历年全国初中应用物理知识竞赛压轴题精选(2017年最新版)

工作时的输出功率”，堵转电流是“在额定电压下，让电动机的转轴同定不动时的电流”．
型号
工作电压 额定电压 U 额定电流 I 额定功率 额定转速 堵转电流 I
范围 U/V 额/V
额/A
（输出）P 输/W
n/r•min﹣1
堵/A
RS﹣360SH﹣ 8.0﹣30﹣ 12
0.34
2.15
5000
1.36
14280
(2)若在仓储时堆码层数达到了极限 16层，则最下层的包装箱受到的压力是多少?它所承受的压强是 多少?(g=10N／kg) (3)利用所学的物理知识，说明为什么要对包装箱设置“堆码层数极限”。 25.如图 21所示为某兴趣小组为学校办公楼空调设计的自动控制装置，R是热敏电阻，其阻值随温度 变化关系如下表所示。已知继电器的线圈电阻 R0=15Ω，左边电源电压为 6V恒定不变。当继电器线 圈中的电流大于或等于 15mA时，继电器的衔铁被吸合，右边的空调电路正常工作。 (1)请简要说明该自动控制装置的工作原理。
电熨斗每 1min工作时间 t/s
Biblioteka Baidu
15 18 21 24 27 30
电熨斗底板与环境的温度差△t/℃ 100 120 140 160 180 200
假定电熨斗每 1s散发的热量为 Q，请你帮助小明写出 Q与△t的关系式．
（3）利用第 2问的结果回答：如果使用该电熨斗在温度为 20℃的房间熨烫毛料西服，要求电熨斗表
功率与转速的关系如图所示。 1．根据图分析，在发动机转速为 1000---5000r/min范围内，它的输出功率与转速大致有怎样的定性 关系 ？ 2．试通过公式推导出在其他参数相同时，轿车发动机的输出功率与其排量的关系。 3．小亮又向爸爸询问了一些实测数据：轿车行驶的路况好，平均车速为 lOOkm/h时，发动机转速为 2000r/min，1平均油耗为 9L/lOOkm。参考图 21中的数据，分析这辆汽车在这种状态下行驶时，发 动机的效率约为多少 ？每个做功冲程气缸内气体的平均压强是约为多少 ？(已知汽油的热值为 4.6xlO 7J/kg，密度为 0.7IX103kg/m3)．
4.(2014.初赛)（15分）小明自己设计并动手将房间里的窗帘改成电动窗帘．为此他购置了微型电动 机及减速装置、电源、双刀双掷开关、滑轮、皮带、拉绳等器材，对原有的窗帘盒进行改造．
（1）如图甲所示，小明在窗帘盒（上方的双虚线框）内安装了电动装置，电动装置通过拉绳拉着窗
帘一起运动．改变通过微型电动机的电流方向，就可改变其转轴转动的方向，从而将窗帘打开或关
历年全国初中物理竞赛压轴题精选
（2017年最新版）
1.（2017.决赛）（15分）2010年 11月 5日，在新疆召开的“引渤入疆”（指引渤海水进入新疆）研讨 会，引起了全国舆论的广泛关注。其中一个方案是：从天津取水，由黄旗海—库布齐沙漠—毛乌素沙 漠—腾格里沙漠—乌兰布和沙漠—巴丹吉林沙漠，走河西走廊，经疏勒河自行流入罗布泊。此路经中 最高海拔约为 h1=1200m，从罗布泊到下游的艾丁湖，又有近 h2=1000m 的落差。此方案是否可行， 涉及到环境、能源、技术等多方面的因素。下面我们仅从能量的角度来分析这个方案。取 g=10N/kg， 水的密度ρ=1.0×103kg/m3。 ⑴若通过管道提升海水，电能效率η=60%，将 1t海水提升到海拔 1200m 处，需要电能 E1至少为 多少 ？ ⑵若每年调 4×109m 3海水入疆，即使把从罗布泊到下游的艾丁湖落差发的电全部用来提升海水，也 还需要额外提供电能。 ⑶若利用水的落差发电，发电效率也为η=60%，将 1t海水输送到艾丁湖，额外需要电能△E0为多 少？ ⑷已知三峡水电站年平均流量 Q=5.0×1011m 3，水库水面与发电机的水轮机所在位置的平均高度差 h=100m，发电站的发电效率η=60%。若“引渤入疆”，工程额外需要的电能可以从三峡水电站输送， 求在一年中“引渤入疆”工程额外需要的电能占三峡电站发电量的比例。
越长；进一步研究又发现，当设定温度不变，环境温度越低，每 1min电熨斗的工作指示灯亮的时间
越长．小明查阅资料锝知，其他条件相同，两个物体间温度差不太大的情况下，散热速度与温度差成
正比．小明为了探究该电熨斗的散热速度和电熨斗底板与环境温度差的关系，在电熨斗底扳已然达到
设定温度后将其竖直放置处于等待状态的情况下，通过实验得到如下数据：
水泵开始向储水槽内送水；当储水槽内的水位升高到某一位置时，水的压力克服弹簧弹力将活塞向左 推，当环形电磁铁到达干簧管 l正下方时，由于磁化使得干簧管接通，送入电信号至控制电路，使水 泵电动机与电源断开，水泵停止工作．
（1）若弹簧的弹力 F与压缩时的形变△L之间的关系为 F=k△L，其中 k=9N/cm，活塞的直径 D=4cm， 当环形电磁铁到达干簧管 l正下方时，弹簧的形变为△L2=4cm，此时储水槽内的水深为多少（不计 活塞受到的摩擦力，圆周率取 3） ？ （2）若希望储水槽内水位 h1降低到 0.15m 时，水泵就开始向储水槽供水，则干簧管 1和 2的触点 间隔 L应为多少 ？ （3）若储水槽为长方体，其底边的尺寸为 l.5m×2m，水泵的流量为 0.16m3/min，出水口始终开着， 流量为 0.01m3/min，求水泵每次向储水槽加水时，要工作多久才会停止 ？
7.（2013.复赛）（18分）目前市场上有一种热水器叫做“空调热水器”，又名“冷气热水器”，顾名思义，
就是可同时提供空调制冷和热水供应的热水器．其最大的好处是相比传统的电热水器和燃气热水器，
这种热水器非常节能．其原理与普通的空调相似，如图所示．
1、根据图简述这种热水器的工作原理．
2、以下为某种品牌的三种型号“空调热水器”的测定参数（在环境温度 20℃，迸水温度 20℃时测定）：
容 c水=4.2×103J/（kg•℃）]；
（2）这种热水器有一种性能参数叫做“能效比”，其定义为：当水吸收 Q的热量，电流所做的功为 W 时，能效比η=Q/W．A型热水器的为多少 ？ （3）、若 B型与其他两种型号的能效比相同，而出水温度只要求达到 45℃时，它的实际热水产率会 是多少 ？
8．（2013.复赛）（18分）图甲是小明家的调温电熨斗，额定电压为 220V，其电热丝的额定功率为 800W，图乙是其原理图． （1）小明为了搞明白电熨斗的工作原理，专门查阅了相关资料，得知：①双金属片是把长和宽都相 同的铜片和铁片紧紧地粘在一起做成的．受热时，由于铜片膨胀得比铁片明显，双金属片便会向铁片 一侧弯曲．②调温电熨斗的双金属位于金属底板上方附近．请回答：调温电熨斗在工作过程中是如何 实现金属底板温度基本恒定的 ？如果想提高金属底板的设定温度，应将升降螺丝向上移动还是向下移 动？ （2）小明在使用电熨斗时发现，室温不变，设定温度越高，每 1min电熨斗的工作指示灯亮的时间
若假设这种电车的质量（满载，含乘客）为 m=15t;正常匀速行驶时，电车受到的平均阻力 f为车重 G 的 0.02倍；正常匀速行驶时的速度为 v=10m/s。（取 g=10N/kg)，求： 1．这种电车正常匀速行驶时的功率 P行。 2．若这种电车每次充满电后持续正常行驶 5km，正常匀速行驶时的效率为?行=90%。试估算，每次 充满电，电从充电桩所获得的能量 E。 3．若每次给这种电车充满电须耗时 t=30s。试估算，充电桩为电车充电时的输出功率 P出。 4．若按电价 0.5元/kWh来计算，则每次充电需花费电费多少元 ？与之同样功能的然油公交车百公里 油耗约为 36L，燃油价格按 5.5元/L来计算，同样行驶 5km 需花费然油费多少元 ？
阅读上述材料，解答下列问题(水的密度ρ=1.O×103kg/m3，取 g=10N/kg): 1.若三峡电站上、下游水位差按 h=110m 计算，试求三峡电站将水的势能转化为电能的效率η。 2.若 34台发电机组全部发电，要达到年发电量的要求，每台发电机组平均年发电机组平均年发 电时间 t为多少天 ？
面温度约为 180℃．问该电熨斗表面温度已然达到要求，在竖直放置处于等待状态的情况下，电热丝
每 1min内将消耗多少电能 ？
9．（2013.复赛）（16分）有一种由磁性开关控制的自动水位控制装置，其基本原理结构如图所示： 当储水槽内的水位降低到某一位置时，弹簧的弹力会克服水的压力将活塞向右推，当环形电磁铁到达 干簧管 2正下方时，由于磁化使得干簧管接通，送入电信号至控制电路，使水泵电动机与电源接通，
6.（2013.） 三峡水利枢纽工程是中国规模最大的水利枢纽工程，如图 13所示。枢纽控制流域面 积约 1.0×106km2，占长江流域面积的 56%，坝址所在位置年平均流量为 Q=4.51×1011m3。水利枢纽 的主要任务包括防洪、发电、航运三方面，在发电方面，三峡水电站共安装 32台 7×105kW 水轮发电 机组，另外还有 2台 5×104kW 电源机组，总装机容量(指 34台发电机组同时工作时的总发电功 率)P=2.25×107kW，设计年发电量约 W =1011kW·h。
型号
A
B
C
额定/最高出水温度（℃）
55/60
输入功率（kW）
1.2
1.7
2.8
电源
220V/50Hz
热水产率（L/h）（△t=35±1℃） 120
170
280
环境温度范围（℃）
﹣10﹣50
请根据上表数据计算或分析：
（1）根据型号 A的热水产率，计算说明为什么这种“空调热水器”比传统的电热水器更节能[水的比热
2.（2016.决赛）（16分）2015年 4月 16日，中国首创的十秒级闪充电车在宁波正式下线，如图 14 所示。这种电车采用超级电容（一种可以直接以电能形式储存能量的设备，像蓄电池一样也有正、负 两极）作为电能存储设备。这种超级电容安全环保，可反复充放电 100万次以上，使用寿命长达十 年。与该车相匹配的充电桩安装在各公交站点，充电桩在乘客上下车的约 30s时间里即可把电充满， 并可让车持续正常行驶 5km 以上。在制动和下坡时，电车还可以把部分动能再转化为电能为超级电 容充电。
温度 0 5 10 15 20 25 30 35 40 t/℃ 电阻 t/Ω 55 50 44 41 38 35 32 29 26
005555555
(2)计算说明该空调的启动温度是多少? (3)为了节省电能，将空调启动温度设定为 25℃，控制电路中需要再串联一个多大的电阻? (4)改变控制电路的电阻可以给空词设定不同的启动温度，除此之外，请你再提出一种方便可行的调 节方案。
摩擦力为 2N．则安装电动窗帘时，对传动装置的机械效率有何要求 ？
5.（2013.预赛）小华家买了一箱牛奶，如图 20所示。她仔细观察了包装箱，对箱上的包装标志产生
了兴趣，经查阅，其中的“堆码层数极限”标志表示“相同包装件在仓储时的最大堆码层数”，即该牛奶 箱最大堆码层一数是 16层。另外，小华还测出了包装箱平放时的底面积为 0.07m2。请解答下列问题； (1)已知箱中每盒牛奶的包装袋上有“净含量 250mL257g”字样，这种牛奶的密度是多少?(计算结果保 留小数点后两位小数)
3.（2015.决赛）（13分）小亮家有一辆轿车，爸爸在给他讲车的性能时，总是说“2.0的排量”，却很 少说“功率”，为此小亮特地从刚上查到了排量的定义：活塞从上止点移动到下止点所通过的“工作客积” 称为气缸排量。如果发动机有若干个气缸，所有气缸“工作容积”之和称为发动机排量。小亮从说明书 上查到家中的轿车采用的是 LFX 直列四缸发动机，排量为 2.OL;从网上查找到了了这种轿车的输出
闭．利用双刀双掷开关，可以实现电源对电动机供电电流方向的改变．请你在图甲右侧的虚线框内，
完成电源、双刀双掷开关和接线柱间的电路连接．
（2）电动机的转速一般很高，需要安装减速装置，如图乙所示．请说明减速装置的减速原理．
（3）下表是所使用的微型电动机的部分数据．表格中，额定功率是“电动机在额定电压和额定电流下
0
请根据表中的有关数据计算：
①以额定功率运行时，该电动机的效率为多少 ？
②电动机的额外功率主要由热损耗和机械损耗造成，请分别求出以额定功率运行时，该电动机的热损
耗功率和机械损耗功率 ？
③在图甲中，减速装置、飞轮、皮带、滑轮、拉绳共同构成了传动装置．已知每半边的窗帘滑轨长度
为 1.5m，要求自动窗帘能够在 6s内从完全关闭到完全打开．拉动半边窗帘时，挂钩和滑轨间的平均