即9???2?0gR2?2?gR2所以有R?将??1.8?10?3Pa?s，??12mm/h?33??1.3?10kg/m
9??2(???0)g13?10?5????????2分
m/s，?0?1.0?10kg/m33，
?6g?10N/kg代入并计算得：R?10m????????????????2分
二、（16分）参考答案 1．需要时间 t?WP?12?50?036?0050(?90 %)s?84h??????????6分
2．电池板面积
S?P电?P辐=36240?15%m?1m ?????????????????????4分
223．可供灯具发光时间 t灯?WP灯?12?50?036?0080(?90 %)s?52.h5?????????????6分
三、（16分）参考答案
1．略????????????????????????????????3分 2．假设骑车人的质量约为50kg，则地面受到的压强： p?FS?G人+G车S?(m?人m)g(50kg?40kg?)10N车=-42S40?10m5
/kg?2.2?551P0a??3分
说明：答案在（1.7～2.5）×10Pa的均可得分
3．额定功率下的电流
I?PU?240W48V?5A???????????????????????????2分
4．蓄电池储存的电能
6
E=UIt=48V×12A×3600s=2.07×10J??????????????????????3分
5．因为电动自行车匀速行驶，所以
kE?? s?kE?f?0.8?2.0?730N6f sJ1?00.75?4.1?41m0??????????????3分
4 6
6．优点：不会排放废气，噪音小
缺点：蓄电池使用一定时间后就需更换，废弃后的电池易污染环境。 四、（16分）参考答案 1．气温低于O℃时．使用后的燃气热水器中的残存的水会结冰。水站冰后，密度变小．体积涨大．这样很容易把燃气热水器胀破。所以，气温低于O℃ 时使用燃气热水器后．应打开放水塞．放尽机体内存水，再拧紧。??????????????????3分
2．该型燃气热水器正常工作lmin．燃料燃烧放出的热量：.
Q放?P额t?16?10W?60s?9.6?10J????????????1分 1min内加热的水的质量：m??V?1kg/L?8L/min?1min?8kg 水温上升Δt=25K=25℃
1min内水吸热：Q吸?cm?t?4.2?103J/(kg?0C)?8kg?250C?8.4?105J??1分
燃气热水器正常工作时烧水的效率
535??Q吸Q放8.4?10J?100%=?59.6?10J100?%????????????????2分 87.5%3．一次淋浴所需燃料燃烧放出的热量：
??Pt??16?10?20?60J?1.92?10J????????????????1分 Q放37 需要完全燃烧天然气的体积为： V???Q放q?1.92?10J8?10J/m737?0.24m????????????????????2分
34．当进水口处有水压时．膜片的右面就会受到向左的压力，克服弹簧的弹力向左推动
阀杆．打开进气阔门使燃气进入主火管通。反之如果此时的水压很小或者无水，则膜片受到的向左的压力就会减少甚至消失。燃气阀门就会在弹簧的压力下向右移动而关闭．停止进气。??????????????3分
5．火焰燃烧时．双金属片外侧的金属温度升高时膨胀的更多，双金属片向下弯曲，推动燃气阀门打开；如果因为意外的原因使火焰熄火，双金属片的温度降低．外侧金属收缩的更多，双金属片向上伸直，拉动拉动燃气阀门关闭，防止燃气外泄。?????????????????????????3分
五、（18分）参考答案 1．电热水器总重
19?10N?50?1?10N?6 9N G总?m净g??水Vg?电热水器挂在L形挂钩上时，其受力情况如图答-2所示。
因电热水器静止，所以沿竖直方向二力平衡，因此对L形
挂钩向下的拉力
7
F?G总?690N????????????????????3分
因L形挂钩静止，电热水器上端所受的水平向左的拉力等于膨胀螺丝所受的摩擦力，以悬挂下端为轴，根据杠杆平衡条件有fD?GBC ?????????3分
GBCD690N?196mm196mm f???690N????????????1分
2．由热水器的三档功率的数值关系猜得热水器加热部分的等效电路图如图答-3所示，其中加热管R1的额定功率为1000W，电热管R2的额定功率为1500W。??2分
加热管的电阻分别为 R1?U22P1U2?(220V)1000W?48.4?
R2?P2?(220V)1500W2?32.3??????2分
3．（1）忽略加热过程中的热损失，直接加热消耗的电能为：
W1?Q1?cm?1t?4.2?10J/(kgC)?3000650k?g(50C?20C?)?6.31J?0k.W75h 1下午加热的电费支出为：
0.6元/kWh×1.75kWh=1.05元?????????????????2分 （2）早晨8点前加热，电费支出为： 0.3元/kWh×1.75kWh=0.525元 加热升温4℃所需电能
304.2?10J/(kgC)?50k?g W2?Q2?cm?2t?005(50C?46C?)?8 .41J0加热升温4℃所需时间（设加热功率为2500W）：
T1=W2/P3=336s=5.6min （这段加热时间可以忽略不计）
降温4℃所需时间为190至下午6点共需要三次加热，消耗电能： W3=3W2=3×8.4×105J=2.52×106J=0.7kWh??????????????3分 电费支出为： 0.6元/kWh×0.7kWh=0.42元 总支出为：
0.525元+0.42元=0.945元
因此，第二种方案更省钱。????????????????????2分 六、（18分）参考答案
1．锯齿部分比锯盘部分稍厚一些，木料的锯切口的宽度就会比锯盘厚度略大一点，这就可以有效地减小锯开的木料时锯盘盘面的压力．从而减小木料对锯盘盘面的摩擦阻力；
锯齿部分比锯盘部分稍厚一些，再加上踞盘周边所开的缝及缝的底端所打的孔，这就保证了据开的木料与锯盘盘面之间的缝隙能够时时允满空气，从而避免受到因大气压把锯开的木料紧紧地压在锯盘盘面上而造成的对锯盘盘面的摩擦阻力；
被锯开的木料与锯盘盘面之间随时重入空气．有利于锯盘的散热。
8
说明：其他说法正确的同样得分。每答出一项得2分，最多4分。
2．右侧皮带上的拉力较大
由锯盘上的锯齿与形状及分布情况可以看出，圆形锯盘在锯木头时应该顺时针转动，那么，与圆形锯盘共轴安装的皮带轮也应该顺时针转动；由此可以推知，电动机的皮带轮也应该顺时针转动；所以，电动机的皮带轮应该拉右侧的皮带而不拉左侧的皮带；因此，右侧皮带上的拉力应该人大于左侧皮带上的拉力。???????????4分 3．电动机满负荷正常工作时皮带的运行速度
v?(3.14?0.11m)/r?1420r/min?8.17m/s
左、右两侧皮带上的拉力之差（即电动机输出的驱动力）为： F??Pv?0.9??31W038.17m/s?330N????????????????5分
4．皮带轮所受拉力的情况可等效为左侧皮带拉力为ON，右侧皮带拉力为330N；皮带传动的效率为100%。不计共轴传动的摩擦损耗；设圆形锯盘所受到的木科的阻力为Ff。由轮轴公式，有
FFf?R锯R轮D轮D锯=D锯D轮
Ff?
F?92mm400mm?330N?75.9N??????????????5分
9
2011年第二十一届全国初中应用物理竞赛复赛试题及答案
