2016年度第二十六届全国初级中学应用物理学习知识资料竞赛复赛试题.和内容规范标准答案

1、2016 年第二十六届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题（2016复）一、（16分）图1是带烘干功能的滚桶洗衣机，额定电压为220V。洗衣机中的电动机在不同工作环节的电功率由电脑芯片控制。图2为某次正常洗衣过程中电动机和电热丝的电功率随时间的变化情况。若该次洗衣过程共消耗电能0.745kWh,求：（1）此次洗衣过程中电动机共消耗的电能；（2）烘干用电热丝的电阻。图1 1图2 2（2016复）二、（16分）相较于特高压交流输电，特高压直流输电具有造价低、损失小、系统稳定、调节快速、运行可靠等优点，有“世界电力高速公路”之称。例如我国正在建设中的全世界首个土1100kV高压直流输电线路，设计输送功率

2、1200万千瓦，每千公里输电损耗仅为1.5%，输送距离为3324公里。（1）按照国家标准，火力发电厂的发电煤耗均统一以输出1kWh电能所消耗的标准煤的质量表示（标准煤的热值为2.93X107j/kg）。目前国内大型火力发电厂实际发电煤耗大致为320g/kWh，不就这种火力发电厂的发电效率。（2）大型火力发电站每天需要消耗多少标准煤，才能满足上述高压直流输电线路输送电能的要求？（3）采用高压直流输电，电能在输送过程中的损耗主要来自于电流通过金属导线时产生的电流热效应。试推导，若这条输电线路只采用土550kV超高压直流输电方式输送容量（即最大输送电功率）完全相同的电能，每千公里损耗约为百分之多少？

3、（2016复）三、（16分）图3甲所示为某小区户外健身场地中的一种健身器材,各部分尺寸如图3甲所示,锻炼的人坐在座椅上（如图3乙所示）竖直向下方向拉牵引杆手柄，可以将自己拉离地面，如图3丙所示。若正在锻炼的人体重为80kg,座椅总质量为40kg,其余部分质量忽略不计，取g=10N/kg。（1）请回答座椅下方立柱CD与起固定作用的立柱AB间的杠杆为什么做成相互平行的双杠杆？（2）若人的手臂沿竖直向下方向用力拉牵引杆手柄，请估算两手共需要用多大的力才能将自己和座椅拉离地面。并说明估算过程中做了哪些近似。甲丙图3 3（2016复）四、（18分）我们可以认为光是由一个个能量粒子组成的，组成光束的每一个

4、能量粒子所拥有的能量可以近似为Eo=3.9X10-19J。（若球的半径为r,则球的表面积S=42）（1）一个功率P=100W的白炽灯泡，其发光效率为15%,假设灯泡可以均匀地向四周辐射光能量，求在距灯泡40cm处垂直于光的传播方向上1cm2的面积内，每秒种平均通过的光能量粒子的数量。（2）已知太阳辐射的总功率Po=4x1026W，太阳到地球的距离r=1.5x1011m,太阳光传播到达地面的过程中由于云层的反射和大气的吸收作用，大约有60%的能量损耗，太阳能电池的能量转化效率为15%,某太阳能电池板设计的输出功率为2000W。求：1此太阳能电池板的最小面积。2此电池板上每平方厘米的面积上，每秒钟

5、平均吸收的光能量粒子的数量。（2016复）五、（18分）滑动摩擦力的大小f与相互接触的两个物体间的压力和接触面的粗糙程度有关，接触面越粗糙，压力N越大，滑动摩擦力f也越大，并满足仁曲的关系，式中与接触面的情况有关。如图4甲所示，两本相同的书，每本200页（即100张），每张纸的质量mo约为1g。现将两本书静置在水平桌面上，且逐张交叉叠放在一起，交叠部分的面积为书页面积的一半大小，并用不可伸长的细绳穿过书的中央，如图4乙所示。已知纸与纸之间、纸与桌面间均可认为0.3,取g=10N/kg。（1）将穿过左侧书A的细绳固定不动，用水平力F把书B匀速抽出，如图4丙所示，求水平力F的最小值。（2）若将穿过

6、右侧书B细绳固定不动，用水平力F把书A匀速抽出，求水平力F的最小值。甲乙丙（2016复）六、（16分）在南方，很多家庭的屋顶上安装有利用太阳能加热的水箱，利用磁铁、两个双触点的干簧管和一个带辅助触点的继电器，组成一个水箱自动补水控制电路，所用元件如图说明：磁铁与水箱中的浮子固定相连，可随水箱中水面的高低变化而上下移动（水箱和其中的浮子均未画出）。干簧管有两个触点，一个常闭触点和一个常开触点。当磁铁由于水箱中水面变化而靠近干簧管时,常闭触点断开，常开触点接通；当磁铁由于水面变化而离开干簧管时，两个触点复原。继电器有两对触点,主触点和辅助触点，继电器线圈不通电时，两对触点均处于断开状态，当继电器线

7、圈通电时，两对触点同时闭合。使用时主触点接在工作电路中，辅助触点接在控制电路中。请你完成下列任务：（1）在图中完成电路的连接；（2）说明电路的工作过程。5所示。弟1 1页共4 4页2016 年第二十六届全国初中应用物理竞赛复赛试题参考解答与评分标准说明，.提供的参考解答除选操题外，不一定都是惟一正确的.对于那些与此解答不同的解答，正的，同样得分-.2评分标准只是按一种思路与方法给出的,在阅卷过程中会出现各种不同情况， 可按照本评分&准的耕神定也具体处理办法，但不要与本评分标准有较大偏鹿。3.同答题或计算应是按照分步方法始分的.在汗分标准中常常写出(1)式几分，(2)式凡分这里的式子是用

8、来代表步骤的若考生并未写出这个式子，而在文字表达或以后的解魁过程中反映了这一步SL同样得分.没有写出任何式子或文字说明， 只给出所后结果的,不能得分.4.参考解答中的敢字结果是按照有效散字的运算鬟求给出的， 但对考生不激要求不要因为有效数字的错飒而扣分.5.在最后定奖时，如果却分相网的过获奖名额，因而曜于选拔时或对待选试卷进行加分讲判.加分评判的基本依据是：(1)所用方法或原理不是课本所讲的.具有创新性.应加分；(2)方法简便，应加分I(3)提出室种正确解法，应加分*(4)试卷表达规范，条理清楚，施充分利用数学丁具，应加分.上述各项的执行都需由竟赛轴导小组做出规定(省统-分配奖励名额的由省决定

9、，地、市分配笑励名额的由地、市决定工十，(16分)*L根据，胜Mff=0.255kWb+OC.lkWh4fl.*0+6kWh-0235kWh6分.2,电热建耗电：一；声lM).5kWh=fl.5kWh:5分由图2可知*电热丝和电动机独立工作，因此电动机和电热丝为并联,电拽嬉工作时两端电压；火220V(f-22O3电热丝电阻上&花!=节耘顽P3W6g=48.4fl5分第2 2页共4 4页二、（16分）L由糖意可知；/-fT昨&=虹近一=38.4%2.93x10J/垃x02kg2每天输送的电能为F=Pf.2xlO7kWx24h=2.8J(xl()sk*Wh.；3允相当于火力发噌站消

10、耗标准煤的质量为、丁 f,/a8脚苻2.88妇0*kWhx0.32kg/kWh=9.22x10kg3分3输送线路相同，即线路的电阻/?相同.:3分_号.三1(16分)L相互平行的双机杆,可以保证在杠.杆转动过程中， 座椅卜面的立柱CD始终与其固定作用的立柱AB平行，使座位表面保持舒适的水平锐M 根据杠杆平衡豺知用心位-可得；F|*42cm=Fi*K)cni3分FIGCE(GKH?A-fi)*2LcHL:.4分解得：Fi=400N;.“:.32分上述估算中进行的曲处理有：.，.1)各转轴处的摩擦；(2)各力臂的确定：(3)连杆和江杆自重.，.3分四.(18分)L单包时间内灯泡发光的能最：曷泓广1

11、5J2分距灯泡40cm处垂直于光传播方向上】cn?上的能量希送容量(最大电功率)相同，则,.4.81=.rt-_s-_,-.,甲叫2-.:-.。理如试=24.；-；.；.二：、一,E，一.一=4/=4L第3 3更共4 4页E*=7.46x1042分4 酒距灯泡40cm处垂直于光传播方皮上1cm2上的光粒子个数M=E2/E(r=L9x0!i个：2分2.(1)箪位时间内太阳光到达地面垂直于光传播方向单位面积上的能量号婪T-566J2分4叱设太阳能电源板的最小面积为根据太阳能电池的能量转化效率有输出功率的要求应有E 揶 2S=P由3分(答案在23-24之间均可算正确)(2)设电池板单位面积上每秒钟平

12、均吸收的光粒子数为此.刻有庄2分解得聊=L45x1/1m2分所以每平方厘米面积上的光粒子个数为/IM45M017个2分五、(18分)(1)交菱的一半所受到的滑动摩擦力为尸1=(1+2+3+200)10050nig*4分没有交叠的一半所受到的滑动摩擦力为：&=100牛xmqg/2=5Wtm曜4分因为匀速抽出，根据二力平衡，水平力与滑动摩擦力相等2分F=F|+F2=01叫用嗜=3O.3N4分2)因为匀速抽出，根据二力平徽，水平力与滑动摩擦力相等交查的一半所受到的滑动摩擦力为F=(1+2+3十*+199)/POn喝是也50m2分没有交叠的一半所受到的滑动摩擦力为：Fi1分因为匀速抽出，根据二力平衡，水平力与滑动摩擦力相等，所以F=F】*F?=1KXX)/麻og=3ON,1分第4 4页共4 4页六、（16分）连接电路如答图I所示.继电器主触点与水泵电机串联，接到电机的工作电源。4分（工作电路连接正确4 4分）干,管1的常开触点与干簧管2的常闭触点串联再与维电器线圈串联后接到控制回路的工作电源。继电器辅助总点与干黄管I井联，其作用是自锁4分（控制电路连接正确4 4分）电路工作过程：当磴校随水箱中水面蛮化降至干簧管1时，干黄骨1的常开触点被吸合，控制电路接通继电器线幽通电，吸合街铁，同时通过绝缘拉杆带动继电器的两组触点闭合，主触点接通工作电疏，使水泉电机转动，水箱中开始补水2分磁技