所以，当车行一里，足轮需要转动圈数n3=n2n1=又因为1里=300步=6×300尺=1800尺 所以100πD=1800尺
足轮直径D=6尺 四、（12分） 1.由图可知：
D位置电路消耗的功率最大：P1=1100W C位置电路消耗的功率：P2=660W
(220V)2故R1===73.3Ω
660WP2U25418×
1003=100
B位置电路消耗的功率：P3=440W 故R2=
U2P3=
(220V)2440W=110Ω
U2A位置电路消耗的功率：P4=
R1?R2=
(220V)273.3??110?=264W
2.电热丝的电阻会随温度而变化。在借助电池组、电压表和电流表截取一定阻值的电热丝时，电热丝消耗的功率很小，一定时间内产生的热量很少，故温度低，此时电阻小；当电热丝接入家庭电路工作时，消耗的电功率较大，一定时间内产生的热量多，温度升高显著，电阻变大明显；由公式P=
2?10?20.1m=0.2m可知，
此时消耗的电功率比测得的电阻计算的电功率要小一些。
3.电热器在给水加热时，由于水在吸热的同时还在散热（向空气传递热量、蒸发吸热），并且随着水温的升高，水温与环境温度差增大，热传递的速度加快、水蒸发时吸热的速度也在加快，导致水的温度升高减慢；当散失的热量与从电热丝吸收到的热量平衡时，水温就不再升高了。
加热功率越小，单位时间内产生的热量越少，达到上述平衡时与环境的温度差越小，所以水能达到的最高温度越低。 五、（12分）
（1）油箱装满时，下半部分容积V2=20×2×10-3m3=4×10-2m3 上半部分容积V1=V-V2=6×10-2m3-4×10-2m3=2×10-2m3 上半部分高度
V1h1=
S1=
2?10?20.1m=0.2m
汽油的深度h=h1+h2=0.2m+0.2m=0.4m
汽油对压敏电阻的压强p=ρ汽油gh=0.7×103×10×0.4Pa=2.8×103Pa 汽油对压敏电阻的压力F=pS=2.8×103×10×10-4N=2.8N 由图11可知Rx=30Ω 由题意可得R0=
UI1–Rx=
24??30??10?0.6
汽油用完时，由图11乙可知R?x通过油量表的电流I2?300?
1?U24?A?0.08AR0?R?x10?3001（2）油量表指向满刻度的位置，通过油量表的电流I3=×0.6A=0.15A
44此时压敏电阻阻值R??x?U24?R0???10??150?I30.15
由图11乙可知，汽油对压敏电阻的压力F???
0.7N
6
汽油对压敏电阻的压强汽油深度h???p???p???F??S?0.7N10?10?4Pa?7?10Pa2
7?1020.7?103?10?汽油gm=0.1m
3?2剩余汽油体积V???汽车行驶100km
S2h???20?10?2?0.2m?2?10m3
6?10?2?2?10?23消耗汽油的体积?V?m?10L4（3）因油箱上部横截面积较小，消耗相同体积的汽油，上部的液面高度变化较大，导致汽油对压敏电阻的压力变化较快，所以电流表示数变化较快。
六、（15分）1．该电力线路采用钢芯铝绞线而不采用与之同样结构、尺寸的铝绞线，其主要目的是为了提高输电线的抗拉能力，从而可以适当地增大杆距，节省杆材及人工等。
2．取一根长为L的结冰钢芯铝绞线作为研究对象，其截面如图答1所示。当该钢芯铝绞线所承受的拉力达到其正常工作情况下拉力的5倍时，也就是该段导线上所结冰的质量达到该段钢芯铝绞线质量的4倍的时候，就必须进行除冰作业了。
设单股线芯的横截面积为S，直径为d；长为L的结冰钢芯铝绞线中铝的质量为m铝，钢的质量为m钢，冰的质量为m冰，冰的横截面积为S冰；则有：
冰的质量m冰=4（m铝+m钢）
又因为m冰=ρ冰S冰L m铝+m钢=（6ρ所以S冰=
4?(6?铝??钢)S铝
+ρ
钢
）SL
?107.1S
冰
?冰?4?(6?2.7?103?7.9?103)S0.9?103S总S总D2即=114.1 又因为，所以S?S?7S?1.7.1S?7S?114.1S ?总冰SSd2答图1
D=114.1?3.80mm=40.66mm
即该钢芯铝绞线D增大到40.66mm之前必须进行除冰作业。
3．取一根长为1m的该种结冰钢芯铝绞线作为研究对象，短路熔冰时通过的电流为I，其热功率辅导P，其电阻为R。考虑到该种钢芯铝绞线表面为冰所覆盖，其温度与常温偏差不大，故不考虑温度对其电阻的影响，其电阻可看作R=0.5Ω/m×1m=0.5×10-3Ω 有I?P?R2000.5?10?3A=632.5A
即短路熔冰时通过一根钢芯铝绞线的电流大约是632.5A.
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2012年第二十二届全国初中应用物理竞赛复赛试题
注意事项：
1.请在密封钱内填写所在地区、学校、姓名和考号. 2.用蓝色或黑色钢笔、圆珠笔书写
3.本试卷共有六个大题，满分为100分.
4.答卷时间: 2012年4月15日(星期日)上午9： 30---11: 100
一、（16分)某小型汽油发电机外形如图1所示，其实质是利用一个汽油机带动一个发电机来发电。该发种电机铭牌部分数据如下表所示，根据表中的数据求：
发动机(汽油机) 型号 XGQF5.0 发电机 型号 XGQF5.0 额定功率8.3kW 噪声 73db 额定输出功率5kW 额定输出电压220V 额定频率 50Hz 连续运行时间8h 强制水冷四冲程 自动电压保护
(1)在允许的连续运行时间内，发电机以额定功率输出，能够提供的电能是多少度? 172教学网
(2)己知汽油的热值是q=4.6xl07J/kg，密度是0.71 x 103kg/m3，设该汽油机的效 率为35%，则该汽油发电机油箱的容积至少需要多大?172教学网
(3)汽油发电机将内能转化为电能的效率是多少?
二、(16分)长期以来，我国北方地区域镇居民的冬季来暖计量一般都按住宅面积收费，导致用户节能意识差，造成严重的资源浪费。作为建筑节能的一项基本措施，近几年部分地区试点以热量表作为计量收费的依据和于段，经测算可节能约20%---30%。172教学网
如图2所示，一个完整的热量表由以下三个部分组成：一只被体流量计，用以测量经热交换的热水流量；一对用铅电阻制作的温度传感器，分别测量供暖进水和回水温度；一低功耗的单芯片计算机，根据与其相连的
流量计和温度传感器提供的流量和温度数据，利用热力学公式可计算出用户从热交换系统获得的热量，通过液晶显示器将测量数据和计算结果显示出来。172教学网 最大流量/mh 温差范围/K 电源 3-12.5 2~50 测温范围℃ 最大水压/MPa 4——100 1.6 ≥5年 3
以下是某用户家中的热量表的部分参数，已知水的比热容取4.2xl0J/(kg·C)，天然气的燃烧值约为8X 107J/m3。
(1)试通过以上数据计算该型号热量表能测量的最大供热功率是多少?
(2)在一次要查看热量表记录情况时，通过逐次点按热量表上的信息显示按钮，液晶显示器逐项循环
3.6V 2Ah 电源寿命 显示出了下列数据: 172教学网
根据这些数据推算，求此次查看时该用户家平均每小时从暖气中得到的热量约为多少J?到此次查看时为止，该用户从这套供暖系统得到的总能量相当于完全燃烧了多少m3的天然气? 172教学网
(3)如果出现大风降温天气，住宅通过外墙散热的速度会加大。从原理分析，应该在家中怎样调节，
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才能保持室内温度不出现明显下降。
(4)这种型号的热量表平均耗电功率不超过多大?
(5) 2010年国家将逐渐在全国推广使用供热分户计量。假设某城区在未使用热量表计费时，一年热力公司共消耗天然气40亿立方米，现有30%的用户使用热量表，在使用后平均每户节能20%。按此情况计算，这些使用热量表的用户一年可节约多少天然气? 172教学网
三、172教学网（16分）双活塞气压计是一种可以消除活塞自重影响、对低压'容器内的压强进行测量的装置。如图3所示，在甲、乙两个空腔容器中各有一个活塞A和B，其中活塞A的截面上下一致，称为自由活塞，其横截面积为S1；活塞B的上下截面不等，称为差动活塞，其上下两部分的横截面积分别为S2和S3。乙容器的上、下两部分彼此隔绝，不能相互渗气、渗油。C为带有阀门K1的工作液体的接口，工作液体充满甲容器和乙容器的上部空腔；D为带有阀门K2的接口，可接待测容器；E为带有阀门K3的接口，可与抽气机相连。测量前要先校正零位平衡: K1关闭， K2打开。D口不连接待测容器，在两活塞上面放置砝码(图中未画出)。调节砝码的质量使两活塞升起的高度相同。进行测量时，要将待测量的容器接在D口上，并关闭K2、打开K3，开动抽气机进行抽气，待乙容器下部空腔内接近真空时，关闭K3、打开
K2，此时差动活塞B己有所下降，在自由活塞A上再加放重为G的
砝码时，A、B两活塞的上表面恰好能恢复等高。己知进行测量 时大气压强为p0.求待测容器内气体的压强p。
172教学网根据帕斯卡定律可知:加在密闭液体上的压强能够大小不变地被液体向各个方向传递。172教学网
四、（16分）小明看到一句农谚：“下雪不冷化雪冷”。他很好奇，想具体了解一下冰雪熔化时究竟要吸收多少热量。于是查找了资料，知道“熔化热”的定义是：单位质量的某种晶体，在熔化成同温度的液体时吸收的热量，叫做这种晶体的熔化热。
他想用实验测量一下冰的熔化热，于是找来了一些实验器材:一架天平和配套的硅码、一支实验室温度计（0——100℃）、一个有密封盖子的保温桶、一个小烧杯、一把锤子和一个专门用来在冰箱中冻小冰块的塑料冰格，又观察到家里的冰箱面板上显示冷冻室温度恒为-18℃。请帮助小明设计一个用这些器材粗测冰块熔化热的方案，要求写出实验的步骤和用测量的物理量计算冰的熔化热λ的表达式(水和冰的比热容分别用C水和C冰表示)。
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五、（18分）在一些地区的电力线路敷设过程中，会使用简易绞盘将沉重的混凝土电线杆立起来。其主要结构如图4所示。作业前，先将绞盘底座牢固地固定在地面上，立杆作业时，根据实际需要，安排1~4人分别推动不同的横杆末端，使横杆绕轴做顺时针转动，这样系在电线杆上的钢丝绳就被不断地缠绕在轴上，电线杆被逐渐拉起并最终坚直站立。己知，某个绞盘的轴直径D=l0cm，各横杆末端到轴心的距离L=lm。在一次立杆作业中，所立的电线杆所受重力G=6200N，长L0=10m，其重心距粗端4m。若在电线杆升至某时刻时的情形如图5所示，设此时绞盘的机械效率η=80%，定滑轮的阻力可忽略不计。172教学网
1.若此刻仅有二名施工人员推横杆，则该施工人员对绞盘横杆所施加的最小推力F为多少? 172教学网 2．在整个立杆过程中，施工人员对绞盘棋杆的最小推力的变化情况如何?
3.在立杆作业时，施工人员一般要求绞盘离所拉的电线杆适当地远一些，请定性分析这样做的原因。172
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六、 （18分）应急照明灯是在正常照明电源发生故障时，能持续照明而不间断工作的一类灯具，如图6所示。应急照明灯主要由灯泡(或LED灯珠〉、蓄电池、充电器、自动控制电路及相关部件组成。在照明电源正常情况下，应急照明灯通过充电器给蓄电池充电，此时，自动控制电路及相关部件自动将灯泡(或LED灯珠)与蓄电池断开不发光。当照明电路突然停电时，应急照明灯通过自动控制电路及相关部件自动把灯泡(或LED灯珠)跟蓄电池接通，从而实现自动应急照明。下表为某型号应急照明灯的主要技术数据: 输入电压 充电时间 应急照明时间 应急照明功率 AC 220V <24h >90min 0.96Wx2 应急照明光源 蓄电池 种类 数量 灯泡额定类别 额定电压 容量 灯泡 12只 2.4V Ni-Cd 2.4V 1.8Ah 1.在该型号应急照明灯刚投入使用阶段，待蓄电池充满电后，可以实现的最长连续应急照明时间为多少? 172教学网
2.小兰跟老师提出自己要设计并组装一只简易的应急照明灯。老师告诉她实验室 现有以下器材：双孔插座及与之配套的插头1套、小灯泡〈额定电压: DC3.0~3.4V，额定电流: 350mA) 4只、电磁继电器（额定电压: DC6V；额定电流: 0.15A）1套及与之配套的低压直流电源(输入电压: AC220V，输出电压: DC6V) 1台、蓄电池(两端两端电压：6V) 1只及与之配套的充电器(输入电压: AC220V，输出电压： DC6.3V)1只、导线(足量).如图7所示。
(1)请你帮助小兰在图7上完成简易应急照明灯的接线。要求如下:
①家庭电路正常工作时，充电器自动给蓄电池充电，各灯泡均不发光;
172 网②当家庭电路停电时，蓄电池自动给各灯泡供电，使各灯泡均正常发光，且在一盏小灯炮灯丝烧断后还应该有部分小灯泡能正常工作; 172教学网
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(2)小明看到小兰的连接电路后，认为可以去掉低压直流电源，而将电磁铁的两 个接线柱直接接在充电器的输出端。请分析这样做不可行的原因。
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2012年第二十二届全国初中应用物理知识竞赛初赛复赛试题与答案 - 图文
