2008年初三物理竞赛试题

2008年全国初中生物理竞赛试题及答案~

2008年第十八届全国初中应用物理知识竞赛试题及答案
注意事项：
1．请在密封线内填写所在地区、学校、姓名和考号。
2．用蓝色或黑色钢笔、圆珠笔书写。
3．本试卷共有七个大题，满分100分。
4．答卷时间：2008年3月30日(星期日)上午9∶30~11∶10。
一、选择题（共10分） 以下各小题给出的四个选项中只有一个是正确的，把正确选项前面的字母填在题后的括号内。
1．长途汽车经过长时间行驶后，驾驶员常常会停下车，拿根铁棒敲打车轮，凭借声音可以判断轮胎内的空气是否充足。这主要是因为敲击的轮胎内空气充足时发出声音的（ ）
A．响度较大 B．音调较高 C．音调较低 D．响度较小
2．检查视力时，要求眼睛与视力表相距5 m。医院里常按图1所示的方式检查视力，让被检查者面对平面镜而坐，身后是视力表。已知人距平面镜2 m，那么视力表离平面镜的距离是（ ）
A．5m B．2m C．3m D．4m
3．光在同种均匀介质中是沿直线传播的，小红直不明白：在光纤通信中，光信号是怎样经过漫长而又曲折的线路，从一端传到另一端的呢?后来通过“探究光纤怎样传输光信号”的活动中，她终于明白了：光信号在光纤中（ ）
A．是靠光纤壁不断地反射而向前传播
B．就像电流沿弯曲导线那样传播
C．就像水流沿弯曲水管流动那样传播
D．是靠光纤壁不断地折射而向前传播
4．某工厂要制造一种特殊用途的钢罐，要求在钢罐内表面牢牢地压接上一层0．25mm厚的铝膜。技术人员联合攻关提出了以下方案：先把铝膜紧贴到钢罐内表面，排出铝膜与钢罐之间的空气，冉向钢罐内灌满水并插入冷冻管使水结冰，铝膜就可以与钢罐接触牢了。对于使铝膜与钢罐接牢的方法，下列分析中正确的是（ ）
A．铝膜与钢罐之间的水把它们冻牢了
B．水结冰时放出的热量使铝膜焊接在钢罐表面上了
C．大气压的作崩把铝膜压接到钢罐上了
D．水结冰膨胀产生的压力把铝膜与钢罐紧紧地压牢在一起了
5．图2所示的是高压输电线路，其中高压输电线与变压器之司安装有避雷器，它的作用是防止变压器遭受雷击。关于这种避雷器，下列说法正确的是（ ）
A．避雷器在通常电压下是导体，在遇到雷击的电压时是绝缘体
B．在任何电压下避雷器都是导体
C．在任何电压下避雷器都是绝缘体
D．避甫器在遇到雷击的电压叫是导体，在通常电压下是绝缘体
二、填空题（共18分）
1 ．金秋十月，小琪一家人来到郊区游玩，看到农民过去用来舂米粉的工具(如图3所示)和磨面的工具(如图4所示)。小琪联想学过的简单机械，发现这两件工具其实就是_______都是物理知识在生活生产中的应用。

2．国庆假期，爱动脑的小明和李志乘坐火车去旅游。并计划在途中观赏车外景色的同时，做次测定火车速度的活动，事先商定了方案，明确了分工。当他们发现有另一列客车迎面开来时，记录了如下数据：对面客车从他们窗边驶过的时间约为8 s；对面客车共有17节车厢，而日与他们乘坐的车的车厢是相同的；他们所乘坐的车厢内电子显示屏上显示的时速为 108 km ／h。在火车停靠车站时，小明又观察到车厢外表面标有“ 换长2.2” 的字样，并通过询问列车员得知，“换长”就是换算长度的意思，且1个换长＝11m。根据这些信息，他们估算出迎面开来的客车的行驶速度约为______________。

3．图5所示的是医院为病人输液时用的吊瓶，瓶中插入两条管子，A管是输液管、B管是空气管。在输液的过程中，如果发现病人的血液沿输液管回流，可将吊瓶适当地升高，血液就会随着药液重新流入患者的血管而不再回流。这是因为当吊瓶升高后，增大了流入患者血管药液的______ ，阻止了血液的流出。B管的作用是_______。
4．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。
5．1821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：
两接点间的温差/℃ 0 1 100 200 300 500
电路中的电流/10-1A 0.00 0.01 0.64 1.42 2.29 4.17
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： 。
三、简答下列各题（共22分）
1．（6分）如图8是一把厨房里常见的多功能剪刀，特别是图中标有l、2、3、4、5序号的部位都具有一定的功能，且每一项功能都与物理知识息息相关。请你写出其中的三项功能，并说明所用到的物理知识。
2．据报道：2005年4月20日上午8时38分，由重庆飞往上海的CA4541航班在重庆江北机场起飞后撞上一群鸽子，飞机多处破损．左发动机停止工作，直接经济损失达295万元人民币。所幸机长沉着冷静依靠右发动机单机工作，在空中盘旋59min后成功迫降，机上所有人员安然无恙。小小的鸽子怎能把结实的飞机撞坏昵?请你应用学过的知识解释鸽子撞坏飞机的原因。
3．图9是李阳把刻度尺直立在玻璃镜面上拍得的一张照片，请根据照片上的信息，估算一下玻璃镜的厚度，并说明估算的依据。
4．为什么汽车前灯的玻璃灯罩要用有一些横竖条纹的玻璃（如图10所示）制成。
5．我国南方某些地区有用“番薯、酒曲、水”做原料酿造“地瓜酒”的习俗。首先将番薯煮熟，晾到一定的温度后，把“番薯、酒曲、水”按。定比例混合并搅拌均匀，经艘酵40天左右，其间每天搅拌一、二次；最后在“酒料”中分离山“地瓜酒”。图11是从“酒料”中提取“地瓜酒”的装置示意图。
小驯同学利用放假期间，在家协助爷爷完成了酿造“地瓜酒”的最后一道工序
①在小锅中加入冷水；
②取适量消料放入大锅里加热；
③在大杯中得到“地瓜酒”：
④适时用冷水替换小锅中变热的水；
⑤把“渣”取出．重复以上步骤。
请你说叫酿造“地瓜酒”的这最后一道工序中用到了哪些物理知识。
四．（13分）图12是一种牲畜饮水用自动装置的示意图。水箱底部有一出水孔，底盖A甲时顶住水箱的出水孔。一旦饮水槽水位下降，浮球C受到的浮力减小，底盖A打开，水就通过出水孔从水箱流入饮水槽。设计水箱的最高水位为60cm。水箱出水孔横截面积是30 cm2。底盖A及竖杆B的总的总质量是400 g，浮球c的质量是600 g，体积是2dm3，g取10N/g。
（1）写出此装置应用到的物理知识(至少说出 2条)；
(2)通过计算说明，这个自动装置在水箱蓄满水时是否能正常工作：
(3)若能正常工作，请分析说明影响此自动装置能否正常工作的因素：若不能正常工作，请提出使该自动装置正常工作的改进方案。
五．（13分）如图l 3是一个电热器的工作原理图，电热器内有两个阻值分别为R1=60Ω和R2=120Ω的电热丝；旋转开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的边缘依次有0，1，2，—— 9共10个金属触点；可以绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，转动开关旋钮可以将相邻的触点连接。如旋钮上的箭头指向图中位置D时，金属滑片将2、3触点接通，同时另一端将7、8触点接通。用这个旋转开关可以实现电热器有多挡位工作的要求。请回答：
（1）这个电热器可有几个不同加热挡位?并指出每个加热档位旋转开关的箭头指向的位置；
（2）将此电热器接人家庭电路中，电热器在正常工作时每个挡位的功率各是多大。
六．（12分）2000年8月12日．在巴伦支海参加 军事演习的俄罗斯北方舰队“库尔斯克”号核潜艇（图14）意外沉没，所有舱室都灌满了海水，艇上118名官兵全部遇难。引起了国际社会的普遍关注。 已知“库尔斯克”号核潜艇的质量m=1.4X107kg，海水密度近似取作ρ水=l.0xl03kg／m3．制造潜艇的材料的平均密度取作ρ船=7．0x103kg／m3。g取10N／kg。请回答：
（1）核裂变和核聚变是大量获得核能的两种途径，核潜艇中反应堆的核能是通过哪种选径获得的?
（2）为了精确地探测到潜艇沉没的位置，在潜艇正上方海面向下发出超声波，从发出信号至接收到由潜艇反射旧来的信号经历的时间t= 146 s，如果超声波在海水中的传播速度v=1450m／s，则潜艇沉没的实际深度h约为多大？（计算结果取整数）
（3）有人提出一种打捞“库尔斯克”号的方案，就是在潜艇周围缠满可充气的负载量大的浮力袋，若每只浮力袋的质量为50 kg，充气后的体积V0=10 m3，试估算要将“库尔斯克”号核潜艇打捞起来，至少需用多少只浮力袋？
七．（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
工作电压 标准配置电池 最长通话时间 最大发射功率 工作频率
4.1V 670mAh 300min 2W 900/1800MHz
（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。

百度一下吧，输入届数即可。如“第一届全国初中物理竞赛”

2008年全国初中应用物理知识竞赛模拟试题（一）（含答案）
一、选择题
1、某同学正在收听收音机广播，这时，一辆卡车从身边公路上驶过，收音机里传来“咔”、“咔”的干扰声，根据这个现象可以判断出这辆卡车可能是（ ）
A、柴油机车 B、汽油机车
C、两种都有可能性 D、无法判断是何种车辆
2、风是空气流动形成的，它与地表面附近不同区域的大气压强不相等有关，大气压强低的地方叫做低压区，大气压强高的地方叫做高压区，那么风的方向是（ ）
A、在地面附近风从低压区向高压区流动，在高空从高压区向低压区流动。
B、在地面附近风从高压区向低压区流动，在高空从低压区向高压区流动。
C、在地面和高空风都从高压区向低压区流动。
D、在地面和高空风都从低压区向高压区流动
3、如图，F1赛车尾部有后翘的合金板，它的作用
是（ ）
A、为了让赛车更坚固
B、减小空气对车的阻力
C、增大车对地面的压力而增大摩擦
D、使赛车更加美观
4、一游船在江心主流与岸边之间上行，从船尾掉入水中一大块正方形泡沫，在江水流向没有转弯之前，此泡沫在水中的漂流状态是（ ）
A、漂向下游并将逐渐向江心靠近
B、漂向下游并逐渐向岸边靠近
C、既不会向岸边靠近，也不会向江心靠近，沿原航道顺流而下
D、以上三种情况都有可能
5、物理课本第一册（人民教育出版册）第56页有一段话：“北方冬天菜窖里放几桶水，可以利用水凝固时放的热时窖内的温度不致太低，菜不致冻坏。”水结冰而菜不被冻坏（菜结冰）的主要原因是（ ）
A、菜有外皮起保温作用。
B、菜呼吸时能放出热量。
C、菜内水分中含有无机盐、维生素及各种营养物质，所以凝固点比水低
D、以上都不对。
6、身高180厘米的王伟同学站在挂在墙上的镜子前面，正好看到自己的全身像，经测量镜子与墙壁间成30度角，那么镜子的最小高度为（ ）
A、 20 cm B、 45cm C、 30 cm D、 90cm
7、汽车前窗的玻璃是向后倾斜的，这主要是为了（ ）
A、减小空气阻力
B、防止车内的景物所成的像与窗外实物相混淆
C、为了增强采光使车内更加明亮
D、有利于驾驶员的观察视野操作更方便。
三、简答题
1、举重运动员的身材多数较矮而且粗壮。试用物理知识说明他（她）们在举重比赛时占有什么优势？

2、在东北林区重要交通要道设有“春秋草木干，野外不吸烟”的防火警示牌，请利用物理知识解释一下为什么“春秋草木干”？

3、在北方农村人们习惯住火炕，火炕的表面用较厚的黄泥抹平，而不用水泥，你知道这是为什么吗？

4、爱美之心，人皆有之，不少女同志常年使用护肤品，以保护皮肤湿润有弹性，使用护肤品时很有学问，化妆品一般分为油脂、粉脂和中性。春秋一般使用油脂（油性），而夏天一般使用粉脂的。你利用物理知识加以解释。

四、计算题
1、小明同学利用活塞式抽水机吸水时，忽然想到用活塞抽水机吸水时所用压力与大气压和水的深度有关。他灵机一动，想测算一下地下水的深度，他找来刻度尺测出相关数据，（如图）并把一个空水桶用绳系在压柄末端，并使压柄处于水平位置，逐渐向桶内加水，当压柄开始匀速下落时取下，用杆称出桶与水总质量为7.85kg.如果当时大气压为1标准大气压。活塞与筒壁摩擦不计g=10N/kg，试计算地下水距地面的深度为多少米？

2、某居民小区是建在同一水平地面上的五幢相同的七层居民楼，每幢楼每层10户居民，每层楼间的平均高度为2.8米，按要求每户安装三个自来水龙头，厂家提供“科龙”牌和“兰花”牌两种阀门（或水嘴）供选用，具体参数见产品性能简介。在安装时水龙头要高出地面1米，经测量自来水塔高出小区地面71.2米，为了节约资金，应分别购买两种品牌阀门各多少个？（科龙牌每只20元，兰花牌每只10元）g=9.8N/kg

3、在日常生活中，我们测物体质量时，一般不考虑空气浮力，因此存在一定误差。一个人用体重秤测得自己体重为80kg，如果人的密度和水差不多，空气密度为1.29kg/m，那么这个人的真实质量为多少？

4、位于中朝边境的临江市，是老革命家陈云战斗过的地方，解放战争时期，四保临江战役就发生在这里。在通往临江的公路中，要翻越海拔1148米的五花岭，公路最高点海拔1100米，公路从山底到最高点的高度差约800米，一辆满载货物的卡车总质量为23吨，汽油机效率为25%，汽车爬坡的机械效率为80%，问卡车到达山顶需多少千克汽油？（汽油热值为4.6×107J/Kg）

全国初中应用物理知识竞赛应征试题（一）答案

一． 填空
1 连通器 五 280 双
2 内能 光能 声能
二． 选择题
1 B 因为汽油机靠火花塞点火使汽油机汽缸内汽油蒸汽燃烧做功，在点火的同时产生电磁波对收音机产生影响。而柴油机靠喷嘴点火不会产生电磁波。
2 A 因为地球表面的地形地貌不同，即使它们得到太阳能相同，其温度也会存在很大差异，同时地表各处的水蒸气的含量也会不一样，导致它们的大气压强也不相同，这会使地表和高空每时每刻在发生热交换，气压高的地区空气在垂直方向做上升运动，气压低的地区空气在垂直方向做下降运动，其示意图如下：

高空热交换的空气

低压区 地面风 高压区

3 C
4 A 江心的水流速快 ，压强比岸边小。
5 C
C
B
三.简答题
1.由于他(她)们身材较矮，举起相同质量的杠铃时对杠铃做功较少，因此，身材较矮的举重运动员占有一定优势。
2.因为春秋季节风较大，草木中的水分蒸发较快，所以草木比较干燥。
3.因为黄泥的比热容比水泥大，贮存的热能比较多，所以火炕表面用黄泥抹平，而不用水泥。
4.春秋季节风比较大，人体内水分蒸发比较快，而用油脂化妆品可以防止水分从汗毛孔蒸发，保护皮肤湿润、有弹性。夏季使用粉脂化妆品有利于汗液从毛孔蒸发防止产生热痱子。
四 计算题：
1． 桶与水重 G=mg=7.85㎏×10N/㎏=78.5N
活塞面积S=3.14R2
设压柄末端为A,则压柄长为OA, 设OC垂直于连杆,空气对活塞向下的压力为F,水对活塞向上的压力为f,根据杠杆平衡条件得: G×OA=(F-f)×OC (1)
又因为F=PS f=(P-ρ水gH)S
所以F-f=ρ水gHS (2) (2)代入(1)得:
H=5m 所以水深H水=H-h=4m

2. 根据产品性能简介知道科龙牌水龙头能承受的最大压强为
P1=1.6Mpa=1.6×106Pa
兰花牌水龙头能承受的最大压强为P2=0.6Mpa=6×105Pa
根据压强公式P=ρ液gh得h=P/ρ液g
兰花牌水龙头能承受水的最大高度为:
h=6×105Pa/1.0×103㎏/㎡×9.8N/㎏=61.2m
科龙牌水龙头能承受水的最大高度为:
H=1.6×106Pa/1.0×103㎏/㎡×9.8N/㎏=163.2m
因此距地面10 m以上可用兰花牌，10 m以下要用科龙牌，即一层到四层（包括四层）。
需要用科龙牌阀门的数量为：5×10×4×3=600（个）
需要用兰花牌水龙头的数量为：5×10×3×3=450（个）
3. 设人的真实质量为m，在空气中质量为m0，根据在空气中受力情况可知
mg-F浮=m0g
mg-ρ空气gV排=m0g
V排=m/ρ人 得：m=80.103㎏
4. 设所用汽油质量为m油 ，汽车质量为m车，公路高为h,根据题意得：25%×80% m油g=m车gh。
解得：m油=20㎏

2008年全国初中应用物理知识竞赛复赛试题
注意事项：
题 号 一 二 三 四 五 六 总分
分 数
复核人
1．请在密封线内填写所在地区、学校、姓名和考号。
2．用蓝色或黑色钢笔、圆珠笔书写。
3．本试卷共有六个大题，满分100分。
4．答卷时间：2008年4月20日（星期日）上午9：30～11：10。

得分 评卷人

一、（共16分）小明利用实验室的电磁继电器、热敏电阻R1、可变电阻器R2等器件设计了一个恒温箱控制电路，如图1所示。其中“交流电源”是恒温箱加热器的电源（加热器在恒温箱内，图中未画出）；R1处于恒温箱内，图2是小明通过实验测得的R1的阻值随温度变化的关系曲线；电磁继电器的电源两端电压U = 6 V，电磁继电器线圈的电阻可不计，通过实验测得当电流为30mA时，电磁继电器的衔铁被吸合。
1．请简述此恒温箱的工作过程。

2．为什么恒温箱的加热器应该接在A、B端，而不能接在C、D端？

3．如果要使恒温箱内预设的温度可调节范围是90℃~150℃，可供选择的可变电阻器R2的电阻值有如下的几种：
A．0~100Ω B．0~200Ω C．0~1000Ω D．0~1500Ω
请问应选择哪一个可变电阻器？为什么？

4．小明设计的这个控制电路，使用起来有何不足之处？请你提出一种解决的方案。

得分 评卷人

二、（16分）清洗机是利用高压水清洗车辆表面污垢的机器。有一种CC5020型清洗机的铭牌如下表所示。请回答：
型号 CC5020 额定压力 5MPa
电源 220V~/50Hz 额定流量 20L/min
额定功率 2.2kW 防护等级 IP25
1．从物理学的角度看，铭牌中有一个物理量名称与单位不一致，请你指出并说明如何更正。

2．清洗机正常工作时，通过清洗机的电流是 A。若清洗一辆汽车平均耗时10min，则清洗一辆汽车平均用水 m3；平均耗电 kW•h。
3．清洗机正常工作10min，清洗机对水做多少功？

4．该清洗机正常工作时的效率是多少？

得分 评卷人

三、（共15分）家庭水暖又叫“土暖气”，是我国北方广大农村及一些城市使用的一种取暖设备， 图3是一种家庭水暖的安装示意图，其中下水管的D 端比A 端略高，其坡度为1:100。请看图思考并回答以下问题：
1．这种水暖设备并没有应用水泵，但是当点燃锅炉后，水便可以在管中按箭头所示方向自行流动。请具体分析管中的水流动的原因是什么。

2．为什么要安装放气阀？

3．使用该套设备时，对水箱中的水位高低有什么要求？

得分 评卷人

四、（16分）有一种WSJ-60型号电水壶，图4是电水壶的电路图，L1为电源指示灯、L2为保温指示灯、L3为加热指示灯，R1、R2、R3为指示灯的保护电阻，其大小为100kΩ左右；R为加热器，其电阻小于100Ω；S1、S2为压键开关；ST温控器是一个双金属片温控开关，当温度较低时，其处于闭合状态，当温度升高到一定值后，会自动断开，从而实现了自动温度开关控制。
当水壶放在底座上时，就分别压下压键开关S1、S2，并接通电路，如果插头插入插座后，就接通了电源，电源指示灯就亮，反之就断开。
该壶有手动和自动两种工作状态。
当钮子开关拨到手动挡时，加热电阻连入，开始加热，水沸腾以后再将钮子开关拨回。
当钮子开关拨到自动挡时，此时通过ST温控器将加热电阻连入，并开始加热；当水沸腾后，ST温控器的触点断开，进入保温状态，保温指示灯亮；当水的温度低于某温度后，ST温控器又重新接通，再次进入加热状态。
若加热器电阻阻值随温度改变而发生的变化可忽略不计，根据以上叙述与观察，请回答以下问题。
1．在下列空格中填写“亮”或“不亮”
(1)手动状态通电工作时，电源指示灯 ，加热指示灯 ，保温指示灯 。
(2)自动状态通电工作时，水沸腾前：电源指示灯 ，加热指示灯 ，保温指示灯 。水沸腾后：电源指示灯 ，加热指示灯 ，保温指示灯 。
2．现将一满壶25℃的水在标准大气压下烧开需时10min，请计算该电水壶的热效率。水的比热容c=4.2×103J／(kg•℃)。

3．通过分析电水壶的电路，说明为什么处于自动状态下，水未沸腾前，保温指示灯是不亮的?

4．试计算电水壶正常工作时其加热电阻的阻值是多大?如果指示灯的保护电阻的大小是100kΩ，当它处于保温状态时，试计算电水壶保温时的功率有多大?由此可以说明什么问题?

得分 评卷人

五、（18分）医院里的护士使用如图5所示的装置给患者输液。小雨发现照这样做法，护士为患者多次更换药瓶比较麻烦，于是就设计了图6所示的三瓶串接的方案。请分析回答：
1. 图5中药液为何会匀速滴下？

2. 图6中哪个药瓶中的药液先流完？为什么？

3. 根据病房的现有条件，如果要估测出输液过程中的一滴药液的质量，需要收集哪些数据，请写出表达式，并简要说明估测中作了哪些近似处理。

得分 评卷人

六、（12分）晓欣同学看到一些小汽车的尾部都标有“0.8”、“1.6”、“1.8”或“2.0”等字样，他上网查询得知这是汽车发动机“排气量”的数值。所谓排气量就是发动机气缸的工作容积，是指所有气缸内活塞从下止点到达上止点所扫过的容积之和。一般情况下发动机的“排气量”越大，功率越大。汽车发动机每一个工作循环要经历四个冲程，带动曲轴转动2周。现有一辆小轿车发动机排气量为1.8L，最大功率为74kW，当该发动机以最大功率工作时，曲轴的转速为5200r/min。汽油机工作时的最佳空燃比（即空气和燃油的质量比）为14:1，压缩比是10（即气缸总容积与燃烧室容积的比值），若发动机在最大功率时汽油和空气的混合密度为1.35kg/m3,汽油的热值为4.6×107J/kg、密度为0.71×103kg/m3。请计算：
1.这台发动机在最大功率时的热机效率。

2.发动机在最大功率时，汽车的最高时速为175km/h，计算在此情况下汽车每百公里油耗为多少升。
2008年全国初中应用物理知识竞赛复赛试题
参考答案及评分标准

一、（16分）参考答案
1．恒温箱温控系统是由交流电加热电路和直流控制电路组成，适当调节变阻器R2的阻值，利用热敏电阻R1的性能和阻值等使该系统能保证恒温箱的温度保持在预设的温度范围内。工作过程如下：
当恒温箱内的温度达到或者超过预设之最高温度时，热敏电阻R1的阻值下降，直流控制电路中电流增大，电磁继电器吸合衔铁，切断交流加热电路，恒温箱开始降温。…（1分）
当恒温箱内的温度低于预设之最低温度时，热敏电阻R1的阻值增大，直流控制电路中电流减小，电磁继电器释放衔铁，交流加热电路接通，恒温箱又开始升温。…（1分）
如此反复接通和断开交流加热电路，使恒温箱的温度保持在预设温度范围内。…（1分）
2．恒温箱的加热器应接在A、B端。
这样温度高于预设最高温度时，电磁继电器的衔铁吸合，停止加热；而温度低于预设温度时，电磁继电器的衔铁断开，进行加热。这样才能实现温度控制。…（2分）
如果加热器在C、D两端，当温度高于预设温度时，R1的阻值减小，电磁继电器的衔铁吸合，加热器继续工作，温度将更高，这样就无法实现恒温控制。…（2分）
3．电磁继电器吸合时的电流为30mA，则控制电路的总电阻为
R总=R1+R2=200Ω …（1分）
控制90℃时，由曲线图可知，R1=50Ω，可变电阻值应为
R2=200Ω-50Ω=150Ω…（1分）
控制150℃时，由曲线图可知，R1=30Ω，可变电阻值应为
R2=200Ω-30Ω=170Ω…（1分）
所以，要选一个能提供150Ω～170Ω阻值的可变电阻器，选择B即可满足上述阻值要求，又能便于调节，故选用B即可。…（1分）
4．小明设计的这个电路，从理论上讲控制的只是一个固定的温度值，这样使用时，就会出现恒温箱内温度在某一固定值附近时，电磁继电器频繁通断的现象，这对电磁继电器和加热器电路的使用寿命是十分不利的。…（2分）为了解决这个问题，可以设想制造一种继电器，当已经达到了预设的温度时，继电器达到吸合电流值（如此题中的30mA），这种继电器可以延长一段时间或限时到规定时间才吸合，从而断开被控制电路。…（2分）当低于预设的温度时，通过继电器的电流小于吸合电流值，这种继电器同样可以延长一段时间或限时到规定时间才释放衔铁。从而实现继电器和加热电路有一个较长的稳定工作状态，达到既能实现恒温控制又能延长使用寿命的目的。…（1分）（说明：只要提出的设计合理，即可得分）

二、（16分）参考答案
1．铭牌中的“额定压力”与单位“Mpa”不一致，应改为“额定压强”，单位不变。…（2分）
2．10，0.2，0.37（每空1分共3分）…（3分）
3．设恒力F作用在水上，使水移动了距离L，则F对水做的功
W=FL，…（2分）
而F=pS，所以
W=FL=pSL=pV…（3分）
清洗机正常工作10min，清洗机喷出的水的体积为
V=20L/min×10min=0.2m3 …（1分）
清洗机对水做功
W= pV =5MPa×0.2m3=1.0×106J …（1分）
4．清洗机消耗的电能
W电=Pt=2.2kW×10min=1.32×106J …（2分）
该清洗机正常工作时的效率
η=W/W电×100%=75.8% …（2分）

三、（16分）参考答案
1．在管中A点附近取一截面，截面右侧水管ABC段中的水温高，密度ρA右小；…（2分）
水经暖气片放热后，温度降低，所以水管CDA段中的水温较低，密度ρA左较大…（2分）
根据液体压强公式p=ρgh，A截面左侧CDA段中的水产生的压强大于右侧ABC段水的压强，因此水管中的水会按逆时针方向流动。…（2分）
同时安装水管时又有一定的坡度，即D端高、A端低，为水的逆时针流动创造了有利的条件…（2分）
（说明：只说明“上暖气”中水的流动是对流，而没有详细解释的给2分）
2．当水管中有空气时，气泡会沿管道向上移动，并汇集在最高处，包括管道中向上凸起的部分、暖气片的顶部等处。…（3分）

如果汇集的气体过多，会形成气柱，分断了水管中的水，阻碍水的流动，从而影响用热水供暖的效果。…（2分）
3．水箱中的水位一定要高于整个循环水路的最高点，才能在整个循环水路中灌满水…（1分）
否则循环水路中就会有空气，水就不能正常流动，从而影响用热水供暖的效果。…（2分）

四、（16分）参考答案
1．（1）亮，亮，不亮；…（2分）（说明：全对为2分，答错一个扣一分，直到扣完2分为止）
（2）亮，亮，不亮；亮，不亮，亮。…（4分）
（说明：全对为4分，答错一个扣一分，直到扣完4分为止）
2． Q有=cρV（t1-t0）=3.15×105J …（1分）
Q总 =600W×10×60s=3.6×105J …（1分）
η= Q有/Q总=87.5% …（1分）
3．当电水壶处于自动状态下，水未沸腾前，保温指示灯与ST双金属片温控器并联，…（1分）
且ST双金属片温控器处于联通短路状态，…（1分）
所以保温指示灯被短路不亮。…（1分）
4．由P=U2/R得电水壶正常工作时其加热电阻的阻值
R =U2/ P=80.7Ω …（1分）
保温状态时，通过电热器的电流
I=U/（R1+RL1+R2）＜U/R2=2.2×10-3A …（1分）
就以这个电流计算，保温状态时电热器的发热功率为
P=I2R=3.9×10-4W …（1分）
即可以近似认为不发热。所以保温状态下的水温逐渐降低。…（1分）

五、（18分）参考答案
1．如答图1为例说明输液过程：
开始时瓶中气体的压强大约是1个大气压，药瓶吊在高处，从瓶中液面到插在病人血管中的针头处有相当大的高度差，这段液柱产生的压强使针头处药液的压强较大，大于血管中的压强，药液自动流入血管。…（2分）
药液流出使瓶中的（一定质量的）气体体积变大，压强降低，瓶中气体压强小于大气压，大气压强将空气从进气管压入瓶中，使瓶中空气的压强基本上保持在一个大气压（一个大气压相当于10.3m高水柱产生的压强，而在输液情况下液面升降幅度不足0.2m，可见压强相当稳定），使药液均匀地流下。…（2分）
2．甲瓶的药液先流完。…（1分）
因为甲、乙、丙三瓶采用串联的方式，其工作情况是这样的：
药液从丙瓶中流下，丙瓶中空气体积增大、压强下降，乙瓶中空气将乙瓶中药液压入丙瓶补充，使丙瓶液面保持不变。…（1分）
药液从乙瓶中流至丙瓶后，乙瓶中空气体积增大、压强下降，甲瓶中空气将甲瓶中药液压入乙瓶补充，使乙瓶液面保持不变。…（1分）
药液从甲瓶中流至乙瓶后，甲瓶中空气体积增大、压强下降，大气压将外界空气压入甲瓶，甲瓶中液面下降。…（1分）
液体如此流动，直到甲瓶的药液全部流完，这时甲瓶中空气与外界直接连通，连接甲、乙两瓶的管子相当于甲瓶当初的进气管。…（1分）
以后的过程是药液从丙瓶流入血管，乙管中药液流入丙瓶补充，空气流入乙瓶，直至乙瓶中药液流完，乙瓶与大气直接连通。然后才是空气直接进入丙瓶，直到丙瓶中药液逐渐流完。…（1分）
（说明：大致按分析的几步计分即可）
3．收集数据和计算步骤如下：
①从药瓶上的刻度读出瓶中药液的体积V1…（1分）
②当某一滴药液刚好落下时数“0”开始记时，当数到第“n”个液滴滴下时停止记时，记下所用时间t0 …（1分）
③算出一个液滴下落的时间间隔为：T=n …（1分）
④记下完成一瓶滴注的时间t …（1分）
⑤算出一瓶药液的总滴数N= nt /t0 …（1分）
⑥算出每滴药液的体积为：V0= V/N = V t0/（nt） …（1分）
⑦则每滴药液的质量为m= ρ水V0=ρ水V t0/（nt） …（1分）
上述估算中两处作了近似处理：
①把药液的密度看作水的密度。②忽略了输液结束时瓶中残留的药液。…（1分）
（说明：大致按分析的几步计分即可）

六、（18分）参考答案
1．这台发动机在最大功率时1min内发动机做的有用功
W有=74×103W×60s=4.44×106J …（2分）
在1min内转动5200r，吸入汽油和空气的混合气2600次…（2分）
1min内发动机消耗汽油的质量为：
m= ρV =1.35kg/m3×1.8× ×10-3 m3×2600× =0.47 kg … （4分）
1min内汽油完全燃烧放出的热量
W总=0.47kg×4.6×107J/ kg=2.16×107J …（2分）
这台发动机在最大功率时的热机效率
η=W有/W总=21% …（2分）
2．汽车以最高时速175km/h前进100km所用时间：
t=s/v=100km/175km/h =34.3min …（2分）
汽车每行使100km的耗油质量为
m’= 0.47 kg/min×34.3min=16.1kg …（2分）
汽车每行使100km的耗油体积为
V’= m’/ρ=16.1kg/0.71kg/L=22.7L …（2分）

http://www.pjjy.cn/Soft/jingsai/wljs/Index.html

http://www.wuli.com.cn/ShowSoftDown.asp?UrlID=1&SoftID=74879

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