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1、名师归纳总结 精品word资料 - - - - - - - - - - - - - - -第十四届全国中学应用物理学问竞赛复赛试题一、 1998 年某地区遭受特大洪涝灾难；为了抗洪抢险，急需在 20 h 内从甲地调运 65 t 钢材到乙地；现仅剩下一艘满载时排水量为 80 t 的货船，船身（包括船员）质量约 17 t ，已知甲、乙两地的水路距离为 80 km ，船行驶的平均速度为 10 km / h （不计水流速度） ；（1）请你设计一个完成此项任务的可行性方案；（2）通过分析、运算，找出正确方案；（钢材的密度为7.9103 kg/ m3）二、 图 1 为一种电磁炉的原理示意图；它是利用高频电
2、流在电磁炉内部线圈中产生磁场，磁化铁磁材料制成的烹饪锅，在锅体形成很多小 的涡流（感应电流）而产生焦耳热；同时，被磁化的铁磁分子因摩擦、碰撞而发热；从而使锅体自身发热达到加热食物的目的；（ 1）使用电磁炉加热食物时，不产生明火，无烟尘，无废气，清洁、安全、高效、节能；请写出电磁炉在使用中可能涉及的物理学问（只写名称不写内容，不少于 10 个可得满分） ；（ 2）在使用电磁炉时，炉和锅之间的热是由 传递给 的；电磁炉加热食物的过程中消耗 能转化为 能；如用该电磁炉1 次蒸热 5 个馒头需用时间25min ，那么，1 次只蒸 1 个同样大小的馒头大约需要（3）某款电磁炉性能参数如下表所示： min
3、 ；依据上表数据，如电磁炉在功率调剂和温度调剂的范畴内，加热温度随功率调剂的变化图象是始终线，电磁炉工作电压正常，在1 个标准大气压下，烧开一锅质量为3kg、温度为 22的水最多需要多少时间（不计锅吸热及热散失）？型号额定电压额定功率功率调剂范畴温度调剂范畴热效率SC-16220V 50Hz1600W450W-1600W70 -240大于 90%三、 有人在夏季用简易晒水箱给水加热用来淋浴，这不仅能节约能源,而且很便利 .李明和张华想利用这样的装置估测太阳光对地球表面辐射的强度的大小；也就是说， 太阳光垂直照耀地球表面是， 地球表面单位时间单位面积所获得的能量是多少；试验装置如图2 所示， 晒
4、水箱的内部是被涂黑的，箱体外加了保温层，上面开口并盖有透亮玻璃板；在估测之前要第一弄清，透过玻璃板的太阳光能量到底占太阳辐射到玻璃板上能量的百分之几？李明和张华各拿一块试验用的玻璃板，把阳光反射到墙上的同一个地方，他们发觉，两块反射光斑重叠处的强度，和太阳光直接射到地上的强度差不多；（ 1）透过玻璃板的太阳光能量占太阳辐射到玻璃板上的能量的 第 1 页，共 50 页 - - - - - - - - -名师归纳总结 精品word资料 - - - - - - - - - - - - - - -百分之几？你在得出这个结论时做了什么假设？假设的依据是什么？（ 2）请你帮忙他们设计试验方案，并写出详细的
5、试验步骤；（3）请你对这个试验方案的可行性做出评判；四、用电流表和电压表测电流和电压时，通常并不考虑外表本身电阻对待测电路的影响，而将其视为“抱负外表”，即认为电流表的内阻为零，电压表的内阻为无限大；实际 上，电流表和电压表都有肯定电阻值，因而我们可以把电流表看成一个能显示通过自身电流 大小的其阻值很小的电阻；可以把电压表看成一个能显示自身两端电压大小的其阻值很大的 电阻； 所以，把电流表或电压表接入待测电路时，就相当于在待测电路中串联一个电阻，或并联一个电阻； 这样，电流表的两端就要有肯定的电压，电压表中就要通过肯定的电流，因此实际上很难同时精确地测出待测电阻两端的电压和通过待测电阻的电流；
6、1、现有一个量程为0.6 A ，内电阻为0.13 的电流表，能否用它测量某电路两端的电压？如不能，请说明理由；如能，请说明用它测量的最大电压植；2、要精确测量一个阻植约8 的电阻 RX，试验室供应以下器材；电流表 A1：量程 100 mA，内电阻r1 = 4 电流表 A2：量程 500 A，内电阻r2 = 750 电压表 V : 量程 10 V, 内电阻 r3 = 10 k 变阻器 R0 ：阻值约10 定值电阻R1：阻值约10 k电池 E：两段电压约1.2 V 开关 S、导线如干（1） 选出你测量时所需的适当器材，并在虚线方框中画出电路图；（2） 需要测量哪些物理量？依据所测物理量，写出被测电
7、阻Rx 的表达式；五、 图 3 甲是使用汽车打捞水下重物的示意图；汽车通过定滑轮牵引水下一个圆柱形重物，在整个打捞过程中，汽车以恒定的速度V = 0.2 m/s 向右运动； 图 3 乙是此过程中汽车拉动重物的功率P 随时间t 变化的图象；设t = 0 时汽车开头提升重物，忽视水的阻力和滑轮的摩 擦， g 取 10 N/kg ；求：（1）圆柱形重物的质量；（2）圆柱形重物的密度；（3）打捞前，圆柱形重物上表面所受的水的压力； 第 2 页，共 50 页 - - - - - - - - -名师归纳总结 精品word资料 - - - - - - - - - - - - - - -六、 图 4 为一种电
8、饭煲的工作原理图；下面是王宁同学对电饭煲工作原理的争论，请你也参与共同争论；按下、扳起电饭煲的开关，有一种“粘连”“吸引”的感觉， 取出饭锅， 发觉电饭煲的底部有一个凸起物， 它可以上下弹动，能被磁铁吸引；王宁同学通过用这个电饭煲做米饭和烧水来争论它的工作情形，请回答他在使用过程中发觉的如下问题；（1）图 4 中只有两根外接导线，这样的用电器有什么危害？应当怎样加以完善？（2）将三角插头插入电源插座，不用按开关，指示灯就发亮，按下开关后，指示灯亮度不变；此时为什么开关对指示灯的亮度没有影响？（3）电饭煲工作了15min ，会显现大量“白气” ，这些“白气”是怎样形成的？（4）电饭煲工作了25m
9、in ，听见“啪”的一声，指示灯不亮了；以此估计，感温软磁体的磁性可能受什么因素影响？怎么影响？（5）听到“啪”的一声后又过了10min，指示灯又发光，一会儿指示灯又熄灭了；分析在相同条件下，不同种类金属的热胀冷缩程度是否一样？（6）要想获得恒温的温水，你可以怎么做？（7）电饭煲使用较长一段时间后，经常在饭未完全熟透时就“跳闸”，这样就会显现“夹生饭”，请问这种情形电饭煲可能在什么地方显现了故障？为什么？第十四届全国中学物理应用学问竞赛复赛试题答案一、参考解答14 分（1） 设计方案：依据问题中所给条件，又在这种特定情形下，可以把部分钢材放在船体外的水中，并设法将其“贴”在船体上为防止船体发生
10、倾斜，船体两侧所放置钢材的质量应当相等（2）正确方案：设放置在船体两侧钢材的质量为m，因船与船体外钢材组合的整体浮在水 第 3 页，共 50 页 - - - - - - - - -名师归纳总结 精品word资料 - - - - - - - - - - - - - - -面上，故F 浮=G，即F 船浮+F 外钢浮 =G 船+G 钢代入数据后F 船浮=80 103kg10N/kg=8 105NF 外钢浮 =1 103kg/m310N/kg m 7.9 103kg/m 335G 船+G 钢 （ 65 17） 10 kg 10N/kg 8.2 10 N从以上各式求得m=15.8 103kg=15.8t
11、在这种极特别的情形下正常情形下是不行取的，只能采纳把至少158t 钢材均分放置在船外两侧的水中且紧贴船体，经t=s/v=80km 10km/h=8h 即可送到乙地；评分标准：17 分；27 分二、参考解答18 分1该问题没有惟一的标准答案，属于开放性试题以下内容可以作为基本依据答出其中 10 个以上 包括 10 个者均可得满分涉及的物理学问：电流的磁效应、电流的热效应焦耳热 、阻抗 电阻 、磁场，磁化、磁感线、 电磁感应、 能量转化、 分子热运动、 热传递、 内能、 分子电流， 感应电流、 涡流其他答案正确的同样给分2“锅”“电磁炉”“电或磁”“内”“ 25”3取最低热效率90%，温度调剂最低
12、为100， 否就不能将水烧开电磁炉在功率调剂和温度调剂的范畴内，加热温度随功率调剂的变化关系呈线性，此时电磁炉消耗的实际功率P 与加热温度t 温有下面的关系式：（ t 温 70）（ P 450W） =（ 240 70）（ 1600W 450W）可得： t 温=（ 17 115W ）（ P450W ） +70当 t 温=100时， P=653W，有： Pt =cmt 温 t解得： t=1 672s=28min评分标准：15 分；2每空 1 分第 1、2 空填错一个两空都不得分，最终1 个空填 “略少于 25”的给分，填“5”的不给分 ；38 分三、参考解答18 分该问题没有惟一的标准答案，属于开
13、放性试题，以下内容可以作为基本依据1假设玻璃板对光的吸取可以忽视其依据是薄玻璃板特别透亮实际上玻璃对红外线不很透亮，而红外线的热效应是比较强的，这点可不作为对同学要求通过李明和张华的试验结果可以估计，每块玻璃板反射的太阳光只有入射光能量的一半，这就是说， 入射玻璃板的太阳光有一半被玻璃板反射了所以， 透过玻璃板的太阳光能量占太阳辐射到玻璃板上的 能 量 的 50 2试验方案：如试验过程中总能使太阳光垂直入射，且晒水箱内部涂黑，可以认为射入晒水箱的太阳光不再被反射出去，晒水箱吸热效率为50 另外， 晒水箱四周有保温层，可以认为没有热量散失如晒水箱吸取的热量完全用来使水的温度升 第 4 页，共 5
14、0 页 - - - - - - - - -名师归纳总结 精品word资料 - - - - - - - - - - - - - - -高，测出保温箱中肯定质量的水在肯定时间里， 其内能增加了多少， 并测量出太阳光垂直照耀物体表面的面积， 就可以运算出太阳光垂直照耀地球表面时， 地球表面单位时间单位面积所获得的太阳光照耀的能量是多少试验步骤如下：向晒水箱中倒入质量为m 的清水并用温度计测量此时水的温度t0；用刻度尺测量晒水箱盖的面积S；将晒水箱开口朝向垂直阳光的方向，盖好玻璃板开头计时经过t 时间后 如 3h，再测量水的温度t 温 ；经过 t 时间后（如3h），再测量水的温度t 温；太阳光对地球表面辐射的强度是cmt 温
