第十五屆全國初中應(yīng)用物理知識競賽復(fù)賽試題音名中央C1D2E3F4G5A6B7Cī唱名（C調(diào)）DoReMiFaSolLaSiDo′頻率/Hz264297330352396440528弦長一、王偉同學(xué)研究了均勻拉緊的琴弦發(fā)音頻率與弦長的關(guān)系，并記錄了實測的數(shù)據(jù)（如下表所示）。請你根據(jù)記錄表中的有關(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）。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)流動時也需要一定的壓力差來維持。假設(shè)血液勻速通過長度一定的血管時，受到的阻力與血液的流速成正比，即。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)血管截面積為時，兩端所需的壓強(qiáng)差為；若血管截面積減少10%時，為了維持在相同的時間內(nèi)流過同樣體積的血液，壓強(qiáng)差必須變?yōu)椤Ｕ埬阃ㄟ^計算比較的大小，說明血管變細(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)表。型號CWNG60-AIICWNG60-AIICWNG60-AII功率/MW（）容水量/t34耗煤量145()290外型尺寸××2××××煙囪尺寸/mmФ300×15000Ф350×15000Ф400×15000熱效率/%757575出水溫度/℃808080回水溫度606060總重量/t59運(yùn)行壓力常壓常壓常壓供暖面積6000（）12000循環(huán)水量()4560CWNG系列三種鍋爐主要技術(shù)參數(shù)已知水的比熱容為·℃，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)，請在表格中的四個（）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，計算60-AII型鍋爐每小時給住宅內(nèi)釋放的熱量是多少。3.根據(jù)表格中已知數(shù)據(jù)計算燃煤的熱值為多少。四、（16分）李明得到一個國外生首開的電熱暖手器，銘牌表示額定值的字樣中，能看清楚的只有“24W”這幾個字。為了能正確使有該用電器，他把一只標(biāo)有“600，0.4A”的定值電阻與電熱暖手器和開關(guān)串聯(lián)起來，連接到家庭照明電路中，然后進(jìn)行如下實驗觀察：將開關(guān)接通后，電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動137圈恰好用了100s；斷開開關(guān)后，電能表轉(zhuǎn)盤在1min內(nèi)恰好轉(zhuǎn)了80圈；觀察電能表上標(biāo)有3000r/(kW·h)字樣；他在做實驗的時間內(nèi)，家中其他用電器的使用情況沒有變化。請根據(jù)以上數(shù)據(jù)，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(dǎo)致的計算結(jié)果是偏大還是偏小？K1K2BCAK5E2D2F2D1F1EK1KBCAK5E2D2F2D1F1E1K3K4電源S1S2M1.請你按照下圖所示的器材，連接一個可以實現(xiàn)自動注水的模擬電路，并說明自動注水的過程。2.要實現(xiàn)自動注水的要求，浮子的最小體積約為多大？（g=10N/kg）3.若設(shè)計要求每次自動注水需在10min內(nèi)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(dǎo)出電泵最小額定功率的表達(dá)式。在你的計算過程中，如果運(yùn)用了近似條件，請說明。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，會使內(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)動機(jī)，就采用了很多新技術(shù)。其中最重要的一項叫“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)，它同時又帶動同軸的進(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，同時也減少了廢氣中的有害物質(zhì)，達(dá)到提高柴油發(fā)動機(jī)效率和減少廢氣污染的目的。這種柴油發(fā)動機(jī)有6個氣缸，氣缸直徑為110mm，活塞行程為135mm，當(dāng)轉(zhuǎn)速為2300r/min，發(fā)動機(jī)功率為220kW，最低油耗可達(dá)240g/(kW·h)，柴油的熱值為。請回答下列問題：1.該柴油發(fā)動機(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.如果將我國這種機(jī)型的汽車柴油發(fā)動機(jī)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(shù)每年能為我國節(jié)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(jù)上面的估算結(jié)果，計算使用“增壓”技術(shù)后僅節(jié)約柴油一項可使我國每年節(jié)約多少資金。由此你有哪些認(rèn)識？第十五屆全國初中應(yīng)用物理知識競賽一、參考答案（14分）分析表格中頻率和弦長兩行數(shù)據(jù)可知，均勻拉緊的琴弦發(fā)音頻率與弦長近似成反比。對于中央C和A有：所以，弦長一行第6格的數(shù)值為：對于中央C和B有：所以，頻率一行第7格的數(shù)值為：二、參考答案（14分）假設(shè)截面積為時的壓強(qiáng)差為，流速為，假設(shè)截面積為時的壓強(qiáng)為，流速為；依題意可列方程：①③②由①、②兩式可得：又相同的時間內(nèi)流過同樣體積的血液，所以有：④由④式可得⑤⑤式代入③式可得＜1即＜，說明血管變細(xì)血壓增高，血管變細(xì)可能是誘發(fā)高血壓的重要因素之一。三、參考答案（16分）1.（共10分）（1）方法一，由表中三種鍋爐型號的代碼表示中可知，第一種鍋爐的功率為。方法二，已知三種型號的鍋爐熱效率相同，則：①②③由①、③兩式可得：(2分)所以，60-AII鍋爐的功率為。（2）由上述的②、③兩式可得：所以，60-AII鍋爐的耗煤量是217.5kg/h。（3）供暖面積與循環(huán)水量或鍋爐功率成正比，即所以，60-AII鍋爐的供暖面積為。（4）鍋爐所做功可視為水循環(huán)放出的熱量，即W=Q④⑤由④、⑤兩式可得：所以，60-AII鍋爐的循環(huán)水量為。2.（3分）按表格中的出水溫度和回水溫度，以及循環(huán)水量，計算鍋爐每小時向住宅釋放的能量。依據(jù)K1K2BK1KBCAK5E2D2F2D1F1E1K3K4電源源源源源S1S2M四、參考答案（16分）接通開關(guān)時，電能表測出的是所有用電器在100s內(nèi)消耗的總電能斷開開關(guān)后，電能表測出的就是李明家其他用電器在60s內(nèi)消耗的電能斷開開關(guān)前后的功率分別為：所以，實驗支路的串聯(lián)（總）功率為：實驗支路的總電阻為：電熱暖手器的電阻為：所以，電熱暖手器的額定電壓為：在上述計算中，忽略了溫度對電阻的影晌。在實驗測試中，電熱暖手器的實際電壓為：，小于其額定電壓（2分）由于電流的熱效應(yīng)，溫度升高，電阻增大，電熱暖手器在額定電壓下（正常）工作時，其電阻會大于，故其實際的額定電壓也會大于測量值109V，因此忽略溫度對電阻的影響，會導(dǎo)致計算結(jié)果偏小。（3分）五、參考答案（20分）1.（12分）電路如下圖所示。閉合開關(guān)（此時開關(guān)處于接通狀態(tài)），電泵運(yùn)轉(zhuǎn)，開始注水。隨著蓄水池中水位的逐漸升高，浮子A帶動金屬觸頭B上移，當(dāng)升到最高水位時，閉合，接通電磁鐵線圈，銜鐵被吸下來，使開關(guān)斷開，切斷電泵的電源，停止抽水。與此同時K4接通，由于K4與K1為并聯(lián)，所以當(dāng)水位下降使斷開時，電磁鐵線圈仍處于接通狀態(tài)，電泵保持停止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)水位下降到最低點時，開關(guān)閉合，接通電磁鐵線圈，銜鐵被吸下來，使開關(guān)斷開，切斷電磁鐵線圈的電源，銜鐵釋放，使開關(guān)閉合，接通電泵的電源，再次注水。如此循環(huán)往復(fù)，實現(xiàn)自動注水。注：可以采用分步驟累計分?jǐn)?shù)的方法。①能連接電機(jī)的供電電路，并將連入電路。（2分）②能將與電源連通，再將連入，（2分）再將連入，再將與關(guān)聯(lián)（2分）③能將與電源連通，再將連入。（2分）文字?jǐn)⑹鲆蠛啙崳瑮l理清晰（4分）2.（4分）由圖知，浮子上浮接通電路，必須滿足：由阿基米德定律可得，（4分）即要實現(xiàn)自動注水的要求，浮子的最小體積是（4分）3.（4分）需要知道水的密度，測出蓄水池的半徑R、蓄水池中最低和最高水位的高度差、蓄水池距井水面的高度，電泵抽水時，通過電動機(jī)做功把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。計算過程中，完全按理想狀態(tài)考慮，忽略能量的損失。六、參考答案（20分）1.（4分）該發(fā)動機(jī)的效率最高為：2.（8分），每秒鐘的做功沖程數(shù)為：設(shè)做功沖程中的平均壓強(qiáng)為P，則有用功率P為：3.（6分）已知，，億噸