2015年第二十五屆全國初中應用物理競賽復賽試卷

一、解答題（共6小題，滿分100分）

• 1．小剛在和家人逛公園時，發現園藝工人在用一種叫做高枝剪的工具修剪樹枝。如圖是高枝剪頭部結構的照片。使用時，用高枝剪的定刀口鉤住高處要剪斷的枝杈，拉動右側拉繩，動刀口則可繞轉軸轉動，從而可以輕松剪斷樹枝。
  （1）根據此圖估算，當園藝工人用50牛的力拉繩端時，剪刀的動刀口會對樹枝產生的剪切力大約多少？
  （2）實際情況下對數值產生的剪切力會小于上述估算值，試分析各種可能的原因。
  組卷：157引用：1難度：0.3

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• 2．電飯鍋大多具有自動燜制米飯且保溫的功能，某電飯鍋工作電路的簡圖如圖所示。其中，S₁為磁鋼式限溫開關，其工作特點是：電飯鍋開始工作時，需要人為下壓使其閉合，并被磁鐵吸住而保持閉合狀態；當鍋底的溫度達到103℃時，會因磁鐵的磁性減弱而自動斷開，且在無外力作用不會再自動閉合。S₂為雙金屬片保溫開關，工作特性是當鍋底溫度達到約70℃以下時自動閉合，溫度達到約80℃時自動斷開。R為電熱盤。
  （1）請說明該電飯鍋在自動燜制米飯并實現保溫的過程中，各元件的工作情況。
  （2）若在一個標準大氣壓下用這種電飯鍋燒水，請說明各元件的工作情況。
  組卷：99引用：1難度：0.4

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一、解答題（共6小題，滿分100分）

• 5．風力發電機發電時，風機葉片在風力的推動下轉動，然后帶動發電機發電。已知風能密度（單位時間內通過單位面積的風能）W=0.5ρv³，其中v為風速，ρ為空氣密度。
  某臺風力發電機風機葉片的旋轉面積約S=5×10³m²（即葉片旋轉過程中所掃過的面積），在工作過程中始終保持風速與葉片的旋轉面垂直。當地空氣密度為ρ=1.2kg/m³。
  （1）請分別說出風力發電機的優點和不足；
  （2）當風速v₁=8m/s時，求1s內流過葉片旋轉面的空氣質量；
  （3）當風速v₂=10m/s時，1h輸出電能約為960kW?h,若傳動裝置和齒輪箱的能量損失不計，其中發電機的效率為80%，求風機的效率。
  組卷：248引用：1難度：0.5

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• 6．物體在空氣中運動時所受空氣的阻力f與其相對于空氣的速度v有關。我們把研究的對象簡化成半徑為r的球體，并認為空氣相對于地面靜止。當物體的速度v比較小時，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；當物體的速度v比較大時，空氣阻力f=

  πρ

  r

  2

  v

  2

  5

  ，式中ρ為空氣的密度。依據以上的規律，請分析以下問題：
  （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）試用第二個空氣阻力的表達式計算半徑分別為r₁=10^-6m與r₂=10^-3m的水滴在空中豎直下落過程中可分別達到的最大速度？
  （2）通過計算說明這兩種水滴各適合哪一個阻力表達式。
  組卷：369引用：1難度：0.3

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