1、2015年江西省上饶县二中九年级应用物理知识竞赛复赛模拟试题（一） 实验题 有一卷无木轴的铜导线，需要确定它的长度，但不能把铜导线全部拉开，更不能把导线截断，请设计一个测量方案（提出使用器材，说明测量步骤，给出计算方法。） 器材：铅笔一只，刻度尺一把（游标卡尺等其它尺也行），能称量导线质量的任何形式的秤一个。 答案：步骤：（ 1）拉出一段导线，在铅笔上绕 n圈，测出总长度 ，计算铜导线直径 ； （ 2）用称称出导线的总质量 m； （ 3）计算导线体积 ； （ 4）导线质量 （ 5） 导线长度 （其中 为铜的密度） 本题考查的知识点是密度公式的应用；天平的使用。 步骤：（ 1）拉出一段导线，在铅
2、笔上绕 n圈，测出总长度 ，计算铜导线直径； （ 2）用称称出导线的总质量 m； （ 3）计算导线体积 ； （ 4）导线质量 （ 5） 导线长度 （其中 为铜的密度） 解决本题的关键是借助刻度尺和铅笔测细铜丝的长度，关键是用好 “一段铜丝和整卷铜丝的密度相同 ”这一隐含条件 计算题 (10 分 )引体向上是一项缎炼臂力和腹肌的健身运动。该运动的规范动作是：两手正握单杠，身体自然悬垂，上拉时，下颚超过单杠；下放时，两臂放直，不能曲臂。这样上拉、下 放，重复动作，达到锻炼的目的。今测得小明的体重m 54kg，在时间 t 1min内完成 n 20次引体向上的动作，每次上拉时上升的高度 h 0.5m，
3、 g取 10N/kg，试求 (1)每完成一次动作，小明所做的功； (2)小明做引体向上时的功率。 答案：（ 1）每完成一次操作，小明做功 W mgh 54kg10N/kg0.5m 270J （ 2）在时间 t 1min内小明做功 W nW 20207J 5.4103J 小明做引体向上时的功率 P 90W (10分 )由电源引到某工地的一只 “220V、 100W”的灯泡亮度较暗，测得该灯泡的实际功率只有 81瓦，而电源的电压确为 220伏。输电导线上消耗的功率约有多大？你在计算中用到了什么近似？ 答案：根据灯泡的额定功率 Po和额定电压 Uo 与其中电阻 R1的关系可得： 此时电灯实际消耗的电
4、功率为 P1 81W 以 I1表示此时通过电灯的电流，则应有 故得 此时电灯两端的电压 U1 I1R1 0.41484V 198V 输电线上消耗的电压（即 R2两端的电压）为： U2 Uo-U1 220V-198V 22V 输电线上消耗的电功率（即 R2消耗的电功率）为： P2 I2U2 I1U1 0.4122W 9.0W 以上解法中应用了此时灯丝的电阻与灯泡在额定电压下工作时的电阻相等这一关系，即认为灯丝的电阻不随温度的变化而变化这是一种近似 (10分 )一台拖拉机的发动机是四汽缸、四冲程的柴油机，汽缸的直径为 95毫米，活塞冲程为 127毫米，第三冲程中气体作用在活塞上的平均压强是 196
5、牛厘米 2，飞轮的转数是 1200转分，这台发动机的功率是多少瓦？ 答案：活塞的面积 燃气对活塞的压力 F=pS=19671N=1 39104N 每个做功冲程内，燃气对活塞所做的功为 W1=Fl=1 391040 127J=1764J 由于发动机有四个气缸，则曲轴每转一周内有两个气缸经历做功冲程，故每分钟内发动机内燃气做功的次数为 n=21200=2400 故得每分钟内燃气所做的总功为 W=nW1=24001764J=4 2336lO6J 则此内燃机的功率为 P=W/t=4 2336106/60W=7 056104W (10分 )山区某工地方程式时，照明电路需用导线从离工地 250m处的电源引
6、来，工地上要用一只 “220V 100W”和一只 “220V 200W”的灯泡来照明，所用导 线的电阻为 0.018/m，如果电源两端的电压为 220V，且保持不变，试求照明时导线上所消耗的功率和每只灯泡实际所消耗的功率。（计算时不考虑灯丝电阻的变化，数值只取整数，小数可四舍五入）答案：以 R1和 R2分别表示两个灯泡的电阻，则应有以 R12表示 R1和 R2的并联电阻，则有 输电导线的电阻 R0为： R0 0.018/m2250m 9 则全电路的总电阻为： R R0 R12 9 161 170 电路中的总电流为： 得导线上发热消耗的功率为： P0 I2R0 1.329W 15W 此时 并联部
7、分的电压 UL即为每灯获得的实际电压，其值为 UL IR12 1.3161V 209V 故得此时两灯消耗的实际功率分别为： (12分 )淋浴用水的流量约为 10升 /分，合适的水温约为 50 ，用水时间约为4分钟。电热淋浴器有两种设计，一种是淋浴时电流直接对于流动的水加热，另一种则备有水箱，待箱中的水加热至合适的温度后再淋浴。加热前的水温以20 计。 请根据上面提供的数据论证，第一种设计不适合大多数家庭的供电电路。 如果水箱中的水恰好够一个人淋浴用，供电电路允许的电流最大为 10A，电加热的效率为 80，这种条件下把水箱中的水加热最少需多长时间？ 答案： (1)从电流方面考虑 设此无水箱式淋浴
8、器正常工作时通过的电流为 I，则依题述在 1min内流过此淋浴器的水的质量为 m=V=11031010-3kg=10kg 这些水流过淋浴器后，其温度由 t1 20 升至 t2 50 ，所需吸收的热量为 Q cmT(t2一 t1) 4 210310(50-20)J 1.26106J 以上热量由电热提供，即 Q Iut 可见此无水箱式淋浴器若要正常工作，其所需电流为 96A，这大大超过了家用照明电路允许的电流 10A，即将它安装在家用照明电路中是不行的所以，第一种设计方案不适应大多数家庭的供电电路 (2)水箱中水的质量 m V 11031010-34kg 40kg 使水箱中水温由 t1 升至 t2
9、 所需的热量 Q2 mc(t2一 t1) 设加热电路中以允许的最大电流 I 10A加热，则电流在时间 t内提供焦耳热为 Q1 IU t 由于加热的效率为 0.8，所以有 Q1 Q2 由上诸式解得 即在题给条件下把水箱中的水加热到所需的温度至少需要 48min （ 12分）如图所示是自冲水装置，柱形水箱截面积为 0.2m2，箱内浮筒 是圆柱形，底面积为 200cm2（质量不计），出水口有厚度不计，质量为 0.5kg的盖板 Q，面积为 50cm2，与 底部用细线相连，当连线恰好被拉直时，水箱底与浮筒 的底部距离 为 20cm，若进水管的进水量为 0.54m3/h，请计算： 1水箱中的水的深度为多少
10、？ 2每两次放水的时间间隔为多少分钟？ 答案： cm， 8.9 (12分 )某同学在科学实践活动中，对一个电路元件 A进行了探究。他将元件 A与电源、开关、变阻器、电流表串联成电路，在元件 A两端并联 个电压表，研究通过元件 A的电流跟电压的关 系，得到如下表所示的数据： 电压 /伏 0 1 2 3 4 电流 /安 0 0 2 4 6 (1)请在图甲中画出元件 A的电流跟电压的关系图线。 (2)然后，该同学在电路中去掉变阻器、电流表、电压表，再连接一个电阻 R，如图乙所示。若电源电压为 5伏并保持不变，元件 A消耗的功率超过 4瓦时将被烧坏。 串联电阻 R至少要多大才不会烧坏电路元件 A 在保
11、证不致烧坏电路元件 A的条件下， R值为多大时，输入给 R的功率达到最大，此最大功率值为多大 答案：(14分 )如图所示电路，已知电源电压为 U并保持不变，阻值为 R0的定值电阻，滑动变阻器的最大电阻为 R，变阻器的总匝数为 N。则： （ 1）变阻器允许通过的最大电流不得小于多少？ （ 2）要使变阻器滑片 P移动过程中电路的电流最小变化值 不大于电路电流的 ，则变阻器的匝数 N 不得小于多少？ 答案：（ 1）变阻器允许通过的最大电流应大于 （ 2）设变阻器连入电路的电阻为 ，则电路中的电流为 ， 电流最小变化值 对应于滑片 P移过 1匝，若变阻器滑片向右移过 1匝，变阻器每匝的电阻为 ，则电路中的电流为 = 当 时， 有最大值 ， 而 得
