1、2012年第二十二屆全國初中應用物理競賽復賽試題注意事項：1請在密封錢內填寫所在地區、學校、姓名和考號。2用藍色或黑色鋼筆、圓珠筆書寫。 3本試卷共有六個大題，滿分為100分。4答卷時間: 2012年4月15日(星期日)上午9：3011:10。題 號一二三四五六總 分分 數復核人得 分評卷人一、（16分) 某小型汽油發電機外形如圖1所示，其實質是利用一個汽油機帶動一個發電機來發電。該發種電機銘牌部分數據如下表所示，根據表中的數據求：發動機(汽油機)發電機型號 XGQF5.0 型號 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連續運行時間 8h額

2、定頻率 50Hz 強制水冷四沖程自動電壓保護 圖1(1)在允許的連續運行時間內，發電機以額定功率輸出，能夠提供的電能是多少度? 172教學網 (2)己知汽油的熱值是q=4.6×l07J/kg，密度是0.71×103kg/m3，設該汽油機的效率為35%，則該汽油發電機油箱的容積至少需要多大?172教學網(3)汽油發電機將內能轉化為電能的效率是多少?網172教學網得 分評卷人進水回水測溫三通水量調節閥熱量表熱量表熱量計量系統組成用戶圖2二、(16分)長期以來，我國北方地區城鎮居民的冬季采暖計量一般都按住宅面積收費，導致用戶節能意識差，造成嚴重的資源浪費。作為建筑節能的一項基本措

3、施，近幾年部分地區試點以熱量表作為計量收費的依據和手段，經測算可節能約20%30%。172如圖2所示，一個完整的熱量表由以下三個部分組成：一只液體流量計，用以測量經熱交換的熱水流量；一對用鉑電阻制作的溫度傳感器，分別測量供暖進水和回水溫度；一低功耗的單芯片計算機，根據與其相連的流量計和溫度傳感器提供的流量和溫度數據，利用熱力學公式可計算出用戶從熱交換系統獲得的熱量，通過液晶顯示器將測量數據和計算結果顯示出來。172教學網以下是某用戶家中的熱量表的部分參數，已知水的比熱容取4.2×l03J/(kg·C)，天然氣的燃燒值約為8×107J/m3。最大流量/m3h-12.

4、5 測溫范圍4 100溫差范圍/K250 最大水壓/MPa1.6電源3.6V 2Ah 電源壽命5年 網（1）試通過以上數據計算該型號熱量表能測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，通過逐次點按計量表上的信息顯示按鈕，液晶顯示器逐項顯示出了下列數據：供水溫度：52.5回水溫度：49.7瞬時流量：0.777m3/h累計熱量：46235.67kW·h工作時間：19104h46min根據這些數據推算，求此次查看時該用戶家平均每小時從暖氣中得到的熱量約為多少J？到此次查看時為止，該用戶從這套供暖系統得到的總能量相當于完全燃燒了多少m3的天然氣？(3)如果出現大風降溫天氣，

5、住宅通過外墻散熱的速度會加大。從原理分析，應該在家中怎樣調節，才能保持室內溫度不出現明顯下降。(4)這種型號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量。假設某城區在未使用熱量表計費時，一年熱力公司共消耗天然氣40億立方米，現有30%的用戶使用熱量表，在使用后平均每戶節能20%。按此情況計算，這些使用熱量表的用戶一年可節約多少天然氣? 172教學網得 分評卷人圖3三、（16分）雙活塞氣壓計是一種可以消除活塞自重影響、對低壓'容器內的壓強進行測量的裝置。如圖3所示，在甲、乙兩個空腔容器中各有一個活塞A和B，其中活塞A的截面上下一致，稱為自由活塞

6、，其橫截面積為S1；活塞B的上下截面不等，稱為差動活塞，其上下兩部分的橫截面積分別為S2和S3。乙容器的上、下兩部分彼此隔絕，不能相互滲氣、滲油。C為帶有閥門K1的工作液體的接口，工作液體充滿甲容器和乙容器的上部空腔；D為帶有閥門K2的接口，可接待測容器；E為帶有閥門K3的接口，可與抽氣機相連。測量前要先校正零位平衡：K1關閉， K2打開，D口不連接待測容器，在兩活塞上面放置砝碼(圖中未畫出)，調節砝碼的質量使兩活塞升起的高度相同。進行測量時，要將待測量的容器接在D口上，并關閉K2、打開K3，開動抽氣機進行抽氣，待乙容器下部空腔內接近真空時，關閉K3、打開K2，此時差動活塞B己有所下降，在自由

7、活塞A上再加放重為G的砝碼時，A、B兩活塞的上表面恰好能恢復等高。 己知進行測量時大氣壓強為p0 ，求待測容器內氣體的壓強p。172根據帕斯卡定律可知：加在密閉液體上的壓強能夠大小不變地被液體向各個方向傳遞。172教學網得 分評卷人四、（16分）小明看到一句農諺：“下雪不冷化雪冷”。他很好奇，想具體了解一下冰雪熔化時究竟要吸收多少熱量。于是查找了資料，知道“熔化熱”的定義是：單位質量的某種晶體，在熔化成同溫度的液體時吸收的熱量，叫做這種晶體的熔化熱。他想用實驗測量一下冰的熔化熱，于是找來了一些實驗器材：一架天平和配套的硅碼、一支實驗室溫度計（0100）、一個有密封蓋子的保溫桶、一個小燒杯、一把

8、鑷子和一個專門用來在冰箱中凍小冰塊的塑料冰格，又觀察到家里的冰箱面板上顯示冷凍室溫度恒為-18。請幫助小明設計一個用這些器材粗測冰塊熔化熱的方案，要求寫出實驗的步驟和用測量的物理量計算冰的熔化熱的表達式 (水和冰的比熱容分別用C水和C冰表示)。172教學網得 分評卷人五、（18分）在一些地區的電力線路敷設過程中，會使用簡易絞盤將沉重的混凝土電線桿立起來。其主要結構如圖4所示。作業前，先將絞盤底座牢固地固定在地面上，立桿作業時，根據實際需要，安排1 4人分別推動不同的橫桿末端，使橫桿繞軸做順時針轉動，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堅直站立。己知，某個絞盤的軸

9、直徑D=l0cm，各橫桿末端到軸心的距離L=lm。在一次立桿作業中，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刻時的情形如圖5所示，設此時絞盤的機械效率=80%，定滑輪的阻力可忽略不計。172教學網圖5圖41若此刻僅有一名施工人員推橫桿，則該施工人員對絞盤橫桿所施加的最小推力F為多少? 172教學網2在整個立桿過程中，施工人員對絞盤橫桿的最小推力F的變化情況如何? 3在立桿作業時，施工人員一般要求絞盤離所拉的電線桿適當地遠一些，請定性分析這樣做的原因。172教學網得 分評卷人圖6六、（18分）應急照明燈是在正常照明電源發生故障時，能持續照明而不間斷

10、工作的一類燈具， 如圖6 所示。應急照明燈主要由燈泡(或LED燈珠)、蓄電池、充電器、自動控制電路及相關部件組成。在照明電源正常情況下，應急照明燈通過充電器給蓄電池充電，此時，自動控制電路及相關部件自動將燈泡 (或LED燈珠)與蓄電池斷開不發光。當照明電路突然停電時，應急照明燈通過自動控制電路及相關部件自動把燈泡(或LED燈珠)跟蓄電池接通，從而實現自動應急照明。下表為某型號應急照明燈的主要技術數據：輸入電壓充電時間應急照明時間應急照明功率AC 220V<24h>90min0.96W×2應急照明光源蓄電池種類數量燈泡額定電壓類別額定電壓容量燈泡2只2.4VNi-Cd2.4

11、V1.8Ah1在該型號應急照明燈剛投入使用階段，待蓄電池充滿電后，可以實現的最長連續應急照明時間為多少? 172教學網2小蘭跟老師提出自己要設計并組裝一只簡易的應急照明燈。老師告訴她實驗室現有以下器材：雙孔插座及與之配套的插頭1套、小燈泡額定電壓： DC3.03.4V，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、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：DC6.3V)1只、導線(足量).如圖7所示。 (1)請你幫助小蘭在圖7上完成簡

12、易應急照明燈的接線。要求如下：17 家庭電路正常工作時，充電器自動給蓄電池充電，各燈泡均不發光；17 2當家庭電路停電時，蓄電池自動給各燈泡供電，使各燈泡均正常發光，且在一盞小燈炮燈絲燒斷后還應該有部分小燈泡能正常工作；72教學網(2)小明看到小蘭的連接電路后，認為可以去掉低壓直流電源，而將電磁鐵的兩個接線柱直接接在充電器的輸出端。請分析這樣做不可行的原因。2012年第二十二屆全國初中應用物理競賽復賽試題參考解答和評分標準說明：1提供的參考解答除選擇題外，不一定都是惟一正確的。對于那些與此解答不同的解答，正確的，同樣得分。2評分標準只是按一種思路與方法給出的。在閱卷過程中會出現各種不同情況，可

13、按照本評分標準的精神定出具體處理辦法，但不要與本評分標準有較大偏離。3問答題或計算題是分步給分的。在評分標準中常常寫出（1）式幾分，（2）式幾分這里的式子是用來代表步驟的。若考生并未寫出這個式子，而在文字表達或以后的解題過程中反映了這一步驟，同樣得分。沒有寫出任何式子或文字說明，只給出最后結果的，不能得分。4參考解答中的數字結果是按照有效數字的運算要求給出的，但對考生不做要求。不要因為有效數字的錯誤而扣分。5在最后定獎時如果得分相同的人數超過獲獎名額，因而難于選拔時，可對待選試卷進行加分評判。加分評判的基本依據是：（1）所用方法或原理不是課本所講的，具有創新性，應加分；（2）方法簡便，應加分；

14、（3）提出多種正確解法，應加分；（4）試卷表達規范，條理清楚，能充分利用數學工具，應加分。上述各項的執行都應由競賽領導小組做出規定（省統一分配獎勵名額的由省決定，地、市分配獎勵名額的由地、市決定）。一、（16分）（1）發電機能夠提供的電能W電=P電t=5kW×8h=40kW·h3分（2）汽油機的效率 4分所以油箱的最小容積：3分（3）汽油發電機將內能轉化為電能的效率6分或二、（16分）解：（1）該型號熱量表能測量的最大供熱功率 4分（2）平均每小時從暖氣中得到的熱量4分相當于完全燃燒天然氣的體積為： 4分（3）分析原理可知，為了提高房間內暖氣片放出熱量的速度，只需調節“水量

15、調節閥”，加大熱水瞬時流量即可。2分（4）熱量表的耗電功率為 2分（5）相當于節約的天然氣體積為 4×109m3×30%×20%=2.4×108m3 2分三、（16分）解：在自由活塞A上再加放重為G的砝碼時，A活塞對工作液體增加的壓強為 2分根據帕斯卡定律，工作液體對活塞B向上增加的壓力為4分又因為活塞B下底面向上減小的氣體壓力為 4分因為活塞B能夠回到原來的高度，所以 4分即 所以待測容器內的氣體壓強為 4分四、（16分）1、實驗步驟：（1）用調好的天平測量小燒杯的質量m1； 2分（2）用小燒杯盛取足量的水，再用天平測量小燒杯和水的質量m2； 2分（3

16、）將水倒入保溫桶內，用溫度計測量水的溫度t1；2分（4）提前較長時間將用冰格盛適量水放在冰箱冷凍室里凍成冰塊，用鑷子取適量冰塊放在小燒杯中，迅速用天平測量出基總質量m3后，立刻將冰塊倒入保溫桶內的水中，蓋緊桶蓋； 3分（5）輕輕搖晃保溫桶使水溫均勻，并仔細聽聲音，能聽出冰塊熔化完畢后，打開桶蓋，用溫度計測出保溫桶內水的溫度t2。3分2、冰塊的熔化熱的表達式為： 4分五、（18分）解：1.如圖答1所示，設鋼絲繩拉電線桿的力為F，把電線桿看作杠桿，其支點為其粗端端點O。 圖答1由杠桿平衡條件，有： 2分 3分絞盤本質上是一個輪軸，若要施工人員對絞盤橫桿的推力F最小，則該力應沿水平方向，作用于橫桿末

17、端且與橫桿垂直。在這種情況下，設所需的最小推力為F。1分設絞盤的軸恰好轉動一周，則推力推動橫桿末端移動的距離為工人推力總共做的功為： 1分絞盤拉動鋼絲繩移動的距離為絞盤對鋼絲繩所做的有用功為：1分絞盤的機械效率為 2分所以 3分2.在整個立桿過程中，電線桿重力G大小不變。隨著電線桿被逐漸拉起，重力G的力臂LG在逐漸減小；而鋼絲繩拉電線桿的力F的力臂LF卻在逐漸增大；根據杠桿的平衡條件：，可知，鋼絲繩拉電線桿的力F在逐漸減小。2分又因為，橫桿末端到軸心的距離L、軸的直徑D以及絞盤的效率不變，所以施工人員對絞盤橫桿的最小推力F也在逐漸減小。1分3.絞盤離所拉的電線桿適當地遠一些，其他情況相同時，可以適當地增大鋼絲繩對電線桿的拉力F的力臂L F，在重力G與重力G的力臂LG相同的前提下，使F'減小，從而可以使施工人員對絞盤橫桿的推力F減小一些。2分六、（18分）1.由該型號應急照明燈的主要技術數據可知，其所用燈泡的額定電壓為2.4V，其蓄電池兩端的電壓也是2.4V；由此可知，兩只燈泡應并聯。2分單只燈泡正常發光時的電流： 2分干路中的總電流： 1分即蓄電池對外供電電流為：I=0.8A 1