2005年全国第十五届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．王伟同学研究了均匀拉紧的琴弦发音频率与弦长的关系，并记录了实测的数据（如下表所示）．请你根据记录表中的有关数据，分析并估算出他有意留出的空格中应该填写的数据（要求写出估算的过程）．

  音名	中央C 1	D 2	E 3	F 4	G 5	A 6	B 7	C • 1
  唱名（C调）	D0	Re	Mi	Fa	Sol	La	Si	Do′
  频率/Hz	264	297	330	352	396	440		528
  弦长	l	8 9 l	4 5 l	3 4 l	2 3 l		8 15 l	1 2 l
  组卷：160引用：3难度：0.5

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一、解答题（共6小题，满分100分）

• 4．一所农村中学常常因为不能及时给水塔注水而停水，科技小组的同学知道后，利用下图所示的器材设计了一个自动注水模拟装置。A为浮子（浮子及其连杆总重约15N），在浮子连杆的上端有一可移动金属触头B（其受重力可忽略不计），它可以分别将其上、下的两个固定触点连通。C为水塔上的圆桶形蓄水池；M为配有电动机的水泵（电泵）；D₁、D₂为弹簧，E₁、E₂为衔铁，F₁、F₂为电磁铁线圈；K₁为最高水位限位开关K₂为最低水位限位开关K₃、K₄、K₅均为由电磁铁衔铁带动的触头开关。电磁铁F₁通电时，K₄接通，断电时，K₃接通。电磁铁F₂断电时，K₅接通。S₁、S₂为开关。
  （1）请你按照下图所示的器材，连接一个可以实现自动注水的模拟电路，并说明自动注水的过程。
  （2）要实现自动注水的要求，浮子的最小体积约为多大？（g=10N/kg）
  （3）若设计要求每次自动注水需在10min内完成，需要知道或测量哪些物理量才能得到相匹配电泵的最小额定功率？请你用字母表示这些物理量，推导出电泵最小额定功率的表达式。在你的计算过程中，如果运用了近似条件，请说明。
  组卷：119引用：2难度：0.5

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• 5．在当今世界，研制各种机器都必需考虑节约能源和治理废气污染这一重要课题。在内燃机中，废气带走了很多能量，如果能将这些能量再利用起来，会使内燃机的效率提高许多。某工厂科研人员研制生产的四冲程汽车专用柴油发动机，就采用了很多新技术。其中最重要的一项叫“增压”技术，它是利用“废气涡轮增压器”使排气冲程中排出的高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转，它同时又带动同轴的进气系统中的“进气涡轮”也高速旋转，从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压，使做功冲程中柴油燃烧的更充分，燃气压强更大，同时也减少了废气中的有害物质，达到提高柴油发动机效率和减少废气污染的目的。这种柴油发动机有6个气缸，气缸直径为110mm,活塞行程为135mm,当转速为2300r/min时，发动机功率为220kW，最低油耗可达240g/（kW•h），柴油的热值为4.3×10⁷J/kg.请回答下列问题：
  （1）该柴油发动机的效率最高可达多少？
  （2）在做功冲程中气缸内的平均压强是多少？
  （3）如果将我国这种机型的汽车柴油发动机都安装“增压器”后，能使它们的平均效率由原来约31%提高到近35%，安装前按每年消耗3亿吨柴油估算，这项技术每年能为我国节约多少吨柴油？
  （4）如果目前我国柴油的平均价格为3750元/吨，根据上面的估算结果，计算使用“增压”技术后仅节约柴油一项可使我国每年节约多少资金。由此你有哪些认识？
  组卷：291引用：2难度：0.1

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