以下是一道有關(guān)壓強(qiáng)的試題和小明的解答過(guò)程，請(qǐng)您分析有無(wú)錯(cuò)誤?如有錯(cuò)誤，請(qǐng)指出其中的錯(cuò)誤之處并在試題下面的空白處加以改正。

如圖所示，平底茶壺的質(zhì)量是400g，底面積是40cm²，內(nèi)盛0.6kg的開水，放置在面積為1m²的水平桌面中央。試求：

（1）水對(duì)茶壺底部的壓力?

（2）茶壺對(duì)桌面的壓強(qiáng)? (g=9.8N/Kg)

解：（1）∵茶壺靜止在水平桌面上，∴水對(duì)茶壺底的壓力F₁=G_水=m_水g=(0.6×10)N=6N

（2）茶壺的重力G_壺=m_壺g=0.4×10(N)=4N；茶壺對(duì)水平桌面的壓力

F₂=G_水+G_壺=(6+4)N=10(N)；  茶壺對(duì)水平桌面的壓強(qiáng)

閱讀以下文章并回答后面的問(wèn)題．

　　科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，大自然中蘊(yùn)藏著巨大的能量，可以通過(guò)多種手段，從21世紀(jì)初期開始，有一定規(guī)模地向雨雪垃圾索電，是完全可以實(shí)現(xiàn)的．

　　利用積雪發(fā)電：大家知道，積雪的溫度是0℃以下，因此雪中蘊(yùn)藏著巨大的冷能．科學(xué)家提出利用積雪發(fā)電的大膽設(shè)想．它的工作原理是，將蒸發(fā)器放在地面上，將凝縮器放在高山上，再用兩根管子將它們連接在一起，然后抽出管內(nèi)空氣，用地下熱水使低沸點(diǎn)的氟里昂(即現(xiàn)代電冰箱所用的制冷物質(zhì))汽化，并以雪冷卻凝縮器，由于氟里昂的沸點(diǎn)很低，加上管內(nèi)被抽空，所以它就沸騰起來(lái)，變成氣體快速向管子的上端跑去，沖擊汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電．試驗(yàn)證明，1 t雪可把2～4 t氟里昂送上蓄液器．可見雪的發(fā)電本領(lǐng)是十分驚人的．

　　雪的資源極其豐富，地球上34％的國(guó)家屬多雪地區(qū)．我國(guó)東北和新疆北部是全國(guó)下雪天數(shù)最多的地區(qū)，每年平均在40天以上，積雪日數(shù)在90天以上．積雪發(fā)電的問(wèn)世，將使茫茫雪原變成人類的又一理想的未來(lái)發(fā)電能源．

　　利用下雨發(fā)電：目前，科學(xué)家們研究雨能的利用已獲得成功，它是利用一種葉片交錯(cuò)排列，并能自動(dòng)關(guān)閉的輪子，輪子的葉片可以接受來(lái)自任何方向的雨滴，并能自動(dòng)開關(guān)，使輪子一側(cè)受力大，另一側(cè)受力小，從而在雨滴沖擊和慣性的作用下高速旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)電．雨能電站可以彌補(bǔ)地面太陽(yáng)能電站的不足，使人類巧妙而完美地應(yīng)用太陽(yáng)能、風(fēng)能、雨能．

　　我國(guó)南方雨能資源豐富，特別是華東、華南、中南和西南各省的雨水充足，一年四季冰雪期很少，雨季的降雨量一般都比較多，陰雨天利用雨能發(fā)電，陽(yáng)天利用太陽(yáng)能發(fā)電，這樣無(wú)論晴天或陰雨天，人們都可以享受到大自然的恩賜，享受到電能帶來(lái)的光和熱．

　　微生物電池：在探索微生物能源工作中，一些國(guó)家正在從事著微生物電池的研究．什么是微生物電池呢？它是一種用微生物的代謝產(chǎn)物，做電極活性物質(zhì)，從而獲取電能．從研究的進(jìn)展看，作為微生物電池的活性物質(zhì)，只限于甲酸、氫、氨等．我們用一種叫產(chǎn)氣單抱菌的細(xì)菌，處理100摩爾椰子汁，使其生成甲酸，然后把以此做電解液的3個(gè)電池串連在一起，生成的電能可使半導(dǎo)體收音機(jī)連續(xù)播放50多個(gè)小時(shí)．當(dāng)然，這只是試驗(yàn)，但它表現(xiàn)出的事實(shí)是令人神往的．

　　21世紀(jì)是人類飛向宇宙的時(shí)代，在宇宙飛船這樣的封閉系統(tǒng)中，排泄物的處理確實(shí)是個(gè)必須解決的問(wèn)題．美國(guó)宇宙航行局設(shè)計(jì)了一種一舉兩得的解決方案：用一種芽孢桿菌處理尿，使尿酸分解而生成尿素，在尿素酶的作用下分解尿素產(chǎn)生氨．氨用做電極活性物質(zhì)，在鉑電極上產(chǎn)生電極反應(yīng)，組成了邀翔太空的理想微生物電池．在宇航條件下，每人每天如果排出22克尿，就能夠獲得47瓦時(shí)的電力．

　　氫燃料電池，成為微生物能源的又一種電能形式．利用一種產(chǎn)生氫氣能力強(qiáng)的細(xì)菌，在容積為10升的發(fā)酵裝置中，每小時(shí)所產(chǎn)生的近20升氫氣，足以維持3.1～3.5伏燃料電池的工作．科學(xué)日新月異的21世紀(jì)，有機(jī)廢水的處理也與微生物電池發(fā)生了密切關(guān)系．在利用微生物處理有機(jī)廢水時(shí)，在使廢水無(wú)害化的同時(shí)，可以把微生物的代謝產(chǎn)物做微生物電池的活性物質(zhì)，從而獲得電能，從這個(gè)角度上，微生物做為同時(shí)解決公害和能源問(wèn)題的一種手段，已引起人們的廣泛注意．盡管微生物電池的研制尚處在萌芽狀態(tài)，使用也還只限于一定范圍，但是到21世紀(jì)的某一天，微生物電池就能夠帶動(dòng)著馬達(dá)飛轉(zhuǎn)，為人類創(chuàng)造更多的物質(zhì)財(cái)富．

　　向污泥要能源：城市下水道污泥中富含有機(jī)物質(zhì)，其中蘊(yùn)藏著可觀的能量．不少國(guó)家已開始利用厭氧細(xì)菌將下水道污泥“消化”，然后收集其中產(chǎn)生的沼氣作為熱源，并將下水道污泥制成固體燃料．

　　關(guān)于下水道污泥作為固體燃料的開發(fā)與實(shí)用化研究方面，歐洲國(guó)家居領(lǐng)先地位．日本東京都能源局利用下水道污泥作為燃料發(fā)電的試驗(yàn)也已獲成功．日本能源科學(xué)家還將下水道污泥利用多級(jí)蒸發(fā)法制成固狀物，所得燃料的發(fā)熱量為16 000～18 000 kJ/kg，與煤差不多．

　　德國(guó)的一家化學(xué)公司將工廠下水道排放的廢水(其中含10％的普通生活污水)進(jìn)行處理，所得活性污泥作為燃料，他們?cè)谙滤�道污水中加入有機(jī)凝集劑，再用電力脫水機(jī)脫去部分水分，加入一定比例的粉煤，最后利用壓濾機(jī)榨干水分，用這種方法制成的燃料發(fā)熱量大約是9 200～1 000 kJ/kg，并且將其干燥、粉碎后并不影響其燃燒性能．

　　從下水道污泥中挖掘潛在能源，不僅開辟了能源新途徑，還可以根本上解決城市下水道污泥污染問(wèn)題．對(duì)改善城市地下水水質(zhì)有著至關(guān)重要的作用．環(huán)境科學(xué)家有必要重新估計(jì)下水道污泥的作用和利用價(jià)值，進(jìn)一步研究下水道污水處理以及下水道水系的設(shè)計(jì)．

　　目前，世界上許多國(guó)家正在研究，能否建立一個(gè)從污水處理到能源、環(huán)保方面的綜合管理體系，以便一勞永逸地解決下水道污水的去向問(wèn)題．

摘自《能源趣覽》

閱讀完以上文章后回答：

(1)文中介紹了哪幾種新的能源利用方式？分別是什么？

(2)利用積雪和下雨發(fā)電的工作原理分別是什么？

(3)結(jié)合你在日常生活中對(duì)能源的利用，談?wù)勀銓?duì)節(jié)約能源的看法．

第十五屆全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽復(fù)賽試題

    一、(14分)王偉同學(xué)研究了均勻拉緊的琴弦發(fā)音頻率與弦長(zhǎng)的關(guān)系，并記錄了實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)(如下表所示)。請(qǐng)你根據(jù)記錄表格中的有關(guān)數(shù)據(jù)，分析并估算出他有意留出的空格中應(yīng)該填寫的數(shù)據(jù)(要求寫出估算的過(guò)程)。

二、(14分)類比水壓是形成水流的原因，李楠同學(xué)猜想，血液在血管內(nèi)流動(dòng)時(shí)也需要一定的壓力差來(lái)維持。假設(shè)血液勻速通過(guò)長(zhǎng)度一定的血管時(shí)，受到的阻力f與血液的流速v成正比，即f=kv。那么，要想讓血液勻速流過(guò)，血管兩端就需要一定的壓力差。設(shè)血管截面積為S₁時(shí)，兩端所需的壓強(qiáng)差為△p₁；若血管截面積減少10％時(shí)，為了維持在相同的時(shí)間內(nèi)流過(guò)同樣體積的血液，壓強(qiáng)差必須變?yōu)椤鱬₂。請(qǐng)你通過(guò)計(jì)算比較△P₁、△P₂的大小，說(shuō)明血管變細(xì)可能是誘發(fā)高血壓的重要因素之一。

    三、(16分)下表是某鍋爐廠生產(chǎn)的CWNG系列三種鍋爐的主要技術(shù)參數(shù)。

CWNG系列三種鍋主要技術(shù)參數(shù)

    已知水的比熱容為4.2×10³J／（kg·℃），假設(shè)三種鍋爐的燃煤效率相同，且煤均可達(dá)到完全燃燒。請(qǐng)根據(jù)上表回答以下問(wèn)題：

    1．根據(jù)表格中的已知數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)诒砀裰械乃膫�(gè)(    )內(nèi)填上合適的數(shù)據(jù)。

    2．按表格中的出水溫度和回水溫度，計(jì)算CWNGl．05—80／60AH型鍋爐每小時(shí)給住宅內(nèi)釋放的熱量是多少。

3．根據(jù)表格中已知數(shù)據(jù)計(jì)算燃燒的熱值為多少。

四、(16分)李明得到一個(gè)國(guó)外生產(chǎn)的電熱暖手器，銘牌上表示額定值的字樣中，能看清楚的只有"24W"這幾個(gè)字。為了能正確使用該電器，他把一只標(biāo)有"600Ω，0.4A'’的定值電阻與電熱暖手器和開關(guān)串聯(lián)起來(lái)，連接到家庭照明電路中，然后進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)觀察：將開關(guān)接通后，電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)137圈恰好用了100s；斷開開關(guān)后，電能表轉(zhuǎn)盤在1 min內(nèi)恰好轉(zhuǎn)了80圈；觀察電能表上標(biāo)有3000r(kW·h)的字樣；他在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間內(nèi)，家中其他用電器的使用情況沒有變化。請(qǐng)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，計(jì)算電熱暖手器的額定電壓是多少?你在計(jì)算過(guò)程中忽略了什么因素的影響?由此導(dǎo)致的計(jì)算結(jié)果是偏大還是偏小?

    五、(20分)一所農(nóng)村中學(xué)常常因?yàn)椴荒芗皶r(shí)給水塔注水而停水，科技小組的同學(xué)知道后，利用下圖所示的器材設(shè)計(jì)了一個(gè)自動(dòng)注水模擬裝置。A為浮子(浮子及其連桿總重約15N)，在浮子連桿的上端有一可移動(dòng)金屬觸頭B(其受重力可忽略不計(jì))，它可以分別將其上、下的兩個(gè)固定觸點(diǎn)連通。C為水塔上的圓桶形蓄水池；M為配有電動(dòng)機(jī)的水泵(電泵)；D₁、D₂為彈簧，E₁、E₂為銜鐵，F(xiàn)₁、F₂為電磁鐵線圈；K₁為最高水位限位開關(guān)。K₂為最低水位限位開關(guān)，K₃、K₄、K₅均為由電磁鐵銜鐵帶動(dòng)的觸頭開關(guān)。電磁鐵F₁通電時(shí)，K₄接通，斷電時(shí)，K₃接通。電磁鐵F₂斷電時(shí)，K₅接通。S₁、S₂為開關(guān)。

    1．請(qǐng)你按照下圖所示的器材，連接一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注水的模擬電路，并說(shuō)明自動(dòng)注水的過(guò)程。

    2．要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注水的要求，浮子的最小體積約為多大?(g=10N／kg)

    3．若設(shè)計(jì)要求每次自動(dòng)注水需在10min內(nèi)完成，需要知道或測(cè)量哪些物理量才能得到相匹配電泵的最小額定功率?請(qǐng)你用字母表示這些物理量，推導(dǎo)出電泵最小額定功率的表達(dá)式。在你的計(jì)算過(guò)程中，如果運(yùn)用了近似條件，請(qǐng)說(shuō)明。

    六、(20分)在當(dāng)今世界，研制各種機(jī)器都必需考慮節(jié)約能源和治理廢氣污染這一重要課題。在內(nèi)燃機(jī)中，廢氣帶走了很多能量，如果能將這些能量再利用起來(lái)，會(huì)使內(nèi)燃機(jī)的效率提高許多。某工廠科研人員研制生產(chǎn)的四沖程汽車專用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，就采用了很多新技術(shù)。其中最重要的一項(xiàng)叫“增壓”技術(shù)，它是利用“廢氣渦輪增壓器”使排氣沖程中排出的高溫、高壓的廢氣去沖擊“廢氣渦輪”高速旋轉(zhuǎn)，它同時(shí)又帶動(dòng)同軸的進(jìn)氣系統(tǒng)中的“進(jìn)氣渦輪”也高速旋轉(zhuǎn)，從而增加吸氣沖程的進(jìn)氣量并增大進(jìn)氣氣壓，使做功沖程中柴油燃燒的更充分，燃?xì)鈮簭?qiáng)更大，同時(shí)也減少了廢氣中的有害物質(zhì)，達(dá)到提高柴油發(fā)動(dòng)機(jī)效率和減少?gòu)U氣污染的目的。這種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)有6個(gè)氣缸，氣缸直徑為ll0mm，活塞行程為135mm，當(dāng)轉(zhuǎn)速為2300r／min時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率為220kW，最低油耗可達(dá)240g／(kW·h)，柴油的熱值為4.3×10⁷J／kg。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

    1．該柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的效率最高可達(dá)多少?

    2．在做功沖程中氣缸內(nèi)的平均壓強(qiáng)是多少?

    3．如果將我國(guó)這種機(jī)型的汽車柴油發(fā)動(dòng)機(jī)都安裝“增壓器”后，能使它們的平均效率由原來(lái)約31％提高到近35％，安裝前按每年消耗3億噸柴油估算，這項(xiàng)技術(shù)每年能為我國(guó)節(jié)約多少噸柴油?

    4．如果目前我國(guó)柴油的平均價(jià)格為3750元／噸，根據(jù)上面的估算結(jié)果，計(jì)算使用“增壓”技術(shù)后僅節(jié)約柴油一項(xiàng)可使我國(guó)每年節(jié)約多少資金。由此你有哪些認(rèn)識(shí)?

第十五屆全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽復(fù)賽試題

    一、(14分)王偉同學(xué)研究了均勻拉緊的琴弦發(fā)音頻率與弦長(zhǎng)的關(guān)系，并記錄了實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)(如下表所示)。請(qǐng)你根據(jù)記錄表格中的有關(guān)數(shù)據(jù)，分析并估算出他有意留出的空格中應(yīng)該填寫的數(shù)據(jù)(要求寫出估算的過(guò)程)。

二、(14分)類比水壓是形成水流的原因，李楠同學(xué)猜想，血液在血管內(nèi)流動(dòng)時(shí)也需要一定的壓力差來(lái)維持。假設(shè)血液勻速通過(guò)長(zhǎng)度一定的血管時(shí)，受到的阻力f與血液的流速v成正比，即f=kv。那么，要想讓血液勻速流過(guò)，血管兩端就需要一定的壓力差。設(shè)血管截面積為S₁時(shí)，兩端所需的壓強(qiáng)差為△p₁；若血管截面積減少10％時(shí)，為了維持在相同的時(shí)間內(nèi)流過(guò)同樣體積的血液，壓強(qiáng)差必須變?yōu)椤鱬₂。請(qǐng)你通過(guò)計(jì)算比較△P₁、△P₂的大小，說(shuō)明血管變細(xì)可能是誘發(fā)高血壓的重要因素之一。

    三、(16分)下表是某鍋爐廠生產(chǎn)的CWNG系列三種鍋爐的主要技術(shù)參數(shù)。

CWNG系列三種鍋主要技術(shù)參數(shù)

    已知水的比熱容為4.2×10³J／（kg·℃），假設(shè)三種鍋爐的燃煤效率相同，且煤均可達(dá)到完全燃燒。請(qǐng)根據(jù)上表回答以下問(wèn)題：

    1．根據(jù)表格中的已知數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)诒砀裰械乃膫�(gè)(    )內(nèi)填上合適的數(shù)據(jù)。

    2．按表格中的出水溫度和回水溫度，計(jì)算CWNGl．05—80／60AH型鍋爐每小時(shí)給住宅內(nèi)釋放的熱量是多少。

3．根據(jù)表格中已知數(shù)據(jù)計(jì)算燃燒的熱值為多少。

四、(16分)李明得到一個(gè)國(guó)外生產(chǎn)的電熱暖手器，銘牌上表示額定值的字樣中，能看清楚的只有"24W"這幾個(gè)字。為了能正確使用該電器，他把一只標(biāo)有"600Ω，0.4A'’的定值電阻與電熱暖手器和開關(guān)串聯(lián)起來(lái)，連接到家庭照明電路中，然后進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)觀察：將開關(guān)接通后，電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)137圈恰好用了100s；斷開開關(guān)后，電能表轉(zhuǎn)盤在1 min內(nèi)恰好轉(zhuǎn)了80圈；觀察電能表上標(biāo)有3000r(kW·h)的字樣；他在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間內(nèi)，家中其他用電器的使用情況沒有變化。請(qǐng)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，計(jì)算電熱暖手器的額定電壓是多少?你在計(jì)算過(guò)程中忽略了什么因素的影響?由此導(dǎo)致的計(jì)算結(jié)果是偏大還是偏小?

    五、(20分)一所農(nóng)村中學(xué)常常因?yàn)椴荒芗皶r(shí)給水塔注水而停水，科技小組的同學(xué)知道后，利用下圖所示的器材設(shè)計(jì)了一個(gè)自動(dòng)注水模擬裝置。A為浮子(浮子及其連桿總重約15N)，在浮子連桿的上端有一可移動(dòng)金屬觸頭B(其受重力可忽略不計(jì))，它可以分別將其上、下的兩個(gè)固定觸點(diǎn)連通。C為水塔上的圓桶形蓄水池；M為配有電動(dòng)機(jī)的水泵(電泵)；D₁、D₂為彈簧，E₁、E₂為銜鐵，F(xiàn)₁、F₂為電磁鐵線圈；K₁為最高水位限位開關(guān)。K₂為最低水位限位開關(guān)，K₃、K₄、K₅均為由電磁鐵銜鐵帶動(dòng)的觸頭開關(guān)。電磁鐵F₁通電時(shí)，K₄接通，斷電時(shí)，K₃接通。電磁鐵F₂斷電時(shí)，K₅接通。S₁、S₂為開關(guān)。

    1．請(qǐng)你按照下圖所示的器材，連接一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注水的模擬電路，并說(shuō)明自動(dòng)注水的過(guò)程。

    2．要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注水的要求，浮子的最小體積約為多大?(g=10N／kg)

    3．若設(shè)計(jì)要求每次自動(dòng)注水需在10min內(nèi)完成，需要知道或測(cè)量哪些物理量才能得到相匹配電泵的最小額定功率?請(qǐng)你用字母表示這些物理量，推導(dǎo)出電泵最小額定功率的表達(dá)式。在你的計(jì)算過(guò)程中，如果運(yùn)用了近似條件，請(qǐng)說(shuō)明。

    六、(20分)在當(dāng)今世界，研制各種機(jī)器都必需考慮節(jié)約能源和治理廢氣污染這一重要課題。在內(nèi)燃機(jī)中，廢氣帶走了很多能量，如果能將這些能量再利用起來(lái)，會(huì)使內(nèi)燃機(jī)的效率提高許多。某工廠科研人員研制生產(chǎn)的四沖程汽車專用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，就采用了很多新技術(shù)。其中最重要的一項(xiàng)叫“增壓”技術(shù)，它是利用“廢氣渦輪增壓器”使排氣沖程中排出的高溫、高壓的廢氣去沖擊“廢氣渦輪”高速旋轉(zhuǎn)，它同時(shí)又帶動(dòng)同軸的進(jìn)氣系統(tǒng)中的“進(jìn)氣渦輪”也高速旋轉(zhuǎn)，從而增加吸氣沖程的進(jìn)氣量并增大進(jìn)氣氣壓，使做功沖程中柴油燃燒的更充分，燃?xì)鈮簭?qiáng)更大，同時(shí)也減少了廢氣中的有害物質(zhì)，達(dá)到提高柴油發(fā)動(dòng)機(jī)效率和減少?gòu)U氣污染的目的。這種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)有6個(gè)氣缸，氣缸直徑為ll0mm，活塞行程為135mm，當(dāng)轉(zhuǎn)速為2300r／min時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率為220kW，最低油耗可達(dá)240g／(kW·h)，柴油的熱值為4.3×10⁷J／kg。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

    1．該柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的效率最高可達(dá)多少?

    2．在做功沖程中氣缸內(nèi)的平均壓強(qiáng)是多少?

    3．如果將我國(guó)這種機(jī)型的汽車柴油發(fā)動(dòng)機(jī)都安裝“增壓器”后，能使它們的平均效率由原來(lái)約31％提高到近35％，安裝前按每年消耗3億噸柴油估算，這項(xiàng)技術(shù)每年能為我國(guó)節(jié)約多少噸柴油?

    4．如果目前我國(guó)柴油的平均價(jià)格為3750元／噸，根據(jù)上面的估算結(jié)果，計(jì)算使用“增壓”技術(shù)后僅節(jié)約柴油一項(xiàng)可使我國(guó)每年節(jié)約多少資金。由此你有哪些認(rèn)識(shí)?