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1、第十六届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题参考答案与评分标准说明：1.提供的参考解答除选择题外，不一定都是惟一正确的。对于那些与参考答案不同的解答，正确的，同样得分。2.评分标准只是按一种思路与方法给出的。在阅卷过程中会出现各种不同情况，可按照本评分标准的精神定出具体处理办法，但不要与本评分标准有较大偏离。3.问答题或计算题是按照分步方法给分的。在评分标准中常常写出（1）式几分，（2）式几分 这里的式子是用来代表步骤的。若考生并未写出这个式子，而在文字表达或以后的解题过程中反映了这一步骤，同样得分。没有写出任何式子或文字说明，只给出最后结果的，不能得分。4.参考解答中的数字结果是按照有效数字的运
2、算要求给出的，但对考生不做要求。不要因为有效数字的错误而扣分。5.在最后定奖时，如果得分相同的人数超过获奖名额，因而难于选拔时，可对待选试卷进行加分评判。加分评判的基本依据是：（1）所用方法或原理不是课本所讲的，具有创新性，应加分；（2）方法简便，应加分；（3）提出多种正确解法，应加分；（4）试卷表达规范，条理清楚，能充分利用数学工具，应加分。上述各项的执行都需由竞赛领导小组做出规定（省统一计划分配奖励的由省决定，地、市分配奖励名额的由地、市决定）。一.（共10分）（1）因为泵的总扬程 = 吸水扬程 + 压水扬程 （1分）离心式水泵的吸水扬程是由大气压决定的，当大气压为标准大气压时，吸水扬程实
3、际不会超过10m （1分） 所以泵不能放在B处，只能放在A处。 （1分）（2）不考虑水的动能：增加的势能按13.8m计算：已知t=30min，h=13.8m，V=120m3，=0.6则W有= mgh =1031201013.8J=1.656107J （1分） 因为W有/W总= （1分）所以W有=W总/=1.656107J/0.6 = 2.76107J （1分） 所以应购置水泵的功率为P总= W总/t = 2.76107J/1800S = 1.53104W = 15.3kw （1分）增加的势能按15m计算，应购置水泵的功率为P总 = 16.7kw。提供的水泵满足要求。（3）不可行 （1分）若离心
4、泵至水面段用橡皮管，由于大气压作用可能将橡皮管压扁而影响正常工作 （1分） 建议离心泵至水面段用硬质管，为节约起见，泵以上水管可用软橡皮管。 （1分）二.（共10分）1.用细线悬挂直木棍作支点； （1分）2.用细线拴好矿石挂在支点的左侧，在支点的右侧挂一块石块，移动矿石和石块悬挂的位置直到木棍水平平衡； （1分）3.用皮尺分别量出悬挂矿石和石块的点到支点的距离为L1，L2如图1所示 （1分）4.将矿石浸没在水中，移动挂石块的位置直到木棍再次水平平衡； （1分）5.用皮尺量出悬挂石块的点到支点的距离为L3；如图2所示 （1分）6.推导计算矿石密度的表达式。由杠杆平衡条件，得G矿L1=G石L2 （
5、1） （1分）（G矿-F浮）L1=G石L3 （2） （1分）（1）/（2）得 矿gV矿/（矿gV矿-水gV矿） = L2/L3 （1分）解得 矿=水L2 /（L2 - L3） （1分）三.（共14分）（1）A管的作用一是排气，二是溢水。因为汽油改做水箱后，如果不安装A管排气的话，上水时会把一些空气密闭在里面，就不易将水注满；而且，上方的空气还影响箱内水温的升高。 （2分） （2）阀门控制进入水箱的冷水 （1分） 阀门控制进入淋浴喷头的热水 （1分） 阀门控制进入淋浴喷头的冷水 （1分） 通过阀门、阀门调节进入淋浴喷头的冷热水的多少可以改变淋浴喷头喷出的水的温度 （1分）（3）给热水器上水时，阀
6、门应打开，阀门、阀门应关闭。 （1分） （三个阀门的状态都答对得1分，只要有一个答错就得0分）洗澡时，阀门应关闭，阀门、阀门应打开。 （1分） （三个阀门的状态都答对得1分，只要有一个答错就得0分）（4）水箱距地面高度h = 73m + 1m = 22m （1分） 该地区的最低供水水压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）如果靠煤气燃烧放出这些热量，需完全燃烧的煤气m = Q吸/q = 1.39107J/4.2 107J/kg = 0.33kg （1分）四.（共12分）（1）A、B两端直接连接在一起时（RAB = 0），调节滑动变阻器使灵敏电流表指针满偏，则指针所指处盘面上应标注的示数为0。 （2分）（2）当A、B断开时，电阻应为无穷大，这时指针所指位置的示数应标。（2分）（3）开关置于2时，且将A、B短接时表针满偏，则R + Rg + R2 = 1.5V/100A = 15k，若在A、B间接一电阻Rx，且刚好使表针指在表盘中间位置，这时电路中的电流为满偏时的一半，电路中的总电阻为满偏时的2倍，即R
8、x = R + Rg + R2 = 15k，所以该档位表盘中间示数应为15k。 （2分）开关置于1时，且将A、B短接时表针满偏，这时电路中总电阻为R1（R + Rg + R2）/（ R1+ R + Rg + R2）=1515000/（15+15000）= 15 ，同理若在A、B间接一电阻Rx，且刚好使表针指在表盘中间位置，这时电路中的电流为满偏时的一半，电路中的总电阻为满偏时的2倍，即Rx= R1（R + Rg + R2）/（ R1+ R + Rg + R2）= 15 ，所以该档位表盘中间示数应为15。 （2分）（3）欧姆表表盘上的刻度是不均匀的。理由：用R0表示A、B短接时电路中总电阻，测量
9、电阻Rx时，电路中电流 I = U/（R0+Rx），可见I与Rx不成正比，所以欧姆表表盘上的刻度是不均匀的。（4分）五.（12分）（1）当PTC材料的温度T处于（T0 - T1）时，随着温度的升高，其电阻减小； （1分）当PTC材料的温度T处于（T1 T2）时，随着温度的升高，其电阻增大； （1分）当PTC材料的温度T高于T2时，随着温度的升高，其电阻减小；（1分）（2）用PTC材料可以制成电热驱蚊器的发热元件，也可以制成恒温电暖器发热元件。（2分）（3）以恒温电暖器为例：当用PTC材料制成的发热元件通电后温度T处于（T0 - T1）时，随着温度的升高，其电阻减小，因电压不变，发热功率P=U2
10、/R增大，使温度更快地升高； （2分）当发热元件温度T处于（T1 - T2）时，随着温度的升高，其电阻增大，因电压不变，发热功率P=U2/R减小，使温度升高趋缓，并保持在（T1 - T2）之间的一个温度不再上升；（2分）当发热元件温度T高于T2时，随着温度的升高，其电阻减小，发热功率进一步增大，使温度更快地升高，则将会烧坏发热元件。 （2分）可见，用PTC材料制成的发热元件的恒温电暖器，应当在环境温度低于T2的条件下使用；否则会烧坏。 （1分）分析其他应用实例，可参考以上评分标准给分。六.（共14分）（1）低温挡：将A、C直接接入电源 （1分）中温挡：将A、B或B、C接入电源 （2分）高温挡：
11、将A、C连接在一起后，A与B接入电源上。 （1分）或连线如图3。（2）设A、C间的电阻为R，该火锅的低温功率：P低=U2/R = 200W （2分）该火锅的中温功率：P中= 2U2/R =2P低= 400W （2分）该火锅的高温功率：P高= 4U2/R =4P低= 800W （2分）（3）该火锅的产品铭牌（以下是至少包括的一些项目） （3分）产品名称（1分）利民牌电火锅（牌名可任意定）额定电压（1分） 220V额定功率（1分）高温中温低温800W400W200W* 市利民电器厂 出厂日期：2006年1月15日 （1分）七.（共14分）（1）手机通话的电功率 P =10mW 20 = 200mW
12、 （2分）根据公式P = UI，可求得这部手机正常通话时的工作电流 I = P/U =200mW/3.6V =55.6mA （2分）（2）这部手机的电池充电一次获得的总能量W总=3.6V0.58A3600S=7516.8（2分）累计通话时间内消耗的电能W通=Pt通=200mW1.2h = 20010-3W1.23600s=864J （2分）正常使用的情况下，待机7天消耗的电能 W待 = W总-W通 = 6652.8J （1分）由公式W = Uit 可求得这部手机的待机电流大约为 I待=W待/Ut待 =6652.8J/3.6V（724-1.2）3600s = 3.08mA （2分）（3）因为直流
13、电源的输出电压为36V，远大于被充电池的电压，所以需要串联一个阻值适宜的电阻才能充电。另串接一只电流表，观察充电流不超过320mA，以免烧坏电池。（1分）让直流电源的电流从电池正极流入、负极流出。（1分）其电路图如答案图4。（1分）八.（共14分）（1）从表中可知，水表的工作水压是0.1Mpa 0.6Mpa，工作水压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，高度差范围是0m - 50m。（2）从表中可知电池的容量为2.4Ah,静态工作电流0.5mA，根据公式I=Q/t，得t=Q/I（1分）t =2.4Ah/（0.510-3A）=4.8103h = 2102天 （1分）从表中可知，水表开阀或关阀时，水表通过的电流为500mA,电源是由两节3.6V的电池串联组成，即电源两端的电压为7.2V，根据电功率公式：P = UI P = UI = 7.2V0.5A = 3.6W （1分）（3）从表中可知，FY-25E型热水表的常用流量为3.5m3/h ，即该水表此时每小时流出3.5m3的水。（未考虑常用流量误差）根据公式：Q吸 = c
15、m（t t0）和 Q吸 = pt1得P = cm（t t0）/t1 （1分）代入数据得P = 4.2103J/（ kg）3.5m31.0103kg/m3（50-20）/（80%3600s）= 1.53105W （1分）从题中已知，煤的热值是3107J/kg,根据公式：Q放 = pt2 和 Q吸 = qm （1分）得 pt2 = qm ， m = pt2/q （1分）代入数据后，得m = 1.53105W243600s/（3107J/kg） = 440.6kg （1分）（4）从表中可知，FY-15E型热水表的常用流量为1.5m3/h；水表报警时，剩余水量为2m3，用完这2m3水后关阀。还可使用的时间 = 剩余水量/常用流量即 t = 2m3/（1.5m3/h）= 1.33h （未考虑常用流量误差） （2分）（5）从表中可知，FY-20E型热水表的过载流量为5m3/h，出水口的口径为20mm，水表的最大流速 = 过载流量/出水口的横截面积 （2分）即 V = （5m3/h）/（D/2）2V = 5m33.14（20/2）210-6m23600s = 4.4m/s （1分）
