题目列表(包括答案和解析)
研究物理问题，不仅要做实验，还要有正确的方法．如图是研究液体压强与深度的关系，则只能选择________两图所示的情形进行分析、比较，而且两容器中所装的________要相同才行，这就是我们通常所说的“控制变量法”．
（2012?重庆模拟）研究物理问题，不仅要做实验，还要有正确的方法．如图是研究液体压强与深度的关系，则只能选择托里拆利 |
托里拆利（Evangelista Torricelli,1608～1647）意大利物理学家、数学家。1608年10月15日出生于贵族家庭，幼年时表现出数学才能，20岁时到罗马在伽利略早年的学生B.卡斯提利指导下学习数学，毕业后成为他的秘书。1641年写了第一篇论文《论自由坠落物体的运动》，发展了伽利略关于运动的想法。经卡斯提利推荐做了伽利略的助手，伽利略去世后接替伽利略作了宫廷数学家,1647年10月25日（39岁）过早去世。 当时罗马、佛罗伦萨的学者们热烈讨论着自然的本性是否“厌恶真空”和如何解释矿井中的水泵只能把水提到18肘（10.5米）高的问题。伽利略虽做过称量空气的实验，证明空气有重量，但仍认为可能有一种“真空阻力”。意大利学者G.B.巴利安尼1630年写信给伽利略，提出可能存在大气压力的假设。1644年，托里拆利和伽利略的另一位学生维维安尼在一起进行实验研究，他们用汞代替水进行实验，认为比水重14倍的汞大约只能升起水柱的1／14。将玻璃管装满汞后倒置于盛汞容器中，玻璃管上端就获得“托里拆利真空”。与此管对比的还有另一个上面带圆玻璃泡的玻璃管，托里拆利原来猜想容积大的真空应有较大的“真空阻力”，但两管的水银柱却等高。在1644年他给罗马M.里奇的信中说：“我们是生活在大气组成的海底之下的。实验证明它的确有重量……”“我们看到：一个真空的空间形成了……它是外在的并且是来自外界的”“它们的设计不仅要造出真空，而且要造出可以指明气压变化的仪器。”这一实验之所以能率先在意大利做成功，还因为罗马和佛罗伦萨在当时的吹制玻璃器皿的技术最先进。这个实验传到西欧后随即引起了帕斯卡、盖利克等人对大气压的研究热潮。 托里拆利在流体力学方面的贡献是提出了关于液体从小孔射流的定理：在充水容器中，水面下小孔流出的水，其速度和小孔到液面的高度平方根以及重力加速度的2倍（2g）的平方根成正比（托里拆利定理）。他还解释过风的成因起源于空气的密度与温度差。 在静力学方面，托里拆利发现：一个物体系统，当其重心处在最低位置时，发生小位移时重心下降，系统才是稳定的。此外，他在磨制精良透镜和将伽利略气体温度计改为液体温度计方面也获得成功。 托里拆利特别强调处理力学问题时数学与实验的重要性。 选自：《物理教师手册》 |
第十五届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题
一、(14分)王伟同学研究了均匀拉紧的琴弦发音频率与弦长的关系，并记录了实测的数据(如下表所示)。请你根据记录表格中的有关数据，分析并估算出他有意留出的空格中应该填写的数据(要求写出估算的过程)。
音名 | 中央C 1 | D 2 | E 3 | F 4 | G 5 | A 6 | B 7 | C l |
唱名(C调) | D0 | Re | Mi | Fa | Sol | La | Si | Do’ |
频率/Hz | 264 | 297 | 330 | 352 | 396 | 440 | 528 | |
弦长 | l | l | l | l | l | l | l |
二、(14分)类比水压是形成水流的原因，李楠同学猜想，血液在血管内流动时也需要一定的压力差来维持。假设血液匀速通过长度一定的血管时，受到的阻力f与血液的流速v成正比，即f=kv。那么，要想让血液匀速流过，血管两端就需要一定的压力差。设血管截面积为S1时，两端所需的压强差为△p1；若血管截面积减少10％时，为了维持在相同的时间内流过同样体积的血液，压强差必须变为△p2。请你通过计算比较△P1、△P2的大小，说明血管变细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CWNG系列三种锅炉的主要技术参数。
CWNG系列三种锅主要技术参数
型号 | CWNG 0.7－80／60－AII | CWNG 1.05－80／60－AII | CWNG 1.4－80／60－AII |
功率／MW | ( ) | 1.05 | 1.4 |
容水量／t | 3 | 3.5 | 4 |
耗煤量／(kg·h－1) | 145 | ( ) | 290 |
外型尺寸／m3 | 2.7×1.5×2.9 | 3.0 x 1.5×2 | 3.0×1.9×2.9 |
烟囱尺寸／mm | Φ300×15000 | Φ350×15000 | Φ400×15 000 |
热效率／％ | 75 | 75 | 75 |
出水温度／℃ | 80 | 80 | 80 |
回水温度／℃ | 60 | 60 | 60 |
总重量／t | 5 | 7.5 | 9 |
运行压力 | 常压 | 常压 | 常压 |
供暖面积／m2 | 6 000 | ( ) | 12000 |
循环水量／(m3·h－1) | ( ) | 45 | 60 |
已知水的比热容为4.2×103J／（kg·℃），假设三种锅炉的燃煤效率相同，且煤均可达到完全燃烧。请根据上表回答以下问题：
1．根据表格中的已知数据，请在表格中的四个( )内填上合适的数据。
2．按表格中的出水温度和回水温度，计算CWNGl．05—80／60AH型锅炉每小时给住宅内释放的热量是多少。
3．根据表格中已知数据计算燃烧的热值为多少。
四、(16分)李明得到一个国外生产的电热暖手器，铭牌上表示额定值的字样中，能看清楚的只有"24W"这几个字。为了能正确使用该电器，他把一只标有"600Ω，0.4A'’的定值电阻与电热暖手器和开关串联起来，连接到家庭照明电路中，然后进行如下实验观察：将开关接通后，电能表转盘转动137圈恰好用了100s；断开开关后，电能表转盘在1 min内恰好转了80圈；观察电能表上标有3000r(kW·h)的字样；他在做实验的时间内，家中其他用电器的使用情况没有变化。请根据以上数据，计算电热暖手器的额定电压是多少?你在计算过程中忽略了什么因素的影响?由此导致的计算结果是偏大还是偏小?
五、(20分)一所农村中学常常因为不能及时给水塔注水而停水，科技小组的同学知道后，利用下图所示的器材设计了一个自动注水模拟装置。A为浮子(浮子及其连杆总重约15N)，在浮子连杆的上端有一可移动金属触头B(其受重力可忽略不计)，它可以分别将其上、下的两个固定触点连通。C为水塔上的圆桶形蓄水池；M为配有电动机的水泵(电泵)；D1、D2为弹簧，E1、E2为衔铁，F1、F2为电磁铁线圈；K1为最高水位限位开关。K2为最低水位限位开关，K3、K4、K5均为由电磁铁衔铁带动的触头开关。电磁铁F1通电时，K4接通，断电时，K3接通。电磁铁F2断电时，K5接通。S1、S2为开关。
1．请你按照下图所示的器材，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．要实现自动注水的要求，浮子的最小体积约为多大?(g=10N／kg)
3．若设计要求每次自动注水需在10min内完成，需要知道或测量哪些物理量才能得到相匹配电泵的最小额定功率?请你用字母表示这些物理量，推导出电泵最小额定功率的表达式。在你的计算过程中，如果运用了近似条件，请说明。
六、(20分)在当今世界，研制各种机器都必需考虑节约能源和治理废气污染这一重要课题。在内燃机中，废气带走了很多能量，如果能将这些能量再利用起来，会使内燃机的效率提高许多。某工厂科研人员研制生产的四冲程汽车专用柴油发动机，就采用了很多新技术。其中最重要的一项叫“增压”技术，它是利用“废气涡轮增压器”使排气冲程中排出的高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转，它同时又带动同轴的进气系统中的“进气涡轮”也高速旋转，从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压，使做功冲程中柴油燃烧的更充分，燃气压强更大，同时也减少了废气中的有害物质，达到提高柴油发动机效率和减少废气污染的目的。这种柴油发动机有6个气缸，气缸直径为ll0mm，活塞行程为135mm，当转速为2300r／min时，发动机功率为220kW，最低油耗可达240g／(kW·h)，柴油的热值为4.3×107J／kg。请回答下列问题：
1．该柴油发动机的效率最高可达多少?
2．在做功冲程中气缸内的平均压强是多少?
3．如果将我国这种机型的汽车柴油发动机都安装“增压器”后，能使它们的平均效率由原来约31％提高到近35％，安装前按每年消耗3亿吨柴油估算，这项技术每年能为我国节约多少吨柴油?
4．如果目前我国柴油的平均价格为3750元／吨，根据上面的估算结果，计算使用“增压”技术后仅节约柴油一项可使我国每年节约多少资金。由此你有哪些认识?
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