2012年第22屆巨人杯全國初中應用物理知識競賽復賽試卷

一、解答題（共6小題，滿分100分）

• 1．某小型汽油發(fā)電機外形如圖所示，其實質是利用一個汽油機帶動一個發(fā)電機來發(fā)電。該發(fā)種電機銘牌部分數(shù)據(jù)如下表所示，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)求：
  

  發(fā)動機（汽油機）			發(fā)電機
  型號	XGQF5.0	型號	XGQF5.0
  額定功率8.3kW		額定輸出功率5kW
  噪聲	73db	額定輸出電壓220V
  連續(xù)運行時間8h		額定頻率		50Hz
  強制水冷四沖程		自動電壓保護

  （1）在允許的連續(xù)運行時間內，發(fā)電機以額定功率輸出，能夠提供的電能是多少度？
  （2）已知汽油的熱值是q=4.6×10⁷J/kg,密度是0.71×10³kg/m³，設該汽油機的效率為35%，則該汽油發(fā)電機油箱的容積至少需要多大？
  （3）汽油發(fā)電機將內能轉化為電能的效率是多少？
  組卷：258引用：6難度：0.5

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• 2．長期以來，我國北方地區(qū)城鎮(zhèn)居民的冬季來暖計量一般都按住宅面積收費，導致用戶節(jié)能意識差，造成嚴重的資源浪費。作為建筑節(jié)能的一項基本措施，近幾年部分地區(qū)試點以熱量表作為計量收費的依據(jù)和手段，經(jīng)測算可節(jié)能約20%---30%。
  如圖1所示，一個完整的熱量表由以下三個部分組成：一只被體流量計，用以測量經(jīng)熱交換的熱水流量；一對用鉛電阻制作的溫度傳感器，分別測量供暖進水和回水溫度；一低功耗的單芯片計算機，根據(jù)與其相連的流量計和溫度傳感器提供的流量和溫度數(shù)據(jù)，利用熱力學公式可計算出用戶從熱交換系統(tǒng)獲得的熱量，通過液晶顯示器將測量數(shù)據(jù)和計算結果顯示出來。
  
  以下是某用戶家中的熱量表的部分參數(shù)，已知水的比熱容取4.2×10³J/（kg?℃），天然氣的燃燒值約為8×10⁷J/m³。
  

  最大流量/m3h-1	2.5	測溫范圍℃	4--100
  溫差范圍/K	2～50	最大水壓/MPa	1.6
  電源	3.6V 2Ah	電源壽命	≥5年

  （1）試通過以上數(shù)據(jù)計算該型號熱量表能測量的最大供熱功率是多少？
  （2）在一次要查看熱量表記錄情況時，通過逐次點按熱量表上的信息顯示按鈕，液晶顯示器逐項循環(huán)顯示出了下列數(shù)據(jù)：（如圖2），根據(jù)這些數(shù)據(jù)推算，求此次查看時該用戶家平均每小時從暖氣中得到的熱量約為多少J？到此次查看時為止，該用戶從這套供暖系統(tǒng)得到的總能量相當于完全燃燒了多少m³的天然氣？
  （3）如果出現(xiàn)大風降溫天氣，住宅通過外墻散熱的速度會加大。從原理分析，應該在家中怎樣調節(jié)，才能保持室內溫度不出現(xiàn)明顯下降。
  （4）這種型號的熱量表平均耗電功率不超過多大？
  （5）2010年國家將逐漸在全國推廣使用供熱分戶計量。假設某城區(qū)在未使用熱量表計費時，一年熱力公司共消耗天然氣40億立方米，現(xiàn)有30%的用戶使用熱量表，在使用后平均每戶節(jié)能20%．按此情況計算，這些使用熱量表的用戶一年可節(jié)約多少天然氣？
  組卷：143引用：1難度：0.5

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一、解答題（共6小題，滿分100分）

• 5．在一些地區(qū)的電力線路鋪設過程中，會使用簡易絞盤將沉重的混凝土電線桿立起來。其主要結構如圖所示。作業(yè)時，先將絞盤底座牢固地固定在地面上，立桿作業(yè)時，根據(jù)實際需要，安排1～4人分別推動不同的橫桿末端，使橫桿繞軸做順時針轉動，這樣系在電線桿上的鋼絲繩就被不斷地纏繞在軸上，電線桿被逐漸拉起并最終豎直站立。已知，某個絞盤的軸直徑D=10cm,各橫桿末端到軸心的距離L=1m.在一次立桿作業(yè)中，所立的電線桿所受重力G=6200N，長L₀=10m,其重心距粗端4m.若在電線桿升至某時刻的情形如圖所示，設此時絞盤的機械效率η=80%，定滑輪的阻力可忽略不計。
  
  （1）若此刻僅有一名施工人員推橫桿，則該施工人員對絞盤橫桿所施加的最小推力F為多少？
  （2）在整個立桿過程中，施工人員對絞盤橫桿的最小推力F的變化情況如何？
  （3）在立桿作業(yè)時，施工人員一般要求絞盤離所拉的電線桿適當?shù)剡h一些，請定性分析這樣做的原因。
  組卷：506引用：2難度：0.1

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• 6．應急照明燈是在正常照明電源發(fā)生故障時，能持續(xù)照明而不間斷工作的一類燈具，如圖1所示。應急照明燈主要由燈泡（或LED燈珠）、蓄電池、充電器、自動控制電路及相關部件組成。在照明電源正常情況下，應急照明燈通過充電器給蓄電池充電，此時，自動控制電路及相關部件自動將燈泡（或LED燈珠）與蓄電池斷開不發(fā)光。當照明電源突然停電時，應急照明燈通過自動控制電路及相關部件自動把燈泡（或LED燈珠）跟蓄電池接通，從而實現(xiàn)自動應急照明。下表為某型號應急照明燈的主要技術數(shù)據(jù)：
  

  輸入電壓		充電時間		應急照明時間		應急照明功率
  AC200V		＜24h		＞90min		0.96W×2
  應急照明光源					蓄電池
  種類	數(shù)量		燈泡額定電壓		類別	額定電壓	容量
  燈泡	2只		2.4V		Ni-Cd	2.4V	1.8Ah

  （注：蓄電池的容量Q的計算公式：Q=It）
  （一）在該型號應急照明燈剛投入使用階段，待蓄電池充滿電后，可以實現(xiàn)的最長連續(xù)應急照明時間為多少？
  （二）小蘭跟老師提出自己要設計并組裝一只簡易的應急照明燈。老師告訴她實驗室現(xiàn)有以下器材：雙孔插座及與之配套的插頭1套、小燈泡（額定電壓：DC3.0～3.4V，額定電流：350mA）4只、電磁繼電器（額定電壓：DC6V；額定電流：0.15A）1套及與之配套的低壓直流電源（輸入電壓：AC220V，輸出電壓：DC6V）1臺，蓄電池（兩端電壓：6V）1只及與之配套的充電器（輸入電壓：AC220V，輸出電壓：DC6V）1只，導線（足量），如圖2所示。
  
  （1）請你幫助小蘭在圖上完成簡易應急照明的接線。要求如下：
  ①家庭電路正常工作時，充電器自動給蓄電池充電，各燈泡不發(fā)光；
  ②當家庭電路停電時，蓄電池自動給各燈泡供電，使各燈泡均正常發(fā)光，且在一盞小燈泡燈絲燒斷后還應該有部分小燈泡能正常工作；
  （2）小明看到小蘭連接的電路后，認為可以去掉低壓直流電源，而將電磁鐵的兩個接線柱直接接在充電器的輸出端。請你分析這樣做不可行的原因。
  組卷：206引用：2難度：0.1

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