初中物理竞赛训练题8B.docx
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初中物理竞赛训练题8B
初中物理竞赛训练题8B
热机问题一
1．一台拖拉机的发动机是四汽缸、四冲程的柴油机，汽缸的直径为95毫米，活塞冲程为127毫米，第三冲程中气体作用在活塞上的平均压强是196牛／厘米2，飞轮的转数是1200转／分，这台发动机的功率是多少瓦？
思路点拨
柴油机和汽油机一样，需连续经历四个冲程才完成一次做功的循环，即在连续的四个冲程中，只有一个冲程是做功的，且在此四个冲程中，曲轴旋转两周，即飞轮也就旋转两周．本题中，由飞轮的转数可以求出单位时间内做功冲程的次数，再求出每个做功冲程燃气所做的功，便可求出其功率了．
答案：
活塞的面积
燃气对活塞的压力
F=pS=196×71N=1．39×104N
每个做功冲程内，燃气对活塞所做的功为
W1=Fl=1．39×104×0．127J=1764J
由于发动机有四个气缸，则曲轴每转一周内有两个气缸经历做功冲程，故每分钟内发动机内燃气做功的次数为
n=2×1200=2400
故得每分钟内燃气所做的总功为
W=nW1=2400×1764J=4．2336×lO6J
则此内燃机的功率为
P=W/t=4．2336×106/60W=7．056×104W
2．当手扶拖拉机上的柴油机出现故障而使转速急剧增加时，正常的操作已经不能使它停
转（这种故障叫做“飞车”）。
下列应急措施中，可行的是（）
A．用手捂住进气口B．立即找一个隔热的东西，捂住排气口。
C．脚踏刹车板，同时手拉制动器。
思路点拨
柴油机出现“飞车”现象时，是由于柴油机气缸内柴油燃烧剧烈而达到失控的情况，为控制其剧烈燃烧，堵住其进气口使缸内无充足的氧气供给，这样可使其剧烈燃烧无法继续．
答案：
D
热机问题二
国产165型单缸四冲程汽油机的汽缸直径为65毫米，活塞冲程长55毫米，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.58×105帕，飞轮的转速是1500转/分。
（1）求这种汽油机满负荷工作时做功的功率（不计摩擦损失）；
（2）如果满负荷工作时每分钟消耗15克汽油，这种汽油机把内能转化为机械能的效率是多少？
（汽油的燃烧值为4.6×107焦/千克）
思路点拨
由气缸直径可以求得活塞面积，由做功冲程燃气的压强可得燃气作用在活塞上的压力，又已知活塞冲程长度，便可求得每个做功冲程燃气所做的功，进而根据飞轮的转速，则可求得此汽油机做功的功率．
答案:
（1）在一个做功冲程中，燃气所做的功为
W1=pS·l=p·πd2/4·l
时间t=lmin内，飞轮转1500r，则共有750个做功冲程，则此汽油机满负荷工作时做功的功率为
（2）15g汽油燃烧释放的能量
Q=mq
=0．015×4．6×107J=6．9×105J汽油机lmin内所做的功
W=Pt=2200×60J=1．32×105J此汽油机把内能转化为机械能的效率是
燃气热水器效率问题
下表列出的是北京煤气用具厂生产的JS系列家用燃气热水器的参数，其中各物理量的单位用的是国际通用的符号，说明如下：
Pa一帕斯卡mmH2O;毫米水柱
J;焦耳h;小时
M3;立方米l;升，即分米3
kgf;千克力，即质量为1千克的物体所受的重力
min;分（时间单位）
单位前面的字母M表示系数106，字母H表示系数102
1．分别计算燃烧1米3液化石油气、人工煤气和天然气所产生的热量（单位：
焦耳）。
2．王秋生同学说，热水产率一栏中，5、3、2后面的符号印得不清楚，好像是数字“l”，但在“／min”的前面又丢掉了什么，请你通过计算判断这个栏目中三个参数的正确数值和单位。
3．“热效率”一栏给的是参考值；“热水产率”一栏给的是厂家对样品的实测值。
分别计算温升25℃和55℃时的热效率，并解释这两种情况下热效率不同的原因。
解：
1．查表可知：
燃气热水器额定热负荷为
37×106J／h。
石油气、人工煤气、天然气的额定燃气耗量分别是
0.368×102m3／h、1.964×102m3/h和1.04×102m3／h。
因此，石油液化气：
人工煤气：
天然气：
2．以温升40℃为例，根据表中其他参数计算热产生率。
设每分钟热水产生率为m，则水在1分钟内吸收的热量可表示为Q收=cm△t=4.2×103m△t（J）。
又根据表中所给参数，按热水率80%计算时，燃气在1分钟内放出的能被水吸收的热量：
∵Q吸=Q放
即4.2×10m△t=Q放
由此判断：
3和“／min”之间的符号如果是代表质量，它的意义应该是千克（符号kg），考虑到1千克水的体积是1升，所以，这个符号一定是字母L的小写“l”，而不是数字“1”。
因此正确的数字和单位是3升／分（3L／min）。
分析温升25℃和55℃两种情况可以印证这个结论。
3．由关系式Q放=cm△t和热水产生率表可知升温25℃时水每分钟吸收的热量和燃气放出的热量：
同理，升温55℃时水吸收的热量：
Q吸=4.2×103×2×55=4.62×105（J）
燃气每分钟放出的热量：
Q放=6.17×105J
答：
升温25℃和55℃时的热效率分别是85%和75%；因为温升较高时，热量损失多，所以热效率较低。
电路问题一
1．图中四个灯泡的连接方式是[]
A．四灯串联。
B．四灯并联。
C．L2、L3、L4并联，再与L1串联。
D．L1、L2、L3并联，再与L4串联。
思路点拨
在电路中，同一条导线（不论其长短，只要其电阻可忽略不计）的两端可认为是同一点（相当于把这条导线缩短到两端合为一点一样，因为这条导线的电阻不计，则其长短对电路中电流的大小并无影响），由此我们把图中同一条导线的两端用同一个字母表示如图．在图中，灯L1、L2、L3的两端都分别与A、B两点相连，故图又可等效地画成为下图．
答案：
由图可见，L1、L2、L3、L4四灯泡的连接是L1、L2、L3三灯并联后再与灯L4串联，故本题答案为D．
2．物理小组制作了一个自动控制器，其中有一个调压电路如图所示，滑动变阻器R的最大阻值是100欧，负载电阻R＇的阻值为100欧，A、B间电压为10伏，保持不变。
使用过程中发现这个电路的调压范围和原设计不符，检查结果是图中F处导线折断，滑动头P由上向下移动时，如果电路完好，CD两端的电压范围应是______伏至______伏；如果F点导线折断，CD两端的电压范围是______伏至______伏。
思路点拨
如果电路完好，当滑片P接于R上端时，R’获得最大电压为10V，当滑片P接于R下端时，R’被短路，R’获得最小电压为零．如果F点导线被折断，当滑片P接于R上端时，R’获得最大电压为1OV，当滑片P接于R下端时，相当于R’与R串联后接于A、B之间，由于R’＝R，故此时R’获得最小电压为U/2=5V．
答案:
10，0，10，5
电路问题二
如下图所示，将R1、R2、R3、R4、R5五只阻值不等的电阻并联后接在电源电压为6伏的电路中，若电阻R1的阻值为50欧，R5为10欧，且R1＞R2＞R3＞R4＞R5．当电键Ｓ闭合后，可判断电流表的示数范围是____．
思路点拨
在图所示的电路中，R2、R3、R4三个电阻的值越大，则整个并联电路的电阻值越大，若R2、R3、R4三个电阻的值越小，则整个并联电路的电阻值越小．若让它们取尽可能大的值，它们都只可能接近R1（R1＝50Ω）但必小于R1；若让它们取尽可能小的值，它们都只可能接近R5（R5＝10Ω）但必大于R5．
取R2=R3=R4=50Ω，则R1、R2、R3、R4、R5的并联总电阻R大满足
代入数值得：
R大=5．56Ω则电路中的总电流
取R2=R3=R4=10Ω，则R1、R2、R3、R4、R5的并联总电阻R小满足
代入数值可解得：
R小＝2.38Ω则电路中的总电流
事实上以上解出的I大和I小都是这一电路中的电流可以接近但不能达到的值，故此电路中电流的取值范围应为
I大＞I＞I小
答案:
2．52A＞I＞1.08A
电路分析问题一
某同学按图所示的电路图连接电路进行实验．若图所示的实验器材中，灯Ｌ１、Ｌ２完全相同，且不考虑温度对灯的电阻的影响．实验时，该同学把滑动变阻器Ｒ的滑片Ｐ移到Ａ、Ｂ、Ｃ三个位置，并记下各电表的示数，表1记录是该同学测得的实验数据．过一段时间，这位同学发现灯Ｌ１、Ｌ２的亮度都发生变化，为了探究其原因，于是这位同学又将滑片Ｐ移到Ａ、Ｂ、Ｃ三个位置附近，测得各电表的示数如表2所示．
表1 第一次实验测得实验数据
实验
序号
Ａ１表示数／安
Ａ２表示数／安
Ａ３表示数／安
Ｖ１表示数／伏
Ｖ２表示数／伏
1
0.36
0.48
4.80
1.20
2
0.30
0.40
4.00
1.00
3
0.24
0.32
3.20
0.80
表2 第二次实验测得实验数据
实验
序号
Ａ１表示
数／安
Ａ２表示
数／安
Ａ３表示
数／安
Ｖ１表示
数／伏
Ｖ２表示
数／伏
4
0.40
0.40
0.32
4.80
0.80
5
0.38
0.38
0.30
4.56
0.76
6
0.30
0.30
0.24
3.60
0.60
表3 第三次实验测得实验数据
实验
序号
Ａ１表示
数／安
Ａ２表示
数／安
Ａ３表示
数／安
Ｖ１表示
数／伏
Ｖ２表示
数／伏
7
1.20
1.20
0.96
2.40
2.40
8
1.00
1.00
0.80
2.00
2.00
9
0.75
0.75
0.60
1.50
1.50
根据上述实验数据，回答下列问题：
（1）根据表1中的实验数据，请通过分析、归纳完成表1中“A2表示数”下的空格．
（2）根据表1、表2中的实验数据，请通过比较，分析，说明实验时灯Ｌ1、Ｌ2亮度的变化及原因．
（3）若该同学在探究灯Ｌ1、Ｌ2亮度的变化及原因时，测得各电表的示数如表3所示，请说明在这种情况下，灯Ｌ1、Ｌ2亮度的变化及原因．
思路点拨
由于电压表的电阻可视为无限大而电流表的电阻可视为零，故在电路分析时，可将电压表处视为断路而电流表处则视为短路，据此，将图中的电压表和电流表先行取出，则图的电路等效地变为上图所示的电路，由图可见，R1、L1、R2、L2所在的部分电路实际上就是R1与L1并联、R2与L2并联，再由这两个并联部分串联而成．结合图可见，电压表V1量得的是上述串联电路的总电压，而电压表V2量得的则是电阻R2两端的电压，即上述两并联部分的第二个并联部分的电压，电流表A1与灯L1串联，它量得的是通过灯L1的电流，电流表A3与电阻R2串联，它量得的是通过R2的电流，电流表A2量得的则是整个电路中的总电流．将电流表、电压表补画入图中，则得到图所示的电路，显然，这一电路和图仍然是完全等效的．
答案:
（1）在图中，以I1、I2、I3分别表示电流表Al、A2、A3的示数，U1、U2分别表示电压表V1、V2的示数，并且注意到Ll、L2完全相同，则流过灯L2的电流为
而电灯L1处应有
则电流表A2的示数为
以I21、I22、I23分别表示表1中三次实验A2的示数，并以各对应数据代入上式则可得到
（2）由表2的实验数据可见，在第4、5、6次实验中，A1表的示数和A2表的示数总是对应相等，由图可见，这只可能是电阻R1断路或者是电灯L1被短路，而若是L1被短路，则应有电压表V1和V2的示数相等，又由表2中看到这两个示数并不相等，所以电路出现的变化（由此引
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