2015年第二十五届全国初中应用物理知识竞赛——复赛试题

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1、2015年第二十五届全国初中应用物理竞赛复赛（巨人杯）试题（2015复）一、（16分）小刚在和家人逛公园时，发现园艺工人在用一种叫做高枝剪的工具修剪树枝。图1是高枝剪头部结构的照片。使用时，用高枝剪的定刀口钩住高处要剪断的枝杈，拉动右侧拉绳，动刀口则可绕转轴转动，从而可以轻松剪断树枝。（1）根据此图估算，当园艺工人用50牛的力拉绳端时，剪刀的动刀口会对树枝产生的剪切力最大约多少？（2）实际情况下对数值产生的剪切力会小于上述估算值，试分析各种可能的原因。图1（2015复）二、（16分）电饭锅大多具有自动炯制

2、米饭且保温的功能，某电饭锅工作电路的简图如图2所示。其中，Si为磁钢式限温开关，其工作特点是：电饭锅开始工作时，需要人为下压使其闭合，并被磁铁吸住而保持闭合状态；当锅底的温度达到103°C时，会因磁铁的磁性减弱而自动断开，II在无外力作用不会再口动闭合。S?为双金属片保温开关，工作特性是当锅底温度达到约70°C以下时自动闭合，温度达到约80°C时自动断开。R为电热盘。（1）请说明该电饭锅在自动炯制米饭并实现保温的过程中，各元件的工作情况。（2）若在一个标准大气压下用这种电饭锅烧水，请说明各元件的工作情况。

3、S2_0220vQ（2015复）三、（16分）某校科技小组为培养某种热带植物制作了一个小型温室，其内部有一个恒温加热器。当温室外温度为10°C时，温室内温度为22°C；当温室外温度为16°C时，温室内温度为27°C。假定温室内加热器与室内间、室内与室外间的热量传递与温度差成正比。（1）求该温室中加热器的温度；（2）为节省能源，科技小组的同学对该温室进行了适当的保温改造，使室内向室外的热传递的热量减少T20%o那么，当户外温度为10°C的情况下，求室内温度。（2015四、（16分）图3所示为一种利用蒸汽为奶

4、瓶消毒的消毒器，其铭牌如表所示，使用时在消毒器底座上的不锈钢加热盘屮倒入少量清水。再把用于放置奶瓶底座有孔的桶放在加热盘上方，按下工作键,加热盘加热，使水沸腾产生蒸汽，蒸汽进入桶屮实现对奶瓶尚温消毒的目的，该消毒器还有烘干功能，即通过向瓶内吹热风，使消毒后布满小水珠的奶瓶快速T•燥。闭合“消毒加烘干”开关，该消毒器将定时工作40min,如果在加热盘中倒入100ml室温下（约20°C）的清水，该消毒器的消毒吋间约为9min（即加热盘在9min内使盆屮的清水全部汽化为蒸汽进行消毒）。（1）估算上述过程中完成“

5、消毒加烘干”功能消耗的电能。（2）一般将奶瓶保持100°C的高温5min以上可达到消毒的目的，估算，该消毒器在加热盘中，倒入100ml室温下的清水的情况下，最多可能同时对儿个玻璃奶瓶进行消毒。（己知①水的比热容为4.2X10‘J/（kg・°C）,②玻璃的比热容为0.84X103J/（kg・°C）,③平均每个玻璃奶瓶的质量为0.2kg,体积为300ml）奶瓶消毒器铭牌艇电压220V〜额定频率50Hz消毒功率500W烘干功率125W（2015复）五、（18分）风力发电机发电时，风机叶片在风力的推动下转动，然后

6、带动发电机发电。己知风能密度（单位时间内通过单位面积的风能）W=0.5pv3,其中卩为风速，〃为空气密度。某台风力发电机风机叶片的旋转面积约S=5xl03m2（BP叶片旋转过程屮所扫过的面积），在工作过程中始终保持风速与叶片的旋转面垂直。当地空气密度为p=1.2kg/m（1）请分别说出风力发电机的优点和不足；（2）当风速vi=8m/s时，求Is内流过叶片旋转面的空气质量；（3）当风速v2=10m/s时，lh输出电能约为960kWh,若传动装置和齿轮箱的能量损失不计，其中发电机的效率为80%,求风机的效率

7、。（2015复）六、（18分）物体在空气屮运动时所受空气的阻力/与英相对于空气的速度y有关。我们把研究的对彖简化成半径为厂的球体，并认为空气相对于地面静止。当物体的速度v比较小时，空气阻力•戶6切rv,式中空气的黏度n~1.8xW5Pas,不考虑它随温度的变化；当物体的速度v比较大时，空气阻力7ipr2v2/=丄厂，式中"为空气的密度。依据以上的规律，请分析以下问题：-、4〃'.a2（已知球体的体积公式为7=—-—,p=1.29kg/m3,p?K=l.OxlO3kg/m3,g=10N/kg）（1）试用第二

8、个空气阻力的表达式计算半径分别为n=10An与r2=10-3m的水滴在空中竖直下落过程中可分别达到的最大速度？（2）通过计算说明这两种水滴各适合哪一个阻力表达式。【名师解析】：动力F-3X50N-150N。动力It约为阻力■的6倍，由杠杆平衡条件，田刀的学科网动刀口会对树枝产生的田切力U大约为6Xl50N-900bU<2)小于上述估H值的原因是：①f专袖处有摩诲轮与拉绳之间有囲勳③#晋弹力产生阻力矩。二、【名师解析］(!)iT