第十七届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题答案

【专家解说】：第十七届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题 参考解答与评分标准 一、（共10分）参考解答 1．因为光源消耗的功率为：P光源=U光源I光源=24V×10A=240W…1分 鼓风机消耗的功率为：P风机=U风机I风机 =220V×0.1A=22W…1分 所以这台投影仪消耗的总功率为：P=P光源+ P风机=240W+22W =262W…1分 2．若光源采用串联电阻降压，这时所选用的电阴R应分担的电压为： UR=U电源- U光源=220V-24V=196V……1分 通过所选用的电阻R的电流为：IR= I光源=10A…0.5分 所选用电阻的阻值应为：R= UR/IR=196V/10A=19.6Ω……0.5分 所选用电阻消耗的功率为：PR=I2RR=（10A）2×19.6Ω=1960W……1分 3．因为所选用电阻消耗的功率为1960W，远大于投影仪正常工作时所消耗的功率；同时电阻上消耗的1960W，将产生大量热量，实际使用中很难有效的解决散热问题，因此容易烧毁投影仪。所以，这台投影仪的光源不宜采用串联电阻降压……2分 4．只要同学提出的定性文案合理，即可给满分，例如可采用变压器变压的方法等。……2分 二、（共10分）参考解答 1、因为李老师的骑车速度为：v=36km/h=10m/s……1分 李老师上学校所用的时间为：t=s/v=1000m/10m/s=1×103s…1分 摩托车所做的功应为：W=pt=6×103W×6×103s=6×106J……1分 所用的汽油放出的热量应为：Q=W………1分 所以李老师上学校时须用去汽油的质量为：m=Q/q=6×106J/4.5×107J/kg=0.133kg……1分 所用汽油的体积为：V=m/p=0.133kg/0.7×103kg/m3=0.19×10-3m3=0.19L……0.5分 所以，李老师上学校应花去油费为：4.90元/L×0.19L=0.93元…0.5分 2.单独从t=s/v和W=pt来考虑，在功率P不变的情况下，提高车速可以减小发动机所做功，好象可以省油。但根据W=Fs和P=W/t可得，P=Fv。也就是说，在行驶阻力不变的情况下，提高车速v，必然导致发动机的功率P增大…2分 所以单纯靠提高车速并不一定能减小发动机所做的功、达到省油的目的……2分 三.（12分）参考解答 1.（1）由表格中第一行的数据可知：停车距离=思考距离+制动距离，所以第二行的停车距离15m+38m=53m …2分 （2）思考距离=行驶速度×反应时间…1分 已知：v1=45Km/h=12.5m/s,s11=9m，所以，反应时间t=s11/v1=0.72s…1分 反应时间t相等，v3=90km/h=25m/s，所以，S13=v3t3=25m/s×0.72s=18m…分 第三行的制功距离=停车距离-思考距离=74m-18m=56m……2分 速度v/（km•h-1） 思考距离S1/m 制动距离S2/m 停车距离S3/m 1 45 9 14 23 2 75 15 38 53 3 90 18 56 74 4 105 21 76 97 2.（1）从表格中的数据可以看出，行驶的速度越大，思考距离、制动距离也越长，导致停车距离也更长，当然更容易导致交通事故。……2分 （2）根据思考距离=行驶速度×反应时间，酒后架车反应时间比不饮酒的反应时间要长一些，因此，思考距离也要长一些，导致停车距离也更长一些，当然也就更容易出现交通事故。………2分 四、（12分）参考解答 1.中国，China:防水，防触电；防摔打或易破损：………2分 2.适用的电源条件是100V～240v、频率为50Hz～60Hz的交流电源；……2分 3.由P=UI得耗电功率范围是100W～96W （100V×1.0A=100W，240V×0.4A=96W）………3分 4.由η=P输出/ P输入得供电的效率在79.8%～83.1之间； （P输出=19V×4.2A=79.8W，P输入分别为100W、96W）……3分 5.不对：一定要拔下输入端的插头，否则适配器的初级电路通电，仍在耗电。…2分 五、（共12分）参考解答 1．因为圆简漂浮在水面上，所以有F浮=G=mg…1分 又据阿基米德原理F浮=P水gV排……1分 所以P水gv排=mg,，v排=m/P水………1分 筒内气体的总体积V=V排+SH=m/p水+SH……1分 2．如题图2，筒外水面比筒内水面高出高度为h=V排/S=m/（P水S）…2分 由分析得：筒内气体压强为P=（P0+P水gh=P0+P水g m/（P水S）=P0+mg/s……2分 3．他的肺活量为 V=V排+SH=m/p水+SH=200g/（1g/cm3）+200cm2×18cm=3800cm3=3800ml……2分 肺活量体重指数=肺活量/体重=3800/60=63（ml/kg）……2分 六、（共14分）参考解答 1．每秒钟通过的空气流的长度为：L=vt=10m/s×1s=10m……1分 每秒钟通过风车轮叶形成的圆面空气流的体积为：……1分 V=SL=600m2×10m=6×103m3……1分 空气流的质量为：m=pV=1.3kg/m3×6×103m3=7.8×103kg………1分 1台风车工作1s获得的空气的动能为：E0=7.8×103kg×50J/kg=3.9×105J…………1分 10台风车工作1s获得的空气的动能为：E=10 E0=10×3.9×105J=3.9×106J…………1分 10台风车工作1s产生的电能为：E电=pt=60W×2×3600S=4.32×105J……………2分 风车发电的效率为：η= E电/E×100%=4.32×105J/3.9×106J×100%=11%………1分 2．100台风车1s获得的风能为 E0‘=100×12×104J=12×107J………………1分 100台风车一年获提的风能为 E总=4000×3600×1.2×107J=1.728×1014J…2分 如果这些能量是由完全燃烧煤来获得，则煤的质量应为： m=E总/q=1.728×1014J/3×107J/kg=5.76×106kg……1分 3．风力发电的实际困难为： 风力不稳定，前期投资大，导致风力发电成本较高等。…………1分 前景：随着技术不断的成熟，成本下降较快，有望低于火力发电成本；风力发电对环境几乎没有污染等。1分 七．（14分）参考解答 1.据题意U=I1（RX1+ R0）……2分 U=I2（RX2+ R0）……2分 将I1=0.24A, R X1=20Ω，I2=0.5A，RX2=7Ω代入……2分 联立解得 U=6V， R0=5Ω………………2分 据题意 U=I3（RX3+R0）， RX3=U/I3-R0=6V/0.6A-5Ω=5Ω………2分 （2）对于圆柱形金属体 pS-p0S=mg………2分 m=pS-p0S/g=（2.5×105Pa-1×105Pa）0.2×10-4m2/10N/kg=0.3kg……2分 八．（共16分）参考解答 1．定值电阻R0起到分压限流、保护电路元件的作用。………2分 2．设地磅上放质量为m物体时，轻弹簧缩短x，则有x=mg/F×l……2分 此时滑动变阻器的电阻值：Rx=R-mglR/FL=[1-mgl/FL]R……2分 电流的表达式：I=U/Rx+R0=U/[1-mgl/FL]R+R0……1分 由表达式可看出：I与m之间不存在正比例关系，所以，用此表示显示m值的刻度是不均匀的。…1分 3．这样改进仍不好。……1分 因为电压表示数：Ux=U-IR0=U-U/[1-mgl/FL]R+R0×R0……1分 所以，这个电路中，电压表的示数大反而表示所测物体的质量小，而且刻度仍然是不均匀的…2分 4．改造如答题图1所示……2分 Ux=U/R+R0×mglR/FL=UgLR/（R+R0）FL×m……1分 因此Ux与m成正比，所以刻度值是均匀的，而且电压表的示数大表示所测物体的 质量也大，符合人们的习惯。……1分