2.机械效率 在实际做功的过程中.虽然不得不做一些额外功.但我们总是希望额外功能小一些.可以减小不必要的能量的损耗.这样一来.有用功在总功中占的比例就会大些.为了表示这个比例.物理学中引入了机械效率这个物理量. (1)定义和定义式 机械效率被定义为:有用功与总功的比值.用希腊字母“η 表示. 根据定义写出公式:η= (2)说明 关于机械效率.在此我要做两点说明: 一是在实际计算中.机械效率通常被表示为一个百分数, 二是由于W总>W有用.所以<1.因此机械效率必然小于100%.如果有人告诉你某机器:η大于1或大于100%.那肯定是错误的. (3)简单计算 将功的计算公式与机械效率的计算关系相结合.我们来做一个例题: 例:起重机把质量为0.6 t的重物提升了3 m.而它的电动机所做的功是3.4×104 J.起重机的机械效率是多少? 解:起重机提升重物所做的功为有用功.因此: W有用=Fh=( )=mgh =0.6××3 m =1.8×104 J W总=3.4×104 J 所以η=( )= =( ) 计算时要注意结果为百分数. (4)斜面的机械效率 在这里.我们来探究一下斜面的机械效率. 在影响机械效率的许多因素中.摩擦是一个重要因素.例如.把物体拉上斜面时.就要克服物体与斜面之间的摩擦力而做额外功.这里我们要研究的是:光滑程度一样的斜面.当它的倾斜程度不同时.斜面的机械效率是否相同. 如图14-14所示.找一条长木板.一端垫高.成为一个斜面.我们的目的是把物体抬到高度为h的位置.因此.我们无论采 用什么方法.都要达到这个目的.所 以我们所做的有用功就是相当于直接 把重力为G的物体抬高h时所做的功. 所以W有用=Gh. 图14-14 为了省力.我们往往不把重物竖直提升.而是采用一些省力的机械.斜面就是省力机械.因此.我们把重物放在斜面上.用力F将它拉到斜面顶部.如果斜面长为s.那么在此过程中做的总功为W总=Fs. 由此分析可见.在实验过程中知道了G.h.F.s的大小.才能计算出W有用和W总.才能计算出机械效率. 把小车放在斜面上.用弹簧秤拉着小车在斜面上匀速上升.注意要让小车保持匀速直线运动.读出这时拉力F的大小.当小车达到高度h时停止.用刻度尺测出小车移动的距离s和小车被抬高的高度h.用弹簧秤测出小车的重力G.记录到下面的表格中.改变木板的倾斜程度.再测量两次斜面的机械效率. 斜面的倾斜度 小车重量 G(N) 斜面高度 h(m) 沿斜面拉力(F) 斜面长(m) 有用功W有(J) 总功W总 (J) 机械效率η 在进行探究实验之前.你猜想一下:斜面能省力多少与斜面的倾斜程度有什么关系?斜面的机械效率与它的倾斜程度有什么关系?完成探究后再看.你当初的猜想是否正确. [学习方法指导] 求机械效率的方法 求简单机械的机械效率是日常生活.生产中常遇到的问题.先来看两道例题: 例1:一斜面长5 m.高2 m.用500 N的力沿斜面将重为1000 N的物体推上去.求它的机械效率. 解:在此过程中总功为推力做的功: W总=F·s=500 N×5 m=2500 J 有用功为将物体抬到斜面顶部的功: W有用=F′·s′=Gh=1000 N×2 m=2000 J 则机械效率为: η===80% 例2:如图14-15滑轮组.被提起的是质量200 g的物体.对绳子自由端的实际拉力是0.8 N.当物体升高0.2 m时.求滑轮组的机械效率. 解:有用功为 W有用=F′·s′=G·h=mgh =0.2 kg×10 N/kg×0.2 m =0.4 J 动滑轮由3股绳子承担.所以 s=nh=3×0.2 m=0.6 m 则总功为 W总=Fs=0.8 N×0.6 m=0.48 J 图14-15 η===83.3% 在这两道例题中.我们不难看出.当机械用于提高物体时.有用功为不用机械而直接将物体匀速提高做的功.即有用功为W有用=Gh.而总功为拉力大小与物体在拉力方向移动的距离.即W总=Fs. 在滑轮组的机械效率中.s=nh(n为共同承担动滑轮的绳子股数).但由于考虑摩擦和滑轮的重力.F≠.这一点你应该注意. 通过上述分析.我们可以得出计算简单机械的机械效率公式为η= =. 你学会了吗?可以用这种方法做两道题试试. [知识拓展] 机械效益 使用机械的最终目的之一是省力.就一般而言.不同的机械省力的情况不同.为了比较各种不同机械的省力程度.物理上还引入了一个机械效益的概念.机械效益定义为机械产生的对外作用力(P)跟外界施于机械的力(F)之比.若以A表示机械效益.则: A= 对于杠杆.A就是动力和阻力之比,对于轮轴.在不考虑摩擦情况下.A等于轮半径和轴半径之比,对于斜面.在忽略摩擦的情况下.A等于斜面的长和高之比.根据定义.机械效益是由实际测得的机械对外作用力和外界施于机械的力的大小所决定的.同样克服一个有用阻力.有时因为机械润滑得好.无用阻力就小.需要的动力也就小.因此.机械效益就大.反之.机械效益就小.新机械的机械效益往往比旧机械的机械效益 大些. 机械效益又称“机械利益 .有时亦称“力比 .概括地说.机械效益是一个描述机械省力程度的物理量. 机械效率与机械效益的联系和区别: 机械效率与机械效益是两个比较类同的概念.使用时稍不留心就要混淆.经过以上分析.我们可以得出以下两点: (1)机械效率是描写机械做功本领程度的一个物理量.它研究机械做功情况时引出,机械效益是描述机械省力程度的一个物理量.它研究机械省力情况时引出. (2)机械效率与机械效益都是一个无单位的纯数.机械效率η总是小于1.而机械效益A可以小于1.也可以等于1或大于1. [问题点拨] 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

小雪和小红在“测滑轮组机械效率”的实验中,一起组装好如图1所示的实验装置,他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置.

(1)小红应
竖直
竖直
向上拉动弹簧测力计,使钩码升高,并由弹簧测力计读出拉力为1.0N,同时小雪用刻度尺测出钩码提升的高度为0.1m,以上测量准确无误,其他被测物理量和计算的数据如下表:
钩码重
G/N
弹簧测力计提升的高度h/m 有用功
W有用/J
总功
W/J
机械效率
η
2 0.2 0.2 0.2 100%
(2)小红测算得滑轮组的机械效率为100%,同组的小雪立即意识到出现了错误,小雪判断的依据是
有用功不可能等于总功
有用功不可能等于总功
.请你帮助小红找出导致错误结果的物理量是
弹簧测力计提升的高度0.2
弹簧测力计提升的高度0.2

(3)该滑轮组的机械效率实际为
66.7
66.7
%.
(4)接着小雪想“探究影响滑轮组机械效率的因素有哪些?”她利用如图2甲所示的同一滑轮组分别做了三次实验,并重新设计了记录数据的表格,将实验数据填入下表:
实验次数 钩码重/N 钩码上升的距离/cm 弹簧测力计的读数/N 弹簧测力计上升的距离/cm 机械效率
1 2 5 0.8 15 83.3%
2 4 5 1.5 15 88.9%
3 6 5 2.2 15 90.9%
从实验数据分析得出,使用同一滑轮组,
增加钩码的重力
增加钩码的重力
可以提高滑轮组的机械效率.
(5)得出结论后小雪进一步猜想:滑轮组的机械效率可能还与其他因素有关,于是用另一滑轮组做了第四次实验(如图2乙所示)并将数据记录如下:
实验次数 钩码重/N 钩码上升的距离/cm 弹簧测力计的读数/N 弹簧测力计上升的距离/cm 机械效率
4 2 5 1 15 66.7%
比较实验1和实验4,小雪发现虽然所挂钩码相同,但弹簧测力计的读数不同,这是因为两次实验所用滑轮的重力不同,于是小雪得出另一结论:滑轮组的机械效率还与滑轮的重力有关,但小红认为小雪得出这一结论的过程还不够合理.请简要说明小红的理由:
实验次数太少
实验次数太少

(6)小雪在实验中还发现,即使所用动滑轮重和提起的钩码重都相同,测出的滑轮机械效率却不同.关于这个问题,同学中分别提出了两种猜想:
A.可能是由于滑轮工作时的摩擦不同造成的;
B.可能是由于实验观察或操作存在某些问题造成的.
大家认为,这两种猜想都是有道理的.那么:
①你认为,提出猜想A的理由是:
滑轮组绕法不同,提升相同重物时的摩擦力不同
滑轮组绕法不同,提升相同重物时的摩擦力不同

②对于猜想B,你认为有哪些观察或操作因素会影响测量结果?请说出二点:
a:
测力计读数错误
测力计读数错误
    b:
提升物体高度读数错误
提升物体高度读数错误

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阅读与思考.

21世纪——核能时代

  21世纪,能源问题是首先要解决的问题之一,随着人口的增加和经济的发展,能源的消耗量飞快地增长.从目前的消耗量计算,石油还能采50年,煤最多能采100多年.若全世界均按美国和加拿大的耗能水平(人均耗煤8.4吨/年)计算,即使人口增长率为零,地球上的煤也只能维持30多年,而石油和天然气只能维持10几年.

  虽然地球上还有其他形式的能源,如太阳能、风能、地热能、水能等,但与煤和石油相比微不足道,不能满足人类的需要.相比之下,核能是解决能源危机的一个最有效的途径.核能是地球上储量最丰富的能源.又是高度密集的能源.它的效率是惊人的,1 kg核燃料所释放的能量相当于2 500 t煤或2 000 t石油.而且,核裂变发电技术已经成熟,它有其无法取代的优点.首先,是地球上核燃料资源储量丰富,已探明的矿至少有460万吨,可供人类使用200多年;其次,核能发电比较经济,总的算起来,核电厂的发电成本要比火电厂低15%~50%;第三,核电是清洁的能源,有利于保护环境.

  所以,21世纪是核能发电的大发展时期.氢是一种很有前途的新的“二次能源”.液态氢已被用来作为人造卫星和宇宙飞船中的能源,但困难是不能大量制取.其原因是目前制取氢的办法是以消耗其他能源为代价的.若利用核聚变反应则非常有希望解决这一问题.因为海水中含有大量氢及其同位素氘和氚(据计算,一桶海水中能提取的氘的能量相当于300桶汽油).若将海水中所有的氘的核能都释放出来,它所产生的能量足以提供人类使用数百亿年.

  然而,实现持续的可控核聚变,难度非常大.核聚变反应的温度大约需要几十亿度,在这样的高温下,氘、氚混合燃料形成高温等离子态.这里有许多问题需要解决,如怎样加热到如此高的温度?怎样盛装如此高温度的等离子体?这就是如何约束的问题.

  目前,世界各国已建造多种类型的试验装置200多台.近年来,设在英国牛津附近的核聚变装置完成了一项可控核聚变试验.在圆形圈内,在2亿摄氏度下,氘、氚气体相遇成功爆炸,产生了200 kW的能量,试验持续了几分钟.虽然这距实际应用还有相当大的距离,技术上也还有许多难题需要解决.但已露出胜利的曙光.预计到21世纪50年代前后能实现原型示范的可控聚变反应.

  可见,下世纪一旦核聚变能被利用起来,将会使人类彻底摆脱能源危机.我们设想,到那时,廉价的能源将使21世纪成为一个能量富足的时代,可生产出更丰富更新型的产品,而成本更为低廉.例如,可以从海洋中提取更多有用的元素,像金和铂,到那时,其价值不再是金钱的象征.那么利用金和铂耐腐蚀的优良特性,来制造耐腐蚀的储槽、阀门、管道等,可延长其使用寿命而不用频繁更换.

  此外,从海水中提取矿物质的“核”工厂生产过程中的副产品——蒸馏水,也非常有用,可以通过管道将它们输送到水源短缺的地方,实施庞大的灌溉计划,改造农田,生产过程中产生的热量还可以送入城市,用于取暖或作为热源.核能除了发电之外,还可以用于炼钢、推动动力机械、海水淡化处理、建筑物供热采暖、空调制冷及热水供应等.

  低温核供热反应堆是一种既清洁、经济又安全的理想新热源.建设一座20万千瓦的供热堆,每年消耗核燃料二氧化铀仅1 t,它可以为500万立方米的建筑物供暖.利用核能还可以对海水进行淡化处理,以解决缺水问题.

  法国已设计了一种轻小型反应堆,功率为10~20万千瓦,只有10个大气压的运行压力,比较安全.利用堆芯产生的热量将海水加热蒸馏,每天可生产8万立方米淡水,可供15万人饮用.

  中子照相已成为一种新的无损检验方法,它可以弥补X射线和γ射线照相的不足之处,进行一些它们鞭长莫及的工作.如可以检验手机、航天器、火箭等装置内部零件的结构状况和质量,进行考古文物内部的无损检验等.

  可以预计,21世纪是核能与核技术在医学中广泛应用并取得重大发展的时代.除了现有的核医学诊断治疗技术之外,中子治疗癌症是比较有前途的方法之一.这是因为许多癌组织对硼有较好的吸收效果,同时硼又有吸收中子的能力,当它被癌组织吸收后,经中子辐照,硼-10变成锂-7,并放出α粒子,α粒子的射线能量较高,可以更有效地杀死癌细胞.

  例如,日本有一脑癌患者就是利用这种方法治疗后,不仅痊愈了,而且还能驾驶卡车,简直不可思议.在交通运输领域,核能的利用将使其产生革命性的变革.核能舰船组成的远洋舰队可以在水上游弋几十年而不用补充燃料.如果将反应堆做得足够小,并解决防护问题,到那时,就能生产出核能汽车、核能坦克、核能火车、核能飞机.

  核能还可作为宇宙飞船的动力,到那时,人们可以到其他星系去旅游.21世纪,人们可以对“老天爷”——天气发号施令.人类将充分利用核能与大自然抗衡.到那时,不会因气候和天气情况影响飞机的起降,没有飞机会因机场封冻而不能着陆,因为我们可设法在飞机水泥跑道下面安装蒸气管道.

  不难预料,未来的世纪将是科学技术日新月异的时代,是人类学会和自然和谐相处的时代,是经济和文明继续高速发展的时代,也是核能与核技术全方位应用的新时代.未来的核能时代将成为人类历史上最光彩夺目、最美好的时代.

(李士 中国科学院核分析开放实验室)

(1)21世纪存在什么样的能源危机?为什么说核能是解决能源危机的一个最有效的途径?

(2)21世纪,核能除了发电之外,还有哪些方面的应用?

(3)人类社会现在所应用的能源很多来自千百万年前埋在地下的植物经过漫长的地质年代形成的化石能源(例如:石油、煤),如果有一天化石燃料枯竭了,你能否想出一些能替代这些化石能源的清洁能源.(至少写出三种)

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第十六届全国初中应用物理知识竞赛初赛试卷

一、选择题  以下各小题给出的四个选项只有一个是正确的,把正确

选项前面的字母填在题后的括号内(每小题3分,共15分)。

    1.小亮同学从超市买来一个玻璃瓶装的铁皮盖罐头,想把瓶盖打开,可是怎么也拧不动。小亮的哥哥用螺丝刀沿瓶盖的边轻轻撬了几下,一拧就打开了。这主要是因为用螺丝刀撬瓶盖可以       

A.增大瓶盖直径,减小瓶盖侧壁对瓶的压力

B.减小瓶盖与瓶口的接触面积

C.减小瓶内外气体的压力差

D.由于撬了盖的一边,而增大了盖的另一边的压力

    2.高压输电线路的铁塔顶端有一条(或两条)比下面输电线细的金属线(如图1~图2),它的作用是        

  A.加强铁塔的稳定性

  B.传输零线的电流

  C.防雷电,起到避雷针的作用

  D.作为备用线,供输电线断开时应急使用

3.用普通照相机拍照时,要按被照物体距相机镜头的远近进行“调焦”,使用起来不太便捷。有一种“傻瓜”相机,只要把想拍摄的景物全部纳入取景器内,不论远处还是近处的物体,在照片上都比较清晰,从而使拍照的过程变得十分快捷。这种“傻瓜”相机不用“调焦”的奥秘是      

    A.采用了长焦距的镜头,使远近不同的物体成像的位置相差不大

    B.采用了短焦距的镜头,使远近不同的物体成像的位置相差不大

    C.采用了长焦距的镜头,使远近不同的物体成像的位置相同

    D.采用了短焦距的镜头,使远近不同的物体成像的位置相同

    4.磁带录音机既可以录音,也可用以放音,其主要部件为运行的磁带和绕有线圈的磁头。录音时,磁带上的磁粉被由声音信号转化而来的电流产生的磁场所磁化,这样便将声音信号转化为磁信号记录在磁带上;放音时,再把磁带上的磁信号通过磁头转化为电信号使扬声器发声。对于录音机录音、放音过程的基本原理,下列各种说法中正确的是      

    A.录音的基本原理是电磁感应,放音的基本原理是电流的磁效应

    B.录音的基本原理是电流的磁效应,放音的基本原理是电磁感应

    C.录音和放音的基本原理都是电流的磁效应

    D.录音和放音的基本原理都是电磁感应

    5.王勇同学在宾馆饭店看到一种自动门,当有人靠近时,门会实现自动开闭。王勇同学对此产生了浓厚的兴趣,他很想知道自动门是如何实现自动控制的。为此他反复做了几次试验:当他轻轻地靠近自动门时,门自动打开;当把一个足球滚向自动门时,门自动打开;当把一面底部装有滚珠的无色透明大玻璃板,直立着滑向自动门时,门不打开。王勇同学根据探究试验的结果,对自动门的自控原理提出了以下几种猜想,你认为其中最合理的猜想是      

    A.自动门“听”到来者的声音时,通过声控装置实现自动开闭

    B启动门探测到靠近的物体发射出的红外线,通过光控装置实现自动开闭

    C自动门本身能发射出一种红外线信号,当此种信号被靠近的物体反射时,就会实现自动开闭

    D.靠近门的物体通过空气能产生一种压力传给自动门,实现自动开闭

二、填空题(共15分)

    1.(3分)如图3所不,小婷乘汽车到姥姥家去度假,汽车在平直公路上行驶。小婷的感觉是:远处的村庄相对于电线杆在向_________运动;近处的小树相对于电线杆在向_______运动;电线杆周围的景物看起来好像在绕电线杆做_____时针

转动。

    2.(3分)列车上出售的食品常常放在如图4所示的小推车上,若货物均匀摆在车内,当前轮遇到障碍物A时,售货员向下按扶把,这时手推车可以视为杠杆,支点是_____(写出支点位置的字母);当后轮遇到障碍物A时,售货员向上提扶把,这时支点是______。后一种情况下,手推车可以视为______力杠杆。

    3.(3分)在海拔3000 m以上的高原地区,汽车发动机的冷却水容易沸腾,这是因为高原地区_______的缘故。常年生活在平原地区的人到达该地区后,由于空气稀薄会产生缺氧反应,为了得到足够的氧气,人会不自觉地进行深呼吸,这时肺的容积与在平原上相比要扩张得更_______(选填“大”或“小”)一些。

    4.(3分)汽车上的机械式里程表是用安装在轮上的一组计数齿轮来实现计数的,而这些计数齿轮又通过特定的传动装置被车轮的转动所驱动。同时车轮的转动还通过特定的传动装置,传递给由电磁感应原理制成的传感器,传感器再将反映车轮转动情况的电信号显示在速度表上,从而指示此时的车速。当轮胎用久了有明显的磨损后,就会使所计里程和指示的时速产生误差。若里程表记录里程为12000 km,则汽车实际行驶的里程将 _______(填“大于”、“小于”或“等于”)示数;若此车从北京驶往上海,以速度表上指示的时速为依据,对整个行程所估算的行驶时间将________(选填“大于”、小于”或“等于”)实际行驶时间。

    5.(3分)2005年春节晚会上,一群聋哑青年用精美绝伦的舞蹈“千手观音”给人以美的享受,善的启迪。

    (1)如图5所示,观众看不见领舞者邰丽华身后站着的其他舞蹈者,这是因为光是______________传播的。

    (2)在观看演出的过程中,我们虽然没有看到乐队却也能分辨出是何种乐器在发声,这主要是因为不同乐器所发声音的_________是不同的。

    (3)电视观众看到莲花座上的千手观音身披绚丽霞光,这些光是由________、_______、______三原色依不同的比例混合而成的。

  三、简答下列各题(共22分)

  1.(4分)火箭点火发射时,若高温火焰向下喷射到发射台上,发射台就会被烧

毁。为了保护发射台,在它的底部建造了个大水池,从而巧妙地解决了这个技术问题。

    (1)火箭发射时,底部喷出的庞大的白色气团(图6)是由什么组成的?它是怎样形成的?

(2)分析“大水池”对发射台起到保护作用的道理。

  2.(4分)在高压输电线路中常可看到 如图7所示的一些绝缘子。请说明为什么悬挂高压输电线的绝缘子的表面要涂光亮的瓷釉,而且做成一节一节的?

3.(4分)小志家买了一种点缀节日用的小彩灯,他发现当其中一个小彩灯的灯丝烧断了以后,其余的小彩灯还能继续发光。于是小志对小彩灯之间的连接关系产生了兴趣,为此他请教了科技人员,得到以下信息。

  他用的小彩灯规格是“2.5 V,0.25 A”,通过串联一定数量的小彩灯,使单个小彩灯两端所加的电压比它的额定电压稍低,每个小彩灯都能基本正常发光。

    小彩灯的构造如图8所示,在灯丝导电支架上除了有灯丝和起固定作用的小玻璃珠以外,还绕有约4圈细金属丝。灯丝电阻冷时约为2.5 Ω,热时约为15 Ω。

    细金属丝的电阻为1 Ω,正常(低压)情况下,由于支架表面有一层氧化铜的缘故,它与灯丝支架是不导通的,没有电流流过。若加上较高的电压(如220 V)时氧化层可被击穿,细金属丝与灯丝支架导通。

    根据以上介绍的资料,请你说明为什么一个小彩灯的灯丝烧毁后,其他的小彩灯还能继续发光。

    4.(4分)向阳中学广播室想借助于双刀双掷开关控制南北两教学楼的喇

叭:开关掷向A端时南面的三只喇叭接通,掷向B端时南北六只喇叭全部接通。

请你用笔画线代替导线按上述要求完成图9中的电路图。

  5.(6分)长期以来,实心粘土砖一直是我国主要的建筑材料。由于粘土砖在生产过程中存在着诸多弊端,国家有关部门提出了减少粘土砖使用率、倡导新型

材料的要求。如图10所示的空心水泥砖就是新型建筑材料的一种。请你从节能与环保等方面分析,使用空心水泥砖比使用实心粘土砖有哪些好处。(至少写出三条)

   

 四、(6分)李明同学家要买一个烧水用的水壶,超市里有两种容积相同但品种

不同的铝质水壶可供选购,一种是放在液化气灶上用的,另一种是壶内装有电热器的,如图ll所示。李明想比较哪一种水壶烧水更省钱。他首先进行了调查,得到如下资料:当地居民用电的价格是0.5元/度;瓶装液化气的价格是60元/瓶(每瓶中液化气的质量约为15 kg,液化气的热值为4.2×107J/kg),用液化气烧水的热效率约为30%,用电热水壶烧水的热效率约为90%。根据以上信息,请你通过计算分析一下用哪种水壶烧水更省钱。

    五、(8分)为了保护环境,治理水土流失,学校的环保小组设计并进行了河水含沙量的研究。

    第一阶段是理论分析:分别以ρ、ρ、ρ泥水表示水、泥沙、泥沙水的密度,以x表示每立方米泥沙水中所含泥沙的质量(称做含沙量),导出了ρ泥水与ρ、ρ、x的关系式;然后作出了泥沙水的密度ρ泥水随含沙量x变化的图象。

    第二阶段是实验验证:在一个量筒里放入一定量干燥的黄土,再倒入一定量的清水,计算出含沙量x,并测出泥沙水的密度ρ泥水;接着再多次加入清水配制成不同密度的泥沙水,进行同样的计算和测量,由此得出ρ泥水与x的多组数据;然后根据这些数据作出了表示泥沙水的密度与含沙量关系的ρ泥水-x图象。他们惊喜地发现,实验结果与理论分析是一致的。

    第三阶段是实际测量:在一次山洪冲刷地面时,他们采集了40 L的水样,称出其总质量为40.56kg。此前已经测出干燥的泥沙的密度ρ:2.4×103kg/m3,于是求出了洪水中的平均含沙量。

    (1)请你参与环保小组第一阶段的工作,导出ρ泥水与ρ、ρ、x的关系式。然后根据关系式作出泥沙水的密度ρ泥水随含沙量x变化图象的草图。

(2)请你参与环保小组第三阶段的计算工作,求出洪水中的平均含沙量。

    六、(10分)现在很流行的数码相机的主要优点是可以直接生成数码照片,从而可以方便地进行编辑与加工,保存的时间也更长。而且数码照片还可以直接在

电脑上显示出来,或者通过电子邮件传送出去。

    下面是一款数码相机的电池的一些资料。根据右面提供的信息以及下面对数码相机工作过程的介绍,回答相关问题:

    (1)数码相机的电源打开后,就处于待机状态,这时要消耗一定的电能;拍摄时,拍摄与处理数据所消耗的电能就更大。假设用一个充满电的电池作电源进行拍照,每5min拍一张照片,相机使用过程中的平

均工作电流为0.2A。请估算一节充满电的电池最多可以拍摄多少张照片。

    (2)对一个电能已全部耗尽的这种电池进行完全充电,充电的效率多大?

七、(12分)空调的“匹数”,是对空调输入功率的粗略标识。因相同匹数不同品牌空调的制冷效能有较大的差异,为便于比较,空调的效能常以“制冷量”来表示。在选择空调时,除了制冷量和制热量(对冷热空调而言)外,还要考虑“能效比”。

空调的能效比=,它表示空调器是否高效节电。目前市场上空调器的能效比相差很大,一般在2~3之间,最高的可达到3.5左右,应尽量挑选能效比高的空调。房间所需的制冷量和制热量可按下面的公式计算:制冷量Q=S(房间面积)×140w-180 w;制热量Q=S(房间面积)×180 W-240 W(此公式适用于层高2.5 m的房间,如果层高偏大,则应适当加大功率)。

    下表是小明家准备购买的某一型号空调的使用说明书的一部分。

    请结合上面所介绍的知识和空调使用说明书,通过计算回答下面的问题:

    1.这台空调的能效比是多少。

    2小明家新购买楼房客厅的面积约为30 m2,层高为2.7 m,他想在客厅内安装上表所示的空调。请你通过计算说明这种选择是否合理。

    3.若小明家用此空调器制冷,空调器的压缩机每天实际工作6 h,一个月仅空调一项所支付的电费约为多少?(当地的电价为0.5元/度)

    八、(12分)小军家客厅墙壁上有一个控制灯的开关和一个两孔插座装在一起的“一开两孔”的电工元件。图12是元件的面板、图13是元件壳体内部的原接线图。由于开关损坏,需要更换整个元件。小军爸爸决定自己动手完成,小军给爸爸当助手。

    小军爸爸断开家中进户线的总开关,在拆旧换新的过程中发现:拆下前没有留意元件中的A、B、D三根导线(B、C间已有一短导线在内部相连)与外面的①②③三根导线的连接关系(如图14),因为室内导线都在水泥墙内,无法观察①②③各导线与墙内导线的连接情况。

  于是他闭合家中进户线的总开关,用试电笔检测各根导线,发现:第①根导线可以使试电笔发光;第②、⑨根导线不能使试电笔发光。

  根据小军爸爸的检测,能不能判断各根导线的连接情况?

小军经过仔细思考后认为,不能判断每根导线的连接情况,如果在情况不明时盲目连接还可能出现更严重的问题。

    (1)你认为小军的观点对不对?为什么?

    (2)你能不能利用常用的家用电器,如台灯等(均带有插头),鉴别出①②③根导线应怎样分别与A、B、D接线柱相连接?说出你的方法并简述理由。

    (3)根据你的判断,将图14中①②⑧根导线与下面的A、B、D接线柱和上面的火线、零线及灯泡连接起来。

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第十六届全国初中应用物理知识竞赛初赛试卷

一、选择题  以下各小题给出的四个选项只有一个是正确的,把正确

选项前面的字母填在题后的括号内(每小题3分,共15分)。

    1.小亮同学从超市买来一个玻璃瓶装的铁皮盖罐头,想把瓶盖打开,可是怎么也拧不动。小亮的哥哥用螺丝刀沿瓶盖的边轻轻撬了几下,一拧就打开了。这主要是因为用螺丝刀撬瓶盖可以       

A.增大瓶盖直径,减小瓶盖侧壁对瓶的压力

B.减小瓶盖与瓶口的接触面积

C.减小瓶内外气体的压力差

D.由于撬了盖的一边,而增大了盖的另一边的压力

    2.高压输电线路的铁塔顶端有一条(或两条)比下面输电线细的金属线(如图1~图2),它的作用是        

  A.加强铁塔的稳定性

  B.传输零线的电流

  C.防雷电,起到避雷针的作用

  D.作为备用线,供输电线断开时应急使用

3.用普通照相机拍照时,要按被照物体距相机镜头的远近进行“调焦”,使用起来不太便捷。有一种“傻瓜”相机,只要把想拍摄的景物全部纳入取景器内,不论远处还是近处的物体,在照片上都比较清晰,从而使拍照的过程变得十分快捷。这种“傻瓜”相机不用“调焦”的奥秘是      

    A.采用了长焦距的镜头,使远近不同的物体成像的位置相差不大

    B.采用了短焦距的镜头,使远近不同的物体成像的位置相差不大

    C.采用了长焦距的镜头,使远近不同的物体成像的位置相同

    D.采用了短焦距的镜头,使远近不同的物体成像的位置相同

    4.磁带录音机既可以录音,也可用以放音,其主要部件为运行的磁带和绕有线圈的磁头。录音时,磁带上的磁粉被由声音信号转化而来的电流产生的磁场所磁化,这样便将声音信号转化为磁信号记录在磁带上;放音时,再把磁带上的磁信号通过磁头转化为电信号使扬声器发声。对于录音机录音、放音过程的基本原理,下列各种说法中正确的是      

    A.录音的基本原理是电磁感应,放音的基本原理是电流的磁效应

    B.录音的基本原理是电流的磁效应,放音的基本原理是电磁感应

    C.录音和放音的基本原理都是电流的磁效应

    D.录音和放音的基本原理都是电磁感应

    5.王勇同学在宾馆饭店看到一种自动门,当有人靠近时,门会实现自动开闭。王勇同学对此产生了浓厚的兴趣,他很想知道自动门是如何实现自动控制的。为此他反复做了几次试验:当他轻轻地靠近自动门时,门自动打开;当把一个足球滚向自动门时,门自动打开;当把一面底部装有滚珠的无色透明大玻璃板,直立着滑向自动门时,门不打开。王勇同学根据探究试验的结果,对自动门的自控原理提出了以下几种猜想,你认为其中最合理的猜想是      

    A.自动门“听”到来者的声音时,通过声控装置实现自动开闭

    B启动门探测到靠近的物体发射出的红外线,通过光控装置实现自动开闭

    C自动门本身能发射出一种红外线信号,当此种信号被靠近的物体反射时,就会实现自动开闭

    D.靠近门的物体通过空气能产生一种压力传给自动门,实现自动开闭

二、填空题(共15分)

    1.(3分)如图3所不,小婷乘汽车到姥姥家去度假,汽车在平直公路上行驶。小婷的感觉是:远处的村庄相对于电线杆在向_________运动;近处的小树相对于电线杆在向_______运动;电线杆周围的景物看起来好像在绕电线杆做_____时针

转动。

    2.(3分)列车上出售的食品常常放在如图4所示的小推车上,若货物均匀摆在车内,当前轮遇到障碍物A时,售货员向下按扶把,这时手推车可以视为杠杆,支点是_____(写出支点位置的字母);当后轮遇到障碍物A时,售货员向上提扶把,这时支点是______。后一种情况下,手推车可以视为______力杠杆。

    3.(3分)在海拔3000 m以上的高原地区,汽车发动机的冷却水容易沸腾,这是因为高原地区_______的缘故。常年生活在平原地区的人到达该地区后,由于空气稀薄会产生缺氧反应,为了得到足够的氧气,人会不自觉地进行深呼吸,这时肺的容积与在平原上相比要扩张得更_______(选填“大”或“小”)一些。

    4.(3分)汽车上的机械式里程表是用安装在轮上的一组计数齿轮来实现计数的,而这些计数齿轮又通过特定的传动装置被车轮的转动所驱动。同时车轮的转动还通过特定的传动装置,传递给由电磁感应原理制成的传感器,传感器再将反映车轮转动情况的电信号显示在速度表上,从而指示此时的车速。当轮胎用久了有明显的磨损后,就会使所计里程和指示的时速产生误差。若里程表记录里程为12000 km,则汽车实际行驶的里程将 _______(填“大于”、“小于”或“等于”)示数;若此车从北京驶往上海,以速度表上指示的时速为依据,对整个行程所估算的行驶时间将________(选填“大于”、小于”或“等于”)实际行驶时间。

    5.(3分)2005年春节晚会上,一群聋哑青年用精美绝伦的舞蹈“千手观音”给人以美的享受,善的启迪。

    (1)如图5所示,观众看不见领舞者邰丽华身后站着的其他舞蹈者,这是因为光是______________传播的。

    (2)在观看演出的过程中,我们虽然没有看到乐队却也能分辨出是何种乐器在发声,这主要是因为不同乐器所发声音的_________是不同的。

    (3)电视观众看到莲花座上的千手观音身披绚丽霞光,这些光是由________、_______、______三原色依不同的比例混合而成的。

  三、简答下列各题(共22分)

  1.(4分)火箭点火发射时,若高温火焰向下喷射到发射台上,发射台就会被烧

毁。为了保护发射台,在它的底部建造了个大水池,从而巧妙地解决了这个技术问题。

    (1)火箭发射时,底部喷出的庞大的白色气团(图6)是由什么组成的?它是怎样形成的?

(2)分析“大水池”对发射台起到保护作用的道理。

  2.(4分)在高压输电线路中常可看到 如图7所示的一些绝缘子。请说明为什么悬挂高压输电线的绝缘子的表面要涂光亮的瓷釉,而且做成一节一节的?

3.(4分)小志家买了一种点缀节日用的小彩灯,他发现当其中一个小彩灯的灯丝烧断了以后,其余的小彩灯还能继续发光。于是小志对小彩灯之间的连接关系产生了兴趣,为此他请教了科技人员,得到以下信息。

  他用的小彩灯规格是“2.5 V,0.25 A”,通过串联一定数量的小彩灯,使单个小彩灯两端所加的电压比它的额定电压稍低,每个小彩灯都能基本正常发光。

    小彩灯的构造如图8所示,在灯丝导电支架上除了有灯丝和起固定作用的小玻璃珠以外,还绕有约4圈细金属丝。灯丝电阻冷时约为2.5 Ω,热时约为15 Ω。

    细金属丝的电阻为1 Ω,正常(低压)情况下,由于支架表面有一层氧化铜的缘故,它与灯丝支架是不导通的,没有电流流过。若加上较高的电压(如220 V)时氧化层可被击穿,细金属丝与灯丝支架导通。

    根据以上介绍的资料,请你说明为什么一个小彩灯的灯丝烧毁后,其他的小彩灯还能继续发光。

    4.(4分)向阳中学广播室想借助于双刀双掷开关控制南北两教学楼的喇

叭:开关掷向A端时南面的三只喇叭接通,掷向B端时南北六只喇叭全部接通。

请你用笔画线代替导线按上述要求完成图9中的电路图。

  5.(6分)长期以来,实心粘土砖一直是我国主要的建筑材料。由于粘土砖在生产过程中存在着诸多弊端,国家有关部门提出了减少粘土砖使用率、倡导新型

材料的要求。如图10所示的空心水泥砖就是新型建筑材料的一种。请你从节能与环保等方面分析,使用空心水泥砖比使用实心粘土砖有哪些好处。(至少写出三条)

   

 四、(6分)李明同学家要买一个烧水用的水壶,超市里有两种容积相同但品种

不同的铝质水壶可供选购,一种是放在液化气灶上用的,另一种是壶内装有电热器的,如图ll所示。李明想比较哪一种水壶烧水更省钱。他首先进行了调查,得到如下资料:当地居民用电的价格是0.5元/度;瓶装液化气的价格是60元/瓶(每瓶中液化气的质量约为15 kg,液化气的热值为4.2×107J/kg),用液化气烧水的热效率约为30%,用电热水壶烧水的热效率约为90%。根据以上信息,请你通过计算分析一下用哪种水壶烧水更省钱。

    五、(8分)为了保护环境,治理水土流失,学校的环保小组设计并进行了河水含沙量的研究。

    第一阶段是理论分析:分别以ρ、ρ、ρ泥水表示水、泥沙、泥沙水的密度,以x表示每立方米泥沙水中所含泥沙的质量(称做含沙量),导出了ρ泥水与ρ、ρ、x的关系式;然后作出了泥沙水的密度ρ泥水随含沙量x变化的图象。

    第二阶段是实验验证:在一个量筒里放入一定量干燥的黄土,再倒入一定量的清水,计算出含沙量x,并测出泥沙水的密度ρ泥水;接着再多次加入清水配制成不同密度的泥沙水,进行同样的计算和测量,由此得出ρ泥水与x的多组数据;然后根据这些数据作出了表示泥沙水的密度与含沙量关系的ρ泥水-x图象。他们惊喜地发现,实验结果与理论分析是一致的。

    第三阶段是实际测量:在一次山洪冲刷地面时,他们采集了40 L的水样,称出其总质量为40.56kg。此前已经测出干燥的泥沙的密度ρ:2.4×103kg/m3,于是求出了洪水中的平均含沙量。

    (1)请你参与环保小组第一阶段的工作,导出ρ泥水与ρ、ρ、x的关系式。然后根据关系式作出泥沙水的密度ρ泥水随含沙量x变化图象的草图。

(2)请你参与环保小组第三阶段的计算工作,求出洪水中的平均含沙量。

    六、(10分)现在很流行的数码相机的主要优点是可以直接生成数码照片,从而可以方便地进行编辑与加工,保存的时间也更长。而且数码照片还可以直接在

电脑上显示出来,或者通过电子邮件传送出去。

    下面是一款数码相机的电池的一些资料。根据右面提供的信息以及下面对数码相机工作过程的介绍,回答相关问题:

    (1)数码相机的电源打开后,就处于待机状态,这时要消耗一定的电能;拍摄时,拍摄与处理数据所消耗的电能就更大。假设用一个充满电的电池作电源进行拍照,每5min拍一张照片,相机使用过程中的平

均工作电流为0.2A。请估算一节充满电的电池最多可以拍摄多少张照片。

    (2)对一个电能已全部耗尽的这种电池进行完全充电,充电的效率多大?

七、(12分)空调的“匹数”,是对空调输入功率的粗略标识。因相同匹数不同品牌空调的制冷效能有较大的差异,为便于比较,空调的效能常以“制冷量”来表示。在选择空调时,除了制冷量和制热量(对冷热空调而言)外,还要考虑“能效比”。

空调的能效比=,它表示空调器是否高效节电。目前市场上空调器的能效比相差很大,一般在2~3之间,最高的可达到3.5左右,应尽量挑选能效比高的空调。房间所需的制冷量和制热量可按下面的公式计算:制冷量Q=S(房间面积)×140w-180 w;制热量Q=S(房间面积)×180 W-240 W(此公式适用于层高2.5 m的房间,如果层高偏大,则应适当加大功率)。

    下表是小明家准备购买的某一型号空调的使用说明书的一部分。

    请结合上面所介绍的知识和空调使用说明书,通过计算回答下面的问题:

    1.这台空调的能效比是多少。

    2小明家新购买楼房客厅的面积约为30 m2,层高为2.7 m,他想在客厅内安装上表所示的空调。请你通过计算说明这种选择是否合理。

    3.若小明家用此空调器制冷,空调器的压缩机每天实际工作6 h,一个月仅空调一项所支付的电费约为多少?(当地的电价为0.5元/度)

    八、(12分)小军家客厅墙壁上有一个控制灯的开关和一个两孔插座装在一起的“一开两孔”的电工元件。图12是元件的面板、图13是元件壳体内部的原接线图。由于开关损坏,需要更换整个元件。小军爸爸决定自己动手完成,小军给爸爸当助手。

    小军爸爸断开家中进户线的总开关,在拆旧换新的过程中发现:拆下前没有留意元件中的A、B、D三根导线(B、C间已有一短导线在内部相连)与外面的①②③三根导线的连接关系(如图14),因为室内导线都在水泥墙内,无法观察①②③各导线与墙内导线的连接情况。

  于是他闭合家中进户线的总开关,用试电笔检测各根导线,发现:第①根导线可以使试电笔发光;第②、⑨根导线不能使试电笔发光。

  根据小军爸爸的检测,能不能判断各根导线的连接情况?

小军经过仔细思考后认为,不能判断每根导线的连接情况,如果在情况不明时盲目连接还可能出现更严重的问题。

    (1)你认为小军的观点对不对?为什么?

    (2)你能不能利用常用的家用电器,如台灯等(均带有插头),鉴别出①②③根导线应怎样分别与A、B、D接线柱相连接?说出你的方法并简述理由。

    (3)根据你的判断,将图14中①②⑧根导线与下面的A、B、D接线柱和上面的火线、零线及灯泡连接起来。

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