历年全国初中应用物理知识竞赛压轴题2017年版.docx

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，引起了全国言论的广泛关注。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h 1=1200m，从罗布泊到下游的艾丁湖，又有近h 2=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，须要电能E 1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，也还须要额外供给电能。
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，额外须要电能△E 0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”，工程额外须要的电能可以从三峡水电站输送，求在一年中“引渤入疆”工程额外须要的电能占三峡电站发电量的比例。

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。这种电车采纳超级电容（一种可以干脆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。这种超级电容平安环保，可反复充放电100万次以上，运用寿命长达十年。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时间里即可把电充溢，并可让车持续正常行驶5 km以上。在制动和下坡时，电车还可以把局部动能再转化为电能为超级电容充电。

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．若这种电车每次充溢电后持续正常行驶5km，正常匀速行驶时的效率为行=90%。试估算，每次充溢电，电从充电桩所获得的能量E。
3．若每次给这种电车充溢电须耗时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？

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：活塞从上止点挪动到下止点所通过的“工作客积”称为气缸排量。假如发动机有若干个气缸，全部气缸“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纳的是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一样时，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，对原有的窗帘盒进展改造．

（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．变更通过微型电动机的电流方向，就可变更其转轴转动的方向，从而将窗帘翻开或关闭．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变更．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，须要安装减速装置，如图乙所示．请说明减速装置的减速原理．
（3）下表是所运用的微型电动机的局部数据．表格中，额定功率是“电动机在额定电压和额定电流下工作时的输出功率”，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
工作电压范围U/V
额定电压U额/V
额定电流I额/A
额定功率（输出）P输/W
额定转速n/r•min﹣1
堵转电流I堵/A
RS﹣360SH﹣14280
8.0﹣30﹣0
12
0.34
2.15
5000
1.36
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，要求自动窗帘可以在6s内从完全关闭到完全翻开．拉动半边窗帘时，挂钩和滑轨间的平均摩擦力为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。她细致视察了包装箱，对箱上的包装标记产生了爱好，经查阅，其中的“堆码层数极限”标记表示“一样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250mL 257g”字样，这种牛奶的密度是多少(计算结果保存小数点后两位小数)

(2)若在仓储时堆码层数到达了极限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)利用所学的物理学问，说明为什么要对包装箱设置“堆码层数极限”。
25.如图21所示为某爱好小组为学校办公楼空调设计的自动限制装置，R是热敏电阻，其阻值随温度变更关系如下表所示。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)请简要说明该自动限制装置的工作原理。
温度t/℃
0
5
10
15
20
25
30
35
40
电阻t/Ω
550
500
445
415
385
355
325
295
265

(2)计算说明该空调的启动温度是多少
(3)为了节约电能，将空调启动温度设定为25℃，限制电路中须要再串联一个多大的电阻
(4)变更限制电路的电阻可以给空词设定不同的启动温度，除此之外，请你再提出一种便利可行的调整方案。

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。枢纽限制流域面积约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。
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=110 m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，要到达年发电量的要求，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？

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，就是可同时供给空调制冷和热水供给的热水器．其最大的好处是相比传统的电热水器和燃气热水器，这种热水器特别节能．其原理与一般的空调相像，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）：
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：当水汲取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一样，而出水温度只要求到达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，特地查阅了相关资料，得知：①双金属片是把长和宽都一样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旁边．请答复：调温电熨斗在工作过程中是如何实现金属底板温度根本恒定的？假如想进步金属底板的设定温度，应将升降螺丝向上挪动还是向下挪动？
（2）小明在运用电熨斗时发觉，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越长；进一步探讨又发觉，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，其他条件一样，两个物体间温度差不太大的状况下，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，在电熨斗底扳已然到达设定温度后将其竖直放置处于等待状态的状况下，通过试验得到如下数据：
电熨斗每1min工作时间t/s
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，请你扶植小明写出Q与△t的关系式．
（3）利用第2问的结果答复：假如运用该电熨斗在温度为20℃的房间熨烫毛料西服，要求电熨斗外表温度约为180℃．问该电熨斗外表温度已然到达要求，在竖直放置处于等待状态的状况下，电热丝每1min内将消耗多少电能？

9．（2013.复赛）（16分）有一种由磁性开关限制的自动水位限制装置，其根本原理构造如图所示：当储水槽内的水位降低到某一位置时，弹簧的弹力会克制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，送入电信号至限制电路，使水泵电动机与电源接通，水泵开场向储水槽内送水；当储水槽内的水位上升到某一位置时，水的压力克制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，送入电信号至限制电路，使水泵电动机与电源断开，水泵停顿工作．

（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）若盼望储水槽内水位h1降低到0.15m时，水泵就开场向储水槽供水，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，要工作多久才会停顿？

10．（2013.复赛）（16分）15岁的小明和爸爸妈妈一起去某古镇旅游时，发觉了一处“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1所示）引起了她的新奇心．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1（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1拃（1“柞”为尽力伸开手掌后，拇指尖到中指尖的间隔 ），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，发觉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，如图乙所示．冷却池里的管道为什么要做成这种形态？
（3）试分析冷水应当从冷却池的A、B哪个口进入，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？

11．（2013.复赛）（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：
功率/kW
电压/V
频率/Hz
转速/r•min﹣1
2.2
380
50
2860
杨程/m
流量/m3•h﹣1
配管内直径/mm
效率
36
10
40

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视不计，取g=10N/kg）

12. （2013.复赛）（16分）图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．通过调整内管在外管中的长度可以变更起重臂的长度．若起重臂处在图丙所示的程度位置和长度的状况下，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）当保持起重臂的程度位置不变而将其长度调整为图乙所示状况，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？

13．（2013.初赛）（12分）工人师傅常常运用一种称为“大力钳”的工具夹紧或切断金属材料，图所示为用于切断金属所常用的一种小型大力钳，其各局部尺寸已在图中标明（单位为cm）．若工人师傅的单手最大握力为900N，他运用该大力钳时，在被钳材料处可以产生的最大压力为多大？

14.(2012·全国竞赛)（12分）如图甲所示为某型号汽车的自动测定油箱内油量的电路原理图，其中电源两端的电压恒为24V，R0为定值电阻，A为油量指示表（一只量程为0～0.6A的电流表），Rx为压敏电阻，它的上外表受力面积为10cm2，其阻值与所受压力的对应关系如图乙所示。油箱的上下两局部皆为长方体形态，下半局部的横截面积为、20dm2，高为2dm，上半局部的横截面积为10dm2，油箱加满油时油的总体积为60dm3。当油箱装满油时，油量指示表的示数如图丙所示。已知：ρ汽油＝0.7×103kg／m3，取g=10N／kg。
1．当油箱内汽油用完时，油量指示表的指针指向某一位置，求此位置所对应的电流值是多少；
2．若汽车在高速马路匀速行驶400km，油量表由满刻度指向满刻度的位置，求该汽车每行驶100km消耗汽油多少升；

3．在上面第（2）问所述的行驶过程中发觉，油量表的示数在开场运动的一段时间内变更较快，而后来一段时间内变更较慢，请说明其中的缘由。

进水
回水
测温三通
水量调整阀
热量表
热量表热量计量系统组成
用

户
图2

15.(2012·全国复赛)(16分)长期以来，我国北方地区城镇居民的冬季采暖计量一般都按住宅面积收费，导致用户节能意识差，造成严峻的资源奢侈。作为建筑节能的一项根本措施，近几年局部地区试点以热量表作为计量收费的根据和手段，经测算可节能约20%~30%。172
如图2所示，一个完好的热量
表由以下三个局部组成：一只液体
流量计，用以测量经热交换的热水
流量；一对用铂电阻制作的温度传
感器，分别测量供暖进水和回水温
度；一低功耗的单芯片计算机，根
据与其相连的流量计和温度传感器
供给的流量和温度数据，利用热力
学公式可计算出用户从热交换系统
获得的热量，通过液晶显示器将测量数据和计算结果显示出来172教学网
以下是某用户家中的热量表的局部参数，已知水的比热容取4.2×l03J/(kg·C)，自然气的燃烧值约为8×107J/m3。
最大流量/m3h-1
2.5
测温范围℃
4 ~100
温差范围/K
2~50
最大水压/MPa
1.6
电源
3.6V 2Ah
电源寿命
≥5年
网
（1）试通过以上数据计算该型号热量表能测量的最大供热功率是多少？
（2）在一次要查看热量表记录状况时，通过逐次点按计量表上的信息显示按钮，液晶显示器逐项显示出了下列数据：
供水温度：52.5℃
回水温度：49.7℃
瞬时流量：0.777m3/h
累计热量：46235.67kW·h
工作时间：19104h46min

根据这些数据推算，求此次查看时该用户家平均每小时从暖气中得到的热量约为多少J？到此次查看时为止，该用户从这套供暖系统得到的总能量相当于完全燃烧了多少m3的自然气？
(3)假如出现大风降温天气，住宅通过外墙散热的速度会加大。从原理分析，应当在家中怎样调整，才能保持室内温度不出现明显下降。
(4)这种型号的热量表平均耗电功率不超过多大
(5) 2010年国家将渐渐在全国推广运用供热分户计量。假设某城区在未运用热量表计费时，一年热力公司共消耗自然气40亿立方米，现有30%的用户运用热量表，在运用后平均每户节能20%。按此状况计算，这些运用热量表的用户一年可节约多少自然气 172

16.(2012·全国复赛)（18分）在一些地区的电力线路敷设过程中，会运用简易绞盘将沉重的混凝土电线杆立起来。其主要构造如图4所示。作业前，先将绞盘底座坚固地固定在地面上，立杆作业时，根据实际须要，支配1~ 4人分别推动不同的横杆末端，使横杆绕轴做顺时针转动，这样系在电线杆上的钢丝绳就被不断地缠绕在轴上，电线杆被渐渐拉起并最终坚直站立。己知，某个绞盘的轴直径D=l0cm，各横杆末端到轴心的间隔 L=lm。在一次立杆作业中，所立的电线杆所受重力G=6200N，长L0=10m，其重心距粗端4m。若在电线杆升至某时刻时的情形如图5所示，设此时绞盘的机械效率η=80%，定滑轮的阻力可忽视不计。172教学网
图5
图4

1．若此刻仅有一名施工人员推横杆，则该施工人员对绞盘横杆所施加的最小推力F为多少
2．在整个立杆过程中，施工人员对绞盘横杆的最小推力F的变更状况如何
3．在立杆作业时，施工人员一般要求绞盘离所拉的电线杆适当地远一些，请定性分析这样做的缘由。172教学网

图6

17.(2012·全国复赛)（18分）应急照明灯是在正常照明电源发生故障时，能持续照明而不连续工作的一类灯具， 如图6所示。应急照明灯主要由灯泡(或LED灯珠)、蓄电池、
充电器、自动限制电路及相关部件组成。在照明电源正常状况下，应急照明灯通过充电器给蓄电池充电，此时，自动限制电路及相关部件自动将灯泡 (或LED灯珠)与蓄电池断开不发光。当照明电路突然停电时，应急照明灯通过自动限制电路及相关部件自动把灯泡(或LED灯珠)跟蓄电池接通，从而实现自动应急照明。下表为某型号应急照明灯的主要技术数据：
输入电压
充电时间
应急照明时间
应急照明功率
AC 220V
<24h
>90min
0.96W×2
应急照明光源
蓄电池
种类
数量
灯泡额定电压
类别

额定电压
容量
灯泡
2只
2.4V
Ni-Cd
2.4V
1.8Ah
1．在该型号应急照明灯刚投入运用阶段，待蓄电池充溢电后，可以实现的最长连续应急照明时间为多少 172教学网
2．小兰跟教师提出自己要设计并组装一只简易的应急照明灯。教师告知她试验室现有以下器材：双孔插座及与之配套的插头1套、小灯泡〈额定电压： DC3.0~3.4V，额定电流：350mA) 4只、电磁继电器（额定电压：DC6V；额定电流：0.15A）1套及与之配套的低压直流电源(输入电压：AC220V，输出电压：DC6V) 1台、蓄电池(两端电压：6V) 1只及与之配套的充电器(输入电压：AC220V，输出电压：DC6.3V)1只、导线(足量).如图7所示。

(1)请你扶植小兰在图7上完成简易应急照明灯的接线。要求如下
17 ①家庭电路正常工作时，充电器自动给蓄电池充电，各灯泡均不发光；
17 2②当家庭电路停电时，蓄电池自动给各灯泡供电，使各灯泡均正常发光，且在一盏小灯炮灯丝烧断后还应当有局部小灯泡能正常工作；72教学网
(2)小明看到小兰的连接电路后，认为可以去掉低压直流电源，而将电磁铁的两个接线柱干脆接在充电器的输出端。请分析这样做不行行的缘由。

18.(2011·全国竞赛)(15分)随着新能源、低碳等理念的普及，小明设想出了一种完全以太阳能电池为能源的汽车，以下是他查到的一些数据:太阳辐射的总功率P总=3.9x1026 W，太阳到地球的间隔 为1.5×1011 m，阳光穿过太空和地球四周的大气层到达地面的过程中的能量损耗约为51%;太阳光垂直照耀时，太阳能电池的能量转化效率最高约为15%;假设一辆太阳能电池车的质量约为750kg，期望到达的最高时速为72km/h，车辆行驶过程中的平均阻力约为车重的0.02倍，车身最多能敷设的太阳能电池板的面积约为8m2，驱动电机可以将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率。(已知半径为r的球的外表积为S=4πr2)
1. 根据以上数据，通过计算对小明的设想进展分析与评价。
2. 你对他的设想有什么改良建议

19.(2011·全国竞赛) (12分〉小明的父亲为理解决全家人夏季淋浴问题，想自己动手作一个太阳淋浴器，他买来了一个圆柱形金属桶，一个压力传感开关，两个圆柱体以及细线若干。初步设计如图13所示，其中A、B两个圆柱体通过细绳与压力传感开关相连。
己知: 圆柱形金属桶的底面积Sl=0.5 m2，高h1=50 c m;压力传感开关的作用是当它受到竖直向下的拉力到达10 N时闭合，通过限制水泵从进水口向桶内注水，当拉力等于4N时断开，水泵停顿向桶内注水: 两个圆柱体的底面积S2=40 cm2，高h2=12 cm，每个圆柱体重G=6N。要求当水桶内储水量达200 L时停顿注水，当储水量剩余40L时开场注水。
请你扶植小明的父亲在其初步设计的根底上，求出满意上述要求的两段细线的长度。(压力传感开关与金属桶间的间隔 、细绳质量与体积、计算储水量时圆柱体排水体积忽视不计)

20.(2011·全国竞赛)(12分)微波炉是一种利用向食物放射微波，进而将以微波形式存在的电磁能转化为内能来对食物加热的厨具。因为微波可以深化食物外表内约5 cm，因此与蒸烤类厨具比拟，具有加热更加快速的特点。
小明家最近买了一个微波炉，他听人们讲利用微波炉对食物加热，不仅加热时间短，还具备加热效率高的特点。为了验证后一种说法，他确定借助电能表、手表、温度计等器材实际测量一下微波炉在高火挡烧水时的效率。
为此他查看了家中微波炉后面的铭牌，上面注明额定输入功率为1 200 W，他又查看了他家的单相电子电能表，上面注明3200 imp / kW·h(它表示每消耗电能1 kW·h，该电能表上面的发光二极管闪耀3 200次)。之后，他关闭其他全部家用电器，将体积为1L、温度为20°C的水放入微波炉并用高火开场加热，同时用钟表计时并记录电能表上 面的发光二极管闪耀的次数，历时4 min，电能表上面的发光二极管闪耀了256次，此时取出并测得水的温度为72 °C，请你扶植小明计算微波炉烧水时的效率。
微波炉中放射微波的器件叫做微波管，若某微波炉内的微波管只有一只，且该微波管只能在额定电压下以额定功率工作，请答复这个微波炉是如何仅仅利用这只微波管实如今不同挡位工作的呢

21.(2011·全国复赛)(18分)电动木工机械的独创和应用大大地降低了木工的劳动强度，且大幅度地进步了劳动效率。木工圆锯机就是一种常见的用来锯切木料的电动木工机械。如图7所示为某型号电动木工圆锯机，其主要构造如图8所示。它采纳电动机作为动力，通过皮带传动的方式带动与圆形锯盘共轴安装的皮带轮，从而带动周边有齿的圆形锯盘高速转动以锯开木料。它的主要技术数据如下表：

1. 小明细致视察圆形锯盘后发觉，圆形锯盘的周边除了有齿外，还开有图9所示的很深的缝，缝的底端打有一个小圆孔，锯齿局部还比锯盘局部稍厚一些。请你从物理学的角度说说这样做的道理。
2. 该型号电动木工圆锯机正常工作时，图8中的哪一侧皮带上的拉力较大并说明你做出推断的理由。
3. 若测得与圆形锯盘共轴安装的皮带轮的直径为9.2cm，电动机的皮带轮的直径为11.0cm。电动机满负荷工作时配套电动机输出机械能的效率为90%，则此时皮带上较大的拉力与较小的拉力的差值是多大
4. 若将皮带传动的效率看作100%，共轴传动的摩擦损耗不计。试估算该型号电动木工圆锯机安装最大锯盘正常工作时，圆形锯盘所受到的木料的阻力是多大

22.(2011·全国复赛)(18分)小芳家里新买了一台电热水器，从“用户手册”中，她获得了以下资料，请根据这些资料完成相应的计算：
一、外形尺寸(mm)

二技术数据

1. 图6为安装示意图，安装时要将L形挂钩用膨胀螺钉固定在承重墙上，上表是热水器的局部数据，请估算L形挂钩受到的最大向下拉力F及对应此时膨胀螺钉与承重墙体间的摩擦力f.
2. 这台热水器共有三挡加热功率，销售人员曾介绍说：热水器内部有两个加热管。请你根据销售人员的介绍，揣测并画出内部加热电路的主要构造(简化的等效电路图)。然后根据你的猜测，计算出每个加热管的电阻值。
3. 产品说明书上标明：当到达设定温度，停顿加热后，假如水温降到低于设定温度4℃时，热水器将自动以设置功率将桶内的水加热至设定温度，如此反复直至手动停顿加热。小芳想到了国家提倡的峰谷电价制度的有关规定：2011年起，本地的分时电价为：峰时段(08：00～22：00)0.6元／度，谷时段(22：00～次日08：00)0.3元／度。她想，假如每天下午6点洗浴时须要把20℃的冷水加热至50℃，可以下午干脆加热，也可以早晨8点前加热好，让热水器自动保温至下午6点，哪种方式更省钱呢为此她利用热水器供给的测温功能测量了水温从50℃降至46℃须要190分钟，已知c水=4.2×103J／(kg·℃)，请帮她通过计算做出哪种方式更省钱的推断。

23.(2011·全国复赛)(16分)家用燃气快速热水器(如图3所示)是一种便利、快捷且不受天气影响的洗浴设备。下表为某品牌家用燃气快速热水器的主要技术数据。已知自然气的热值为8×107J/m3，水的比热容为4.2×103J／(kg·℃)。
1. 为平安运用此热水器，机体上印有一些警告，其中一条是这样说的：“气温低于0℃时，用后请翻开放水塞，放尽机体内存水，再拧紧…”。请说明为什么要这样做
2. 试求该型号家用燃气快速热水器正常工作时的烧水效率。
3. 若在额定产热水实力下进展淋浴，一次淋浴总计加热时间为20min，则此次淋浴至少需消耗多少自然气
4. 为防止燃气热水器在无水或水压过低时“干烧”，技术人员设计了许多种“水气联动”装置，实现通常所说的“水到气到”。图4就是其中一种“水气联动”装置的原理图，你能看出它的工作原理吗请简述它是如何利用“水到”来限制“气到”的。
5. 为了防止热水器工作过程中加热火焰意外熄灭导致燃气泄漏，技术人员设计了“火灭断气”的装置。如图5所示为一种“火灭断气”装置的原理图，请根据这个原理图，简述它是怎样实现“火灭断气”功能的

24.(2010·全国复赛)（18分）小亮家有一辆家用轿车，爸爸在给他说车的性能时，总是说“2.0的排量”，却很少说“功率”，为此小亮特地从网上查到了排量的定义：活塞从上止点挪动到下止点所通过的空间容积称为汽缸排量。假如发动机有若干个气缸，全部气缸工作容积之和称为发动机排量。从说明书上查到：小亮家的汽车采纳的是LFX直列四缸发动机，排量为2.0L；从网上查找到了其输出特性曲线（如图8所示）；小亮又向爸爸询问了一些实测数据：由于汽车行驶的路况很好，所以平均车速为90km／h，此时发动机转速为2000r／min，平均行驶百公里油耗为9L；从物理书上查得汽油的热值为4.6×107J／kg，密度为0．71×103kg／m3
1. 由这台发动机输出特性曲线可以看出，在发动机转速为1000～5000 r／min范围内，它的输出功率与转速大致有什么关系？
2. 试通过公式推导出在其他参数一样时，发动机的输出功率与其排量的关系。
3. 这辆汽车以90km／h行驶时，发动机的效率约为多少？每个做功冲程汽缸内的平均压强是约为多少？