2013年全国初中物理竞赛复赛试题及解析讲义.doc

2013年第二十三届全国初中应用物理竞赛复赛试题 注意事项； 1．请在密封线内填写所在地区、学校、姓名和考号。 2．用蓝色或黑色钢笔、圆珠笔书写。 3．本试卷共有六个大题，满分为l00分. 4．答卷时间：2013年4月l4日（星期日）上午9：30～11：10。 一、（16分）图l甲所示的手动液压小吊车广泛适用于工厂、矿山、码头、建筑工地等场所，用来完成机器安装、货物装卸等任务。起重臂由内外两根横截面均为长方形的铜管套在一起组成。通过调节内管在外管中的长度可以改变起重臂的长度。若起重臂处在图l丙所示的水平位置和长度的情况下，它最多能吊起800kg的重物而不会发生翻倒，且已知该手动液压小吊车的总质量为400kg。问： 1．当保持起重臂的水平位置不变而将其长度调整为图1乙所示情况，通过计算说明该手动液压小吊车可否吊起500kg的重物？ 2．该手动液压小吊车在图l丙所示状况下，，匀速吊起400kg重物的过程中，前后支撑轮的每个轮子对地面的压力多大？ 二、(16分)有一种由电动机与水泵共轴安装组成的电动水泵，如图2所示。它广泛用于工厂、矿山、农田等场所，担负排灌作业。下表为某种型号的电动承泵的技术数据： 注：表格中的扬程为水泵进水管所在水面到水泵出水口之间的高度。 在该电动水泵正常工作时，请计算 1．水泵出水口处水的流速大小； 2．水泵的效率η。（出水口处水流的动能可忽略不计，取g=10N／kg） 三、(16分)15岁的小明和爸爸妈妈一起去某古镇旅游时，发现了一处“酿洒作坊”， 还在酿造某种当地特产的白酒。作坊里的一些装置（如图3所示）引起了她的好奇心。导游介绍说这个装置名为“木榨”，将事先经过浸泡、蒸煮、发酵的糯米和水的混合物（称为“酒醪”）装入绢袋，再放入右侧的榨箱内（榨箱下面铺有竹帘），盖上压板和砧木，将横梁的一端卡在右边立架的F点，用E点压住砧木，左端的D点被一根竖直的木条与下面的木架AC的B点连接起来，然后在本架左边的A处木板上放上沉重的石条来施加持续的压力，就可以将酒醪中的液体压榨出来。他站在木榨侧面正对着木榨拍下了此照片，回到家后用刻度尺测量了照片上的一些尺寸，如图3（单位：mm）。 1．他当时用自己的手测测了旁边放置的石条，每块宽约l拃（1“柞”为尽力伸开手掌后，拇指尖到中指尖的距离），长约为2拃加一掌宽，厚约为一掌宽，他还查阅了石头的密度，发现各种石头的密度一般不同，就选了其中一种石头密度值ρ=2.7×l03kg/m3；根据这些数据估算每块石条的质量，进而估算当在A处增加5块石条时，砧木受到的压力的增加量。 2．在酒坊另一个角落，有两个用粗管连接的圆柱形容器．如图4甲所示，上面分别写着“蒸馏锅”和“冷却池”。将压榨出的酒液放入蒸馏锅内，将上盖密封后，在底部用柴火加热；从冷却池的上方可以看到，池内的水中浸泡着一段螺旋状的管道，外壁分别接有两个水管和一个出酒管，如图4乙所示。冷却池里的管道为什么要做成这种形状？ 3.试分析冷水应该从冷却池的A、B那个口进入，为什么？ 4.从冷却池出酒口流出的酒液和蒸馏锅内剩下的液体相比，哪个的密度大？为什么？ 四、（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5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，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ΔL之闻的关系巍F＝kΔL，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ΔL2＝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？ 五、(18分)图6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6乙是其原理图。 l。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