2023年初中應用物理知識競賽模擬題 綜合題部分

2021-07-30 09:45:42 字數 4123 閱讀 3309

1.圖21甲是海洋中學科技小組設計的打撈水中物體的裝置示意圖。db是以o點為轉軸的水平槓桿,od的長度為1.6m。

水平甲板上的配重e通過細繩豎直拉著槓桿d端,配重e的質量me為225kg。安裝在槓桿db上的行走裝置由支架、動滑輪x、提公升電動機、定滑輪k構成,行走裝置的質量m為25kg。電動機q可以通過定滑輪s和動滑輪x拉動行走裝置沿bo水平滑動。

固定在提公升電動機下的定滑輪k和動滑輪m組成滑輪組y,當行走裝置處於槓桿db上c點的位置時,提公升電動機拉動繩子h端,通過滑輪組y豎直提公升水中的物體a。物體a完全在水中勻速上公升的過程中,滑輪組y的機械效率為η1,甲板對配重e的支援力為n1;物體a全部露出水面勻速豎直上公升的過程中,滑輪組y的機械效率為η2,甲板對配重e的支援力為n2。滑輪組y提公升物體a的過程中,行走裝置受到的水平拉力始終為零,槓桿db在水平位置保持平衡。

已知物體a的質量ma為50kg,體積v為20dm3,n1與n2之比為3:2, η1與η2之比為9:10 物體a被打撈出水面後,停留在一定高度,電動機q開始拉動行走裝置。

在行走裝置以0.05m/s的速度水平勻速移動的過程中,拉力t所做的功隨時間變化的影象如圖21乙所示,行走裝置受到的水平拉力為f。細繩和槓桿的質量、滑輪與軸的摩擦、水對物體的阻力均忽略不計,g取10n/kg。

求:(1)oc的長度;(2)拉力f。

2..家庭電路中電流過大時,保險絲會被保險斷,從而保護電路.保險絲規格由額定電流決定.更換保險絲時,新保險絲的額定電流應該與原來相等.如果新保險絲的額定電流較小,可併聯使用一天。超越同學家中額定電流為20a的保險絲被保險斷,可家中沒有同樣的保險絲,只有額定電流為15a和5a的保險絲.

(1)保險絲被保險斷前,超越家中用電器的總功率最大為多少?

(2)超越想把額定電流為15 a和5a的保險絲併聯起來代替額定電流為20 a的保險絲.他通過測量發現,這兩個保險絲的電阻都非常小,且數值之比為1︰2,請你計算說明他的想法是否可行.

(3)超越按照安全用電的要求接好保險絲.若保險絲電阻為r(其電阻與溫度的關係忽略不計),用電器總電功率為p,照明電壓為u,用電器工作時間為t,由於保險絲電阻非常小,可設定用電器正常工作.請你寫出當t一定時,保險絲產生的熱量q隨p變化的關係式.

3.醫院、賓館等公共場所普遍使用高溫高壓蒸氣消毒鍋對物品消毒。圖甲為自動測定鍋內溫度的電路原理圖,其中r0為定值電阻,a為溫度指示表(實質是乙隻電流錶),rx為熱敏電阻(其電阻值隨鍋內溫度的變化而變化)。熱敏電阻的阻值與溫度的對應關係如表4所示,電源兩端的電壓不變。

(1)若鍋內溫度為75℃時電流錶指標指向0.24a;若鍋內溫度為112℃時電流錶指標指向0.50a;若鍋內溫度為125℃時電流錶指標指向0.60a;求鍋內溫度為125℃時熱敏電阻的阻值rx。

(2)高溫高壓蒸氣消毒鍋內溫度與鍋內氣壓的關係如下表所示。

為了使高溫高壓蒸氣消毒鍋內溫度不超過112℃,高壓鍋蓋上有一限壓閥,圖16乙為限壓閥的原理圖,限壓閥由一直立圓柱形金屬體和濾網型外套組成。當鍋內溫度接近112℃時,鍋內高壓氣體將圓柱形金屬體頂起,並對外排氣減壓,從而起到限壓的作用。已知圓柱形金屬體的底面積s為0.2cm2,求該金屬體的質量m。

(外界大氣壓p外=1.0×105pa,g取10n/kg)

4.人們熟悉的手機就是利用微波進行通訊的。使用手機通話時,微波會對人體產生一種「加熱效應」,微波頻率越高,人對其能量吸收率就越高,危害也就越大。下表提供了某種型號手機的技術引數。

請根據這些技術引數和微波的上述特徵解決下面的問題。

(1)手機在正常通話時平均功率約為多少?

(2)請列舉兩項減小手機微波輻射危害的措施。

(3)某**上登載了一則「手機煮雞蛋」的訊息:兩個實驗人員將一枚生雞蛋放置在陶瓷杯子裡,在雞蛋兩側各放置一部手機,讓聽筒與雞蛋的水平距離保持2cm左右。用其中一部手機撥通另一部手機,並保持通話狀態,在實驗進行的65min時,試驗人員取出雞蛋,發現已經完全熟透。

請判斷這則訊息的真偽,並通過估算簡要說明理由,設雞蛋與水的比熱容相同c=4.2×103j/kg·℃。

5.圖8為一種電單車轉向燈的電路原理圖。其中「rj開關」為由繼電器控制的開關,可以使電路間歇地通斷,d為指示燈。當s撥至1位置時,rd1、pd2前後兩個右轉向燈發光,向外界發出右轉訊號,同時d燈閃亮,向駕駛員顯示轉向燈工作正常。

左轉時道理與右轉一樣。若四隻轉向燈都用「6v、10w」的燈泡,d用「6v、1.5w」的燈泡,電源兩端電壓為6v。

試通過計算說明,為什麼把s撥至l、2中的任何位置時d燈都會發光,而左、右轉向燈不同時發光。

解答:因為燈d的規格是「6v、1.5w」,所以燈d的

電阻為rd=u2/pd=24w

轉向燈的規格都是 v、10w」,所以轉向燈的

電阻均為r=u2/p=3.6ω

左(或右)兩隻轉向燈和燈d總電阻:

r總=rd+r/2=25.8

當電單車向右(或左)轉時,開關s接至位置1(或位置2),此時右轉(或左)向燈rd1、rd2兩端的電壓為6v,正常發光。

而通過燈d的電流:id=u/r總=0.23a

所以燈d上獲得的功率:pd』=i2rd=1.3w

由於pd』與燈d的額定功率(1.5w)差不多,所以此時燈d也能發光。

與此同時,通過左(或右)轉向燈中每只燈泡上的電流:i=id/2=0.12a

所以每個左(或右)轉向燈的實際功率為:p實=i2r=0.052w

由於左(或右)轉向燈的p實遠小於其額定功率10w,所以左(或右)轉向燈不能發光。

6.有六個完全相同的杯子,其中乙個盛滿熱水,如果要利用杯子的吸熱作用把熱水的溫度降低,可以把熱水注入其餘的五個冷杯子中,讓杯子吸收熱水的熱量,怎樣注入熱水可以獲得最佳的冷卻效果?

[方法一]把熱水平均注入五個杯子中,每個杯子分配1/5熱水。

[方法二]先把熱水整杯注入第二個杯子,等杯子不再吸熱時,再整杯注入第三個杯子,如此類推,最後注入第六個杯子。

⑴你選擇哪個方法,寫出選擇理由.

⑵如果熱水質量是100g,溫度90℃,玻璃杯質量50g,溫度10℃,玻璃的比熱容為0.84×103j/(㎏.℃),請計算能使熱水降低到的最低溫度?

解答:⑴應該選擇方法二。因為方法二中前幾個杯子倒入熱水後,杯子公升高的溫度都會比方法一中的杯子溫度公升的高,表明吸收的熱量比第一種方法多,所以熱水降溫多,故應選擇方法二。…(4分)

⑵方法二中,第乙個杯子公升高的溫度t1=(c水m90℃+c杯m10℃)/ (c水m+c杯m) =82.7℃

同理 t2=76.1t3=70.1 ℃ t4=64.6 ℃ t5=59.7℃

所以能使熱水降低到的最低溫度是59.7℃…(8分)

7.圖(甲)所示是使用汽車打撈水下重物的示意圖,汽車通過定滑輪牽引水下乙個圓柱形重物,在整個打撈過程中,汽車以恆定的速度v=0.2m/s向右運動。圖(乙)是此過程中汽車拉動重物的功率p隨時間t的變化圖象,設t=0時汽車開始提公升重物,忽略水的重力和滑輪的摩擦,g取10n/㎏,求:

⑴圓柱型重物的質量?

⑵圓柱型重物的密度?

⑶打撈前,圓柱形重物的上表面所受的水的壓力?

⑷從打撈開始到圓柱形重物剛剛全部露出水面,汽車共對重物做了多少功?

⑴由p=w/t=fs/t=fv

所以汽車在cd階段對重物的拉力f1=pcd/v=800w÷0.2m/s=4000n

g=f1=4000n

m=g/g=4000n÷10n/㎏=400㎏…①

⑵同理汽車在ab階段對重物的拉力為f2=700w÷0.2m/s=3500n

f浮=g-f2=500n

v物=5×10-2m3

m/ v物=8×103㎏/ m3

⑶重物從上表面接觸到水面到剛好整個物體全部出水

t=60s-50s=10s物體的高度h=10s×0.2m/s=2m

物體的表面積s= v物/h=2.5×10-2㎡

由圖乙ab階段可知,物體從水底上公升到上表面剛好接觸水面用時50s,上公升高度

h =50s×0.2m/s=10m,所以水對上表面產生的壓力

f壓=ps=ρ水g hs=2.5×103n

⑷解法1. 由功的定義: w= f2×h+(f1+f2)÷2×h=42500j

解法2. 根據示功圖 :w=pab×60s+(pcd-pab)÷2×10s=42500j…④

8.圖甲是周小平同學為學校辦公樓空調設計的自動控制裝置,r是熱敏電阻,其阻值隨溫度變化關係如下**所示。已知繼電器的線圈電阻r0為10ω,左邊電源電壓為6v恆定不變。電流錶0~30ma量程接入電路,圖乙是電流錶表盤。

當繼電器線圈中的電流大於或等於15ma時,繼電器的銜鐵被吸合,右邊空調電路正常工作。

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