厨房中的物理学

生活处处有物理，勤于思考皆学问。只要你善于观察，在厨房中你就可以发现许多与物理有关的现象和问题，请你用学过的物理知识进行解答：

（1）李明发现妈妈切肉前总是先磨刀，目的是为了　　　　　　　　　。

夏天，李明从冰箱里取出自己喜欢喝的“可乐”后，不一会就发现可乐瓶壁上出现了一层小水珠，这是由于　　　　　　　　　　　　　　。

（2）从厨房中你还能发现哪些与物理知识有关的现象？试举一例（要求写出现象或厨具名称，以及所涉及的物理知识）：

现象或厨具名称：　　　　　　　　　 。涉及的物理知识：__　　　　　　　 。

(3)一天，李明的妈妈又买来了一只电热水壶，装满水后就要插到电路中使用。李明发现后说：“别慌！”接着他先看了电热水壶的铭牌（如表），然后看了家中的电度表（如图所示），又看了家中此时正在工作的用电器有：100W电视一台、300W电冰箱一台、200W电脑一台、380W洗衣机一台。请你帮他计算说明，此时电热水壶还能接入电路中使用吗？

（4）一天晚上，李明用电热水壶烧水，发现比白天烧开一壶水用的时间长，爸爸告诉他：现在是用电高峰期，电路电压低。李明用电压表测得电路电压仅200伏。请你帮他计算，此时通过电热水壶的电流和电热水壶的实际功率各是多少？

（5）李明仔细观察了电热水壶的构造，发现其发热体就是一根电热丝。他想将它改造一下，使其烧开一壶水所用的时间缩短，请你给他提出一个改造的方案。

小明和小华在做了“探究影响液体内部压强大小的因素”实验后，又做了课本上“WWW”中的小实验：在饮料瓶中灌满水，然后在瓶的a、b处各扎一个小孔(如图所示)，观察其后发生的现象。

(1)他们发现从小孔b中射出的水流速度比小孔a中的大，你认为其中的原因是            。

(2)经过反复的试验，他们发现从小孔中射出的水流的射程s(从小孔处到落地点的水平距离OA)跟小孔在水中的深度h和小孔到地面的高度H这两个因素有关，为了研究水流的射程s与h、H之间的关系，他们将饮料瓶放置在水平桌面边缘，看到如图所示的现象，由此他们得出了结论：小孔距水面的深度h越大，水流的射程s越大。

你认为根据如图所示的现象能否得出上述结论?说明你的理由。

(3)在实验中，需要测量水流的射程s，请你运用学过的物理知识帮助他们确定水流射程起点O的位置(写出具体的方法和原理)。

方法：                                     原理：                                

(4)他们在实验中测得的数据如上表所示：

根据表中数据，可以得出结论：当小孔高度H一定时，水流射程s与         成正比。

第十五届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题

    一、(14分)王伟同学研究了均匀拉紧的琴弦发音频率与弦长的关系，并记录了实测的数据(如下表所示)。请你根据记录表格中的有关数据，分析并估算出他有意留出的空格中应该填写的数据(要求写出估算的过程)。

二、(14分)类比水压是形成水流的原因，李楠同学猜想，血液在血管内流动时也需要一定的压力差来维持。假设血液匀速通过长度一定的血管时，受到的阻力f与血液的流速v成正比，即f=kv。那么，要想让血液匀速流过，血管两端就需要一定的压力差。设血管截面积为S₁时，两端所需的压强差为△p₁；若血管截面积减少10％时，为了维持在相同的时间内流过同样体积的血液，压强差必须变为△p₂。请你通过计算比较△P₁、△P₂的大小，说明血管变细可能是诱发高血压的重要因素之一。

    三、(16分)下表是某锅炉厂生产的CWNG系列三种锅炉的主要技术参数。

CWNG系列三种锅主要技术参数

    已知水的比热容为4.2×10³J／（kg·℃），假设三种锅炉的燃煤效率相同，且煤均可达到完全燃烧。请根据上表回答以下问题：

    1．根据表格中的已知数据，请在表格中的四个(    )内填上合适的数据。

    2．按表格中的出水温度和回水温度，计算CWNGl．05—80／60AH型锅炉每小时给住宅内释放的热量是多少。

3．根据表格中已知数据计算燃烧的热值为多少。

四、(16分)李明得到一个国外生产的电热暖手器，铭牌上表示额定值的字样中，能看清楚的只有"24W"这几个字。为了能正确使用该电器，他把一只标有"600Ω，0.4A'’的定值电阻与电热暖手器和开关串联起来，连接到家庭照明电路中，然后进行如下实验观察：将开关接通后，电能表转盘转动137圈恰好用了100s；断开开关后，电能表转盘在1 min内恰好转了80圈；观察电能表上标有3000r(kW·h)的字样；他在做实验的时间内，家中其他用电器的使用情况没有变化。请根据以上数据，计算电热暖手器的额定电压是多少?你在计算过程中忽略了什么因素的影响?由此导致的计算结果是偏大还是偏小?

    五、(20分)一所农村中学常常因为不能及时给水塔注水而停水，科技小组的同学知道后，利用下图所示的器材设计了一个自动注水模拟装置。A为浮子(浮子及其连杆总重约15N)，在浮子连杆的上端有一可移动金属触头B(其受重力可忽略不计)，它可以分别将其上、下的两个固定触点连通。C为水塔上的圆桶形蓄水池；M为配有电动机的水泵(电泵)；D₁、D₂为弹簧，E₁、E₂为衔铁，F₁、F₂为电磁铁线圈；K₁为最高水位限位开关。K₂为最低水位限位开关，K₃、K₄、K₅均为由电磁铁衔铁带动的触头开关。电磁铁F₁通电时，K₄接通，断电时，K₃接通。电磁铁F₂断电时，K₅接通。S₁、S₂为开关。

    1．请你按照下图所示的器材，连接一个可以实现自动注水的模拟电路，并说明自动注水的过程。

    2．要实现自动注水的要求，浮子的最小体积约为多大?(g=10N／kg)

    3．若设计要求每次自动注水需在10min内完成，需要知道或测量哪些物理量才能得到相匹配电泵的最小额定功率?请你用字母表示这些物理量，推导出电泵最小额定功率的表达式。在你的计算过程中，如果运用了近似条件，请说明。

    六、(20分)在当今世界，研制各种机器都必需考虑节约能源和治理废气污染这一重要课题。在内燃机中，废气带走了很多能量，如果能将这些能量再利用起来，会使内燃机的效率提高许多。某工厂科研人员研制生产的四冲程汽车专用柴油发动机，就采用了很多新技术。其中最重要的一项叫“增压”技术，它是利用“废气涡轮增压器”使排气冲程中排出的高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转，它同时又带动同轴的进气系统中的“进气涡轮”也高速旋转，从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压，使做功冲程中柴油燃烧的更充分，燃气压强更大，同时也减少了废气中的有害物质，达到提高柴油发动机效率和减少废气污染的目的。这种柴油发动机有6个气缸，气缸直径为ll0mm，活塞行程为135mm，当转速为2300r／min时，发动机功率为220kW，最低油耗可达240g／(kW·h)，柴油的热值为4.3×10⁷J／kg。请回答下列问题：

    1．该柴油发动机的效率最高可达多少?

    2．在做功冲程中气缸内的平均压强是多少?

    3．如果将我国这种机型的汽车柴油发动机都安装“增压器”后，能使它们的平均效率由原来约31％提高到近35％，安装前按每年消耗3亿吨柴油估算，这项技术每年能为我国节约多少吨柴油?

    4．如果目前我国柴油的平均价格为3750元／吨，根据上面的估算结果，计算使用“增压”技术后仅节约柴油一项可使我国每年节约多少资金。由此你有哪些认识?