2012年第二十二届全国初中应用物理竞赛复赛试题（佛山市自行命题）

一、解答题（共6小题，满分100分）

• 1．随着我国经济建设的快速发展，对各类石材的需求也不断增大。右图为某采石过程的示意图，电动机通过滑轮组和提篮匀速提升山下的石材，石材的密度为2.4×10³kg/m³，电动机第一次提升的石材的体积为1.5m³，第二次石材的体积是第一次的2倍，第一次提升石材时整个提升系统的机械效率为75%．忽略细绳和滑轮的重量及细绳与滑轮之间的摩擦，若两次石材被提升的高度均为20m.（g=10N/kg）
  （1）第一次提升石材电动机对绳的拉力，电动机所做的总功分别是多少？
  （2）第二次提升石材时，滑轮组下端的挂钩对提篮的拉力和电动机所做的功分别是多少？
  （3）第二次提升石材提升系统的机械效率是多少？
  组卷：83引用：1难度：0.7

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• 2．我国载人潜水器下潜深度5000m,长、宽、高分别是8.0m、3.0m与5.0m,空重为22t,舱内的压强为1标准大气压，最大荷载是300kg,最大工作设计深度为7000m.已知ρ_海水=1.0×10³kg/m³，g=10N/kg,p₀=76cmHg=1.0l3×10³Pa=10.336m水柱。设海水密度不随深度的变化而改变，计算结果保留3位小数。
  （1）若把潜水器简化成如图所示的长方体，当它悬停在水中长方体的六个面是否都受到来自水的压力？哪些力之间是相互平衡的力？请在右图中画出竖直方向的受力。（设前、后、左、右、上、下各表面依次用S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆表示）
  （2）当潜水器下潜深度达5000m时（长方体的下表面距水面距离），下表面S₆所受的压强和压力各是多少？
  （3）若空重为22t,荷载300kg的潜水器下潜深度达到7000m,当潜水器悬停在海水中时受到的浮力是多少？水箱中应注入多少kg的海水？
  组卷：53引用：1难度：0.5

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一、解答题（共6小题，满分100分）

• 5．在北方冬天热力厂将水加热后，通过管道把热水送到各家各户的暖气片中进行集中供暖。在南方家庭取暖的设施各不相同，油汀电暖器是一种常用的取暖设备，如图所示，上下各一根中空的金属管，其中一根管中安装一根电发热丝，这两管道间用若干条形金属管上下连通，在管道中充满绝缘、导热性能良好的导热油。现已知该电暖器最大电功率为2000W，其中导热油6kg,金属管及散热片等总重5kg。水的比热容为c₀=4.2×10³J/（kg•℃），导热油的比热容c_l=1.8×10³J/（kg•℃），金属管及散热片的比热容c₂=0.46×10³J/（kg•℃）•导热油的凝固温度约-48℃，沸点约150℃．试解答下列问题：
  （1）为什么北方集中供暖用水作为传递热量的介质，而油汀电暖器却要用导热油作为传递热量的介质？依据你所学的知识说明其道理。
  （2）油汀电暖器的电发热丝应当安装在上金属管还是下金属管中？为什么？
  （3）为什么油汀电暖器要采用“上下各一根中空的金属管，这两管道间用若干根金属管上下连通”的结构，而不采用“左右各一根中空的金属管，这两管道间用若干根金属管左右连通”的结构？请说明其中的道理。
  （4）若室内温度为0℃，要将该电暖器的温度升至80℃，至少需多长时间？设加热过程中散失的热量占总热量的20%。
  组卷：150引用：1难度：0.1

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• 6．关于爱因斯坦“同时的相对性原理”要从“爱因斯坦的奶牛梦”说起：在一个风景如画的牧场上有许多奶牛在带电的栅栏附近懒散的吃着草，农夫给栅栏通上电时，当电流到达奶牛位置时奶牛就会跳起来。如图所示，在 A 位置的农夫合上电源开关起，电流以光速 c 向奶牛的方向运动，三头奶牛 B、C、D 距 A 位置的农夫、E 位置的爱因斯坦的距离如图所示。观测者只有在奶牛跳起这一现象的光到达观测者眼睛时，才认为奶牛正在跳起。
  
  （1）农夫看到三头奶牛是同时跳起还是先后跳起？
  （2）若从农夫合上电源开关瞬时开始记时，农夫看到三头奶牛跳起距他闭合开关的时间分别是多少？
  （3）爱因斯坦看到三头奶牛是同时跳起还是先后跳起？为什么？
  （4）根据以上题目所提供信息和你的计算情况你能得到什么样的结论？
  组卷：273引用：1难度：0.3

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