DOC《第二十届全国初中应用物理竞赛试题》

四、(12分)小明发现他家的电源插排上有多个指示灯?如图4甲所示.小明将电源插排拆开启发现,每个指示灯实际上是一个发光二极管,每个发光二极管和一个定值电阻串联后接在220V的电源上. 他通过查阅资料得知,发光二极管的站构与普通二极管相似,由一个PN结构成,具有单向导电性.当在发光二极管上加正向电压时,发光二极管导通并发光;

当加反向电压时,发光二极管截止(电阻可视为无穷大)且不发光.如果将发光二极管D和电阻R接在如图14乙所示的正弦交流电路中,只有在交流电压正半周期时,发光二极管导通,在负半周期时不导通.并可以证明:若用UD表示发光二极管导通时其两端的电压,当所加的交流电压为U时,电阻R上的电压为,实际上交流电压值是变化的,其瞬时可达到的最大值约为 . 查表可知发光二极管正常发光时其两端的电压约为2V,通过它的电流约为l0mA, 计算时忽略发光二极管发光过程中消耗功率的变化. (1)为了保证发光二极管的安全叩需要串联一个多大阻值的定值电阻? (2)此时发光二极管和定值电阻消耗的总功率为多大? (3)如果我国有一亿个家庭每天使用带有一个发光二极管指示灯的插排?每天工作24小时,那么我国每年(按365天计算)要损耗多少度电? (4)根据此现象警示我们平时要如何节约用电?

五、(12分)现代社会汽车大量增加,发生交通事故的一个重要原因是遇到意外情况时车不能立即停止.司机从看到情况到肌肉动作操纵制动器来刹车需要一段时间,这段时间叫反应时间;

在这段时间内汽车要保持原速前进一段距离,这段距离叫反应距离.从操纵制动器刹车,到车停下来,汽车又要前进一段距离,这段距离叫制动距离.下面是一个机警的司机驾驶一辆保养得很好的汽车在干燥的水平公路上以不同的速度行驶时,测得的反应距离和制动距离.请回答: (1)刹车过程中轮胎会发热,这是什么原因?是什么能转化为什么能的过程? (2)利用上表数据,通过计算求出该司机的反应时间大约是多少秒? (3)分析上表数据可知,汽车制动距离与行驶速度有什么关系? (4)为了提醒司机朋友在雨雪天气里注意行车安全,在高速公路旁边设置了 雨雪路滑,减速慢行 的警示牌,请简要说明这句话的物理道理. 速度/km・h-1

40 50

60 80

100 反应距离/m

7 9

11 15

19 制动距离/m

8 13

20 34

54

六、(15分) 手拉葫芦 (如图15所示)是一种携带方便、使用简易的手动起重机械,广泛用于工厂、工地、矿山、农业生产等环境,用来完成起吊货物等任务.其中HCB30型 手拉葫芦 的技术数据如下表: 型号 HCB30 承载链条股数 (股)

2 最大承载质量 (t)

3 链条直径 (mm)

8 一次起升高度 (mm)

3 手拉轮直径 (mm)

150 测试载荷 (kN) 37.5 承载轮直径 (mm)

50 最小净空高度 (mm)

470 净重 (kg) 21.7 最大载荷所需拉力 (N)

360 毛重 (kg) 22.3 注: 一次起升高度 是指,成年人在站立状态,用左、右两手交替拉动手拉链条进行正常起重操作的过程中,左手或右手下拉一次(按30cm计),所吊重物上升的高度. 承载轮上所缠的承载链条较粗且两端固定,而手拉轮上所缠的手拉链条较细且构成一个完整的环.工作过程中,手拉链条、承载链条在轮上都不打滑.其缠绕情况如图16示.(取g=10N/kg) 1.根据题目中提供的相关信息,通过计算, 析判断HCB30型 手拉葫芦 的手拉轮与承载轮是否是一个共轴的轮轴? 2.计算该型 手拉葫芦 在满载的情况下正常工作时的机械效率. ........