2015初中应用物理知识竞赛 复赛试题
更新时间:2023-03-10 12:47:01 阅读量: 教育文库 文档下载
(复赛)2015年第二十五届全国初中应用物理竞赛复赛试题
第一题。(16分)小刚在和家人逛公园时,发现园艺工人在用一种叫做高枝剪的工具修剪树枝。图1是高枝剪头部结构的照片,使用时用高枝剪的定刀口钩住高处要剪断的枝杈,拉动右侧拉绳,动刀口则可绕转轴转动,从而可以轻松剪断树枝。1.根据此图估算,当园艺工人用50牛的力拉绳端时,剪刀的动刀口会对树枝产生的剪切力最大约多少。 2.实际情况下对数值产生的剪切力会小于上述估算值,试分析各种可能的原因。 二、(16分)电饭锅大多具有自动焖制米饭且保温的功能,某电饭锅工作电路的简图如图2所示。其中,S1为磁钢式限温开关,其工作特点是:电饭锅开始工作时,需要人为下压使其闭合,并被磁铁吸住而保持闭合状态;当锅底的温度达到103℃时,会因磁铁的磁性减弱而自动断开,且在无外力作用不会再自动闭合。S2为双金属片保温开关,工作特性是当锅底温度达到约70℃以下时自动闭合,温度达到约80℃时自动断开。R为电热盘。 (1) 请说明该电饭锅在自动焖制米饭并实现保温的过程中,各元件的工作情况。 (2)若在一个标准大气压下用这种电饭锅烧水,请说明各元件的工作情况。 三、(16分)某校科技小组为培养某种热带植物制作了一个小型温室,其内部有一个恒温加热器。当温室外温度为10°C时,温室内温度为22°C;当温室外温度为16°C时,温室内温度为27°C。假定温室内加热器与室内间、室内与室外间的热量传递与温度差成正比。 (1)求该温室中加热器的温度; (2)为节省能源,科技小组的同学对该温室进行了适当的保温改造,使室内向室外的热传递的热量减少了20%。那么,当户外温度为10°C的情况下,求室内温度。
四、(16分)图3所示,为一种利用蒸汽为奶瓶消毒的消毒器,其铭牌如右表所示,使用时在消毒器底座上的不锈钢加热盘中倒入少量清水。再把用于放置奶瓶底座有孔的桶放在加热盘上方,按下工作键,加热盘加热,使水沸腾产生蒸汽,蒸汽进入桶中实现对奶瓶高温消毒的目的,该消毒器还有烘干功能,即通过向瓶内吹热风,使消毒后布满小水珠的奶瓶快速干燥。闭合“消毒加烘干”开关,该消毒器将定时工作40min,如果在加热盘中倒入100ml室温下(约20°C)的清水,该消毒器的消毒时间约为9min(即加热盘在9min内使盆中的清水全部汽化为蒸汽进行消毒)。 1.估算上述过程中完成“消毒加烘干”功能消耗的电能。
2.一般将奶瓶保持100°C的高温5min以上可达到消毒的目的,估算,该消毒器在加热盘中,倒入100ml室温下的清水的情况下,最多可能同时对几个玻璃奶瓶进行消毒。(已知1.水的比热容为4.2×103J/(㎏·℃),2.玻璃的比热容为0.84×103J/(㎏·℃),3.平均每个玻璃奶瓶的质量为0.2kg,体积为300ml。)
五、(18分)风力发电机发电时,风机叶片在风力的推动下转动,然后带动发电机发电。已知风
能密度(单位时间内通过单位面积的风能)W=0.5ρv3,其中v为风速,ρ为空气密度。
2
某台风力发电机风机叶片的旋转面积约S=5×103m(即叶片旋转过程中所扫过的面积),在工
3
作过程中始终保持风速与叶片的旋转面垂直。当地空气密度为ρ=1.2kg/m。 (1)请分别说出风力发电机的优点和不足;
(2)当风速v1 =8m/s时,求1s内流过叶片旋转面的空气质量; (3)当风速v2 =10m/s时,1h输出电能约为960kwh,若传动装置和齿轮箱的能量损失不计,其中发电机的效率为80%,求风机的效率。 六、(18分)物体在空气中运动时所受空气的阻力f与其相对于空气的速度v有关。我们把研究的对象简化成半径为r的球体,并认为空气相对于地面静止。当物体的速度v比较小时,空气阻力f=6πη r v,式中空气的黏度η≈1.8×10-5 Pa·s,不考虑它随温度的变化;当物体的速度v比较大时,空气阻力f=ρπr2 v2/5,式中ρ为空气的密度。依据以上的规律,请分析以下问题:(已知球体的体积公式为v=4πr3 /3,ρ=1.29kg/m3,ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)试用第二个空气阻力的表达式计算半径分别为r1=10-6m与r2=10-3m的水滴在空中竖直下落过程中可分别达到的最大速度?
(2)通过计算说明这两种水滴各适合哪一个阻力表达式。
- exercise2
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