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（三） 实验题 （ 10分） 2007年 2月 28日，从乌鲁木齐驶往阿克苏的 5806次列车遭遇特大沙尘暴，列车从第 1节车厢到第 11节车厢相继被吹翻。看了这个报道后，某研究小组为探索沙尘暴的威力，进行了模拟研究。如图为测定沙尘暴风力的实验装置图，其中 AB是一段水平放置的长为 L的光滑均匀电阻丝，电阻丝阻值较大，一质量和电阻都不计的细长金属丝一端固定于 O点，另一端悬挂球 P，无风时细金属丝竖直，恰与电阻丝在 B点接触，有风时细金属丝将偏离竖直方向，细金属丝与电阻丝始终保持良好的导电接触。研究小组的同学对此装置分析中，知道金属球
2、单位面积上所受到的水平风力大小与电压表的读数成正比，空气密度为 1.3kg/m3，沙的密度为 2.5103kg/m3。他们对决定金属球单位面积上所受到的风力大小的因素，进行了如下的实验研究： 在含沙量相同条件下，改变风速，记录不同风速下电压表的示数如下： 风速（ m/s） 5 10 15 20 电压表示数（ V） 0.6 2.4 5.4 9.6 在风速大小相同条件下，改变风中空气的含沙量，记录不同含沙量下电压表的示数如下： 含沙量（ kg/m3） 1.1 2.2 3.3 4.4 电压表示数（ V） 2.3 3.5 4.6 5.8 （ 1）根据上述实验结果，试推导出单位面积上所受到的风力大小的关
3、系式？（设比例系数为 k） （ 2）若（ 1）中的比例系数 k的大小为 0.5，已知：车厢的高度为 3m，车厢的长度为 25m，车厢质量为 50t，铁轨间距为 1.5m， 1m3沙尘暴中含沙尘 2.7kg，请根据（ 1）中的关系式计算当时的风速至少为多大？ 答案：（ 1） ， 为含有沙尘的空气密度。（ 2分） ， ，（ 2分） = v41m/s（ 2分） 计算题 （ 10分）如图所示，质量为 70kg的工人站在水平地面上，用带有货箱的滑轮组把货物运到高处。第一次运送货物时，放入货箱的货物质量为 160kg，工人用力 F1匀速拉绳的功率为 P1，货箱以 0 1m s的速度匀速上升，地面对工人的支
4、持力为 N1。第二次运送货物时，放人货箱的货物质量为 120kg，工人用力 F2匀速拉绳，货箱以 0 2m S的速度匀速上升，地面对工人的支持力为 N2，滑轮组机械效率为 2。 Nl与 N2之比为 15:19。（不计绳重及滑轮摩擦， g取 10N kg）求：（ 1）货箱和动滑轮的总质量 m；（ 2）功率 P1；（ 3）机械效率 2。答案：解：（ 1）动滑轮和货箱总重为 G；第一次提升货物：以人为研究对 象，受力分析如图（甲） 人所受的重力为 G人 m1 人 g 70kgX10N kg 700N 运送的货物所受的重力为 G1 m1g 160kgx 10N kg 1600N 绳对人的拉力 F1与人
5、对绳的拉力 F1大小相等 F1 N1 G 人 - F1 （ 1分） 第二次提升货物： 以人为研究对象，受力分析如图（乙） 运送的货物所 受的重力为 G2 m2g 120kg10N kg 1200N 绳对人的拉力 F2与人对绳的拉力 F2大小相等 F2 N2 G 人 - F2 （ 1分） 把数据分别代人 解得： G 400N F1 400N （ 1分） m 40kg （ 1分） （ 2）第一次运送货物时，人匀速拉绳的力 F1 Fl 400N 货物匀速上升的速度 v1 0 1m s 人匀速拉绳的速度 v1 5v1 50 1m s 0 5m s P F1v1 400N0 5m s 200W （ 1分
6、） （ 3）第二次运送货物时滑轮组的机械效率： 75 （ 1分） （ 10分）如图（ a）所示，停在公路旁的公安巡逻车利用超声波可以监测车速：巡逻车上测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差，就能测出车速。在图（ b）中， P1、 P2是测速仪先后发出的超声波信号， n1 n2分别是测速仪检测到的 P1、 P2经反射后的信号。设测速信匀速扫描，P1与 P2之间的时间间隔为 0.9秒 ,超声波在空气中传播的速度为 340米 /秒 ,则被测车的车速为多少？答案：米 /秒 （ 10分）如图所示，某一实验室内有一宽度为 d的跑道，假设有一连串玩具车沿着同一直线以相同的速度 v鱼
7、贯驶过，玩具车的宽度为 b，前后两车间的间距为 a。某智能机器人用最小的速度沿一直线匀速安全穿过此跑道，则智能机器要穿越跑道的时间为多少？ 答案： （ 10分）塔式起重机的结构如图所示，设机架重 4105牛，平衡块重 2105牛，轨道间的距离为 4米。当平衡块距离中心线 1米时，右侧轨道对轮子的作用力是左侧轨道对轮子作用力的 2倍。现起重机挂钩在距离中心线 10米处吊起重为 105牛的重物时，把平衡块调节到距离中心线 6米处，此时右侧轨道对轮子的作用力为多少 N？ 答 案： .5105牛。 （ 10分）心电图的出纸速度（指带移动的速度）是 2.5cm/s，记录下的某人的心电图如下（图纸上每小格
8、边长为 1mm）则： （）此人的心率为多少次 /分（保留两位有效数字）？ （）若某人的心率为 75次 /分，每跳一次输送 80mL血液，他的血压（可看作心脏压送血液的平均压强）为 1.5104Pa，据此估算此人心脏跳动做功的平均功率 P。 （）按第二问的答案：估算一下，人的心脏工作一天所做的功相当于把 1吨重的物体举起多高？答案：解答： 相邻两次心跳的时间间隔为 5.687=0.811s,心率为600.811=74次 /分。 W=PV=1.2J， P=W/t=1.5W。 1.5360024=10310h，h=13m。 综合题 （ 10分）李老师的家离学校大约 10km，为了便于上下班，他购买了
9、一部轻便摩托车来代步，使用的燃料为 93#汽油。根据表提供的数据，请回答： （ 1）如果李老师上班时骑车的平均速度为 36km/h，试根据表中所提供的有关信息，为李老师计算一下，他骑车从家到学校至少需花多少油费 轻便摩托车 93#汽油 燃料 汽油 密度 0.7103kg m3 油箱容量 7L 热值 4.5107J kg 功率 6kW 价格 4.90元 L （ 2）小洪同学学过物理以后，给李老师建议：在上述条件不变的情况下，采用加快车速缩短时间的办法，就一定可以省油费。请你根据自己掌握的知识，分析说明这种方法是否可行。 答案：（ 1）因为李老师的骑车速度为 李老师上学校所用的时间为 摩托车所做的
10、功应为 6103W1000s=6106J 所用的汽油放出的热量应为 Q=W 所以上学校时须用的汽油的质量为： 所用汽油的体积 所以，李老师上学校应花去油费 4.90元 /L0.19L=0.93元 （ 2）单独从 和 来考虑，在功率 P不变的情况下，提高车速可以减小发动机所做功，好象可以省油，但根据 和 可得 ，也就是说，在行驶阻力不变的情况下，提高车速 必然会导致发动机的功率 P增大。 所以单纯靠提高车速并不一定能减小发动机所做的功，达到省油的目的。 （ 10分）如图所示 ,一辆实验小车可沿水平地面 (图中纸面 )上的长直轨道匀速向右运动 .有一台发出细光束的激光器装在小转台 M上，到轨道的距
11、离 MN为 d=10m,转台匀速转动，使激光束在水平面内扫描。扫描一周的时间为T=60(s),光束转动方向如图中箭头所示 .当光束与 MN的夹角为 450时 ,光束正好射到小车上 .如果再经过 t=2.5(s),光束又射到小车上，则小车的速度为多少 (结果保留两位小数 ) 答案： 作图略 t时间内光束转过的角度 有两种可能： （ 1）光束射到小车上，小车正在接近 N点， t时间内光束与 MN之夹角从 450变为 300， （ 1）光束射到小车上，小车正在远离 N点， t时间内光束与 MN之夹角从 450变为 600， （ 10分）在野外施工中，需要使质量 m=4.20kg的铝合金物体升温 .除
12、了保温瓶中尚存有温度 t=90.00C的 1.200kg的热水外，无 其他热源 .试提出一个操作方案，能利用这些热水使构件从温度 t0=10.00C升温到 66.00C以上 (含 66.00C),并通过计算验证你的方案 . 已知铝合金的比热容 C=0.880103j(kg0C)-1，水的比热容 C0=4.20103j(kg0C)-1,不计向周围环境散失的热量 . 答案： 操作方案：将保温瓶中 t=900C的热水分若干次倒出来。第一次先倒出一部分，与温度为 t0=10.00C的构件充分接触，并达到热平衡，构件温度升高到 t1。将这部分温度为 t1的水倒掉，再从保温瓶倒出一部分热水，再次与温度为
13、t1的构件接触，并达到热平衡，此时构件的温度升高到 t2。再将这些温度为 t2的热水倒掉，然后再从保温瓶倒出一部分热水来使温度为 t2的构件升温， 。直到最后一次将剩余的热水倒出来与构件接触，达到热平衡，只要每部分水的质量足够小，最终就可使构件的温度达到所要求的值。 验证计算：如将 1.200kg热水分 5次倒出，每次倒出 m0=0.240kg，在第一次使热水与构件达到热平衡的过程中： Q1=C0m0（ t-t1） Q1=Cm（ t1-t0） 所以 Q1= Q1 得 t1=27.10C 同理： t2=40.60C， A ， t5=66.00C 倒出次数不能少于 5次 作图题 （ 10分）光电管在各种自动化装置中有很多应用，街道路灯自动控制就是其应用之一，如图所示电路为其模拟电路，其中 A 为光电管， B 为电磁继电器，C为照明电路， D为路灯，请连成正确的电路，达到日出路灯熄、日落路灯亮的效果 答案：如图所示
