2015年第二十五屆全國(guó)初中應(yīng)用物理競(jìng)賽復(fù)賽試卷

一、解答題（共6小題，滿分100分）

• 1．小剛在和家人逛公園時(shí)，發(fā)現(xiàn)園藝工人在用一種叫做高枝剪的工具修剪樹(shù)枝。如圖是高枝剪頭部結(jié)構(gòu)的照片。使用時(shí)，用高枝剪的定刀口鉤住高處要剪斷的枝杈，拉動(dòng)右側(cè)拉繩，動(dòng)刀口則可繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以輕松剪斷樹(shù)枝。
  （1）根據(jù)此圖估算，當(dāng)園藝工人用50牛的力拉繩端時(shí)，剪刀的動(dòng)刀口會(huì)對(duì)樹(shù)枝產(chǎn)生的剪切力大約多少？
  （2）實(shí)際情況下對(duì)數(shù)值產(chǎn)生的剪切力會(huì)小于上述估算值，試分析各種可能的原因。
  組卷：152引用：1難度：0.3

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• 2．電飯鍋大多具有自動(dòng)燜制米飯且保溫的功能，某電飯鍋工作電路的簡(jiǎn)圖如圖所示。其中，S₁為磁鋼式限溫開(kāi)關(guān)，其工作特點(diǎn)是：電飯鍋開(kāi)始工作時(shí)，需要人為下壓使其閉合，并被磁鐵吸住而保持閉合狀態(tài)；當(dāng)鍋底的溫度達(dá)到103℃時(shí)，會(huì)因磁鐵的磁性減弱而自動(dòng)斷開(kāi)，且在無(wú)外力作用不會(huì)再自動(dòng)閉合。S₂為雙金屬片保溫開(kāi)關(guān)，工作特性是當(dāng)鍋底溫度達(dá)到約70℃以下時(shí)自動(dòng)閉合，溫度達(dá)到約80℃時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)。R為電熱盤(pán)。
  （1）請(qǐng)說(shuō)明該電飯鍋在自動(dòng)燜制米飯并實(shí)現(xiàn)保溫的過(guò)程中，各元件的工作情況。
  （2）若在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下用這種電飯鍋燒水，請(qǐng)說(shuō)明各元件的工作情況。
  組卷：94引用：1難度：0.4

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一、解答題（共6小題，滿分100分）

• 5．風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)，風(fēng)機(jī)葉片在風(fēng)力的推動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，然后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。已知風(fēng)能密度（單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的風(fēng)能）W=0.5ρv³，其中v為風(fēng)速，ρ為空氣密度。
  某臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)機(jī)葉片的旋轉(zhuǎn)面積約S=5×10³m²（即葉片旋轉(zhuǎn)過(guò)程中所掃過(guò)的面積），在工作過(guò)程中始終保持風(fēng)速與葉片的旋轉(zhuǎn)面垂直。當(dāng)?shù)乜諝饷芏葹棣?1.2kg/m³。
  （1）請(qǐng)分別說(shuō)出風(fēng)力發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)和不足；
  （2）當(dāng)風(fēng)速v₁=8m/s時(shí)，求1s內(nèi)流過(guò)葉片旋轉(zhuǎn)面的空氣質(zhì)量；
  （3）當(dāng)風(fēng)速v₂=10m/s時(shí)，1h輸出電能約為960kW?h,若傳動(dòng)裝置和齒輪箱的能量損失不計(jì)，其中發(fā)電機(jī)的效率為80%，求風(fēng)機(jī)的效率。
  組卷：229引用：1難度：0.5

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• 6．物體在空氣中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受空氣的阻力f與其相對(duì)于空氣的速度v有關(guān)。我們把研究的對(duì)象簡(jiǎn)化成半徑為r的球體，并認(rèn)為空氣相對(duì)于地面靜止。當(dāng)物體的速度v比較小時(shí)，空氣阻力f=6πηrv,式中空氣的黏度η≈1.8×10^-5Pa?s,不考慮它隨溫度的變化；當(dāng)物體的速度v比較大時(shí)，空氣阻力f=

  πρ

  r

  2

  v

  2

  5

  ，式中ρ為空氣的密度。依據(jù)以上的規(guī)律，請(qǐng)分析以下問(wèn)題：
  （已知球體的體積公式為V=

  4

  π

  r

  3

  3

  ，ρ=1.29kg/m³，ρ_水=1.0×10³kg/m³，g=10N/kg）
  （1）試用第二個(gè)空氣阻力的表達(dá)式計(jì)算半徑分別為r₁=10^-6m與r₂=10^-3m的水滴在空中豎直下落過(guò)程中可分別達(dá)到的最大速度？
  （2）通過(guò)計(jì)算說(shuō)明這兩種水滴各適合哪一個(gè)阻力表達(dá)式。
  組卷：344引用：1難度：0.3

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