九年级物理竞赛集训题目

一、解答题（共18小题）

1．随着低碳理念的普及，学校科技小组的同学拟设计一种以太阳能电池驱动的汽车．通过查阅资料得知：肇庆地区太阳光垂直照射时，每平方米太阳能电池板最大可提供150w的电功率．拟设计的太阳能汽车质量是500kg，它在平直路面上最快每秒可行驶15m，行驶过程中所受的平均阻力是车重的0.02倍．该汽车的驱动电机能够将90%的电功率转化为牵引汽车前进的机械功率．若该车在平直路面上以最高速度行驶，试通过计算回答下列问题（g取10n/kg）：

1）驱动电机提供的推力是多少牛？

2）驱动电机提供的机械功率是多少瓦？

3）该车的太阳能电池板面积约为多大？（计算结果小数点后保留一位数字）

2．从2023年开始，我国就参与了国际科研合作项目《国际热核聚变实验堆联合实施协定》，研究可控核聚变技术．该技术可用氢的同位素氘和氚聚合发生核聚变释放能量，并不会产生放射性污染，如图所示．

而氘可以从海水中提取，从1l的海水中提取的氘参与核聚变反应放出的能量相当于300l优质汽油完全燃烧放出的热量．若这些核能用来发电的效率可以达到50%，所产生的电能可供如图所示的电力机车牵引功率为4800kw的“和谐号”电力动车组以252km/h的运营速度匀速行驶多少km？（计算结果保留一位小数）（汽油密度：0.

71×103kg/m3；汽油热值：4.6×107j/kg）

3．如图，一长为l的粗细不均匀的水泥电线杆，重心在距a端l/3处，当用竖直向上的力f1将a端抬高h（b端仍在地面上）时，f1做功为w1；当用竖直向上的力f2将b端抬高h（a端仍在地面上）时；f2做功为w2，则f1：f2=2：1，w1：

w2=2：1

4．近期某地电价0.6元/度，液化石油气每罐（内装液化石油气15㎏）100元，木炭5元/㎏．液化石油气的热值为4.2×107j/㎏，木炭的热值为3.

4×107j/㎏．使用上述三种能源，理论上木炭最便宜．

实际上各种能源使用的效率差别较大．这三种能源在家庭日常生活中哪种更经济呢？小明制定了**计划．除上述三种能源外，所需物品如下：烧水锅（容积20l）、电炉（220v，1500w）、液化石油气炉、炭炉、温度计、停表、天平、电子秤．

小明首先选择电能**，他的**设计如下．

1）把盛满水的烧水锅放在电炉上，用停表测量加热时间t，用公式。

w=pt算出消耗的电能，再算出所需的电费m．

2）用温度计测量加热时间内水的温度变化△t，计算m/△t的值．m/△t表示加热时使水温每升高1℃所消耗电能的电费．

请你在液化石油气和木炭中选择一种，帮助小明完成**设计．

3）把盛满水的烧水锅放在炭炉．

4）用温度计测量质量为m的木炭完全燃烧后水的温度变化△t．计算m/△t的值．

5）比较两种能源的m/△t的值．

5．如图，电源电压l8v且保持不变，电流表接“0～0.6a”量程，电压表接“0～15v”量程，灯泡上标有“6v 3w”字样，灯丝电阻保持恒定不变．求：

1）灯泡正常发光时的电流；

2）当电流表的示数为0.4a时，电压表的示数；

3）为了保证电路的安全，滑动变阻器的最大阻值和允许接入的最小电阻．

6．今年长江中下游遭遇了50年以来最长时间的干旱，各地都在抽水抗旱．如图是某村抽水抗旱的示意图，水泵的流量为180m3/h（每小时流出管口的水的体积），抽水高度h为12m．（一标准大气压：1.01×105pa，g=10n/kg）

1）水泵的轴心距水面的高度h最大为多少？

2）该机械装置所做有用功的功率为多少？

3）带动水泵的动力装置为柴油机，每小时燃烧的柴油为1.25l．则整个机械装置的效率为多少？

7．一瀑布高70m，水从瀑布顶上流下，假设水的重力做的功全部转化成内能，其中60%被水吸收，水温能升高多少摄氏度？（c水=4.2×103j/（kg℃） g=10n/kg）

8．家用电器工作时往往达不到额定的电压和功率．某同学在家中做了如下实验：他首先查看自己家的电能表，表上标有“3600r/kwh”字样；随后他关闭了家中所有用电器，只让一只标有“220v、1210w”的电水壶盛满水持续工作，与此同时，观察到电能表转盘3分钟转过180圈．假设电水壶的电阻保持不变，求：

1）电水壶的电阻；

2）电水壶工作时的实际电功率；

3）该同学家的实际电压．

9．小华家买了一个家用电吹风，如图甲所示．其简化电路如图乙所示，主要技术参数如表．

请解答如下问题：

1）当电吹风吹冷风时，正常工作5min消耗的电能是多少？

2）当选择开关旋至何处时，电吹风正常工作的功率最大？此时电路中的总电流是多大？

3）当电路供电电压为200v时，电吹风电热丝的实际电功率为多大？（计算结果保留一位小数）

10．空气流动形成风，风能够发电．风力发电机是将风能（气流的动能）转化为电能的装置，其主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机等（如图所示）．风力发电时，风轮机叶片受到风力的推动后转动，从而带动发电机发电．某地的一台风力发电机，其风轮正面迎风，当风速为8m/s时，每秒钟流向叶片旋转面积的空气质量是7200kg，该地的空气密度是1.2kg/m3．已知空气动能与空气质量成正比，且1kg空气在不同的速度（v）时的动能（e）如下表所示．

1）当风速为8m/s时，每秒钟通过叶片旋转面积的空气体积是多少立方米？若煤的热值3.2×107j/kg，那么这样的一台风力发电机在1h内获得的风能与完全燃烧多少千克的煤所产生的内能相当？

2）当风速为10m/s时，1s钟流向叶片旋转面积的空气质量是多少千克？若在这种情况下，风力发电机能对外提供5.4×104j的电能，那么这台风力发电机的风能转化为电能的效率是多少？

3）科学家认为，理想空气发电厂应建立在海拔4600m到10000m的空中，其原因是什么？

11．如图所示是某公共厕所的自动冲水装置．浮筒a是边长为20cm的正方体，盖片b的面积为80cm2（盖片b质量、厚度不计），连接ab的是长为30cm，体积和质量都不计的硬杆．当供水管流进水箱的水刚好浸没浮筒a时，盖片b被拉开，水通过排水管流出冲洗厕所．

1）浮筒a浸没时受到的浮力有多大？

2）当水箱的水刚好浸没浮筒a时，水对盖片b的压力是多少？

3）浮筒a的质量是多少？

12．某一电饭锅，内部电路如图所示．r1是加热电阻，r2是限流电阻，r2阻值为484ω，煮饭时，接通电（220v）、闭合手动开关s1，电饭锅处在加热状态．当锅内食物温度达到103℃时，开关s1会自动断开，断开后若无外力作用则不会自动闭合．s2是一个自动温控开关，当锅内食物温度达到80℃时会自动断开，温度低于70℃时会自动闭合．问：

1）若接通电源后没有闭合开关s1，那么电饭锅能将饭煮熟吗？为什么？

2）在一个标准大气压下若用这种电饭锅烧水，则开关s1的自动断电功能不能起作用，这是为什么？

3）在加热情况下，电饭锅消耗的电功率是1000w，求r1的阻值．

4）在保温情况下，电饭锅消耗的电功率是多少？

13．图甲是建筑工地上常见的塔式起重机示意图．这种起重机主要用于房屋建筑施工中物料的竖直或水平输送．

1）由杠杆的平衡条件可知，塔式起重机的起重量随起吊幅度而变化，起吊幅度越大，起重量越小．

2）某塔式起重机是通过电动机带动如图乙所示滑轮组竖直起吊物料的．已知起吊重为3×104n的物料时，电动机的输出功率为60kw，物料匀速上升的速度为1.5m/s．试求：

电动机作用在滑轮组上的水平拉力f；

这次起吊时滑轮组的机械效率．

14．图甲是一种常见的台式饮水机结构示意图．控水槽内的塑料浮体是一个体积为90cm3的空心圆柱体，其质量和厚度可忽略不计．浮体通过一轻质硬杆与阀门相连．当浮体浸没时，阀门恰好将面积为2cm2的放水孔关闭．此时蓄水桶中水位最高．

1）请画出浮体所受浮力的示意图．

2）蓄水桶中水对阀门的最大压强为多少帕？（g取10n/kg）

3）饮水机的简化电路图和部分技术参数如下．电路图中的温控开关能根据加热罐内水的温度自动闭合或断开．从而使水温保持在86℃～95℃之间．经观察发现，当加热罐内装满热水但较长时间没有饮用时，每隔一段时间，加热指示灯就会亮84秒钟．试计算饮水机的加热效率．[c水=4.2×103j/（kg℃）]

15．暑假去仙女湖旅游时，小方同学亲自体验了帆船运动．该帆船由板体、帆杆、面积为6m2的三角帆和带有万向节的桅杆组成，没有舵和坐舱，全部质量仅为20kg，依靠风力在湖面上行驶．

1）体重为50kg的他登上帆船时，帆船排开水的体积增加了多少？

2）查相关资料可知，当湖面风速为8m/s时，风压为40pa，此时风对船帆的最大推力是多大？

3）下表给出了在不同风速下，风能强度值（即每秒时间内，每平方米的面积上获得的能量）．经测算，当风速为10m/s时，船受到风的推力是280n，并且以6m/s的速度在湖面上匀速行驶，求帆船的风能利用率．

16．小杰同学发现了一个金属块，他想知道它的重力和密度．他手中只有一只量程较小的弹簧秤，当他用此弹簧秤测量此金属块的重力时．发现已超过弹簧秤的最大量程，于是他设计了如图所示的装置去测量．图中oa：ob=1：3，用细绳把金属块悬挂于a点，用弹簧秤在b点施加一个竖直向上的力，当ob杠杆水平静止时，弹簧秤读数为1.

8牛．当向容器中加水，金属块浸没于水中后，弹簧秤读数为1.2n，g取10n/kg．

求（1）金属块的重力为多少？

2）金属块浸没于水中后所受到的浮力为多大？

3）金属块的密度是多少？

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