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小红和小雷晚上在街道上散步，看到道路两侧的树上和商店门前挂满了彩灯，由于刚学过电路知识，他俩对小彩灯充满了浓厚的兴趣，这些彩灯是串联还是并联呢？怎么会有几个灯不亮而其它灯能继续工作呢？你是否也曾有过类似的疑问？来吧！和小红、小雷一起探究彩灯的奥秘．（1）这么多彩灯，怎样用最简单的办法来判断它们的连接方式呢？请你设计方案并写出结论．
（2）小红和小雷探究发现，这些彩灯是由十几个串联后再并联接入家庭电路中的．根据串联电路的特点，只要有一个灯泡的钨丝断了，则整个串联电路都应该不工作，而眼前不亮的几个灯似乎没有影响其他的灯泡．他们查资料知道了彩灯的结构，如图所示，请你解释小红他们的第二个疑惑．（图中A为钨丝、B为金属丝、C为有绝缘层的金属丝，电压高时能击穿绝缘层）
（3）小雷发现彩灯上标记有“10V 0.5W”的字样，请你解释此标记的意义，并计算一个串联组最多能接多少只这样的灯泡？
（4）小红让他爸爸买了一串由100只上述灯泡组成的彩灯组，请你计算这些灯泡正常工作4小时所消耗的电能．
小红和小雷晚上在街道上散步，看到道路两侧的树上和商店门前挂满了彩灯，由于刚学过电路知识，他俩对小彩灯充满了浓厚的兴趣，这些彩灯是串联还是并联呢？怎么会有几个灯不亮而其它灯能继续工作呢？你是否也曾有过类似的疑问？来吧！和小红、小雷一起探究彩灯的奥秘．
（1）这么多彩灯，怎样用最简单的办法来判断它们的连接方式呢？请你设计方案并写出结论．
（2）小红和小雷探究发现，这些彩灯是由十几个串联后再并联接入家庭电路中的．根据串联电路的特点，只要有一个灯泡的钨丝断了，则整个串联电路都应该不工作，而眼前不亮的几个灯似乎没有影响其他的灯泡．他们查资料知道了彩灯的结构，如图所示，请你解释小红他们的第二个疑惑．（图中A为钨丝、B为金属丝、C为有绝缘层的金属丝，电压高时能击穿绝缘层）
（3）小雷发现彩灯上标记有“10V 0.5W”的字样，请你解释此标记的意义，并计算一个串联组最多能接多少只这样的灯泡？
（4）小红让他爸爸买了一串由100只上述灯泡组成的彩灯组，请你计算这些灯泡正常工作4小时所消耗的电能．
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（1）在相同的环境条件下，使用相同的加热功率，先后将初温
| 质量m/g | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 | 1100 | 1200 |
| 效率 | 61% | 64% | 67% | 69% | 74% | 77% | 72% | 70% | 67% | 64% |
（3）分析数据可知，随着被加热水的质量的增加，电磁炉效率的变化情况是：
（4）实验结束后，小明认为：上述条件下，要得到一定质量的沸水，采用一次性加热比分成多次加热更节能．请你对小明的结论作出评价：
（5）同组的小虎又提出“电磁炉的效率是否会随着加热功率的变化而发生变化”的问题，为了克服将水加热至沸腾所需要的时间较长的问题，他们在同样的环境条件下，将一定质量的水用不同加热功率，连续测出水温每上升15℃所对应的效率．请你评估小明的实验方案并提出一条缩短实验时间的可行性方法．
评估意见：
第十五届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题
一、(14分)王伟同学研究了均匀拉紧的琴弦发音频率与弦长的关系，并记录了实测的数据(如下表所示)。请你根据记录表格中的有关数据，分析并估算出他有意留出的空格中应该填写的数据(要求写出估算的过程)。
音名 | 中央C 1 | D 2 | E 3 | F 4 | G 5 | A 6 | B 7 | C l |
唱名(C调) | D0 | Re | Mi | Fa | Sol | La | Si | Do’ |
频率/Hz | 264 | 297 | 330 | 352 | 396 | 440 | 528 | |
弦长 | l | l | l | l | l | l | l |
二、(14分)类比水压是形成水流的原因，李楠同学猜想，血液在血管内流动时也需要一定的压力差来维持。假设血液匀速通过长度一定的血管时，受到的阻力f与血液的流速v成正比，即f=kv。那么，要想让血液匀速流过，血管两端就需要一定的压力差。设血管截面积为S1时，两端所需的压强差为△p1；若血管截面积减少10％时，为了维持在相同的时间内流过同样体积的血液，压强差必须变为△p2。请你通过计算比较△P1、△P2的大小，说明血管变细可能是诱发高血压的重要因素之一。
三、(16分)下表是某锅炉厂生产的CWNG系列三种锅炉的主要技术参数。
CWNG系列三种锅主要技术参数
型号 | CWNG 0.7－80／60－AII | CWNG 1.05－80／60－AII | CWNG 1.4－80／60－AII |
功率／MW | ( ) | 1.05 | 1.4 |
容水量／t | 3 | 3.5 | 4 |
耗煤量／(kg·h－1) | 145 | ( ) | 290 |
外型尺寸／m3 | 2.7×1.5×2.9 | 3.0 x 1.5×2 | 3.0×1.9×2.9 |
烟囱尺寸／mm | Φ300×15000 | Φ350×15000 | Φ400×15 000 |
热效率／％ | 75 | 75 | 75 |
出水温度／℃ | 80 | 80 | 80 |
回水温度／℃ | 60 | 60 | 60 |
总重量／t | 5 | 7.5 | 9 |
运行压力 | 常压 | 常压 | 常压 |
供暖面积／m2 | 6 000 | ( ) | 12000 |
循环水量／(m3·h－1) | ( ) | 45 | 60 |
已知水的比热容为4.2×103J／（kg·℃），假设三种锅炉的燃煤效率相同，且煤均可达到完全燃烧。请根据上表回答以下问题：
1．根据表格中的已知数据，请在表格中的四个( )内填上合适的数据。
2．按表格中的出水温度和回水温度，计算CWNGl．05—80／60AH型锅炉每小时给住宅内释放的热量是多少。
3．根据表格中已知数据计算燃烧的热值为多少。
四、(16分)李明得到一个国外生产的电热暖手器，铭牌上表示额定值的字样中，能看清楚的只有"24W"这几个字。为了能正确使用该电器，他把一只标有"600Ω，0.4A'’的定值电阻与电热暖手器和开关串联起来，连接到家庭照明电路中，然后进行如下实验观察：将开关接通后，电能表转盘转动137圈恰好用了100s；断开开关后，电能表转盘在1 min内恰好转了80圈；观察电能表上标有3000r(kW·h)的字样；他在做实验的时间内，家中其他用电器的使用情况没有变化。请根据以上数据，计算电热暖手器的额定电压是多少?你在计算过程中忽略了什么因素的影响?由此导致的计算结果是偏大还是偏小?
五、(20分)一所农村中学常常因为不能及时给水塔注水而停水，科技小组的同学知道后，利用下图所示的器材设计了一个自动注水模拟装置。A为浮子(浮子及其连杆总重约15N)，在浮子连杆的上端有一可移动金属触头B(其受重力可忽略不计)，它可以分别将其上、下的两个固定触点连通。C为水塔上的圆桶形蓄水池；M为配有电动机的水泵(电泵)；D1、D2为弹簧，E1、E2为衔铁，F1、F2为电磁铁线圈；K1为最高水位限位开关。K2为最低水位限位开关，K3、K4、K5均为由电磁铁衔铁带动的触头开关。电磁铁F1通电时，K4接通，断电时，K3接通。电磁铁F2断电时，K5接通。S1、S2为开关。
1．请你按照下图所示的器材，连接一个可以实现自动注水的模拟电路，并说明自动注水的过程。
2．要实现自动注水的要求，浮子的最小体积约为多大?(g=10N／kg)
3．若设计要求每次自动注水需在10min内完成，需要知道或测量哪些物理量才能得到相匹配电泵的最小额定功率?请你用字母表示这些物理量，推导出电泵最小额定功率的表达式。在你的计算过程中，如果运用了近似条件，请说明。
六、(20分)在当今世界，研制各种机器都必需考虑节约能源和治理废气污染这一重要课题。在内燃机中，废气带走了很多能量，如果能将这些能量再利用起来，会使内燃机的效率提高许多。某工厂科研人员研制生产的四冲程汽车专用柴油发动机，就采用了很多新技术。其中最重要的一项叫“增压”技术，它是利用“废气涡轮增压器”使排气冲程中排出的高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转，它同时又带动同轴的进气系统中的“进气涡轮”也高速旋转，从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压，使做功冲程中柴油燃烧的更充分，燃气压强更大，同时也减少了废气中的有害物质，达到提高柴油发动机效率和减少废气污染的目的。这种柴油发动机有6个气缸，气缸直径为ll0mm，活塞行程为135mm，当转速为2300r／min时，发动机功率为220kW，最低油耗可达240g／(kW·h)，柴油的热值为4.3×107J／kg。请回答下列问题：
1．该柴油发动机的效率最高可达多少?
2．在做功冲程中气缸内的平均压强是多少?
3．如果将我国这种机型的汽车柴油发动机都安装“增压器”后，能使它们的平均效率由原来约31％提高到近35％，安装前按每年消耗3亿吨柴油估算，这项技术每年能为我国节约多少吨柴油?
4．如果目前我国柴油的平均价格为3750元／吨，根据上面的估算结果，计算使用“增压”技术后仅节约柴油一项可使我国每年节约多少资金。由此你有哪些认识?
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一、(14分)王伟同学研究了均匀拉紧的琴弦发音频率与弦长的关系，并记录了实测的数据(如下表所示)。请你根据记录表格中的有关数据，分析并估算出他有意留出的空格中应该填写的数据(要求写出估算的过程)。
音名 | 中央C 1 | D 2 | E 3 | F 4 | G 5 | A 6 | B 7 | C l |
唱名(C调) | D0 | Re | Mi | Fa | Sol | La | Si | Do’ |
频率/Hz | 264 | 297 | 330 | 352 | 396 | 440 | 528 | |
弦长 | l | l | l | l | l | l | l |
二、(14分)类比水压是形成水流的原因，李楠同学猜想，血液在血管内流动时也需要一定的压力差来维持。假设血液匀速通过长度一定的血管时，受到的阻力f与血液的流速v成正比，即f=kv。那么，要想让血液匀速流过，血管两端就需要一定的压力差。设血管截面积为S1时，两端所需的压强差为△p1；若血管截面积减少10％时，为了维持在相同的时间内流过同样体积的血液，压强差必须变为△p2。请你通过计算比较△P1、△P2的大小，说明血管变细可能是诱发高血压的重要因素之一。
三、(16分)下表是某锅炉厂生产的CWNG系列三种锅炉的主要技术参数。
CWNG系列三种锅主要技术参数
型号 | CWNG 0.7－80／60－AII | CWNG 1.05－80／60－AII | CWNG 1.4－80／60－AII |
功率／MW | ( ) | 1.05 | 1.4 |
容水量／t | 3 | 3.5 | 4 |
耗煤量／(kg·h－1) | 145 | ( ) | 290 |
外型尺寸／m3 | 2.7×1.5×2.9 | 3.0 x 1.5×2 | 3.0×1.9×2.9 |
烟囱尺寸／mm | Φ300×15000 | Φ350×15000 | Φ400×15 000 |
热效率／％ | 75 | 75 | 75 |
出水温度／℃ | 80 | 80 | 80 |
回水温度／℃ | 60 | 60 | 60 |
总重量／t | 5 | 7.5 | 9 |
运行压力 | 常压 | 常压 | 常压 |
供暖面积／m2 | 6 000 | ( ) | 12000 |
循环水量／(m3·h－1) | ( ) | 45 | 60 |
已知水的比热容为4.2×103J／（kg·℃），假设三种锅炉的燃煤效率相同，且煤均可达到完全燃烧。请根据上表回答以下问题：
1．根据表格中的已知数据，请在表格中的四个( )内填上合适的数据。
2．按表格中的出水温度和回水温度，计算CWNGl．05—80／60AH型锅炉每小时给住宅内释放的热量是多少。
3．根据表格中已知数据计算燃烧的热值为多少。
四、(16分)李明得到一个国外生产的电热暖手器，铭牌上表示额定值的字样中，能看清楚的只有"24W"这几个字。为了能正确使用该电器，他把一只标有"600Ω，0.4A'’的定值电阻与电热暖手器和开关串联起来，连接到家庭照明电路中，然后进行如下实验观察：将开关接通后，电能表转盘转动137圈恰好用了100s；断开开关后，电能表转盘在1 min内恰好转了80圈；观察电能表上标有3000r(kW·h)的字样；他在做实验的时间内，家中其他用电器的使用情况没有变化。请根据以上数据，计算电热暖手器的额定电压是多少?你在计算过程中忽略了什么因素的影响?由此导致的计算结果是偏大还是偏小?
五、(20分)一所农村中学常常因为不能及时给水塔注水而停水，科技小组的同学知道后，利用下图所示的器材设计了一个自动注水模拟装置。A为浮子(浮子及其连杆总重约15N)，在浮子连杆的上端有一可移动金属触头B(其受重力可忽略不计)，它可以分别将其上、下的两个固定触点连通。C为水塔上的圆桶形蓄水池；M为配有电动机的水泵(电泵)；D1、D2为弹簧，E1、E2为衔铁，F1、F2为电磁铁线圈；K1为最高水位限位开关。K2为最低水位限位开关，K3、K4、K5均为由电磁铁衔铁带动的触头开关。电磁铁F1通电时，K4接通，断电时，K3接通。电磁铁F2断电时，K5接通。S1、S2为开关。
1．请你按照下图所示的器材，连接一个可以实现自动注水的模拟电路，并说明自动注水的过程。
2．要实现自动注水的要求，浮子的最小体积约为多大?(g=10N／kg)
3．若设计要求每次自动注水需在10min内完成，需要知道或测量哪些物理量才能得到相匹配电泵的最小额定功率?请你用字母表示这些物理量，推导出电泵最小额定功率的表达式。在你的计算过程中，如果运用了近似条件，请说明。
六、(20分)在当今世界，研制各种机器都必需考虑节约能源和治理废气污染这一重要课题。在内燃机中，废气带走了很多能量，如果能将这些能量再利用起来，会使内燃机的效率提高许多。某工厂科研人员研制生产的四冲程汽车专用柴油发动机，就采用了很多新技术。其中最重要的一项叫“增压”技术，它是利用“废气涡轮增压器”使排气冲程中排出的高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转，它同时又带动同轴的进气系统中的“进气涡轮”也高速旋转，从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压，使做功冲程中柴油燃烧的更充分，燃气压强更大，同时也减少了废气中的有害物质，达到提高柴油发动机效率和减少废气污染的目的。这种柴油发动机有6个气缸，气缸直径为ll0mm，活塞行程为135mm，当转速为2300r／min时，发动机功率为220kW，最低油耗可达240g／(kW·h)，柴油的热值为4.3×107J／kg。请回答下列问题：
1．该柴油发动机的效率最高可达多少?
2．在做功冲程中气缸内的平均压强是多少?
3．如果将我国这种机型的汽车柴油发动机都安装“增压器”后，能使它们的平均效率由原来约31％提高到近35％，安装前按每年消耗3亿吨柴油估算，这项技术每年能为我国节约多少吨柴油?
4．如果目前我国柴油的平均价格为3750元／吨，根据上面的估算结果，计算使用“增压”技术后仅节约柴油一项可使我国每年节约多少资金。由此你有哪些认识?
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