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下马渡一中应用物理知识竞赛赛前习题集及答案

发布时间:2013-12-19 10:29:35  

下马渡镇中心校应用物理知识竞赛赛前习题集

1、倒链(又称神仙葫芦)是一种简单的起重用具,它由滑轮组组成(如图9所示),A、B为同轴并

一起转动的定滑轮,半径分别为R1和R2,R1稍大于R2;C为动滑轮,其半径为r。它们之间用铁链按图

中所示的方式联结起来。当用力F拉一侧铁链使定滑轮转动时,套在A上的铁链使挂在C上的重物上升,

与此同时,套在B上的铁链被放下,使重物下降(图中虚线箭头表示铁链运动方向)。转动一周时,其

总效果使重物上升的距离为多少?若重物所受重力为G,则使重物缓慢匀速上升时,拉力F的大小至少

应为多少?(参加答案:重物上升距离h=(h1-h2)/2=π(R1-R2 )

2、有一种型号的单缸四冲程柴油机,其部分技术规格如下:

试计算这种柴油机的功率。

参考答案:作用在活塞表面上的压力:

做功冲程每次的功:W=F·L=35325×0.4=14130(焦耳)

柴油机每分钟转360转,即每秒转6转,对外做功3次。

3、我国北方为了室内采暖,用管道将热水从锅炉输往室内。在管道上方的天花板上常可看到被“熏”黑的痕迹。

(1)根据你学过的物理知识,解释形成这种黑迹的原因。

(2)提出一种观察或实验的方法,用以判断上述解释的正确性。

参考答案:1.热水管道附近空气温度较高,密度较小,上升,对流加快,空气中的微尘附着

在天花板上,形成黑迹。

2.居住单元通往楼道的门比较严实,但门和墙之间仍有小缝,外面的风经常吹进来,这种门缝附近的墙壁上,也有类似黑迹。这种现象支持了上述的解释。

4、经验表明,自制家用太阳能热水器的效率在夏天可达50%;从太阳能手册中查到,在地球表面,晴天时垂直于阳光的表面接收到的热辐射为1.26×103焦/米2·秒。如果晒水箱内的水大约有40千克,晒水箱接收阳光垂直照射的面积始终是1.5米2,请计算,要使水温上升30℃需要多长时间。

参考解答:代表物理量的符号:

η——热水器效率, m——水的质量,R——单位面积、单位时间地面接收的热量,

S——晒水箱的面积,△T——水的温升,c——水的比热,△t——所用时间。

在△t时间内水所接收的辐射热 Q=ηRS△t

使水温上升△t所需热量 Q? =cm△T

由Q?Q? 解出 =5333秒=1小时29分 ?t?

5、小华用一只有颈圆柱形的塑料饮料瓶和一桶水、一把尺就巧妙地测出了食用油的密度。写出他的操作步骤,用字母代表测量量,推导出计算密度的公式。

参考答案:(1)剪去饮料瓶的上部,保留中间的圆柱部分。(2)瓶中放入几个石块和少量水,使水没过石块,将它放入桶中。使它浮在水面上,测量露出水面的瓶高h1。(3)在瓶内注入一些待测的食用油,测量瓶内水面上的油层厚度H。(4)再次将瓶放入桶中,测量露出水面的瓶高h2。

推导计算ρ油的公式:

瓶的直径记为D,第一次放入桶中以后,排开水的体积记为V1,注入食用油后排开水的体积记为V2,于是水的密度记为ρ水,根据阿基米德原理,食用油所受的重力为:mg=ρ水(V2-V1)g

6、小杰家的压力锅锅盖上标有“××铝制品厂24厘米压力锅”的字样,他测得限压阀的质量是100克,排气孔的直径约为3毫米。这个压力锅正常工作时内部水蒸气的最大压强相当于大气压的多少倍?锅盖至少要能承受多大压力才能保证安全?(大气压强为l.01×105帕)

(参考答案:锅内的最大压强为大气压强的2.4倍。6.3×103牛)

1 cm?T?RS

7、小红准备在旅游时估算登山缆车的机械效率。她从地图上查到,缆车的起点和终点的海拔高度分别为230米和840米,两地的水平距离为1200米。一只缆车运载15个人上山的同时,有另一只同样的缆车与它共用同一个滑轮组,运载8个人下山。每个人的体重大约是60千克。从铭牌上看到,缆车的自重(质量)为600千克。小红还用直尺粗测了钢缆的直径,约为2.5厘米。拖动钢缆的电动机铭牌上标明,它的额定功率为45千瓦。管理人员说,在当时那种情况下,电动机的实际功率约为额定功率的60%。实际测得缆车完成一次运输所用的时间为7分钟。请你帮助小红估算缆车的机械效率。(参考答案22%)

8、无线电广播所用的中波波段的频率是5.4×10赫兹~1.5×10赫兹,这个波段的波长范围是______米~__________米。

9、甲、乙两处距离为L,其间铺设了由两根导线组成的电话线,每单位长单导线的电阻为r(r的单位为欧/米),乙处终端接有负载电阻,如果线路中途某处两导线因绝缘层损坏而相联,为了找出相联位置,给你一台电压为U的直沉稳压电源和一个量程合适的电流表,怎样求出损坏处离甲端的距离和损坏处的接触电阻?

参考答案:1.将甲处断开,乙处将负载电阻解除,并在乙处接上直流稳压,(输电电压为U),将电流表接在电路中测得电流为I1。设电

话线损坏处的接触电阻为R, L为损坏处离甲处的距离,则有 :

U=I1[2(L-L')r+R ] -------------① (2分)

2. 乙处断开,在甲处接上直流稳压电流,将电流表接在电路中测得电流为I2则有: U=I2(2L'r+R) --------② (2分) 解联立方程①与②,得 :

L'=L/2+(I1--I2)U/4rI1I2 (1分)

R=(I1+I2)U/2I1I2--Lr (1分)

方法叙述正确的 给2分,其余各步按式后所示分数给分。

10、小华利用自己绕制的电磁铁设计了一个能使甲、乙两灯交替发光的电路,电磁及电路图如图12所示 。你认为在开关闭合后实际会看到什么现象?请把更正确的电磁铁及电路在图13上画出来。(A、B为带活动触点的接线柱,BC间为铁片。)

11、(5分)在趣味物理表演会上,小明展示了如图所示的蓄水和放水装置。如果原来水箱是空的,注水时

水箱中的水位高于哪点时排水口才有水流出?如果原来水箱是满的,放水时水箱中的水位降到哪点时排水口

才停止出水?如果进水口不停地向箱中注水,但进水流量较小,使得当出水口有水流出时,进水流量小于出

水流量,这种情况下排水口的水流有什么特点?

参考解答:注水时水位高于D点才有水流出,水位降到C点才停止出水。排水口会间歇式地放水。 56

12、电饭锅的原理如图所示。煮饭时开关S是闭合的,红色指示灯亮;饭熟后(当时的温

度大约为103℃)保温时开关S自动断开,黄灯亮。电阻R1的作用是保护红色指示灯不致

因电流过大而烧毁,与电饭锅发热板的等效电阻相比,二者的大小应有什么关系?为什

么?通常情况下用这种电饭锅烧水时它的自动断电功能不起作用,这是为什么?

参考答案:R1应该远大于发热板等效电阻。

13、(1 5分)用10盏220 V、l00W的白炽灯每晚7:00到次日早6:00为一个地下过街通道照明.原方案为始终将10盏灯并联后接在220V的电源上.为节约用电,小强设计了一个改进方案:将10盏灯分为 A、B两组,每组内的5盏均为并联.每晚7:00-1 1:00将两组灯并联后接在220V的电源上;晚1 1:00至次日早6:00将两组灯串联后接在220 V的电源上.

1.按小强设计的方案连接图中电路:当双刀双掷开关S接在左侧时两组灯并联后接在电源上;

接在右侧时两组灯串联后接在电源上 2.已知串联时每盏灯的电阻为并联时电阻的2/3,

按小强的方案,每天用多少度电?与原方案相比,每月(30天)节约多少度电?

1.答案如图.

2.(1)每晚7:00~1 1:00用电 W1=4千瓦时

两组电灯串联时每盏灯两端的电压变为额定电压的一半,电阻变为原来的2/3

由p=U/R知,每盏灯的功率不再是100瓦,而变为37.5瓦.

这样,每天晚上11:00到次日早上6:00用电 W2=2.63千瓦时

每天共用电 W=W1+W2=4千瓦时+2.63千瓦时=6.63千瓦时 。

(2)10盏灯始终并联接入电路,每天晚上1 1:00到次日早上6:00用电为 W'=7千瓦时

每天多用电△W=4.37千瓦时

每月可节电:4.37千瓦时×30=131千瓦时

2 2

14、(10分)汽车更换轮胎时需要把车轴抬起来,这时可以使用“油压千斤顶”。下图是油压千斤顶的

原理图。向下按动手柄,圆柱形小活塞把小油缸中的机油压向大油缸。大油缸中的油量增多,把圆柱形大

活塞向上推,带着上面的重物上升。实验表明,加在密闭的液体上的压强,能够按照原来的大小向各个方

向传递(这个规律叫做帕斯卡定律)。现在有一个油压千斤顶,有关尺寸如图所示。如果希望在手柄上用

20牛顿的力向下压时就能在大活塞上举起1吨的重物,大活塞的直径至少是多少?

参考解答:l1 = 0.6 米, l2 = 0.06米, F0 = 20牛

小活塞受的力 F1 = (1) (1) 小活塞对液体的压强 (2)

液体对大活塞的压强与大活塞对液体的压强相等,即 (3)

其中F2 = mg (4)

根据帕斯卡定律p2 = p1 (5)

把(1)、(2)、(3)、(4)式代入(5)式,解出 (6)

考虑到 (7)

进一步解出 ( 8)

把数值代入,得d2 = 7.0 厘米 (9)

评分标准:本题10分。(5)式2分,其余各式每式1分。

15、清华大学和香港大学的学生合作研制了一辆太阳能汽车.车上电池的太阳能接收板的面积是8m,它正对太阳时电池能够产生120V的电压,并对车上电动机提供10A的电流.电动机的直流电阻为4Ω,而太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为1.0×10W/m.求:

1.该车的太阳能电池的效率是多少?电动机把电能转化为机械能的效率是多少?

2.若太阳辐射的总功率为3.9×1.0 W,且太阳光在穿过太空及地球大气层到达地面的途中有28%的能量损耗,还知道半径为R的球面面积为S=4πR.请根据这些资料计算太阳到地球的距离.

参考答案: 1.太阳能集光板接收的功率 P 1=1.0×1 0瓦/米2×8米2=8×10瓦 33226322

电阻输出的功率: P2= UI=1.2×l 0瓦

电动机线圈的发热功率: P3=IR=0.4×10瓦

电池的效率: η1=1 5%

电动机的效率:η2=67%

2.设太阳到地球的距离为R,以太阳为球心,以R为半径的面积:S=4πR

太阳的辐射总功率和太阳能电池集光板的面积分别为P0和 S’,则有P0=3.9×10瓦,S’=8米

R≈1.5×10(米)

16、(8分)水在热电厂的锅炉中变为水蒸汽,通过涡轮机带动发电机发电,用过的水蒸汽在液化器中凝结成水,再到锅炉,循环使用。液化器中的冷却水则流到冷却塔中降温,如图。水的比热为4.2×10焦/(千克·℃),求:

夏天,来自冷却塔的水温为16℃,而回到冷却塔的水温为30℃。若冷却塔和液化器间

水的流量为15米秒,试求水蒸汽的能量转化为电能的效率。

如果发电机的发电功率是56万千瓦,发电机把机械能转化为电能的效率为80%,不计

水蒸汽通过涡轮机过程中由于热传递赞成的能量损失及涡轮机的摩擦,试求水蒸汽的能量转

化为电能的效率。

参考答案: 1.水蒸气冷却时所放出的热量,所以冷却所丢失的功率(即散热功率)为:

=8.82×10瓦

2.水蒸气的能量转化为电能的效率:

而 P机=700 ×10瓦所以η≈35.4%

3.答案:1 5瓦;90瓦;1 80瓦

217、(10分)学校淋浴用的简易太阳晒水箱内装水60 kg,水箱玻璃盖的面积为0.84 m。从手册中查得,地球上与太阳光线垂直的表683/311262

2233

面接收的太阳辐射能为7.56×10J/(min?m);这类水箱吸收太阳能的效率约为50%;散热损失约为20

%。假设使用中能够及时调整水 3 42

箱朝向,使阳光总能垂直射入玻璃盖,计算4小时后箱中的水升高的温度。△t=24.2℃

18、(12分)上题水箱中的水在冬天往往温度不够高,同学们在水箱中加装了一个“220 V,2000 W”的电热管,并利用一个“6 V, 1W”的小灯泡和一段10Ω/m的电阻丝,为电热管安装了一个指示灯。

(1)画出电热管及指示灯的电原理图。

(2)在同学们的方案中,小灯泡两端的电压是按5V设计的。对于指示灯来说,这样设计有什么好处?

(3)按上述设计,电阻丝需截用多长的一段?

(4)安装指示灯后,电热管的实际功率是额定功率的百分之几?

①如下图;

②指示灯两端电压按5V设计有利于延长指示灯寿命,

③由公式P=U/R得电热管的电阻。Rl=24.2Ω

电热管两端的实际电压 U'=220V-5 V=21 5 V

通过电热管的电流 I’=8.884 A

小灯泡的电阻 R灯=36Ω

通过灯泡的实际电流 I灯=0.139Ω

通过电阻丝的电流 I强=8.884A-0.139A=8.745A

电阻丝的电阻 R丝=0.572Ω

电阻丝的长度 l=0.0572m

④实际功率与额定功率之比96%

19、回答下面三个问题。

(1)图7中的两个实验现象说明气体的压强与什么因素有关?有什么关系?

(2)用细线吊起一个空的塑料饮料瓶,用手转动饮料瓶,使它绕对称轴线旋转。转动的塑料瓶带动四周的空气绕它旋转。如果这时用电扇向它吹风,由于瓶的转动,它两侧的风速将不一样(图8)。按照第(l)小题中发现的规律,旋转着的饮料瓶应当向哪个方向移动?请在图中标出。

(3)乒乓球前进过程中由于不同的旋转方向会沿不同的径迹运动。运动员用三种不同的击球方法把乒乓球击出,请判断,图9中l、2、3三条径迹哪一种是上旋球(图中沿逆时针方向旋转)的、下旋球(图中沿顺时针方向旋转)的。不转球的。说明你为什么认为上旋球应该沿着你所选的径迹运动。

甲 下垂的两张纸,向中间吹气,这两张纸相互靠拢。

乙 向饮料管A吹气,饮料管B中的液体会上升并从管口喷出。

图7有关气体流动的两个实验

参考答案:(1)这两个实验现象说明气体压强与气体的流速有关,气体体速越大,

压强就越小。(2)旋转着的塑料瓶的移动方向如图甲空白方向箭头。

塑料瓶周围空气的流速由瓶本身旋转带动旁边空气旋转形成气流和电风扇吹风所形成的气流。这两股气流在瓶的同侧为同方向,在另一侧为相反方向,导致在同方向一侧气流速度较大,压强较小,而在两气流反方向的一侧,气体流速较小,压强较大。这两侧压力差将塑料瓶向两股气流同方向的一侧偏移。 (3)1

2

、3分别是上旋球、不旋球、下旋球的轨迹图,如图乙,由于球的转动,周围空气也随之绕球转动。对于上旋球(轨迹1),由于球的旋转,球上方空气随之向左运动;但同时球向左运动,则空气相对于球向右运动,空气相对于球的两种运动作用相抵,球上方的气流速度比下方的小,所以上方压强大,因此,球受到向下的压力,沿弧线迅速下落。

21、(4分)某城市铁路车站的设计方案如图4所示,进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡。从能量利用的角度看,这种设计的优点是什么?

车进站时的部分动能转化为重力势能,减少因刹车损耗的机械能;车出站时储存的重力势能又转化为动能,起到节能作用。 4

22、(8分)小明设计了一个公厕中的自动冲刷厕所的水箱。这种水箱能把自来水管持续供给的较小流量的水储

备到一定量后,自动开启放水阀,这样就可用较大水量冲刷便池中的污物。图6为这种水箱的结构示意图,已知水

箱底为边长l=40cm的正方形,A是一直径d1=8cm的圆形放水阀门,其质量和厚度均可忽略不计,且恰好能将排水

管口及连杆与浮子B相连,连杆的长度h0=10cm。浮子B是一外部直径d2=8cm、高H=30cm、质量m=0.4kg的空心

圆柱体,设水箱每次放水都能将水箱中的水全部放净,试通过计算说明:(1)水箱体至少多高,水才不会从水箱

上部溢出? (2)如果自来水管的流量为0.2m/h,该水箱某次放水结束到下次开始放水的时间间隔为几分钟?

参考答案:(1)设水箱中水面高度为h时,连杆对阀门A的拉力为T,此时阀门刚好可被拉开。

对浮子B根据平衡条件有:mg+T=F浮 (1分)

p2其中 F浮=g(h-h0) (1分) 42

p2d1对放水阀门A根据杠杆的平衡条件有:Td1=ghd (2分) 412

联立可解得:

p2mg+rgdh042 h=≈0.36m (1分) p2p2 rgd-rg4281

所以水箱体的高度至少为0.36m。

(2)一箱水的体积为:V箱=lh=(0.4m)×0.36m=0.058m (1分)

自来水管的流量Q=0.2m/h 蓄满一箱水所用时间

V水0.058mt=(2分) 3所以,水箱放水的时间间隔约17.4min。Q0.2m

60min

23、(16分)下表列出的是某厂生产的家用燃气热水器的参数。表中“额定热负荷”指的是满负荷使用时,1h内燃料燃烧产生的热量。

3332233

(1)分别计算燃烧1m液化石油气、人工煤气和天然气所产生的热量。

(2)根据表中数值和你已有的知识,讨论“额定燃气压力”一行中,“mmH2O”的含义。

(3)王保成同学说,“热水产率”一栏中,5、3、2后面的好像是数字“1”但是在“/min”的前面又好像丢掉了什么。请你通过计算 5

判断这个栏目中三个参数的正确数值和单位。

(4)“热效率”一栏给的是参考值,“热水产率”一栏给的是厂家对样品的实测值。分别计算温升25℃和55℃时的热效率,并解释这两个情况下热效率不同的原因。

37×10J63参考答案:(1)液化石油气 23=1.0×10J/m (1分) 0.368×10m37×10J37×10J6363人工煤气 23=0.19×10J/m (1分) 天然气 23=0.36×10J/m (1分) 1.964×10m1.04×10m(2)这一行既然是表示压力(指压强),而且在每格里,上面一行的量的单位都是压强单位Pa,所以mmH2O很可能是压强的另一种单位。H2O是水的分子式,mm是毫米的单位,联想到有时用1mm高的汞柱产生的压强作为压强单位,mmH2O会不会是1mm高的水柱产生的压强?可以试一试。

1mm水柱产生的压强是 p=?gh=1×10×10×1×10Pa=10Pa (1分)

而“额定燃气压力“一行中以mmH2O为单位的量的数值与以Pa为单位的量的数值的确相差10倍。所以,mmH2O是个压强单位,大小等于1mm高的水柱产生的压强,即1mmH2O=10Pa。 (1分)

(3)以温升40℃为例,根据表中其他参数计算热水产率。我们希望能够以此判断“l”的含义。设每分钟产热水的质量为m,水在1min内吸收的热量可以表示为

Qi=cm(t2-t1)????????????????① (1分)

另一方面,根据表中所给的参量,热效率按80%计算时,水在1min内吸收的热量为

37×105 Qi=J×80%=4.93×10J???????② (1分) 60

4.93×10由①、②两式解出 m=kg=2.9kg≈3kg (2分) 34.2×10×40

由此判断,“3”和“/min”之间的符号如果代表质量,它的意义应该是“kg”。考虑到1kg的水的体积是1L,所以这个符号一定是字母“l”(小写的L),而不是数字“1”。因此,正确的数值和单位是3L/min。分析温升25℃和55℃两种情况可以印证这个结论。 (2分)

(4)由关系式 Qi=cm(t2-t1) 可知,温升25℃时每分钟吸收的热量是 Qi=4.2×10×5×25J=5.25×10J (1分)

37×105燃气每分钟产生的热量是 J=6.17×10J 60

5.25×10J热效率 η==85% (2分) 6.17×10J

同理可得,温升55℃时 热效率 =75% (1分)

温升较高时热量散失多,所以热效率较低。 (1分)

24、(18分)图1为一种电磁炉的原理示意图,它是利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场,磁

化铁磁性材料制成的烹饪锅,在锅体形成无烽小的涡流(感应电流)而产生焦耳热。同时被磁化的铁

磁材料分子因摩擦,碰撞而发热。从而使锅体自身发热达到加热食物的目的。

(1)使用电磁炉加热食物时,不产生明火,无烟尘,无废气,清洁、高效、节能。请写出电磁炉在使

用中可能涉及到的物理知识(只写名称不写内容,不少于10个可得满分)

(2)在使用电磁炉时,炉和锅之间的热是由______传递给_____的。电磁炉加热食物的过程中消耗

______能转化为_____能;若用该电磁炉1次蒸熟5个馒头需用时间25min,那么1次只蒸熟1个同样

大小的馒头大约需要_____min。

(3)某款电磁炉性能参数如下表所示:

O5635563-3666

根据上表数据,若电磁炉在功率调节和温度调节的范围内,加热温度随功率调节的变化图象是一直线,电磁炉工作电压正常,在1个标准大气压下,烧开一锅质量为3kg,温度为22C的水最多需要多少时间(不计锅吸热及热散失)

6

25、(16分)图4为一种电饭煲的工作原理图。下现是王宁同学对电饭煲工作原理的研究,请你也参与共同探讨。按下、扳起电饭煲的开关,有一种“粘连”“吸引”的感觉,取出饭锅,发现电饭煲的底部有一个凸起物,它可以上下弹动,能被磁铁吸引。王宁同学通过用这个电饭煲做米饭和烧水来研究它的工作情况,请回答他在使用过程中发现的如下问题。

(1)图4中只有两根外接导线,这样的用电器有什么危害?应当怎样加以完善?

(2)将三脚插头插入电源插座,不用按开关,指示灯就发亮,按下开关后,指示灯亮度不变。此时为什么开关对指示灯的亮度没有影响?(3)电饭煲工作了15min,会出现大量“白气”,这些“白气”是怎样形成的?

(4)电饭煲工作了25min,听到“啪”的一声,指示灯不亮了。以此推测,感温软磁体的磁性可能受什么因素影响?怎样影响?

(5)听到“啪”的一声后又过了10min,指示灯又发光,一会儿指示灯又熄来了,分析在相同条件下,不同种类金属的热胀冷缩程度是否一样?

(6)要想获得恒温的温水,你可以怎样做?

(7)电饭煲使用较长一段时间后,常常在饭未完全熟透时就“跳闸”,这样就会出

现“夹生饭”请问这种情况电饭煲可能在什么地方出现了故障?为什么?

26、(3分)住在非洲沙漠的居民,由于没有电,夏天无法用电冰箱保鲜食物,当地人发明了一种简易“沙漠冰箱”,如图所示。它由内罐和外罐组成,两罐之问填满潮湿的沙子。使用时将食物放在内罐,罐口盖上湿布,放在干燥、通风的地方,并经常向内罐和外罐之间的沙子上洒些水,这样对内罐中的食物可以起到一定的保鲜作用。根据上文,请回答:

(1)将它放在干燥、通风的地方,目的是。 (2)经常向两罐之间的沙子上洒些水,目的是参

考答案:加快水的蒸发,利用水的蒸发吸热降低食物的温度

27、(11分) 图9是一种电梯结构的示意图,电梯厢在电梯井中沿,竖直通道上下运行。钢链的两端分别固定

在电梯井顶部的一点和B点,刚时钢链绕过重15000 N电梯厢下的滑轮而托起整个厢体E,又跨过电梯井顶部

由电动机驱动并带有齿轮的轮轴C,在 C和B之间吊起与动滑轮相连的配重D。电梯载重量为10人(1人的质量按60 kg计算,取g=10 N / kg,忽略摩擦及钢链的质量)。请回答:

(1)配重的功能是什么?住已知电梯厢重和载重量的情况下,配重的质量最好是多大?

(2)当电梯满载匀速上升时,A、B两点受到的拉力各是多大?

参考答案:(1)配重是一种平衡体。其技师应选择大约跟电梯厢(包括平均搭载的乘客)的质量相等。这样,当开

动电动机时,它只需要供给提升多搭载的乘客上升或少搭载的乘客下降的动力。其余的的重力由配重来平衡。

所以,最经济的配重所受重力GD应为:箱体重GE与承载人重G人的一半之和。即GD= GE+12G人=18 000N,

所以配重的质量为MD=1800kg。

(2)A点受力,FA=12(G人+GE) =10 500N,B点受力,FB=12GD=9 000N。

28、(14分)有一种测量人的体重和身高的电子秤,其测体重部分的原理图如图11中的虚线框所示,它主要由三部分构成:踏板和压力杠杆ABO,压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生,变化的可变电阻),显示体重大小的仪表A(实质是电流表),其中AO:BO=5:l,压力传感器R表面能承受的最大压强为2×10Pa,且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示。

6

设踏板和杠杆组件的质量可以忽略不计,接通电源后.压力传感器两端的电压恒为4.68 V,取

g=10N/kg.请回答:

(1)该秤零起点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘多少毫安处?

(2)如果某人站在该秤踏板上,电流表刻度盘的示数为20mA,这个人的体重是多少?

(3)若压杆与压力传感器之间的接触面积是2cm,则该秤的最大称量值是多少?

参考答案:(1)依题知,电子秤空载时,压力传感器受到的压力F1=0,由表知,此时压力传感器的电阻为R1=300Ω,电路中的电流为I1=U/R1=4.68V/300Ω= 0.015 6A=15.6mA。所以,该秤的零起点的刻度线应标在电流表刻度盘的15.6mA处。

(2)当电流表刻度盘的读数为I2=20mA时,压力传感器的电阻为R2=U/I2=234Ω。由表中的数据可以看出,压力随电阻的变化是线性的。设此时的压力为F2,列比例式解得F2=110N。设该人体重为G,压杆受到传感器向上的支持力,其大小为F2。由杠杆的平衡条件有F2·AO = 7 2

G·BO,解得BO=550N。

(3)传感器能承受的最大压力Fmax= pS =400N。设踏板上能称量的最大重力为Gmax,Fmax·AO =Gmax·BO,得Gmax=Fmax·AO/BO=2 000N。

3

已知水的比热容为4.2?10J/kg·℃,假设三种锅炉的燃煤效率相同,且煤均可达到完全燃烧。请根据上表回答以下问题: 1.根据表格中的已知数据,请在表格中的四个( )内填上合适的数据。

2.按表格中的出水温度和回水温度,计算CWNG1.05-80/60-AII型锅炉每小时给住宅内释放的热量是多少。 3.根据表格中已知数据计算燃煤的热值为多少。 1.(共10分)

(1)方法一,由表中三种锅炉型号的代码表示中可知,第一种锅炉的功率为0.7MW。

?qm3

1t① ?qm2?P2t ② 方法二,已知三种型号的锅炉热效率相同,则: ?qm1?P

m1PP145

?1由①、③两式可得: ?1

m3P32901.4

(2分) 所以,CWNG0.7-80/60-AII锅炉的功率为0.7MW。P 1?0.7MW m21.05m2P2

??m2?217.5kg/h(2)由上述的②、③两式可得:m P3即 2901.43

(2分)

S245?(3)供暖面积与循环水量或锅炉功率成正比,即

m26012000S2?9000 (3分)

m。 所以,CWNG1.05-80/60-AII锅炉的供暖面积为9000

(4)锅炉所做功可视为水循环放出的热量,即W=Q

2

?P3t ③

P1t?c?水V1?t ④ P3t?c?水V3?t ⑤

P1V1

?PV3

由④、⑤两式可得:3

0.7V1

?1.460

3

3

V?30m/h (3分) 1

所以,CWNG0.7-80/60-AII锅炉的循环水量为30m/h。

2.(3分)按表格中的出水温度和回水温度,以及循环水量,计算锅炉每小时向住宅释放的能量。依据

W?Q?c?水V2?t?4.2?103?1?103?45?1?(80?60)J?3.78?109J

8

3.(3分)由?qm2

30、(20分)在当今世界,研制各种机器都必需考虑节约能源和治理废气污染这一重要课题。在内燃机中,废气带走了很多能量,如果能将这些能量再利用起来,会使内燃机的效率提高许多。某工厂科研人员研制生产的四冲程汽车专用柴油发动机,就采用了很多新技术。其中最重要的一项叫“增压”技术,它是利用“废气涡轮增压器”使排气冲程中排出的高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转,它同时又带动同轴的进气系统中的“进气涡轮”也高速旋转,从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压,使做功冲程中柴油燃烧的更充分,燃气压强更大,同时也减少了废气中的有害物质,达到提高柴油发动机效率和减少废气污染的目的。这种柴油发动机有6个气缸,气缸直径为110mm,活塞行程为135mm,当转速为2300r/min时,发动机功率为220kW,最低油耗可达240g/(kW·h)。请回答下列问题:柴油的热值为 4.3?107J/kg

(1).该柴油发动机的效率最高可达多少?

(2).在做功冲程中气缸内的平均压强是多少?

(3).如果将我国这种机型的汽车柴油发动机都安装“增压器”后,能使它们的平均效率由原来约31%提高到近35%,安装前按每年消耗3亿吨柴油估算,这项技术每年能为我国节约多少吨柴油?

(4).如果目前我国柴油的平均价格为3750元/吨,根据上面的估算结果,计算使用“增压”技术后仅节约柴油一项可使我国每年节约多少资金。由此你有哪些认识?

1.(4分)该发动机的效率最高为:

(4分)

2.(8分)P?220kW?2.2?10W,D?110mm?0.11m,

每秒钟的做功冲程数为: n ? 1 ? 2300 r ? 230 r (4分)

260s12s

设做功冲程中的平均压强为P,则有用功率P为:

5?P2t:得 P2t1.05?106?3600q??J/kg?2.32?107J/kg?m20.75?217.5 l?135mm?0.135m P?6nFL?6np?(

P?4P?6n?D2lD2)l2 4?2.2?105Pa?1.49?106Pa

3.(6分)已知?12306??3.14?0.112?0.13512 (4分) ?31%,?2?35%,m1?3亿吨

??2qm2 (2分)

m2?因为安装“增压器”前后有用功是相同的,所以有:?1qm1 ?1m?21

?m?m1?m2?(1?

(4分)

4.(2分)安装“增压器”后,仅节约柴油一项每年可为国家节约的资金为 0.34亿吨×3750元/吨=1275亿元

由此可以看出,如果这项技术能得到广泛的应用,会给人类带来巨大的利益。但是,任何新技术在实际中的应用会受到各方面条件的影响和制约。应该说,节约和有效利用能源始终是人类需要努力的。 (2分)

31、(8分)为了保护环境,治理水土流失,学校的环保小组设计并进行了河水含沙量的研究。

第一阶段是理论分析:分别以ρ水、ρ沙、ρ

沙量),导出了ρ泥水泥水?131%)m1?(1?)m1?0.114m1?0.114?3亿吨?0.34亿吨?235%表示水、泥沙、泥沙水的密度,以x表示每立方米泥沙水中所含泥沙的质量〔称做含泥水与ρ水、ρ沙、x的关系式;然后作出了泥沙水的密度ρ、水随含沙量x变化的图象。

泥水第二阶段是实验验证:在一个量筒里放入一定量干燥的黄土,再倒入一定量的清水,计算出含沙量x,并测出泥沙水的密度ρ

着再多次加入清水配制成不同密度的泥沙水,进行同样的计算和测量,由此得出ρ

沙水的密度与含沙量关系的ρ泥水泥水;接与x的多组数据;然后根据这些数据作出了表示泥一x图象。他们惊喜地发现,实验结果与理论分析是一致的。

第三阶段是实际测量:在一次山洪冲刷地面时,他们采集了40 L的水样,称出其总质量为40.56 kg.此前己经测出千燥的泥沙的密度ρ沙=2.4×103 kg/m3,于是求出了洪水中的平均含沙量。

(1)请你参与环保小组第一阶段的工作,导出ρ泥水与ρ水、ρ沙、x的关系式。然后根据关系式作出泥沙水的密度ρ泥水随含沙量x变化图象的草图。 (2)请你参与环保小组第三阶段的计算工作,求出洪水中的平均含沙量。

参考答案:(1)设含沙量为x,则体积为V的泥沙水中,沙的质量为xV,沙的体积为xV ?沙

水的体积为:V?xV, 水的质量为:?V(1-x) 水?沙?沙

9

水与沙的总质量为:?V(1-x)+xV????????????-2分

?沙

泥沙水的密度:?

泥水=?水(1-

x

?沙

)+x=?水+x-

?水=?

x?水+(1-水)x ?沙?沙

ρ

?令k=1?水, 则?泥水=?水+kx????????1分

?沙

泥沙水的密度随含沙量x变化图象如答题图3 ????2分 (2)依据:?泥水=?水+kx 则x=已知ρ沙=2.4×103 kg/m3

?泥水-?水 ????1分

k

答题图3

?泥水?

40.5633 kg/m3?水1.0?103

kg/m?1.014?10=?0.417 ?33

40?10?沙2.4?10

?所以 k=1-水=0.583?????????????????????1分

?沙

?-?则x=泥水水

k3(1.014-1)?103

?kg/m3?24 kg/m??????????1分

0.583

32、(10分)现在很流行的数码相机的主要优点是可以直接生成数码照片,从而可以方便地进行编辑与加工,保存的时间也更长。而且

数码照片还可以直接在电脑上显示出来,或者通过电子邮件传送出去。 右面是一款数码相机的电池的一些资料。

根据右面提供的信息以及下面对数码相机工作过程的介绍,回答相关问题:

(1)数码相机的电源打开后,就处于待机状态,这时要消耗一定的电能;拍摄时,拍摄与处理数 据所消耗的电能就更大。假设用一个充满电的电池作电源进行拍照,每5min拍一张照片,相机使 用过程中的平均工作电流为0.2A.请估算一节充满电的电池最多可以拍摄多少张照片。 (2)对一个电能己全部耗尽的这种电池进行完全充电,充电的效率多大? 参考答案:⑴ 电池充满电时储存在电池内的能量

E=UIt=3.7V×2200×10-3A×3600s=29304J ??????????????3分 每拍摄一张照片平均消耗的能量 E1= U1I1t1=3.7V×0.2A×5×60s=222 J????2分 拍摄照片的张数 n= E/ E1=29304J /222 J=132张??????????????1分

⑵对电池完全充电时,充电器向电池输出的电能

W=U′It′=4.2V×2200×10-3A×2.5×3600s=83160J????????????2分 充电的效率 η=E/W=29304J /83160J =35.2%???????????????2分 33、 去年暑假小明参加学校的生存夏令营,学到了野外生存的很多知识和技能。其中:

(1)获取饮用水。如图4,用大塑料袋套在树叶浓密的嫩枝上,扎紧袋口。随着植物中水的不断 和 ,经过一段时间,塑料袋的内表面上就会出现一层水珠。

(2)用影子辨别方向。如图5所示,将一根直杆竖直插在水平地面上的O点。中午前后,用描点的方法在地面上画出杆的阴影顶端的运行轨迹,在轨迹上找出其中距O点最近的点A,则OA所指示的方向就是 (选填“东”“西”“南”“北”)方向,这一判断应用的光学知识是 。 参考答案:蒸发 液化 南 光的直线传播

34、[十七初](13分) 某院内有甲、乙两户居民, 院内原先供电线路用的是横截面积为2.5mm

2

图4 图

的铝芯橡皮绝缘线,从进院后的接线端经25m先到达甲户,再从甲户经25m到达乙户。每户总用电额定功率均为2kW。为了增加用户的最大安全用电功率,现在要进行“电力增容”,使每户总用电额定功率均可增加到4kW。增容后保持院内线路分布情况不变,只是供电线路改用铜芯橡皮绝缘线。下表列出了不同横截面积的铜导线在常温下的安全载流量(即长时间通电时的最大安全电流)。

10

假设两户所有用电器均为纯电阻电器, 各用电器的额定电压都是220V, 用户室内电线的电阻忽略不计。而且设进院后的接线端的电压总保持220V, 试回答下列问题:

1. 画出院内的供电和用电的电路图。

2. 通过计算说明,在实用和经济的前提下,为了“电力增容”,院内的供电线路应选用哪一种铜导线?

3. 若选用的铜导线每米电阻为4.25×10Ω,那么增容后,在甲、乙两用户都同时使用“220V 4kW”的电器时, 乙户所得到的实际电功率是多少?

-3

35、 如图为输电线路中常用的油浸自冷式变压器。变压器内部的铁芯、线圈就浸没于变压器油(一种矿物油,

也称导热油)中。变压器工作时,铁芯、线圈会发热。这些热量主要通过导热油并流经变压器外部的一根根金属

管道散发到空气中,从而使铁芯、线圈的温度不会升高太多,以确保变压器的安全运行。请回答:

(1)变压器外部的散热器为什么做成管道状?

(2)变压器的上部有个油箱,其侧面有一个油量表。油量表就是一根上、下两端均开口并插入油箱中的玻璃管。

电工通过观察玻璃管中油面的高度来判断油箱中油量的多少。请问:设计这一装置利用的主要物理知识是什么?

(3)从图8我们发现:变压器外部的散热管道都是沿竖直方向而不是沿水平方向分布的,这是为什么?

(4)正常情况下,变压器油箱中的导热油是绝对不允许装得满满的,这是为什么?

参考答案:1、扩大散热面积。2、连通器中装上同种液体时,静止时液面相平。3、散热管道都是沿竖直方向便于导热形成对流,更有助于散热。4、导热油如果装得满满的,则发热的导热油因体积膨账而将变压器胀破造成事故。

36、{十七初}(14分)如图是常见的一种电动自行车,使用前要先对车上的蓄电池充电。骑行时,蓄电池对车上的电动机供电,电动机为车提供动力。下表是这种品牌电动自行车的一些主要技术参数。

1. 技术参数表中“336V/10Ah”表示的物理意义是什么?

2. 若质量是70kg的人骑电动自行车在水平路面上以6m/s的速度匀速行驶时,受到的阻力是人与车总重的0.02倍,取g=10N/kg。求:行驶20min,电动机对自行车做的功和通过电动机线圈的电流。

3. 若摩托车每行驶10km耗油2.5L,油价约5.1元/L,照明用电的电费约0.5元/kW·h,请通过计算说明使用电动自行车与摩托车哪种更经济。

4. 请从环保角度,比较电动自行车与摩托车对环境的污染情况。

5. 在交通运输中,常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能,“客运效率”表示每消耗单位能量对应的载客数和运送路程的乘积,即客运效率=人数×路程/消耗能量。一个人骑电动自行车,消耗1MJ(10J)的能量可行驶30km,一辆载有4人的普通轿车,消耗320MJ的能量可行驶100km,则电动自行车与这辆轿车的客运效率之比是多少?

37、图6所示为种环保型手电筒,筒内没有电池。使用时,只要来回摇晃手电筒,使永磁体在手电筒中的两个橡胶垫之间来回运动.灯泡就能发光。而且来回摇晃的越快,灯泡越亮。这种手电筒能发电的依据是_______原理,这个原理足英国科学家_______发现的。 38、1821年,德国物理学家塞贝克发现了一种奇怪的现象:把两根铜丝和一根铁丝与灵敏电流计串联成闭合电路,然后把铜丝和铁丝的一个连接点放在盛有冰水混合物的容器里保持低温:另一个连接点放在火焰上加热。发现灵敏电流计的指针发生丁偏转,这一现象表明这时闭台电路中产生了电流。塞贝克把这种电流叫做“热电流”.把这一电路叫“热电偶电路”。 某研究小组的同学们按如图7所示的电路,模拟塞贝克实验,探究了决定“热电流”大小的因素.通过实验测得了电流的大小与温差关系的一组数据:

11 6

请根据以上资料数据说明:(1)产生热电流的条件是____________________________________________________ ; (2)根据热电流的特点,猜想并写出热电偶电路的一种应用: 。

39、(12分)频率为300MHz-300GHz的电磁波,它的波长很短,通常称之为微波。微波能沿直线传播,在遇到金属材料时能发生反射:遇到玻璃、塑料、陶瓷等绝缘材料叫可以穿透;遇到含有水分的蛋白质、脂肪等介质可被吸收,并将微波的电磁能量变为内能。人们熟悉的手机就是利用微波进行通讯的。GSM手机的工作频率般为900 MHz~1800 MHz波段。使用手机通话时,微波会对人体产生一种“加热效应”,微波频率越高,人对其能量吸收率就越尚,危害也就越大。下表提供了某种型号手机的技术参数。请根据这砦技术参数和微波的上述特性解决下列问题。 某型号GSM手机的主要技术参数表

(1)手机的最大工作电流约是多少?在300 min的通话时间内.手机的平均功率约为多少? (2)请列举两项减小手机微波辐射危害的措施;

(3)某网站刊载了一则“手机煮鸡蛋”的消息:两名实验人员将一个生鸡蛋放置在陶瓷杯子里,在鸡蛋两侧各放置部手机,让听筒与鸡蛋的水平距离保持2 cm左右。用其中一部手机拨通另一 部手机,并保持通话状态。在实验进行到65 min时,实验人员取出鸡蛋,发现已经完全熟透。请判断这则消息的真伪,并简要说明理由。

参考答案 (1)手机的最大工作电流 I=P/U=2W/4.1V=0.49A??????????????(2分)

按最大工作电流0.49A计算.手机可放电0.67/0.49=1.37小时.所以在300min 的通话时间内手机的平均功率P?

Pmax?1.37?0.55W????????????( 2 分)

5

(或者

P?

W4.1?0.67?60?60

?W?0.55Wt300?60

( 2 ) ① 降低手机的发射功率(如CDMA手机的最大发射功率是0.2W) ② 减少通话时间 ③ 用耳机和小麦克风通话使手机离开头部远一些,减少对于头部的伤害 说明:每列举一项l分,最多2分。

( 3 )这则消息叙述的事实是不能实现的??(1分)以一个鸡蛋的质量为50g计算, 因为鸡蛋的主要成分是水,所以比热和水差不多,设煮熟鸡蛋的温度升高最大约为 80 ℃ ?????(1分)

即煮熟一个鸡蛋相当于把50g水加热温度升高80℃ 需要吸收的热最:Q吸=cm(t2-t1)=1.68×10J

两个手机通话,根据(1)的计算,其发射微波的平均功率可取0.55W ,那么通话65 min ,提供的能且大约是4.3×10J(0.55W×65×60s×2=4290J).即使按最大功率2W计算,手机也只能提供大约是1.56×10J的能量。考虑到手机是向四面八方发射电磁波,设各个方向的强度是大致相同的.鸡蛋所接受的电磁波只可能是手机发射电磁波中的很小一部分(小于1/6)。因此手机不可能把鸡蛋煮熟,网站的消息是虚假的。??( 3 分)说明:这一问的解答,只要学生提出合理的假设、条件,分析的合情合理.即可以得分。

40、(4分)如图是某家用燃气热水器结构原理图,微动开关K与活塞相连,活塞与水管相通。淋浴时, 打开淋浴阀,喷头有水喷出,根据 的规律,活塞应向 (左、右)移动, 由电磁铁的磁力把燃气阀打开,同时电子点火,燃气进入灶头燃烧,有热水流出;洗完后,关闭淋浴阀, 热水器熄火。若热水器各部件完好,水压正常,打开淋浴阀后,电子点火器能点火却无火焰,原因可能 是____________。(能写出一点即可)。该热水器适用水压:0.05×103~0.4×103kPa,若用水塔供水,则 水面离热水器至少________m

参考答案:流速大压强小 右 电源电压太低或无燃气 5

41、(11分)如图(甲)所示是某生产流水线上的产品输送及计数装置示意图。其中S为一激光源,R1

4

3

4

图9

为光敏电阻(有光照射时,阻值较小;无光照射时,阻值较大),R2为定值保护电阻,a、b间接一“示波器”(示波器的接入不影响电路)。光敏电阻两端的电压随时间变化的图象,可由示波器显示出来。水平传送带匀速前进,每当产品从传送带上通过S与R1之间时,射向光敏电阻的光线会被产品挡住。若运送边长为0.1m,质量为0.6kg的均匀正方体产品时,示波器显示的电压随时间变化的图象如图(乙)所示。请回答下列问题: (1)此产品的密度为多大?

(2)产品对传送带的压强为多大?(g取10N/kg)

(甲

2

(乙)

(3)已知计数器电路的电源电压恒为6V,保护电阻

R2的阻值为40Ω,求光敏电阻在两种状态下的阻值

分别为多大?光敏电阻1h消耗的电能为多少?

解:⑴ρ? ⑵p=mm0.6=3?3kg/m3=0.6×103 kg/m3 VL0.1Fmg0.6?10Pa=600Pa ?2?2SL0.1

⑶有光照射时 U1=2V U2=U-U1=4V

R1U1U2? R1=1R2=?40Ω=20Ω R2U2U24

光被挡住时

U1′=4V U2′=U-U1′=2V

???R1U1U14 R1′=?R2=?40Ω=80Ω 2R2UU22

光敏电阻1h消耗的电能

U1222t1= W1=??3600J=480J ) R12032

421t=W2=??3600J=240J ) 2803R1U1?2

W总=W1+W2=(480+240)J=720J

42、(10分)你见过戴着面罩或墨镜的工人进行电焊作业吗?电焊是利用电流的热效应产生高温,将焊条熔化,从而使两金属部件焊接在一起。电焊机工作时有很大电流,但不会连续工作,所以导线中会产生迅速变化、时断时续的电流。

(1)电焊机输出电压40 V、输出功率2000W,某种橡皮绝缘铜芯导线在常温下安全载流量(长时间通电时的最大安全电流)如下表,从安全角度考虑,计算说明应选择哪种导线作为电焊机的输出导线?

(2)焊条熔点为1100℃,比热容为0.4×10J/(kg·℃)。假设电流放出的热量全部被焊条吸收并使焊条升温,电焊机工作4s,可使一根质量为20g的焊条全部熔化吗? (3)电焊机工作时会对周围的居民或行人的生活造成一定的影响,请指出其中的两点。 参考答案:(1)电焊机工作时电流:I?P2000W??50A U40V

由表可知,应选横截面积为10mm

2的导线 (1分)

(2)电焊机工作4s产生的热量为:Q=W=Pt=2000W×4s=8000J

可使焊条升高的温度为:?t?Q8000??1000℃ cm0.4?103?20?10?3

气温不会高于100℃,所以焊条的末温低于1100℃,故焊条不会全部熔化。

(3)a.电焊机工作时有强光,会造成光污染 b.电焊机工作时会产生电磁波,影响家用电器的正常工作 c.电焊机工作时有强大电流,造成附近居民家的电源电压不稳定 (每答对一点给1分,最多给2分。其它答案只要合理,可以酌情给分)

43、( 14 分)科技小组的同学想利用学到的浮力知识制作一个浮力秤。他们找来一个瓶身为柱状体的空饮料瓶,剪掉瓶底,旋紧瓶盖,在瓶盖系系一块质量适当的石块,然后将其倒置在水桶里,如图8 所示。使用时,只要把被测物体投入瓶中,

从水面所对的刻度就可以直接读出被测物体的质量。

1.在这里石块的作用是什么?试应用所学物理知识分析其中的道理。 2.这种浮力秤的质量刻度是均匀的吗?

13

为什么?

3.经测量,该饮料瓶圆柱状部分的直径为8.0cm ,当浮力秤中不放被测物体时,水面所对位置为零刻度

(如图 8 所示)。请根据图中标明的长度值,通过计算,在1 、2 、3 、4 各刻度线右侧给浮力秤标明

对应的质量值。(π取3.1,最后结果只保留整数)

44、(14 分)在一些农村地区建造的沼气池,通过将农村大量的秸杆、人畜粪便发酵来获取沼气,利用沼气来烧火做饭,点灯照明。沼气池的应用,不仅使上述资源得以更好的利用,同时也给生活带来了诸多便利,使环境得以改善。这是一个一举多得的惠民工程。图9 所示为一农户的水压式沼气池的剖面简图。

说明: 1.沼气池 2.水压池 3.进料口 4.密封盖 5 . 输气管 6.贮气室 7.沼气压力显示器 8.总阀门 9. U形管压强计(里面装有染成红色的水)10.出料口盖板(不密封水压池.水压池仍与外面大气相通)11.阀门

己知该农户家燃气灶的相关技术数据如下:

取g= 10 N/kg ,水的比热容4.2×10J/(kg·℃)

1.根据图9 所示,通过计算说明,该农户此时能否使用这个沼气池中的沼气来正常烧火做饭?

2.有一天,该农户发现,沼气压强小于燃气灶的要求。为了能尽快利用沼气生火做饭,从物理学的角度看,可采取哪些措施?

3.若该农户所用的燃气灶是普通炉,通常情况下,普通炉中的右炉单独正常工作时,将一壶质量为2.5kg 、温度为20℃的水烧开,耗时约10 min 。试估算右炉烧水的效率。

4.请你就如何提高燃气灶的效率问题谈谈你的设想。

45、(11.分)黑光诱虫灯是应用物理学原理治理害虫的一种专用设备,其结构和工作电路与普通的日光灯的基本相同,区别只是黑光诱虫灯灯管的材料和其内壁上所涂的荧光粉不同。有的黑光诱虫灯的灯管外侧加一层高压电网杀灭害虫,如图13所示,有的是直接利用自然水源(如养鱼池等)杀灭害虫。黑光诱虫灯在正常工作时,会发出波长为365nm的“光”,尽管这种“光”,人眼看不见,一些害虫却看得见。具有趋光特性的害虫见到这种“光”后即纷纷飞来,为进一步杀灭害虫创造条件。

1.为什么人眼看不见黑光诱虫灯发出的“光,’?它发出的是红外线还是紫外线?[人的视觉频率范围:(0.43~0.75)×1015Hz]

2.尽管人眼看不见黑光诱虫灯发出的“光”,但技术人员仍然不允许我们用肉眼近距离地直接观察正在正常工作的黑光诱虫灯灯管。这是为什么?

3.通常一盏H-40型40W的黑光诱虫灯可以用来诱杀害虫的果园范围约35亩。小胖家承包有400亩果园,

在果园里安装的这种黑光诱虫灯每年工作约150天,每天工作约10小时,电价按每度电0.5元计算,则

每年需要为这些黑光诱虫灯交多少元电费?

4.请解释上述两种黑光诱虫灯是如何杀灭害虫的。

46、(12分)小明发现他家的电源插排上有多个指示灯,如图14 甲所示。小明将电源插排拆开后发现,每个指示灯实际上是一个发光二极管,每个发光二极管和一个定值电阻串联后接在220V的电源上。他通过查阅资料得知,

发光二极管的 结构与普通二极管相似,由一个PN结构成,具有单向导电性。当在发光二极管

上加正向电压时,发光二极管导通并发光; 当加反向电压时,发光二极管截止(电阻可视为

无穷大)且不发光。如果将发光二极管D和电阻R接在如图14乙所示的正弦交流电路中,只

有在交流电压正半周期时,发光二极管导通,在负半周期时不导通。并可以证明:若用UD表

14

示发光二极管导通时其两端的电压,当所力口的交流电压为U时,电阻R上的电压为

值是变化的,其瞬时可达到的最大值约为,实际上交流电压2U。

查表可知发光二极管正常发光时其两端的电压约为2V,通过它的电流约为l0mA,计算时忽略发光二极管发光过程中消耗功率的变化。

(1)为了保证发光二极管的安全,需要串联一个多大阻值的定值电阻?

(2)此时发光二极管和定值电阻消耗的总功率为多大?

(3)如果我国有一亿个家庭每天使用带有一个发光二极管指示灯的插排,每天工作 24小时,那么我国每年(按365天计算)要损耗多少度电?

(4)根据此现象警示我们平时要如何节约用电?

47、(12分)现代社会汽车大量增加,发生交通事故的一个重要原因是遇到意外情况时车不能立即停止。司机从看到情况到肌肉动作操纵制动器来刹车需要一段时间,这段时间叫反应时间;在这段时间内汽车要保持原速前进一段距离,这段距离叫反应距离。从操纵制动器刹车,到车停下来,汽车又要前进一段距离,这段距离叫制动距离。

下面是一个机警的司机驾驶一辆保养得很好的汽车在干燥的水平公路上以不同的速度行驶时,测得的反应距离和制动距离。请回答:

(1)刹车过程中轮胎会发热,这是什么原因?是什么能转化为什么能的过程?

(2)利用上表数据,通过计算求出该司机的反应时间大约是多少秒?

(3)分析上表数据可知,汽车制动距离与行驶速度有什么关系?

(4)为了提醒司机朋友在雨雪天气里注意行车安全,在高速公路旁边设置了“雨雪 路滑,减速慢行”的警示牌,请简要说明这句话的物理道理。

48、汽车重力发电,是近年来国外研制的一种新型发电技术,在汽车通过的路面上,铺设一组高出地面约20mm、宽约760mm的金属板(俗称冲击板),每块板的下面,都安装了盛有液体的容器,汽车驶过金属板时,车重使液体压强增加,液体沿管道流向发电厂,带动发电机发电,然后再经过管道,重新流回容器中。据计算,每辆1t重的汽车,驶过一组金属板时,可发出约1.5kW·h的电能,因此现代化城市的交通干线上,是安装这一发电设备的理想场所。美国的纽约已安装了这样一套装置,其每千瓦时电能的价格,比美国现有国家平均电价的1/4还要低。不过,这种发电技术,现在仍处于研究和试运行阶段中。

图3-12是上海某校高中生设想的原理图,其装置主要由活塞室、压力室、尾水室、传输管道、单词阀K1、K2和水轮机组成。

(1)请简述这一装置的工作原理。

(2)如果用直径5cm的针筒代替活塞室(针筒中活塞的重力不计),在针筒

活塞上放置砝码代替车重,且已知单向阀K1属内簧式常闭阀门,开启它

的压强PK为0.4×105Pa,针筒内不加砝码时气柱高度4cm,水柱高度10cm,

与尾水室水面相平,低于压力室水面1cm,忽略一切摩擦,欲使活塞下移打

开K1,让水流入压力室,则活塞上放置的砝码至少应多重? 解析:汽车驶上金属板时,活塞下移,活塞室内液体压强增加,单向阀K1被打开、K2被闭合,活塞室内液体经单向阀K1流向压力室,从通向尾水室的传输管道中流出,冲击水轮机,并泄入尾水室。金属板上压力消失后,单向阀K1关闭,阻断了压力室液体向活塞室的回流,同时尾水室由于液面升高,液体压强增大,则会使单向阀K2开启,使进入尾水室的液体回流至活塞室,升起活塞,完成一次工作循环。

15

解答:(1)参见解析。

(2)设打开K1时所需要的压强为P,注意到所有容器上部的气体压强为大气压P0,则P满足:

P=PK+Ph+P0,

Ph为压力室水柱压强。

当在活塞室上方放置重为G的砝码时,活塞室底部液体压强P′为:P′=P0+

Ph′为活塞室水柱压强。

故在K1打开时应有:P=P′ 即PK+Ph-Ph′=

G=( PK+Ph-Ph′)S

=[PK+?水g(h压-h活)]S

=(0.4×105+103×10×1) ×(2.5×10-2)2×3.14

=98N

49、小明等几位同学在研究性学习的活动中,决定对“蹦极”运动所用的弹性绳的性能进行研究。

勇敢的同学小红自愿进行测试,同学们在她身上装好了位移传感器,用以测量她在不同时刻下落的

高度及速度。蹦极前他们首先测得小红及所携带的全部设备的总质量为50 kg,弹性绳不拉伸时的长

度为12m。小红从蹦极台上下落,根据传感器测到的数据,可以利用计算机作出如图9所示的速度-

位移图象。请估算:

(1)如果认为弹性绳的弹力大小跟它的伸长量的关系符合胡克定律,则弹性绳的劲度系数k为多大;

(2) 小红下落速度最大时和落至最低点时,绳的弹性势能各为多大

G+Ph′ SG, S

50、“一个和尚挑水吃,两个和尚抬水吃,三个和尚没水吃”,这是民间流传的一个故事现在给你两根长度相同且自重忽略不计的扁担和一只水桶,请你帮助他们想出一桶水且各自承受的压力相同。要求画出简要示意图,并算出水桶的悬挂位置。 解析:利用杠杆原理,用二个杠杆将重力三等分。 解答:按图4-6所示的抬法,使一根扁担的一端置于另一根扁担中点B处(可用绳固定),水桶挂在E点,设桶及水重为G,扁担长为L,根据杠杆的平衡条件和题目要求F甲=F乙=F丙=

即1G,可得:(以B点为转轴)F3丙·LAB=G·LAB 1G·LAB=G·LBE 3

1解得LBE=LAB 故只要BC长等于BD长,AE长是BE长的两倍,重物悬挂在E点就可以达到目的。 3

另一种解法:两根扁担平行放置,水桶用两根绳子吊在DE点处,如图4-7所示,使EA=DE,

利用杠杆的平衡条件,以DE处为转轴,则有F乙·FAE+F甲·LBD=F丙·LDC

依题意有F甲=F乙=F丙,LAE=LBD

联立解得LBD=

即将水桶用两根绳吊在扁担长

各承担12LCD=1LAC 323处,在近端由两个分别担一个扁担,另一端两根扁担同时担在一个人的左右两个肩上,则三人将1G的水桶的重量。

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