2012年第22届巨人杯全国初中应用物理知识竞赛复赛试卷

一、解答题（共6小题，满分100分）

• 1．某小型汽油发电机外形如图所示，其实质是利用一个汽油机带动一个发电机来发电。该发种电机铭牌部分数据如下表所示，根据表中的数据求：
  

  发动机（汽油机）			发电机
  型号	XGQF5.0	型号	XGQF5.0
  额定功率8.3kW		额定输出功率5kW
  噪声	73db	额定输出电压220V
  连续运行时间8h		额定频率		50Hz
  强制水冷四冲程		自动电压保护

  （1）在允许的连续运行时间内，发电机以额定功率输出，能够提供的电能是多少度？
  （2）已知汽油的热值是q=4.6×10⁷J/kg,密度是0.71×10³kg/m³，设该汽油机的效率为35%，则该汽油发电机油箱的容积至少需要多大？
  （3）汽油发电机将内能转化为电能的效率是多少？
  组卷：260引用：6难度：0.5

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• 2．长期以来，我国北方地区城镇居民的冬季来暖计量一般都按住宅面积收费，导致用户节能意识差，造成严重的资源浪费。作为建筑节能的一项基本措施，近几年部分地区试点以热量表作为计量收费的依据和手段，经测算可节能约20%---30%。
  如图1所示，一个完整的热量表由以下三个部分组成：一只被体流量计，用以测量经热交换的热水流量；一对用铅电阻制作的温度传感器，分别测量供暖进水和回水温度；一低功耗的单芯片计算机，根据与其相连的流量计和温度传感器提供的流量和温度数据，利用热力学公式可计算出用户从热交换系统获得的热量，通过液晶显示器将测量数据和计算结果显示出来。
  
  以下是某用户家中的热量表的部分参数，已知水的比热容取4.2×10³J/（kg•℃），天然气的燃烧值约为8×10⁷J/m³。
  

  最大流量/m3h-1	2.5	测温范围℃	4--100
  温差范围/K	2～50	最大水压/MPa	1.6
  电源	3.6V 2Ah	电源寿命	≥5年

  （1）试通过以上数据计算该型号热量表能测量的最大供热功率是多少？
  （2）在一次要查看热量表记录情况时，通过逐次点按热量表上的信息显示按钮，液晶显示器逐项循环显示出了下列数据：（如图2），根据这些数据推算，求此次查看时该用户家平均每小时从暖气中得到的热量约为多少J？到此次查看时为止，该用户从这套供暖系统得到的总能量相当于完全燃烧了多少m³的天然气？
  （3）如果出现大风降温天气，住宅通过外墙散热的速度会加大。从原理分析，应该在家中怎样调节，才能保持室内温度不出现明显下降。
  （4）这种型号的热量表平均耗电功率不超过多大？
  （5）2010年国家将逐渐在全国推广使用供热分户计量。假设某城区在未使用热量表计费时，一年热力公司共消耗天然气40亿立方米，现有30%的用户使用热量表，在使用后平均每户节能20%．按此情况计算，这些使用热量表的用户一年可节约多少天然气？
  组卷：146引用：1难度：0.5

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一、解答题（共6小题，满分100分）

• 5．在一些地区的电力线路铺设过程中，会使用简易绞盘将沉重的混凝土电线杆立起来。其主要结构如图所示。作业时，先将绞盘底座牢固地固定在地面上，立杆作业时，根据实际需要，安排1～4人分别推动不同的横杆末端，使横杆绕轴做顺时针转动，这样系在电线杆上的钢丝绳就被不断地缠绕在轴上，电线杆被逐渐拉起并最终竖直站立。已知，某个绞盘的轴直径D=10cm,各横杆末端到轴心的距离L=1m.在一次立杆作业中，所立的电线杆所受重力G=6200N，长L₀=10m,其重心距粗端4m.若在电线杆升至某时刻的情形如图所示，设此时绞盘的机械效率η=80%，定滑轮的阻力可忽略不计。
  
  （1）若此刻仅有一名施工人员推横杆，则该施工人员对绞盘横杆所施加的最小推力F为多少？
  （2）在整个立杆过程中，施工人员对绞盘横杆的最小推力F的变化情况如何？
  （3）在立杆作业时，施工人员一般要求绞盘离所拉的电线杆适当地远一些，请定性分析这样做的原因。
  组卷：520引用：2难度：0.1

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• 6．应急照明灯是在正常照明电源发生故障时，能持续照明而不间断工作的一类灯具，如图1所示。应急照明灯主要由灯泡（或LED灯珠）、蓄电池、充电器、自动控制电路及相关部件组成。在照明电源正常情况下，应急照明灯通过充电器给蓄电池充电，此时，自动控制电路及相关部件自动将灯泡（或LED灯珠）与蓄电池断开不发光。当照明电源突然停电时，应急照明灯通过自动控制电路及相关部件自动把灯泡（或LED灯珠）跟蓄电池接通，从而实现自动应急照明。下表为某型号应急照明灯的主要技术数据：
  

  输入电压		充电时间		应急照明时间		应急照明功率
  AC200V		＜24h		＞90min		0.96W×2
  应急照明光源					蓄电池
  种类	数量		灯泡额定电压		类别	额定电压	容量
  灯泡	2只		2.4V		Ni-Cd	2.4V	1.8Ah

  （注：蓄电池的容量Q的计算公式：Q=It）
  （一）在该型号应急照明灯刚投入使用阶段，待蓄电池充满电后，可以实现的最长连续应急照明时间为多少？
  （二）小兰跟老师提出自己要设计并组装一只简易的应急照明灯。老师告诉她实验室现有以下器材：双孔插座及与之配套的插头1套、小灯泡（额定电压：DC3.0～3.4V，额定电流：350mA）4只、电磁继电器（额定电压：DC6V；额定电流：0.15A）1套及与之配套的低压直流电源（输入电压：AC220V，输出电压：DC6V）1台，蓄电池（两端电压：6V）1只及与之配套的充电器（输入电压：AC220V，输出电压：DC6V）1只，导线（足量），如图2所示。
  
  （1）请你帮助小兰在图上完成简易应急照明的接线。要求如下：
  ①家庭电路正常工作时，充电器自动给蓄电池充电，各灯泡不发光；
  ②当家庭电路停电时，蓄电池自动给各灯泡供电，使各灯泡均正常发光，且在一盏小灯泡灯丝烧断后还应该有部分小灯泡能正常工作；
  （2）小明看到小兰连接的电路后，认为可以去掉低压直流电源，而将电磁铁的两个接线柱直接接在充电器的输出端。请你分析这样做不可行的原因。
  组卷：208引用：2难度：0.1

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