3．使用中他发现水温开始升高较快，后来水温升高越来越慢，最后甚至会保持某个温度不再升高，此时水并没有沸腾。并且选择加热档位功率越小，水能够达到的最高温度越低，这是为什么?
五、（12分）如图11甲所示为某型号汽车的自动测定油箱内油量的电路原理图，其中电源两端的电压恒为24V，R0为定值电阻，A为油量指示表（一只量程为0～0.6A的电流表），Rx为压敏电阻，它
2
的上表面受力面积为10cm，其阻值与所受压力的对应关系如图11乙所示。油箱的上下两部分皆为长
方体形状，下半部分的横截面积为、20dm，高为2dm，上半部分的横截面积为10dm，油箱加满油
3
103kg时油的总体积为60dm。当油箱装满油时，油量指示表的示数如图11丙所示。已知：ρ汽油＝0.7×
22
／m，取g=10N／kg。
1．当油箱内汽油用完时，油量指示表的指针指向某一位置，求此位置所对应的电流值是多少；
2．若汽车在高速公路匀速行驶400km，油量表由满刻度指向满刻度的100km消耗汽油多少升；
143
位置，求该汽车每行驶
3．在上面第（2）问所述的行驶过程中发现，油量表的示数在开始运动的一段时间内变化较快，而后来一段时间内变化较慢，请解释其中的原因。
六、（15分）如图12甲所示，冰冻是造成高山地区冬季输配电线路倒塔（杆）断线的重要原因。为了避免这类事故的发生，一方面电力工人要及时对输电线路进行除冰作业，另一方面要加强输电线的抗拉能力。一般高压输电线每一根都是由一股位于中间的钢质线芯和六股相同粗细的铝质线芯绞在一起组成的，其横截面如图12乙所示。这种输电线通常被称为钢芯铝绞线（代号LGJ）。已知该钢芯铝绞线所能承受的最大安全拉力为其正常工作情况下拉力的5倍。下表是该种钢芯铝绞线的相关技术数据。
铝线（股数×直钢线（股数×直导线外直径 径） 径） （mm） 6×3.80
2．输电线路结冰后，输电线（连同上面的冰）变粗、变重。为了保证输电线路的安全，防止输电线被拉断，在冰冻的钢芯铝绞线（连同上面的冰，其横截面可以看作圆）的直径D增大到一定值时103kg／m3，就必须进行除冰作业，试估算需要进行除冰作业时冰冻的钢芯铝绞线的直径D。（ρ铝＝2.7×
ρ钢＝7.9×103kg／m3，ρ冰＝0.9×103kg／m3，取114.1＝10.7）
3．有一种输电线路除冰作业的方法叫“短路熔冰”。所谓“短路熔冰”，就是在短时间内，输电线不经过用电器而直接接通，输电线中通过比平时大许多的电流，利用导线本身发热熔冰以完成除冰作业的方法。短路熔冰时，若一根这种钢芯铝绞线每米的发热功率为200W，则短路熔冰时通过一根钢芯铝绞线的电流大约是多大?（取√10＝3.2）
（mm） 1×3.80 （mm） 11.4 电阻 （Ω／km） 0.5 安全载流量 70℃ 80℃ 90℃ 194A 228A 255A 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，其主要目的是什么?
2012年第二十二届全国初中应用物理竞赛
参考解答和评分标准
一、选择题（每小题2分，共20分）
1．A 2．D 3．C 4．B 5．D 6．C 7．B 8．D 9．A 10．D 二、简答题（每题5分，共30分） 1．（5分）参考答案
①球拍表面贴橡胶，为了增大球与球拍间的摩擦。②乒乓球在受到击打后，改变运动方向及速度大小，因为力可以改变物体的运动状态。③弧圈球是指旋转的球沿弧线运动，这是因为空气流速大的地方压强小。④乒乓球落到台面后会弹起，因为不同形式的能可以相互转化。⑤球与球拍脱离后依然向前运动，因为球有惯性。
说明：每说对一种物理知识的应用得1分，最多5分。 2．（5分）参考答案
①流体流速大的地方压强小．当水从出水管口快速喷出时，进气管下部压强减小，这时进气管内的水平下降，起到降至出水管以下，附近的空气在大气压的作用下被压入出水管的水中，随水流从出水管口进入鱼缸内的水中。
②燃气灶灶头与燃气管是分离的，但是在利用燃气灶烧水或做饭的时候，并没有燃气从进气口处外溢，就是因为在灶头与燃气管对接处．气体流速大、压强小，所以燃气不会向压强大的周围外溢。
说明：①4分，②1分，共5分 2．油量表指向满刻度的
1414位置，通过油量表的电流：I3=
UI×6A=0.15A
此时压敏电阻阻值：Rx″＝ －R0＝240.15Ω－10Ω＝150Ω????????????（1分）
由图11乙可知，汽油对压敏电阻的压力：F″＝0.7N 汽油对压敏电阻的压强p″＝汽油的深度：h″＝
p?F?S＝
0.710?1023－4Pa＝7×102Pa
?汽油g＝
7?100.7?10?10m＝0.1m????????????（1分）
10－2×0.1m3＝2×10－2m3 剩余汽油的体积：V″＝S2h″＝20×汽车行驶100km，消耗汽油的体积：ΔV＝
6?10－2－2?104－2m3＝10L???????（1分）
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大，所以电流表示数变化较快????????????????（2分）
六、（15分）参考解答
1．该电力线路采用钢芯绞线而不采用与之相样结构、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分） 2．取一根长为L的结冰钢芯铝绞线作为研究对象．其横截面如图答－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=4m铝＋m钢）??????????????????????????（2分） 又因为：m冰＝ρ冰S冰L m铝＋m钢（6ρ铝＋ρ钢）SL?????????????????（2分）
334?（6?铝＋?钢）S4?（6?2.7?10＋7.9?10）S所以：S冰＝＝＝107.1S??????（2分） 3?冰0.9?10该钢芯铝绞线连同上面的冰，总的横截面积：S总＝S冰＋7S＝107.1S＋7S＝114.1S???（2分）
即
S总S＝114.1 又因为：
S总S＝
Dd22，所以：D＝S总S×d＝114.1×3.8mm＝40.6mm（2分）
即：该钢芯铝绞线直径D增大到40.6mm之时必须进行除冰作业。
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，其热功率为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／km×1m＝0.5×10Ω。????????????（1分）
有I＝PR－3
＝2000.5?10?3A＝632.5A????????????????????（2分）
即：短路熔冰时通过一根钢芯铝绞线的电流大约是632.5A。 3．（5分）参考答案
（1）路基温度升高，液态氨吸热汽化，上升到热棒的上端； （2）气态氨通过铁质外壳向温度较低的大气放热，液化变成液态氨；
（3）液态氨沉入棒底。如此反复，不断将地下的热量传递到大气中，确保路基处于冰冻状态而不熔化，从而保证路基的稳定。
说明：（1）、（2）各2分，（3）1分。共5分。 4．（5分）参考答案
（1）油是绝缘体，使用较安全。
（2）加热时．油体积要膨胀，若腔体内注满油，易胀坏腔体，引起事故。
（3）避免电热管露出油面，在这种情况下，通电加热有可能导致电热管处于油面以上的部分由于温度过高而损坏。
说明：（1）1分，（2）、（3）各2分。共5分。 5．（5分）参考答案
（1）、平面镜成像的特点是对称，具有物像等大、物和像距平面镜的距离相等等特点，便于司机判断自己驾驶的汽车和后面汽车的距离。
（2）凸面镜做成的观后镜的优点是视野更加开阔，可以观察到更大范围的其他车辆的行驶情况。说明：（1）3分，（2）2分。共5分。 6．（5分）参考答案
（1）这种玻璃表面有一层很薄的金属镀层，因此，和普通玻璃相比，反射的光更多，透射的光更少。反射成像更加明显，所以站在马路上看，它们好像一面面的镜子；
（2）由于透射的光更少，导致白天楼内与楼外相比更暗，同时由于这种玻璃透光性能减弱，所以从楼内透射到楼外的光会变得更弱；
（3）由于身处光线很好的楼外的人，眼晴瞳孔的张开程度较小，导致站在楼外的人看不到里面的情景。
说明：（1）、（2）各2分，（3）1分。共5分。 三、（11分）参考解答
车行驶一里．则中平轮需转动一圈，旋风轮和下平轮需转动的圈数：n1＝100/3………（3分）
若下平轮转动一周，立轮和足轮需要转动圈数：n2=54/18…………………………………（2分） 100/3=100??????（2分） 所以，当车辆行驶一里，足轮需要转动圈数：n3＝n2n1＝54/189×
300尺=1800尺?????????????????????（1分） 又因为：1里=300步=6×
所以：100πD＝1800尺????????????????????????????（2分） 足轮直径：D=6尺?????????????????????????????（1分） 四、（12分）参考解答 1．由图可知：
旋钮上的箭头指向D位置时，电热丝R1和R2并联，此时电路消耗功率最大：P1＝1100W（1分） 旋钮上的箭头指向C位置时，电热丝R1单独工作，此时电路消耗功率为：P2=660W??（1分） 所以：R1＝
U2P2U2?220V?＝73.3Ω????????????????????（1分）
＝
660W2旋钮上的箭头指向B位置时，电热丝R2单独工作，此时电路消耗功率为：P1=440W??（1分） 所以：R2＝
P3?220V?＝110Ω???????????????????????（1分） ＝
440W2当旋钮上的箭头指向A位置时，电热丝R1和R2串联，此时电路消耗功率为： P4＝
U2R1＋R2＝
?220V?2＝264W????????????（1分）
73.3??110?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＝
U2 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分）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
R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加快，导致 水的温度升高减慢；当散失热量与从电热丝吸收到的热量平衡时，水温就不再升高了。???（2分）
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差越小，所以水能达 到的最高温度越低。????????????????????????????????（1分）
五、（12分）参考解答
1．油箱装满油时，下半部分容积：V2=20×2×10－3mL＝4×10－2m3 10－2m3＝4×10－2m3=2×10－2m3 上半部分容积：V1=V－V2＝6×上半部分高度：h1＝
V1S1=
2?1010?1?2m=2×10－lm????????（1分）
10－1m+2×10－1m=4×10－1m 汽油的深度：h＝h1+h2=2×
4
103×10××10－1Pa=2.8×103Pa?????（1分） 汽油对压敏电阻的压强：p＝ρ汽油gh=0.7×
103×10×10－4N＝2.8N??????????（1分） 汽油对压敏电阻的压力：F=pS=2.8×
由图11乙可知：Rx=30Ω????????????????????????（1分）
由题意可得：R0=
UI1－Rx=
240.6Ω－30Ω=100????????????????（1分）
汽油用完时，由图11乙可知：Rx′＝300Ω?????????????????（1分） 通过油量表的电流：I2=
UR0＋Rx?=
2410＋300Ω＝0.08A?????????????（1分）
2012年第二十二届全国初中应用物理知识竞赛word版 - 图文
