（5）FY﹣20E水表出水口水的最大流速是多少？2006年第十六届全国初中应用物理知识竞赛复赛试卷参考答案与试题解析一、解答题（共8小题，满分100分）1．（10分）（2015•东莞校级模拟）如图，东湖中学想用离心泵将湖中的水抽到C处的养鱼池中．要求在30min内至少向养鱼池中输水120m3，学校领导将以下几个需要解决的问题交给了科技小组．（1）A，B处各有一个平台，离心泵应放在什么位置，请说明理由．（2）如果某型号离心式水泵的扬程为15m，功率为17kW，效率为0.6，试通过计算说明这台水泵是否可满足东湖中学的需求？（3）为了节约资金，有人提出全部采购比硬质管便宜、而且与水泵管径相符的软橡皮管配套使用，你认为是否可行，为什么？说出你的正确方案．，所以=2．（10分）一个地质勘探小分队，在野外河边休息时发现了一种矿石，他们非常想尽快知道这种矿石的密度大约是多少，但是手中只有皮尺、直木棍和针线包中缝衣服用的针和细线，请你帮助他们利用现场可利用的物品，设计一个测定矿石密度的方案，并推导出计算矿石密度的表达式．得，3．（14分）小华同学为了节能和方便家人洗澡，用废弃的汽油桶在房顶上自制了一个简易太阳能热水器，如图是它的安装示意图．在水箱上下安有二根管子，其中一根是进出水管，给热水器上冷水或淋浴时用热水，都是通过进出水管来完成，室内进出水管上安有三个阀门．若当地的大气压强p0=1.0×105Pa，请回答下列问题：（1）小华为什么要在热水器上方安装一根与大气相通的管子A？（2）根据阀门I、II、Ⅲ的位置，说明它们的作用是什么？如何调节喷头出水的温度？（3）给热水器上冷水时，阀门I、II、III应当处于何种状态？洗澡时，阀门I、II、III应当处于何种状态？（4）如果小华同学住的居民楼层高为3m，他家的热水器安装在七楼楼顶上，且距楼顶高1m，那么该地区的水压至少为多大，才能顺利为热水器上水？（5）设热水器水箱容积为100L，在一般的光照条件下，一满箱12℃的水经白天太阳的加热温度可达到45℃，这相当于多少煤气完全燃烧放出的热量？（已知水的比热容为4.2×107J/（kg•℃），煤气的热值约4.2×107J/kg）=4．（12分）育才中学科技小组设计了一个可以测量电阻值的多量程欧姆表，如图中所示为其中两个量程的测试电路，G为灵敏电流表，其内阻Ro=100Ω、电流灵敏度（即指针在满刻度时流过灵敏电流表的电流）U=100μA，R为可调电阻，阻值变化范围为0～5kΩ，R l和R2为定值电阻，R1=15Ω，R2=ll kΩ，E为1.5V干电池，S为量程选择开关．测量时把待测电阻两端分别与A、B两端相接．为了能从灵敏电流表上直接读出待测电阻的阻值，需在表盘上重新标注示数．请回答：（1）在指针满偏处，盘面应标注的示数是多少？（2）当A、B间断开时，指针所指的位置处，盘面应标注的示数是多少？（3）开关分别置于1和2位置时，在表盘正中间位置处应标注的示数各是多少？请简要说明理由．（4）该欧姆表表盘上的刻度是否均匀？请从电路原理上说明理由．==可知，当5．（12分）有一种被称作PTC的半导体材料，其电阻随温度的变化曲线如图所示．（1）请你根据这条曲线分析，PTC材料的电阻值怎样随温度的变化而改变？（2）请说出这种材料的两个可能的应用实例．（3）以其中的一个应用为例，说明它的正常工作过程和使用条件．进行分析使用该材料的好处．增大，使温度更快减小，使温度升高趋缓，并保持在（6．（14分）利民电器厂设计了一种具有高、中、低温三挡的家用电火锅，其发热体电阻丝如图所示．A、B、C为三个接线柱，B是电阻丝中点的接线柱．相信你一定能帮助该厂完成以下工作．（1）说明各挡位的连接方法（文字表述或画图连接均可）．（2）如果要求低温发热功率为200W，那么高温和中温两挡的发热功率分别应是多大？（3）设计一份该火锅的产品铭牌．R=得到P=电阻为R知，2R======分析得7．（14分）现在流行的无线市话俗称“小灵通”，是一种新型的个人无线接收系统，具有语音清晰、发射功率低、待机时间长、功能多、价格合理等特点、它的使用使传统意义上的固定电话不再固定在某个位置，可在无线网络覆盖范围内自由移动使用，并可随时随地接听、拨打本地和国内、国际电话．表1是某一型号小灵通的部分资料数据．若这种小灵通在正常使用情况下，充电一次可使用7d，累计通话时间为1.2h，通话时耗电功率为平均发射功率的20倍．则：（1）这部小灵通正常通话时的工作电流大约多大？（2）小灵通开机但不通话时的状态称为待机．这部小灵通的待机电流大约多大？（3）在没有充电器的情况下，可用一个电压略高于36V的直流电源为小灵通电池临时应急充电．请你设计一个方案，用图所示的直流电源给这部小灵通的电池充电，并画出充电的电=≈≈8．（14分）现在有些住宅区使用的水表是预付费式的水表，每个用户一表一卡，凭卡用水，卡中数据输入表中，水表自动开阀供水．所购水用完后自动关阀断水，用户必须重新购水，方能重新用水．如图是某水表厂生产的预付费式的IC卡水表，其主要技术参数如表所示．请根据表中的数据，回答下列问题：10N/kg）（2）如果水表仅处在静态下，最多能使用多少天才需更换电池？水表开阀或关阀时它的电功率是多少？（3）FY﹣25E型热水表在常用流量状态流出50℃的热水时，需要用多大功率、效率为80%的锅炉来加热原来温度为20℃的水？如果连续这样供热水，一昼夜至少需要烧多少煤？（煤的热值是3×107J/kg）（4）FY一15E热水表报警后，在常用流量下用水，大约还能用几小时？（5）FY﹣20E水表出水口水的最大流速是多少？I=，=0mt=P===t=≈参与本试卷答题和审题的老师有：wdnyx2011；dongfeng；东方星；刘伟；fhp826；wdsxg；pywl（排名不分先后）菁优网2015年10月22日。
2006年第十六届全国初中应用物理知识竞赛初赛试题
2006年第十六届全国初中应用物理知识竞赛初赛试题一、选择题（以下各小题给出的四个选项只有一个是正确的，把正确选项前面的字母填在题后的括号内。
每小题3分，共15分)1．小亮同学从超市买来一个玻璃瓶装的铁皮盖罐头，想把瓶盖打开，可是怎么也拧不动。
小亮的哥哥用螺丝刀沿瓶盖的边轻轻撬了几下，一拧就打开了。
这主要是因为用螺丝刀撬瓶盖可以［］A.增大瓶盖直径，减小瓶盖侧壁对瓶的压力B.减小瓶盖与瓶口的接触面积C.减小瓶内外气体的压力差D.由于撬了盖的一边，而增大了盖的另一边的压力2．高压输电线路的铁塔顶端有一条(或两条)比下面输电线细的金属线(如图1～图2 ),它的作用是［］A.加强铁塔的稳定性B.传输零线的电流C.防雷电起到避雷针的作用D.作为备用线，供输电线断开时应急使用3．用普通照相机拍照时，要按被照物体距相机镜头的远近进行“调焦”，使用起来不太便捷。
有一种“傻瓜”相机，只要把想拍摄的景物全部纳入取景器内，不论远处还是近处的物体，在照片上都比较清晰，从而使拍照的过程变得十分快捷。
这种“傻瓜”相机不用“调焦”的奥秘是［］A.采用了长焦距的镜头，使远近不同的物体成像的位置相差不大B.采用了短焦距的镜头，使远近不同的物体成像的位置相差不大C.采用了长焦距的镜头，使远近不同的物体成像的位置相同D.采用了短焦距的镜头，使远近不同的物体成像的位置相同4．磁带录音机既可以录音，也可用以放音，其主要部件为运行的磁带和绕有线圈的磁头。
录音时，磁带上的磁粉被由声音信号转化而来的电流产生的磁场所磁化，这样便将声音信号转化为磁信号记录在磁带上；放音时，再把磁带上的磁信号通过磁头转化为电信号使扬声器发声。
对于录音机录音、放音过程的基本原理，下列各种说法中正确的是［］A.录音的基本原理是电磁感应，放音的基本原理是电流的磁效应B.录音的基本原理是电流的磁效应，放音的基本原理是电磁感应C.录音和放音的基本原理都是电流的磁效应D.录音和放音的基本原理都是电磁感应5．王勇同学在宾馆饭店看到一种自动门，当有人靠近时，门会实现自动开闭。
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2006年第十六届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题一、(10分)如图l，东湖中学想用离心泵将湖中的水抽到C处的养鱼池中。
要求在30min内至少向养鱼池中输水120m3，学校领导将以下几个需要解决的问题交给了科技小组。
(1)A，B处各有一个平台，离心泵应放在什么位置，请说明理由。
(2)如果某型号离心式水泵的扬程为15m，功率为17kW，效率为0.6，试通过计算说明这台水泵是否可满足东湖中学的需求?(3)为了节约资金，有人提出全部采购比硬质管便宜、而且与水泵管径相符的软橡皮管配套使用，你认为是否可行，为什么?说出你的正确方案。
二．(10分)一个地质勘探小分队，在野外河边休息时发现了一种矿石，他们非常想尽快知道这种矿石的密度大约是多少，但是手中只有皮尺、直木棍和针线包中缝衣服用的针和细线，请你帮助他们利用现场可利用的物品，设计一个测定矿石密度的方案，并推导出计算矿石密度的表达式。
三．(14分)小华同学为了节能和方便家人洗澡，用废弃的汽油桶在房顶上自制了一个简易太阳能热水器，图2是它的安装示意图。
在水箱上下安有二根管子，其中一根是进出水管，给热水器上冷水或淋浴时用热水，都是通过进出水管来完成，室内进出水管上安有三个阀门。
若当地的大气压强p0=1.0×105Pa，请回答下列问题：(1)小华为什么要在热水器上方安装一根与大气相通的管子A?(2)根据阀门I、II、Ⅲ的位置，说明它们的作用是什么?如何调节喷头出水的温度?(3)给热水器上冷水时，阀门I、1I、III应当处于何种状态?洗澡时，阀门1、II、111应当处于何种状态?(4)如果小华同学住的居民楼层高为3m，他家的热水器安装在七楼楼顶上，且距楼顶高1m，那么该地区的水压至少为多大，才能顺利为热水器上水?(5)设热水器水箱容积为100L，在一般的光照条件下，一满箱12℃的水经白天太阳的加热温度可达到45℃，这相当于多少煤气完全燃烧放出的热量?(已知水的比热容为4.2×107J ／(kg·℃)，煤气的热值约4.2×107J／kg)四、(12分)育才中学科技小组设计了一个可以测量电阻值的多量程欧姆表，图3中所示为其中两个量程的测试电路，G为灵敏电流表，其内阻Ro=100Ω、电流灵敏度(即指针在满刻度时流过灵敏电流表的电流)U=100μA，R为可调电阻，阻值变化范围为0～5kΩ，R l和R2为定值电阻，R1=15Ω，R2=ll kΩ，E为1.5V干电池，S为量程选择开关。
测量时把待测电阻两端分别与A、B两端相接。
为了能从灵敏电流表上直接读出待测电阻的阻值，需在表盘上重新标注示数。
请回答：(1)在指针满偏处，盘面应标注的示数是多少?(2)当A、B间断开时，指针所指的位置处，盘面应标注的示数是多少?(3)开关分别置于1和2位置时，在表盘正中间位置处应标注的示数各是多少?请简要说明理由。
(4)该欧姆表表盘上的刻度是否均匀?请从电路原理上说明理由。
五、(12分)有一种被称作PTC的半导体材料，其电阻随温度的变化曲线如图4所示。
(1)请你根据这条曲线分析，PTC材料的电阻值怎样随温度的变化而改变?(2)请说出这种材料的两个可能的应用实例。
(3)以其中的一个应用为例，说明它的正常工作过程和使用条件。
六、(14分)利民电器厂设计了一种具有高、中、低温三挡的家用电火锅，其发热体电阻丝如图5所示。
A、B、C为三个接线柱，B是电阻丝中点的接线柱。
相信你一定能帮助该厂完成以下工作。
(1)说明各挡位的连接方法(文字表述或画图连接均可)。
(2)如果要求低温发热功率为200W，那么高温和中温两挡的发热功率分别应是多大?(3)设计一份该火锅的产品铭牌。
七、(14分)现在流行的无线市话俗称“小灵通”，是一种新型的个人无线接入系统，具有语音清晰、发射功率低、待机时间长、功能多、价格合理等特点。
它的使用使传统意义上的固定电话不再固定在某个位置，可在无线网络覆盖范围内自由移动使用，随时随地接听、拨打本地和国内、国际电话。
表1是某一型号小灵通的部分资料数据。
若这种小灵通在正常使用的情况下，充电一次可使用7天，累计通话时间为1.2h，通话时耗电功率为平均发射功率的20倍。
则：(1)这部小灵通正常通话时的工作电流大约多大?(2)小灵通开机但不通话时的状态称为待机。
这部小灵通的待机电流大约多大?(3)在没有充电器的情况下，可用一个电压略高于3.6V的直流电源为小灵通电池临时应急充电。
请你设计一个方案，用图6所示的直流电源给这部小灵通的电池充电，并画出充电的电路图。
表l尺寸约45mm×83mm×23.5mm质量约85g发射功率约10mW(平均)电池 3.6V580mA·h锂电池充电器输入：AC220V50Hz输出：DC5.2V320mA充电器重约50g充电时间 2.5～3.5h连续待机时间48～200h八、(14分)现在有些住宅区使用的水表是预付费式的水表，每个用户一表一卡，凭卡用水，卡中数据输入表中，水表自动开阀供水。
所购水用完后自动关阀断水，用户必须重新购水，方能重新用水。
图7是某水表厂生产的预付费式的IC卡水表，其主要技术参数如表2所示。
请根据表2中的数据，回答下列问题：项目FY-15E热水表FY-20E热水表FY-25E热水表质量 1.4㎏ 1.8㎏ 2.5㎏长度165mm195mm225mm 口径(DN)15mm20mm25mm过载流量3m3／h5m3／h7m3／h常用流量 1.5m3／h 2.5m3／h 3.5m3／h分界流量0.12m3／h0.2m3／h0.3m3／h最小流量0.03m3／h0.05m3／h0.07m3／h起动流量≤0.010m3／h≤0.012m3／h≤0.017m3／h水表性能B级表密封性 1.6MPa水压，15min内不泄漏最小读数0.0001m3最大读数9999.9999m3用户窃水自动关阀并提示电源 3.6V、2.4Ah锂电池2节串联IC卡的保密性射频卡，一表一卡，不可复制IC卡使用寿命使用次数>10万次报警方式剩余水量2m3时报警，用完剩余水后关阀静态工作电流0.5mA开阀或关阀时的工作电流500mA常用流量误差≤2％工作温度温度：0℃一90℃(FY系列)工作水压0.1MPa～0.6MPa材料铜(1)要保证水表正常工作，水平位置相对水塔内的水面高度差的范围应是多少?(g 取10N ／kg)(2)如果水表仅处在静态下，最多能使用多少天才需更换电池?水表开阀或关阀时它的电功率是多少?(3)FY-25E 型热水表在常用流量状态流出50℃的热水时，需要用多大功率、效率为80％的锅炉来加热原来温度为20℃的水?如果连续这样供热水，一昼夜至少需要烧多少煤?(煤的热值是3×107J ／kg)(4)FY 一15E 热水表报警后，在常用流量下用水，大约还能用几小时?(5)FY-20E 水表出水口水的最大流速是多少?第十六届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题参考答案一、(1)因为泵的总扬程=吸水扬程+压水扬程,离心式水泵的吸水扬程是由大气压决定的,当大气压为标准大气压时,吸水扬程实际不会超过10m。
所以泵不能放在B 处,只能放在A 处。
(2)不考虑水的动能:①增加的势能按13.8m 计算:已知t =30min,h =13.8m。
V =120m 3,η=0.6。
则W 有=mgh =1.656×107J。
因为W 有/W 总=η,所以W 总=W 有/η=2.76×107J。
即应购置水泵的功率为P 总=W 总/t=15.3kW。
②增加的势能按15m 计算,应购置水泵的功率为P 总=16.7kW。
提供的水泵满足要求。
(3)不可行。
若离心泵至水面段用橡皮管,由于大气压作用可能将橡皮管压扁而影响正常工作。
建议离心泵至水面段用硬质管,为节约起见,泵以上水管可用软橡皮管。
二、1.用细线悬挂直木棍作支点;2.用细线栓好矿石挂在支点左侧,在支点的右侧挂一块石头,移动矿石和石块悬挂的位置直到木棍水平平衡;3.用皮尺分别量出悬挂矿石和石块的点到支点的距离为l1,l2;如图1所示。
4.将矿石浸没在水中,移动挂石块的位置直到木棍再次水平平衡;5.用皮尺量出悬挂石块的点到支点的距离为l3;如图2所示。
6.推导计算矿石密度的表达式。
由杠杆平衡条件,解得。
三、(1)A 管的作用一是排气,二是溢水。
因为汽油桶改做水箱后,如果不安装A 管排气的话,上水时会把一些空气密闭在里面,就不易将水注满;而且,上方的空气还影响箱内水温升高。
(2)阀门Ⅰ控制进入水箱的冷水;阀门Ⅱ控制进入淋浴喷头的热水;阀门Ⅲ控制进入淋浴喷头的冷水。
通过阀门Ⅱ、阀门Ⅲ调节进入淋浴喷头的冷热水的多少可以改变淋浴喷头喷出的水的温度。
(3)给热水器上水时,阀门Ⅰ应打开,阀门Ⅱ、阀门Ⅲ应关闭。
洗澡时,阀门Ⅰ应关闭,阀门Ⅱ、阀门Ⅲ应打开。
(4)水箱距地面高度h =22m。
该地区的最低供水水压,p =ρgh +p0=3.2×105Pa。
(5)m =ρV =100kg。
Q 喷=cm(t-t0)=1.39×107J。
如果靠煤气燃烧放出这些热量,需完全燃烧的煤气,m =Q 吸/q=0.33kg。
四、(1)A、B 两端直接连接在一起时(RAB=0),调节滑动电阻器使灵敏电流表指针满偏,则指针所指处盘面上应标注的示数为0。
(2)当A、B 断开时,电阻应为无穷大,这是指针所指位置的示数应标∞。
(3)开关置于2时,且将A、B 短接时表针满偏,则R+R1+R2=15kΩ,若在A、B 间接一电阻Rx,且刚好使表针指在表盘中间位置,这时电路中的电流为满偏时的一半,电路中的总电阻为满偏时的2倍,即Rx=R+R1+R2=15kΩ,所以该挡位表盘中间示数应为15kΩ。
开关置于1时,且将A、B短接时表针满偏,这时电路中总电阻为=15Ω,同理若在A、B间接一电阻Rx,且刚好使表针在表盘中间位置,这时电路中的电流为满偏时的一半,电路中的总电阻为满偏时的2倍,即Rx=15Ω,所以该挡位表盘中间示数应为15Ω。
(4)欧姆表表盘上的刻度是不均匀的。
理由:用R0表示A、B短接时电路中总电阻,测量电阻Rx时,电路中电流I=U/(R0+Rx),可见I与Rx不成正比,所以欧姆表表盘上的刻度是不均匀的。
五、(1)当PTC材料的温度T处于(T0～T1)时,随着温度的升高,其电阻减小;当PTC材料的温度T处于(T1～T2)时,随着温度的升高,其电阻增大;当PTC材料的温度T高于T2时,随着温度的升高,其电阻减小。
(2)用PTC材料可以制成电热驱蚊器的发热元件,也可以制成恒温电暖器发热元件。
(3)以恒温电暖器为例:当用PTC材料制成发热元件通电后温度T处于(T0～T1)时,随着温度的升高,其电阻减小,因电压不变,发热功率P=U2/R增大,使温度更快地升高。