2012年第22屆巨人杯全國初中應(yīng)用物理知識(shí)競賽復(fù)賽試卷

一、解答題（共6小題，滿分100分）

• 1．某小型汽油發(fā)電機(jī)外形如圖所示，其實(shí)質(zhì)是利用一個(gè)汽油機(jī)帶動(dòng)一個(gè)發(fā)電機(jī)來發(fā)電。該發(fā)種電機(jī)銘牌部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)求：
  

  發(fā)動(dòng)機(jī)（汽油機(jī)）			發(fā)電機(jī)
  型號(hào)	XGQF5.0	型號(hào)	XGQF5.0
  額定功率8.3kW		額定輸出功率5kW
  噪聲	73db	額定輸出電壓220V
  連續(xù)運(yùn)行時(shí)間8h		額定頻率		50Hz
  強(qiáng)制水冷四沖程		自動(dòng)電壓保護(hù)

  （1）在允許的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，發(fā)電機(jī)以額定功率輸出，能夠提供的電能是多少度？
  （2）已知汽油的熱值是q=4.6×10⁷J/kg,密度是0.71×10³kg/m³，設(shè)該汽油機(jī)的效率為35%，則該汽油發(fā)電機(jī)油箱的容積至少需要多大？
  （3）汽油發(fā)電機(jī)將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能的效率是多少？
  組卷：258引用：6難度：0.5

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• 2．長期以來，我國北方地區(qū)城鎮(zhèn)居民的冬季來暖計(jì)量一般都按住宅面積收費(fèi)，導(dǎo)致用戶節(jié)能意識(shí)差，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。作為建筑節(jié)能的一項(xiàng)基本措施，近幾年部分地區(qū)試點(diǎn)以熱量表作為計(jì)量收費(fèi)的依據(jù)和手段，經(jīng)測(cè)算可節(jié)能約20%---30%。
  如圖1所示，一個(gè)完整的熱量表由以下三個(gè)部分組成：一只被體流量計(jì)，用以測(cè)量經(jīng)熱交換的熱水流量；一對(duì)用鉛電阻制作的溫度傳感器，分別測(cè)量供暖進(jìn)水和回水溫度；一低功耗的單芯片計(jì)算機(jī)，根據(jù)與其相連的流量計(jì)和溫度傳感器提供的流量和溫度數(shù)據(jù)，利用熱力學(xué)公式可計(jì)算出用戶從熱交換系統(tǒng)獲得的熱量，通過液晶顯示器將測(cè)量數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果顯示出來。
  
  以下是某用戶家中的熱量表的部分參數(shù)，已知水的比熱容取4.2×10³J/（kg?℃），天然氣的燃燒值約為8×10⁷J/m³。
  

  最大流量/m3h-1	2.5	測(cè)溫范圍℃	4--100
  溫差范圍/K	2～50	最大水壓/MPa	1.6
  電源	3.6V 2Ah	電源壽命	≥5年

  （1）試通過以上數(shù)據(jù)計(jì)算該型號(hào)熱量表能測(cè)量的最大供熱功率是多少？
  （2）在一次要查看熱量表記錄情況時(shí)，通過逐次點(diǎn)按熱量表上的信息顯示按鈕，液晶顯示器逐項(xiàng)循環(huán)顯示出了下列數(shù)據(jù)：（如圖2），根據(jù)這些數(shù)據(jù)推算，求此次查看時(shí)該用戶家平均每小時(shí)從暖氣中得到的熱量約為多少J？到此次查看時(shí)為止，該用戶從這套供暖系統(tǒng)得到的總能量相當(dāng)于完全燃燒了多少m³的天然氣？
  （3）如果出現(xiàn)大風(fēng)降溫天氣，住宅通過外墻散熱的速度會(huì)加大。從原理分析，應(yīng)該在家中怎樣調(diào)節(jié)，才能保持室內(nèi)溫度不出現(xiàn)明顯下降。
  （4）這種型號(hào)的熱量表平均耗電功率不超過多大？
  （5）2010年國家將逐漸在全國推廣使用供熱分戶計(jì)量。假設(shè)某城區(qū)在未使用熱量表計(jì)費(fèi)時(shí)，一年熱力公司共消耗天然氣40億立方米，現(xiàn)有30%的用戶使用熱量表，在使用后平均每戶節(jié)能20%．按此情況計(jì)算，這些使用熱量表的用戶一年可節(jié)約多少天然氣？
  組卷：143引用：1難度：0.5

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一、解答題（共6小題，滿分100分）

• 5．在一些地區(qū)的電力線路鋪設(shè)過程中，會(huì)使用簡易絞盤將沉重的混凝土電線桿立起來。其主要結(jié)構(gòu)如圖所示。作業(yè)時(shí)，先將絞盤底座牢固地固定在地面上，立桿作業(yè)時(shí)，根據(jù)實(shí)際需要，安排1～4人分別推動(dòng)不同的橫桿末端，使橫桿繞軸做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣系在電線桿上的鋼絲繩就被不斷地纏繞在軸上，電線桿被逐漸拉起并最終豎直站立。已知，某個(gè)絞盤的軸直徑D=10cm,各橫桿末端到軸心的距離L=1m.在一次立桿作業(yè)中，所立的電線桿所受重力G=6200N，長L₀=10m,其重心距粗端4m.若在電線桿升至某時(shí)刻的情形如圖所示，設(shè)此時(shí)絞盤的機(jī)械效率η=80%，定滑輪的阻力可忽略不計(jì)。
  
  （1）若此刻僅有一名施工人員推橫桿，則該施工人員對(duì)絞盤橫桿所施加的最小推力F為多少？
  （2）在整個(gè)立桿過程中，施工人員對(duì)絞盤橫桿的最小推力F的變化情況如何？
  （3）在立桿作業(yè)時(shí)，施工人員一般要求絞盤離所拉的電線桿適當(dāng)?shù)剡h(yuǎn)一些，請(qǐng)定性分析這樣做的原因。
  組卷：506引用：2難度：0.1

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• 6．應(yīng)急照明燈是在正常照明電源發(fā)生故障時(shí)，能持續(xù)照明而不間斷工作的一類燈具，如圖1所示。應(yīng)急照明燈主要由燈泡（或LED燈珠）、蓄電池、充電器、自動(dòng)控制電路及相關(guān)部件組成。在照明電源正常情況下，應(yīng)急照明燈通過充電器給蓄電池充電，此時(shí)，自動(dòng)控制電路及相關(guān)部件自動(dòng)將燈泡（或LED燈珠）與蓄電池?cái)嚅_不發(fā)光。當(dāng)照明電源突然停電時(shí)，應(yīng)急照明燈通過自動(dòng)控制電路及相關(guān)部件自動(dòng)把燈泡（或LED燈珠）跟蓄電池接通，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)應(yīng)急照明。下表為某型號(hào)應(yīng)急照明燈的主要技術(shù)數(shù)據(jù)：
  

  輸入電壓		充電時(shí)間		應(yīng)急照明時(shí)間		應(yīng)急照明功率
  AC200V		＜24h		＞90min		0.96W×2
  應(yīng)急照明光源					蓄電池
  種類	數(shù)量		燈泡額定電壓		類別	額定電壓	容量
  燈泡	2只		2.4V		Ni-Cd	2.4V	1.8Ah

  （注：蓄電池的容量Q的計(jì)算公式：Q=It）
  （一）在該型號(hào)應(yīng)急照明燈剛投入使用階段，待蓄電池充滿電后，可以實(shí)現(xiàn)的最長連續(xù)應(yīng)急照明時(shí)間為多少？
  （二）小蘭跟老師提出自己要設(shè)計(jì)并組裝一只簡易的應(yīng)急照明燈。老師告訴她實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有以下器材：雙孔插座及與之配套的插頭1套、小燈泡（額定電壓：DC3.0～3.4V，額定電流：350mA）4只、電磁繼電器（額定電壓：DC6V；額定電流：0.15A）1套及與之配套的低壓直流電源（輸入電壓：AC220V，輸出電壓：DC6V）1臺(tái)，蓄電池（兩端電壓：6V）1只及與之配套的充電器（輸入電壓：AC220V，輸出電壓：DC6V）1只，導(dǎo)線（足量），如圖2所示。
  
  （1）請(qǐng)你幫助小蘭在圖上完成簡易應(yīng)急照明的接線。要求如下：
  ①家庭電路正常工作時(shí)，充電器自動(dòng)給蓄電池充電，各燈泡不發(fā)光；
  ②當(dāng)家庭電路停電時(shí)，蓄電池自動(dòng)給各燈泡供電，使各燈泡均正常發(fā)光，且在一盞小燈泡燈絲燒斷后還應(yīng)該有部分小燈泡能正常工作；
  （2）小明看到小蘭連接的電路后，認(rèn)為可以去掉低壓直流電源，而將電磁鐵的兩個(gè)接線柱直接接在充電器的輸出端。請(qǐng)你分析這樣做不可行的原因。
  組卷：206引用：2難度：0.1

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