2017年全国初中应用物理知识竞赛
复赛试题
（2017复）一、（16分）图1甲是利用激光测量转速的示意图，其中水平圆盘可绕竖直固定轴转动，盘边缘侧面上有一小段涂有很薄的反光材料。当盘转到某一位置时，接收器可以接收到反光涂层所反射的激光束，并将所收到的光信号转变成电信号输入计算机，经处理后画出相应图线，如图1乙所示，其中的横坐标表示时间，纵坐标表示接收到的激信号强度。若已知圆盘直径为14.00cm，图1乙中显示屏横向的每大格（5小格）对应的时间为5.00×10-2s。求：
（1）圆盘每秒转过的圈数。（结果保留1位有效数字） （2）侧面反光涂层的长度为多少厘米。（保留整数）
（2017复）二、（16分）由于一些驾驶员的安全意识不强，使得交通事故偶有发生。如图2所示，一辆小轿车经过某一桥面时，不小心冲破了防护栏杆，掉到桥下的河水中。假设在最初漂浮的时间内，司机可实施自救，自救时间最少需要100s。假设河水很深，单位时间内进入小轿车的水量相等，小轿车和外部总体积约为5m3，内部可储水空间可等效地看成一个长3m、宽1.5m、高1m的长方体，设小轿车和人的总质量为2.0×103kg，ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg。
（1）若要保证司机有足够的自救时间，请估算每秒进入小轿车的水的质量最多为多少； （2）求当小轿车开始下沉时，车内未进水的空间体积占其储水空间总体积的百分比。
（2017复）三、（16分）如图3甲所示为“双刀双掷”开关（相当于两个单刀双掷开关“联动”，两个开关之间用绝缘材料连接，彼此并不联通），通过搬动手柄，就可以将六个接线柱按一定规律接通，接线柱c与e相连，d与f相连。通过适当的连线，双刀双掷开关可以产生一些神奇的效果。
（1）假如用两根导线分别连接a、f和b、e之后，再与电源和直流电动机连接成如图3乙所示的电路，请说明这个电路的作用。
（2）若再给你两个单刀双掷开关，1个电源、一只小灯泡和适量的导线，请设计用这三个开关都能独立控制小灯泡亮和灭的电路，并在图3丙中完成所设计的电路图。
（2017复）四、（16分）如图4所示为一张多功能活动桌子，桌子面板为长方形，其长度为80cm，质量为2kg，位于桌面左端下方的支柱高度为60cm，质量4kg，其粗细可忽略不计，带有滚轮（不计其所受重力）的工字型底座的长度60cm，质量3kg。g取10N/kg，请计算：
（1）将一实验仪器放在桌子上，若要保证实验仪器摆放在面板上的任意位置桌子都不会翻倒，求这台实验仪器的最大质量；
（2）桌子不放任何物品时，左侧两个滚轮共需承受多大压力？右侧两个滚轮共需承受多大压力。
（2017复）五、（18分）节水喷灌系统已经在我国很多地区使用，某节水喷灌系统如图5所示，其喷口距离地面的高度h=1.8m，该喷灌系统从喷口沿水平喷出水的最大速度vo=15m/s，每秒喷出水的质量mo=15kg/s，该喷灌系统所用的水是从蓄水池中抽取的，蓄水池中水面距离地面的高度H=1.95m，并保持不变，水泵由电动机带动，电动机线圈电阻r=5.0Ω。电动机正常工作时，输入电压U=220V，输入电流I=4.0A。若不计电动机在工作过程中由于摩擦等一些因素所造成的能量损耗，则此时电动机的输出功率等于水泵所需要的最大输入功率。水泵输出的机械功率与输入功率之比为水泵的抽水效率。计算时取g=10N/kg，取π=3，已知动能的计算式为E动=12mv2。
（1）假设系统总是以最大喷水速度工作，求： ①电动机的输出功率P出； ②水泵的抽水效率η。
（2）若该喷灌系统总是以最大水平喷水速度工作，在某地区需要用蓄电池将某种太阳能电池产生的电能存储起来供该系统使用，根据以下数据求所需太阳能电池板的最小面积Sm。已知太阳光传到地面的过程中大约有δ=40%的能量损耗，太阳辐射的总功率Po=4×1026W，太阳到地球的距离R=1.5×1011m，上述太阳能电池的能量转化效率约为η1=20%，蓄电池释放电能的效率为η2=90%。
（2017复）六、（18分）某工人在野外施工，需要使质量m=4.20kg的铝合金工件从to=10.0℃升温到66.0℃以上（含66.0℃）；除了保温瓶中尚存有温度t=90.0℃的1.2kg的热水外，无其他热源。请提出一种能达到目的、操作简单的方案，并通过估算验证你的方案。
已知铝合金的比热容c1=0.88×103J/(kg℃)，水的比热容c2=4.20×103J/(kg℃)，不计工件与热水向周围环境传递的热量。