2013年第23屆“巨人杯”全國初中應用物理知識競賽復賽試卷

一、（16分）

• 1．圖甲所示的手動液壓小吊車廣泛適用于工廠、礦山、碼頭、建筑工地等場所，用來完成機器安裝、貨物裝卸等任務。起重臂由內外兩根橫截面均為長方形的銅管套在一起組成。通過調節(jié)內管在外管中的長度可以改變起重臂的長度。若起重臂處在圖丙所示的水平位置和長度的情況下，它最多能吊起800kg的重物而不會發(fā)生翻倒，且已知該手動液壓小吊車的總質量為400kg.問：
  （1）當保持起重臂的水平位置不變而將其長度調整為圖乙所示情況，通過計算說明該手動液壓小吊車可否吊起500kg的重物？
  （2）該手動液壓小吊車在圖丙所示狀況下，勻速吊起400kg重物的過程中，前后支撐輪的每個輪子對地面的壓力多大？
  
  組卷：188引用：1難度：0.7

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二、（16分）

• 2．有一種由電動機與水泵共軸安裝組成的電動水泵，如圖所示。
  它廣泛用于工廠、礦山、農田等場所，擔負排灌作業(yè)。下表為某種型號的電動承泵的技術數據：
  

  功率/kW	電壓/V	頻率/Hz	轉速/r?min-1
  2.2	380	50	2860
  楊程/m	流量/m3?h-1	配管內直徑/mm	效率
  36	10	40

  注：表格中的揚程為水泵進水管所在水面到水泵出水口之間的高度。
  在該電動水泵正常工作時，請計算：
  （1）水泵出水口處水的流速大??；
  （2）水泵的效率η．（出水口處水流的動能可忽略不計，取g=10N/kg）
  組卷：105引用：1難度：0.5

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五、（18分）

• 5．圖甲是小明家的調溫電熨斗，額定電壓為220V，其電熱絲的額定功率為800W，圖乙是其原理圖。
  
  （1）小明為了搞明白電熨斗的工作原理，專門查閱了相關資料，得知：①雙金屬片是把長和寬都相同的銅片和鐵片緊緊地粘在一起做成的。受熱時，由于銅片膨脹得比鐵片明顯，雙金屬片便會向鐵片一側彎曲。②調溫電熨斗的雙金屬位于金屬底板上方附近。請回答：調溫電熨斗在工作過程中是如何實現金屬底板溫度基本恒定的？如果想提高金屬底板的設定溫度，應將升降螺絲向上移動還是向下移動？
  （2）小明在使用電熨斗時發(fā)現，室溫不變，設定溫度越高，每1min電熨斗的工作指示燈亮的時間越長；進一步研究又發(fā)現，當設定溫度不變，環(huán)境溫度越低，每1min電熨斗的工作指示燈亮的時間越長。小明查閱資料得知，其他條件相同，兩個物體間溫度差不太大的情況下，散熱速度與溫度差成正比。小明為了探究該電熨斗的散熱速度和電熨斗底板與環(huán)境溫度差的關系，在電熨斗底板已然達到設定溫度后將其豎直放置處于等待狀態(tài)的情況下，通過實驗得到如下數據：
  

  電熨斗每1min工作時間t/s	15	18	21	24	27	30
  電熨斗底板與環(huán)境的溫度差Δt/℃	100	120	140	160	180	200

  假定電熨斗每1s散發(fā)的熱量為Q，請你幫助小明寫出Q與Δt的關系式。
  （3）利用第2問的結果回答：如果使用該電熨斗在溫度為20℃的房間熨燙毛料西服，要求電熨斗表面溫度約為180℃．問該電熨斗表面溫度已然達到要求，在豎直放置處于等待狀態(tài)的情況下，電熱絲每1min內將消耗多少電能？
  組卷：166引用：1難度：0.5

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六、（18分）

• 6．目前市場上有一種熱水器叫做“空調熱水器”，又名“冷氣熱水器”，顧名思義，就是可同時提供空調制冷和熱水供應的熱水器。其最大的好處是相比傳統的電熱水器和燃氣熱水器，這種熱水器非常節(jié)能。其原理與普通的空調相似，如圖所示。
  1、根據圖簡述這種熱水器的工作原理。
  2、以下為某種品牌的三種型號“空調熱水器”的測定參數（在環(huán)境溫度20℃，進水溫度20℃時測定）：
  

  型號	A	B	C
  額定/最高出水溫度（℃）	55/60
  輸入功率（kW）	1.2	1.7	2.8
  電源	220V/50Hz
  熱水產率（L/h）（Δt=35±1℃）	120	170	280
  環(huán)境溫度范圍（℃）	-10-50

  請根據上表數據計算或分析：
  （1）根據型號A的熱水產率，計算說明為什么這種“空調熱水器”比傳統的電熱水器更節(jié)能[水的比熱容c_水=4.2×10³J/（kg?℃）]；
  （2）這種熱水器有一種性能參數叫做“能效比”，其定義為：當水吸收Q的熱量，電流所做的功為W時，能效比η=Q/W．A型熱水器的為多少？
  3、若B型與其他兩種型號的能效比相同，而出水溫度只要求達到45℃時，它的實際熱水產率會是多少？
  組卷：105引用：2難度：0.1

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