急需应用物理知识竞赛复赛试题

1.(14分)王伟研究了发音频率与均匀拉伸琴弦弦长的关系，并记录了测量数据(如下表所示)。请根据记录表格中的相关数据，对他打算留下的空间应该填写的数据进行分析和估算(需要估算的过程)。

语音中心c

1 D

第二版

三层

4 G

5 A

6 B

7摄氏度

l

点名(c调)D0 Re Mi Fa Sol拉斯Do

频率/赫兹264 297 330 352 396 440 528

弦长l 89 l

45升

34升

23升

815升

12升

二、(14分)类比水压是水流产生的原因。李楠猜测，血液在血管中流动时也需要一定的压差来维持。假设血液匀速通过一定长度的血管时，阻力F与血流速度V成正比，即f=kv。然后，为了让血液匀速流动，血管两端需要有一定的压力差。当血管截面积为S1时，两端压力差为△P 1；如果血管截面积减少10%，为了在相同时间内保持相同体积的血液流动，压差必须为△p2。请通过计算比较△P1和△P2的大小，说明血管变窄可能是诱发高血压的重要因素之一。

三。(16分)下表是某锅炉厂生产的三种CWNG系列锅炉的主要技术参数。

CWNG系列三种锅的主要技术参数

CWNG型号

0.7-80/60-AII CWNG

1.05-80/60-AII CWNG

1.4-80/60 AII

功率/MW () 1.05 1.4

水容量/t 3 3.54

煤耗/(kg？h-1) 145 ( ) 290

外部尺寸/m3 2.7×1.5×2.9 3.0×1.5×2 3.0×1.9×2.9

烟囱尺寸/mmφ300×15000φ350×15000φ400×15000。

热效率/%75 75 75

出水温度/℃

回水温度/℃

总重量/t 5 7.59

工作压力大气压大气压大气压

供暖面积/平方米6 000 () 12000

循环水量/(m3？h-1) ( ) 45 60

已知水的比热容为4.2× 103 J/(kg？0℃)，假设三个锅炉的燃煤效率相同，煤可以完全燃烧。请根据上表回答下列问题:

1.根据表中的已知数据，请在表中的四个()中填入适当的数据。

2.根据表中的出水温度和回水温度，计算CW NGL.05-80/60AH锅炉每小时向住宅释放的热量。

3.根据表中已知数据计算燃烧的热值。

(16)李明得到了一个外国制造的电暖手器。铭牌上标明额定值的文字中，只有“24W”几个字能看得清楚。为了正确使用器具，他在一个标有“600ω，0.4A ' '”的定值电阻上串联了一个电暖器和一个开关，然后做了如下实验观察:打开开关后，电能表的转盘转动137次，正好用了100s；开关断开后，电能表的转盘刚好在1分钟内转了80圈。观察电能表标有3000r(kW？h)；在他做实验期间，他家里其他电器的使用没有变化。请根据以上数据计算出电暖手器的额定电压。你在计算中忽略了哪些因素？得到的计算结果是过大还是过小？

5.(20分)某农村中学经常因为不能及时灌满水塔而停水。科技组的同学知道后，利用下图所示的设备，设计了一个自动注水模拟装置。a是一个浮子(浮子及其连杆的总重量约为15N)，浮子连杆的上端有一个活动金属触点B(其重力可以忽略不计)，可以分别连通其上下两个固定触点。c是水塔上的桶形蓄水池；m是配有电机的水泵(电泵)；D1和D2是弹簧，E1和E2是衔铁，F1和F2是电磁铁线圈；K1是最高水位限位开关。K2是最低水位限位开关，K3、K4和K5都是由电磁铁衔铁驱动的接触开关。电磁铁F1通电时，K4打开，断电时，K3打开。当电磁体F2断电时，K5接通。S1和S2是开关。

1.请根据下图所示设备连接一个可以实现自动注水的模拟电路，并说明自动注水的过程。

2.满足自动注水要求的浮子最小体积是多少？(g=10N/kg)

3.如果设计要求每次自动注水要在10min内完成，需要知道或测量哪些物理量才能得到匹配电泵的最小额定功率？请用字母表示这些物理量，并推导出电泵最小额定功率的表达式。如果在你的计算中使用了近似条件，请解释。

6.(20分)当今世界，在发展各种机器时，必须考虑节约能源和控制废气污染这一重要课题。在内燃机中，废气带走了大量的能量。如果我们能重新利用这些能量，内燃机的效率将会提高很多。某厂科研人员研发生产的四冲程柴油机，采用了很多新技术。其中最重要的一项技术叫做“增压”，利用“废气涡轮增压器”使排气冲程中排出的高温高压废气冲击“废气涡轮”高速旋转，同时带动同轴进气系统中的“进气涡轮”高速旋转，从而增加进气冲程中的进气量，提高进气压力， 使柴油在作功冲程中燃烧更充分，气体压力更大，同时减少废气中的危害。 这台柴油机有六缸，缸径ll0mm，活塞行程135mm。转速2300r/min时，发动机功率220kW，最低油耗可达240g/(kW？h)，柴油的热值为4.3× 107j/kg。请回答以下问题:

1.这台柴油机的最高效率是多少？

2.作功冲程中气缸内的平均压力是多少？

3.如果将“增压器”安装在国内所有该型号柴油机上，它们的平均效率可以从365，438+0%左右提高到近35%。安装前，预计每年要消耗3亿吨柴油。这项技术每年能为中国节约多少吨柴油？

4.如果目前国内柴油均价为3750元/吨，根据上述估算结果，计算使用“增压”技术后，仅节省柴油一项，国内每年可节省多少钱。从这你知道什么？

第十六届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题。

1.(10分)如图L，东湖中学想用离心泵把湖里的水抽到C处的鱼塘里。要求在30分钟内将至少120 m3的水输送到鱼塘。学校领导把下面的问题交给了科技组。

(1)A和B分别有一个平台。离心泵应该放在哪里？请说明原因。

(2)如果某离心泵的扬程为15 m，功率为17 kW，

效率是0.6。通过计算这个水泵能满足东湖中学的需要吗？

(3)为了节省开支，有人建议所有比硬管便宜并符合水泵直径的软橡胶管应一起使用。你认为可行吗，为什么？告诉我你的正确计划。

(10分)一个地质勘探队在野外河边休息时发现了一块矿石。他们很想尽快知道这个矿石的大概密度，但是他们只有皮尺、直棍、针线包里缝衣服的针和细线。请帮助他们设计一个测量矿石密度的方案，并推导出一个计算矿石密度的表达式。

3.(14分)小花为了节约能源，方便家人洗澡，用废弃的汽油桶在楼顶做了一个简易的太阳能热水器。图2显示了其安装示意图。水箱上下有两根管子，其中一根是进出水管。通过进水管和出水管向热水器供应冷水或在淋浴中使用热水。室内进出水管上有三个阀门。

如果当地大气压力p0=1.0×105Pa，请回答以下问题:

(1)小华为什么要在热水器上方安装与大气相通的管道A？

(2)根据阀门一、二、三的位置，它们的作用是什么？洒水车出水温度怎么调节？

(3)给热水器供应冷水时，阀门I、1I、III应处于什么状态？洗澡时，阀门1，II，111应该处于什么状态？

(4)如果小华住的居民楼高3 m，他的热水器安装在七楼楼顶，距离楼顶1 m高，那么这个区域的水压至少是多少，才能让热水器顺利注水？

(5)设热水器的水箱容积为100 L，在一般照明条件下，一满箱12℃的水，经过一天的太阳加热，可以达到45℃，相当于气体完全燃烧释放的热量。(已知水的比热容为4.2× 107j/(kg？℃)，煤气热值约为4.2× 107j/kg)。

(12分)育才中学科技组设计了一种可以测量电阻值的多量程欧姆表。两个量程的测试电路如图3所示。g为灵敏电流表，内阻Ro = 100ω，电流灵敏度(即指针在满刻度时流过灵敏电流表的电流)U=100μA，R为可调电阻。Rl和R2为定值电阻，r 1 = 15ω，R2 = ll kω，e为1.5V干电池，s为档位选择开关。测量时，将待测电阻的两端分别与A、B两端相连。为了直接从灵敏电流表上读出被测电阻器的电阻值，有必要在刻度盘上重新标记指示器。请回答:

(1)指针充满偏差的地方，盘面上应该标什么数字？

(2)当A和B断开时，指针所指的位置，盘面上应标出的指示器是什么？

(3)当开关分别置于1和2的位置时，表盘中间应标有哪些指示器？请简要说明原因。

(4)欧姆表刻度盘上的刻度是否均匀？请从电路原理上说明原因。

5.(12分)有一种半导体材料叫PTC，它的电阻随温度变化的曲线如图4所示。

(1)请根据这条曲线分析，PTC材料的电阻值是如何随着温度的变化而变化的？

(2)请列举这种材料的两个可能的应用实例。

(3)以其中一个应用程序为例，说明其正常工作过程和使用条件。

6.(14分)利民电器厂设计了一款高、中、低温三档家用电火锅，其发热元件电阻丝如图5所示。a、B、C是三个端子，B是电阻丝中点的端子。我相信你能帮助工厂完成以下工作。

(1)说明各档位的连接方式(文字表达或图纸连接均可)。

(2)如果要求低温加热功率为200 W，那么高温和中温加热功率分别应该是多少？

(3)设计火锅的产品铭牌。

(14分)现在流行的无线市话，俗称“小灵通”，是一种新型的个人无线接入系统，具有语音清晰、发射功率低、待机时间长、功能多、价格合理等特点。它的使用使传统的固定电话不再固定在某个位置，可以在无线网络覆盖范围内自由使用，随时随地接听和拨打本地、国内和国际电话。

表1是某小灵通的部分数据。这个小灵通正常使用的话，一次可以用7天，累计通话时间1.2 h，通话过程中的功耗是平均发射功率的20倍。然后:

(1)这个小灵通正常通话时的工作电流是多少？

(2)小灵通开机但不通话的状态称为待机。这个小灵通的待机电流是多少？

(3)在没有充电器的情况下，可以使用电压略高于3.6V的DC电源对PHS电池进行临时紧急充电。请设计一个用图6所示的DC电源给这台小灵通的电池充电的方案，并画出充电电路图。

表l

措施

(长×高×宽)约45毫米×83毫米×23.5毫米

质量85g左右。

传输功率约为10 mW(平均)。

电池3.6V 580mA？h锂电池

充电器

输入:AC220V 50Hz。

输出:直流5.2伏320毫安

充电器重约50 g。

充电时间2.5 ~ 3.5 h。

连续待机时间为48 ~ 200 h

八、(14分)目前小区使用的部分水表是预付费水表。每个用户使用一表一卡，卡内数据输入电表，水表自动打开阀门供水。

购买的水用完后，阀门自动关闭，断水，用户必须重新购买水才能再次使用。图7是某水表厂生产的预付费IC卡水表，其主要技术参数如表2所示。请参考表2

回答以下问题:

项目FY-15E热水表FY-20E热水表FY-25E热水表

质量1.4౿1.8౿2.5౿。

长度165毫米195毫米225毫米

口径(DN) 15毫米20毫米25毫米

过载流量为3m3/H5m3/H7m3/h。

常见流量为1.5m3/H2.5m3/H3.5m3/h。

边界流量为0.12m3/h0.2m3/h0.3m3/h

最小流量为0.03m3/h0.05m3/h0.07m3/h。

启动流量≤0.010 m3/h≤0.012 m3/h≤0.017 m3/h。

水表性能b级表

密封性能为1.6MPa水压，15min内无渗漏。

最小读数为0.0001 m3。

最大读数为9999.9999m3。

用户偷水时自动关闭阀门并提示。

2节3.6V和2.4Ah电源的锂电池串联。

IC卡安防射频卡，一表一卡，不可复制。

IC卡使用寿命和使用次数>；65438+百万次

报警模式当剩余水量为2 m3时报警，用完剩余水量后关闭阀门。

静态工作电流为0.5毫安。

阀门开启或关闭时的工作电流为500mA。

普通流量误差≤ 2%

工作温度:0℃-90℃(FY系列)

工作水压为0.1 MPa ~ 0.6 MPa。

材料铜

(1)保证水表正常工作，水平位置相对于水塔水位差的范围是多少？

(g = 10牛顿/千克)

(2)如果水表只是处于静止状态，最多需要几天更换电池？水表开阀或关阀时的电功率是多少？

(3)FY-25E热水表在通常的流动状态下流出50℃的热水时，需要80%功率和效率的锅炉来加热原来温度为20℃的水。如果继续这样供水，至少一昼夜需要烧多少煤？(煤的发热量为3×107J/kg/kg)

(4)4)FY-15E热水表报警后，普通流量下用水需要几个小时？

(5)FY-20E水表出水口的最大水流速度是多少？

最后祝你取得好成绩。