2017年第二十七届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题Word文档下载推荐.docx

1、（2017复）二、（16分）由于一些驾驶员的安全意识不强，使得交通事故偶有发生。如图2所示，一辆小轿车经过某一桥面时，不小心冲破了防护栏杆，掉到桥下的河水中。假设在最初漂浮的时间内，司机可实施自救，自救时间最少需要100s。假设河水很深，单位时间内进入小轿车的水量相等，小轿车和外部总体积约为5m3，内部可储水空间可等效地看成一个长3m、宽1.5m、高1m的长方体，设小轿车和人的总质量为2.0103kg，水=1.0103kg/m3，g取10N/kg。（1）若要保证司机有足够的自救时间，请估算每秒进入小轿车的水的质量最多为多少；（2）求当小轿车开始下沉时，车内未进水的空间体积占其储水空间总体积的百

2、分比。（2017复）三、（16分）如图3甲所示为“双刀双掷”开关（相当于两个单刀双掷开关“联动”，两个开关之间用绝缘材料连接，彼此并不联通），通过搬动手柄，就可以将六个接线柱按一定规律接通，接线柱c与e相连，d与f相连。通过适当的连线，双刀双掷开关可以产生一些神奇的效果。（1）假如用两根导线分别连接a、f和b、e之后，再与电源和直流电动机连接成如图3乙所示的电路，请说明这个电路的作用。（2）若再给你两个单刀双掷开关，1个电源、一只小灯泡和适量的导线，请设计用这三个开关都能独立控制小灯泡亮和灭的电路，并在图3丙中完成所设计的电路图。（2017复）四、（16分）如图4所示为一张多功能活动桌子，桌子

3、面板为长方形，其长度为80cm，质量为2kg，位于桌面左端下方的支柱高度为60cm，质量4kg，其粗细可忽略不计，带有滚轮（不计其所受重力）的工字型底座的长度60cm，质量3kg。g取10N/kg，请计算：（1）将一实验仪器放在桌子上，若要保证实验仪器摆放在面板上的任意位置桌子都不会翻倒，求这台实验仪器的最大质量；（2）桌子不放任何物品时，左侧两个滚轮共需承受多大压力？右侧两个滚轮共需承受多大压力。（2017复）五、（18分）节水喷灌系统已经在我国很多地区使用，某节水喷灌系统如图5所示，其喷口距离地面的高度h=1.8m，该喷灌系统从喷口沿水平喷出水的最大速度vo=15m/s，每秒喷出水的质量m

4、o=15kg/s，该喷灌系统所用的水是从蓄水池中抽取的，蓄水池中水面距离地面的高度H=1.95m，并保持不变，水泵由电动机带动，电动机线圈电阻r=5.0。电动机正常工作时，输入电压U=220V，输入电流I=4.0A。若不计电动机在工作过程中由于摩擦等一些因素所造成的能量损耗，则此时电动机的输出功率等于水泵所需要的最大输入功率。水泵输出的机械功率与输入功率之比为水泵的抽水效率。计算时取g=10N/kg，取=3，已知动能的计算式为。（1）假设系统总是以最大喷水速度工作，求：电动机的输出功率P出；水泵的抽水效率。（2）若该喷灌系统总是以最大水平喷水速度工作，在某地区需要用蓄电池将某种太阳能电池产生的

5、电能存储起来供该系统使用，根据以下数据求所需太阳能电池板的最小面积Sm。已知太阳光传到地面的过程中大约有=40%的能量损耗，太阳辐射的总功率Po=41026W，太阳到地球的距离R=1.51011m，上述太阳能电池的能量转化效率约为1=20%，蓄电池释放电能的效率为2=90%。（2017复）六、（18分）某工人在野外施工，需要使质量m=4.20kg的铝合金工件从to=10.0升温到66.0以上（含66.0）；除了保温瓶中尚存有温度t=90.0的1.2kg的热水外，无其他热源。请提出一种能达到目的、操作简单的方案，并通过估算验证你的方案。已知铝合金的比热容c1=0.88103J/（kg），水的比热

6、容c2=4.20103J/（kg），不计工件与热水向周围环境传递的热量。2017年度全国初中应用物理知识竞赛北京赛区决赛试卷答案详解一、 （1）如图圆盘转动一周显示22格，转动周期为0.22秒，圈（2）二、 （1）由题可知，小轿车在漂浮状态时司机可实施自救，自救时间至少100s，此时满足：F浮=m总g-F浮=-m总=m车人=m水-联立得：m水=；100s=30kg/s，即每秒进入水的质量最多30kg。（2） 由漂浮时m水=可得V水=3，车储水空间V=4.5，则未进水的空间，则三、 略四、 （1）如图可知，实验仪器摆放在面板最右侧最易翻倒，临界状态时右侧底座为支点，令F面板=m面板g，F支架=m

7、支架g，F底座=m底座g，F仪器=m仪器g，L面板、L支柱、L底座、L仪器分别为重心到支点距离，则有：F面板L面板+F支柱L支柱+F底座L底座=F仪器L仪器-由式可得：F仪器=m仪器g=185N，m仪器=18.5kg，仪器的最大质量为18.5kg。（2） 多功能桌总重力为G总=G面板+G支架+G底座=90N；当桌子不放任何物品时，仍以右底座作为支点，根据平衡条件，对于左侧滚轮所受地面支持力则有：F面板L面板+F支柱L支柱+F底座L底座=F支持力L支持力-由式可得：F支持力62N，滚轮承受的压力和地面对滚轮的支持力是一对相互作用力，则左侧两个滚轮需承受62N的压力；由左右两侧滚轮承受的总压力为桌

8、体总重力可知，右侧两个滚轮需承受28N的压力。五、 （1） 电动机输出功率P入=P电-P热=UI-I2r=880w-80w=800w=，又，解得：P出=600w=（2） 电池板的最小面积，接收到太阳能的功率：，电池板接受太阳能转化为电能的功率：P电w，求得：六、 解：4.20kg的铝从10升温到66所需热量；1.2kg的水从90降温到66放出的热量Q，根据估算，将铝直接放入热水中并不能升温到66；（1） 操作方案：将保温瓶中的热水分若干次倒出来。第一次先导出一部分，与温度为的工件充分接触，并达到热平衡，工件温度升高到，将这部分温度的水倒掉；再从保温瓶倒出一部分热水，在此与温度为的工件充分接触，

9、并达到热平衡，工件温度升高到，将这部分温度的水倒掉；重复上述操作，直到最后一次，将剩余的热水全部倒出与工件接触，达到热平衡。（只要每部分的水足够少，最终就可使工件的温度达到所要求的值）（2） 验证计算：例如，将1.2kg的热水分五次倒出来，每次倒0.24kg，在第一次使热水与工件达到热平衡的过程中，水放热，工件吸热，由，解得：，依次算出的数值见下表：倒水次数/次12345平衡温度/27.140.651.259.566.0可见=66.0，符合要求。附：若将1.2kg的水分4次倒，每次倒出0.3kg，以此计算的值，见下表：30.345.556.865.2由于=65.266.0，所以如果将热水等分后逐步使工件升温，到处次数不能少于5次。