第十六全國初中應用物理知識競賽復賽試題答案與評分標準

1、第十六屆全國初中應用物理知識競賽復賽試題參考答案與評分標準說明：1.提供的參考解答除選擇題外，不一定都是惟一正確的。對于那些與參考答案不同的解答，正確的，同樣得分。2.評分標準只是按一種思路與方法給出的。在閱卷過程中會出現(xiàn)各種不同情況，可按照本評分標準的精神定出具體處理辦法，但不要與本評分標準有較大偏離。3.問答題或計算題是按照分步方法給分的。在評分標準中常常寫出（1）式幾分，（2）式幾分 這里的式子是用來代表步驟的。若考生并未寫出這個式子，而在文字表達或以后的解題過程中反映了這一步驟，同樣得分。沒有寫出任何式子或文字說明，只給出最后結(jié)果的，不能得分。4.參考解答中的數(shù)字結(jié)果是按照有效數(shù)字的運

2、算要求給出的，但對考生不做要求。不要因為有效數(shù)字的錯誤而扣分。5.在最后定獎時，如果得分相同的人數(shù)超過獲獎名額，因而難于選拔時，可對待選試卷進行加分評判。加分評判的基本依據(jù)是：（1）所用方法或原理不是課本所講的，具有創(chuàng)新性，應加分；（2）方法簡便，應加分；（3）提出多種正確解法，應加分；（4）試卷表達規(guī)范，條理清楚，能充分利用數(shù)學工具，應加分。上述各項的執(zhí)行都需由競賽領(lǐng)導小組做出規(guī)定（省統(tǒng)一計劃分配獎勵的由省決定，地、市分配獎勵名額的由地、市決定）。一.（共10分）（1）因為泵的總揚程 = 吸水揚程 + 壓水揚程 （1分）離心式水泵的吸水揚程是由大氣壓決定的，當大氣壓為標準大氣壓時，吸水揚程實

3、際不會超過10m （1分） 所以泵不能放在b處，只能放在a處。 （1分）（2）不考慮水的動能：增加的勢能按13.8m計算：已知t=30min，h=13.8m，v=120m3，=0.6則w有= mgh =1031201013.8j=1.656107j （1分） 因為w有/w總= （1分）所以w有=w總/=1.656107j/0.6 = 2.76107j （1分） 所以應購置水泵的功率為p總= w總/t = 2.76107j/1800s = 1.53104w = 15.3kw （1分）增加的勢能按15m計算，應購置水泵的功率為p總 = 16.7kw。提供的水泵滿足要求。（3）不可行 （1分）若離心

4、泵至水面段用橡皮管，由于大氣壓作用可能將橡皮管壓扁而影響正常工作 （1分） 建議離心泵至水面段用硬質(zhì)管，為節(jié)約起見，泵以上水管可用軟橡皮管。 （1分）二.（共10分）1.用細線懸掛直木棍作支點； （1分）2.用細線拴好礦石掛在支點的左側(cè)，在支點的右側(cè)掛一塊石塊，移動礦石和石塊懸掛的位置直到木棍水平平衡； （1分）3.用皮尺分別量出懸掛礦石和石塊的點到支點的距離為l1，l2如圖1所示 （1分）4.將礦石浸沒在水中，移動掛石塊的位置直到木棍再次水平平衡； （1分）5.用皮尺量出懸掛石塊的點到支點的距離為l3；如圖2所示 （1分）6.推導計算礦石密度的表達式。由杠桿平衡條件，得g礦l1=g石l2 （

5、1） （1分）（g礦-f?。﹍1=g石l3 （2） （1分）（1）/（2）得 礦gv礦/（礦gv礦-水gv礦） = l2/l3 （1分）解得 礦=水l2 /（l2 - l3） （1分）三.（共14分）（1）a管的作用一是排氣，二是溢水。因為汽油改做水箱后，如果不安裝a管排氣的話，上水時會把一些空氣密閉在里面，就不易將水注滿；而且，上方的空氣還影響箱內(nèi)水溫的升高。 （2分） （2）閥門控制進入水箱的冷水 （1分） 閥門控制進入淋浴噴頭的熱水 （1分） 閥門控制進入淋浴噴頭的冷水 （1分） 通過閥門、閥門調(diào)節(jié)進入淋浴噴頭的冷熱水的多少可以改變淋浴噴頭噴出的水的溫度 （1分）（3）給熱水器上水時，閥

6、門應打開，閥門、閥門應關(guān)閉。 （1分） （三個閥門的狀態(tài)都答對得1分，只要有一個答錯就得0分）洗澡時，閥門應關(guān)閉，閥門、閥門應打開。 （1分） （三個閥門的狀態(tài)都答對得1分，只要有一個答錯就得0分）（4）水箱距地面高度h = 73m + 1m = 22m （1分） 該地區(qū)的最低供水水壓p = pgh + p0 = 1.0103kg/m310n/kg22m + 1.0105pa = 3.2105 pa （2分）（5）m = v = 1.0103kg/m310010-3m3 = 100kg （1分）q吸 = cm（t-t0）= 4.2 103j/（kg）100kg（45 12） = 1.39107

7、j （1分）如果靠煤氣燃燒放出這些熱量，需完全燃燒的煤氣m = q吸/q = 1.39107j/4.2 107j/kg = 0.33kg （1分）四.（共12分）（1）a、b兩端直接連接在一起時（rab = 0），調(diào)節(jié)滑動變阻器使靈敏電流表指針滿偏，則指針所指處盤面上應標注的示數(shù)為0。 （2分）（2）當a、b斷開時，電阻應為無窮大，這時指針所指位置的示數(shù)應標。（2分）（3）開關(guān)置于2時，且將a、b短接時表針滿偏，則r + rg + r2 = 1.5v/100a = 15k，若在a、b間接一電阻rx，且剛好使表針指在表盤中間位置，這時電路中的電流為滿偏時的一半，電路中的總電阻為滿偏時的2倍，即r

8、x = r + rg + r2 = 15k，所以該檔位表盤中間示數(shù)應為15k。 （2分）開關(guān)置于1時，且將a、b短接時表針滿偏，這時電路中總電阻為r1（r + rg + r2）/（ r1+ r + rg + r2）=1515000/（15+15000）= 15 ，同理若在a、b間接一電阻rx，且剛好使表針指在表盤中間位置，這時電路中的電流為滿偏時的一半，電路中的總電阻為滿偏時的2倍，即rx= r1（r + rg + r2）/（ r1+ r + rg + r2）= 15 ，所以該檔位表盤中間示數(shù)應為15。 （2分）（3）歐姆表表盤上的刻度是不均勻的。理由：用r0表示a、b短接時電路中總電阻，測量

9、電阻rx時，電路中電流 i = u/（r0+rx），可見i與rx不成正比，所以歐姆表表盤上的刻度是不均勻的。（4分）五.（12分）（1）當ptc材料的溫度t處于（t0 - t1）時，隨著溫度的升高，其電阻減??； （1分）當ptc材料的溫度t處于（t1 t2）時，隨著溫度的升高，其電阻增大； （1分）當ptc材料的溫度t高于t2時，隨著溫度的升高，其電阻減小；（1分）（2）用ptc材料可以制成電熱驅(qū)蚊器的發(fā)熱元件，也可以制成恒溫電暖器發(fā)熱元件。（2分）（3）以恒溫電暖器為例：當用ptc材料制成的發(fā)熱元件通電后溫度t處于（t0 - t1）時，隨著溫度的升高，其電阻減小，因電壓不變，發(fā)熱功率p=u2

10、/r增大，使溫度更快地升高； （2分）當發(fā)熱元件溫度t處于（t1 - t2）時，隨著溫度的升高，其電阻增大，因電壓不變，發(fā)熱功率p=u2/r減小，使溫度升高趨緩，并保持在（t1 - t2）之間的一個溫度不再上升；（2分）當發(fā)熱元件溫度t高于t2時，隨著溫度的升高，其電阻減小，發(fā)熱功率進一步增大，使溫度更快地升高，則將會燒壞發(fā)熱元件。 （2分）可見，用ptc材料制成的發(fā)熱元件的恒溫電暖器，應當在環(huán)境溫度低于t2的條件下使用；否則會燒壞。 （1分）分析其他應用實例，可參考以上評分標準給分。六.（共14分）（1）低溫擋：將a、c直接接入電源 （1分）中溫擋：將a、b或b、c接入電源 （2分）高溫擋：

11、將a、c連接在一起后，a與b接入電源上。 （1分）或連線如圖3。（2）設(shè)a、c間的電阻為r，該火鍋的低溫功率：p低=u2/r = 200w （2分）該火鍋的中溫功率：p中= 2u2/r =2p低= 400w （2分）該火鍋的高溫功率：p高= 4u2/r =4p低= 800w （2分）（3）該火鍋的產(chǎn)品銘牌（以下是至少包括的一些項目） （3分）產(chǎn)品名稱（1分）利民牌電火鍋（牌名可任意定）額定電壓（1分） 220v額定功率（1分）高溫中溫低溫800w400w200w* 市利民電器廠 出廠日期：2006年1月15日 （1分）七.（共14分）（1）手機通話的電功率 p =10mw 20 = 200mw

12、 （2分）根據(jù)公式p = ui，可求得這部手機正常通話時的工作電流 i = p/u =200mw/3.6v =55.6ma （2分）（2）這部手機的電池充電一次獲得的總能量w總=3.6v0.58a3600s=7516.8（2分）累計通話時間內(nèi)消耗的電能w通=pt通=200mw1.2h = 20010-3w1.23600s=864j （2分）正常使用的情況下，待機7天消耗的電能 w待 = w總-w通 = 6652.8j （1分）由公式w = uit 可求得這部手機的待機電流大約為 i待=w待/ut待 =6652.8j/3.6v（724-1.2）3600s = 3.08ma （2分）（3）因為直流

13、電源的輸出電壓為36v，遠大于被充電池的電壓，所以需要串聯(lián)一個阻值適宜的電阻才能充電。另串接一只電流表，觀察充電流不超過320ma，以免燒壞電池。（1分）讓直流電源的電流從電池正極流入、負極流出。（1分）其電路圖如答案圖4。（1分）八.（共14分）（1）從表中可知，水表的工作水壓是0.1mpa 0.6mpa，工作水壓p = gh+ p0得h =（p-p0）/gh1 =（p1 - p0）/g =（0.1106pa 1.0105pa）/（1.0103kg/m310n/kg）=0m （1分）h2 =（p2 - p0）/g =（0.6106pa 1.0105pa）/（1.0103kg/m310n/kg

14、）=50m （1分）所以，高度差范圍是0m - 50m。（2）從表中可知電池的容量為2.4ah,靜態(tài)工作電流0.5ma，根據(jù)公式i=q/t，得t=q/i（1分）t =2.4ah/（0.510-3a）=4.8103h = 2102天 （1分）從表中可知，水表開閥或關(guān)閥時，水表通過的電流為500ma,電源是由兩節(jié)3.6v的電池串聯(lián)組成，即電源兩端的電壓為7.2v，根據(jù)電功率公式：p = ui p = ui = 7.2v0.5a = 3.6w （1分）（3）從表中可知，fy-25e型熱水表的常用流量為3.5m3/h ，即該水表此時每小時流出3.5m3的水。（未考慮常用流量誤差）根據(jù)公式：q吸 = cm（t t0）和 q吸 = pt1得p = cm（t t0）/t1 （1分）代入數(shù)據(jù)得p = 4.2103j/（ kg）3.5m31.0103kg/m3（50-20）/（80%3600s）= 1.53105w （1分）從題中已知，煤的熱值是3107j/kg,根據(jù)公式：q放 = pt2 和 q吸 = qm （1分）得 pt2 = qm ， m = pt2/q （1分）代入數(shù)據(jù)后，得m = 1.53105w243600s/（3107j/kg） = 440.6kg （1分）（4）從表中可知，fy-15e型熱水表的常用流量為1.5m3/h；水表報警時，剩