2009年第十九届全国初中应用物理知识竞赛复赛
1、分析： 解答： 2、分析： 解答：
试卷（参考答案与试题解析）
（1）电磁波的速度和光在真空中传播速度相同，从表格中查出微波频率，根据c=λf求微波波长； （2）利用W=Pt求加热一袋牛奶需要消耗的电能，进而求出加热10袋牛奶需要消耗的电能，知道电价，求出需要电费； （3）知道牛奶的体积，利用密度公式求牛奶的质量，根据吸热公式求牛奶吸收的热量（有用能量），上面求出了加热一袋牛奶需要消耗的电能（总能量），再利用效率公式求微波炉的效率． 解：（1）电磁波的速度：c=3×108m/s， ∵c=λf， ∴λ===0.122m； （2）加热一袋牛奶需要消耗的电能： W=Pt=1300W×60s=7.8×104J， 加热10袋牛奶需要消耗的电能： W45总=7.8×10J×10=7.8×10J=0.22kW?h， 加热10袋牛奶需要电费：0.22kW?h×0.5元/kW?h=0.11元， （3）一袋牛奶的质量： m=ρv=200×10﹣6m3×1.0×103kg/m3=0.2kg， 一袋牛奶被加热至适宜饮用的温度需吸热： Q34吸=cm（t2﹣t1）=4.2×10J/（kg?℃）×0.2kg×（50℃﹣10℃）=3.36×10J， 该微波炉在加热牛奶时的效率： η==≈43%． 答：（1）微波的波长是0.122m；（2）加热10袋这样的牛奶需要0.11元电费； （3）该微波炉在加热牛奶时的效率是43%． 要解答本题需掌握：①高压锅的原理是增加锅内气压，提高沸点的原理制造的．根据锅内气体的最大压强和大气压可计算出作用在限压阀上的压强，然后根据限压阀出气口横截面积可求出限压阀的压力，此时压力即为其重力，然后即可求出限压阀的质量． 解：（1）由图1可知，当锅内温度为120℃时，锅内压强p=1.8×105Pa． 此时限压阀受力：F0+G=F 设安全阀的质量为m，则有：p0S+mg=pS 可得：m= =0.1kg=100g 答：所以，应该买质量为100g的限压阀． （2）如果买了另一种质量为60g的限压阀，使用时会出现锅内的最高气压值偏小，锅内温度不能达到120℃的后果． 3、（1）．还需要测量三个轮子的半径：大齿轮（主动齿轮或轮盘）半径R1、小齿轮（被动齿轮或飞轮）半径R2、后轮半径R3。??3分 推导自行车速度的表达式： 设大齿轮、小齿轮和后轮的转动周期分别为T1、T2和T3。 可得：大齿轮边缘的速度：v1= 2?R12?T小齿轮边缘的速度：v2=R2 后轮边缘的速度：v3= 1T2
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2?R3 ??1分 T3因为：v1=v2，T2=T3，??1分 4、分析：解答：
所以：自行车前进的速度：v= v3= 2?R1R3R ??2分 2T1（2）．设摩擦小轮的速度为n0， 可得：n0=v32?R ??2分 0=153.6?2?3.14?0.01 r/s ……1分 =66.3r/s……1分 即当自行车的车速达到15km/h时，摩擦小轮的转速：n0=66.3r/s ??1分 （3）．因为自行车脚踏板的周期T1=2s，且R1=8.0cm、R2=3.4cm、R3=33cm 所以：自行车前进的速度：v= 2?R1R32?3.14?R?0.08?0.33 m/s??1分 2T10.034?2=2.44m/s=8.8km/h ??1分 可能原因：①自行车辐条不紧，导致车圈在行驶过程中为椭圆；②车胎内气不足，导致车胎与地面接触部分到车轴距离小于所测车轮半径；③自行车实际行驶路径与测量长度的路径不重合；④大齿轮、小齿轮、后轮半径测量的不准；⑤行驶过程中脚踏板的周期很难保证为2s。??2分 说明：每答对一种情况得1分，原因分析最多得2分。答案合理即给分。 （1）已知豆浆机的加热功率和加热时间，电机功率和工作时间，利用W=Pt计算消耗的电能； （2）已知电能表消耗1kW?h的电能转过360r，再根据豆浆机消耗的电能计算转过的圈数； （3）根据计算出来的圈数与小兰实际记录的圈数比较得出结论． 解：（1）煮好一锅这样的豆浆需要消耗电能： W=W1+W2=P1t1+P2t2 =800W×（8×60s+2×60s+400×s）+180W×4×15s =730800J； （2）电能表应当转过的圈数： n==73r； （3）实际转了74r，计算出来是73r，故不相符． 存在这种现象可能是因为： ①某些电器在关闭开关后，仍处于待机状态，消耗电能；②家庭电路电压偏低，豆浆机实际功率偏小；③在制作豆浆过程中，豆浆机向环境散热；④电能表存在误差；⑤小兰记录存在误差；⑥导线发热消耗电能． 答：（1）煮好一锅这样的豆浆需要消耗730800J电能； （2）制作一锅这样豆浆的过程中她家电能表的转盘应转过73圈； （3）不相符，可能是因为某些电器在关闭开关后，仍处于待机状态，消耗电能． 5．（1）通常情况下，由于湿棉纱上的水蒸发吸热，使湿温度计的测温泡温度低于周围大气温度，进而湿温度计的示数比干温度计的示数稍低。??4分 （2）．先分别读取干、湿两支温度计的示数t1、t2， ??2分 然后转动内盘，当内盘上的温度值t1与外盘上的温度值t2对准时，“相对湿度”的箭头所指数值即为相对湿度值。 3分 （3）.（b）.C ??4分 （a）.理由如下：中午将内盘干温度计26℃刻度转到湿温度计22℃刻度线对齐，内盘转过的角度为θ1，??2分 晚上将内盘干温度计16℃刻度转到与湿温度计12℃刻度线对齐，内盘转过的角度为θ2， ??2分
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6、分析： 由图4丙可得，θ1＜θ2，所以表示相对湿度的箭头在中午指示的相对湿度较大。??2分 （1）挖成图5所示的深坑可以少挖土方、便于施工、安装省力、安全，从这几方面分析． （2）若将这种电线杆埋入图5所示的坑中，如图1所示，设竖起电线杆的过程中，在细端所用拉力为F1，O1为支点，确定O1A1和O1B1的大小，求出电线杆重，利用根据杠杆平衡条件求F1的大小； 若将这种电线杆埋入图6甲所示的坑中，如图2所示，设竖起电线杆的过程中，在细端所用拉力为F2，以O2为支点求出O2A2和O2B2的大小，利用根据杠杆平衡条件求F2大小； （3）在图1中，求出电线杆重心升高高度，求人们对电线杆做功W=Gh；同理求出在图2中人们对电线杆做功． 解：（1）挖成图5所示的深坑好处如下： （a）少挖土方：挖成图5所示的深坑要比挖成图6乙、丙所示的深坑少挖土方，这样可以少做功，避免人力浪费，提高劳动效率． （b）便于施工：施工人员更易于从图5所示的坑里向外取土． （c）省力省功：用图5所示的深坑埋水泥电线杆，与用图6甲所示的深坑埋水泥电线杆相比，不必将电线杆沿竖直方向直立在地面上，重心上升高度小，施工时即省力又省功． （d）施工安全：用图5所示的深坑埋水泥电线杆，施工人员只需从有斜坡的方向扶住水泥电线杆就行了，水泥电线杆不会向其它方向倾倒，施工比较安全． （2）a．若将这种电线杆埋入图5所示的坑中，电线杆就位后的情况如图1所示． 解答： 设竖起电线杆的过程中，在细端所用拉力为F1． 在图1中，电线杆粗端伸入坑口的距离为2.3m﹣0.3m=2.0m， 进而：O1A1=10.0m﹣2.0m=8.0m，O1B1=4.0m﹣2.0m=2.0m， 电线杆重：G=mg=600×10 N=6000N， 根据杠杆平衡条件，有：F1×O1A1=G×O1B1 解得：F1==， N=1500N， b．若将这种电线杆埋入图6甲所示的坑中．电线杆就位后的情况如图2所示． 设竖起电线杆的过程中，在细端所用拉力为F2． 在图答2中：O2A2=10.0m，O2B2=4.0m， 根据杠杆平衡条件，F2×O2A2=G×O2B2 解得：F2===2400N； （3）在图1中，电线杆重心升高：h1=4.0 m﹣2.0 m=2.0m， 人们对电线杆做功：W1=Gh1=6000N×2.0m=12000J， 在图2中，电线杆重心升高：h2=4.0m， 人们对电线杆做功：W2=Gh2=6000N×4.0m=24000J． 答：（1）挖成图5所示的深坑可以少挖土方、便于施工、安装省力、安全； （ 2 ）抬起水泥电线杆的细端至少分别需要1500N、2400N的力； （3）在上述两种情况下，竖起水泥电线杆的过程中，人们对水泥电线杆至少分别要做12000J、24000J的功．
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