2012年全国第二十二届初中应用物理竞赛复赛试题 (含答案全WORD版)(5)

2012年全国第二十二届初中应用物理竞赛复赛试题 (含答案全WORD版)

图4 图

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解：1.如图答1所示，设钢丝绳拉电线杆的力为F′，把电线杆看作杠杆，其支点为其粗端端点O。 由杠杆平衡条件，有：F LF G LG

G LG6.2 103N 4m cos45 F 3.51 103N LF 10m sin30

绞盘本质上是一个轮轴，若要施工人员对绞盘横杆的推力F最小，则该力应沿水平方向，作用于横杆末端且与横杆垂直。在这种情况下，设所需的最小推力为F。

设绞盘的轴恰好转动一周，则推力推动横杆末端移动的距离为s1 2 L

工人推力总共做的功为：W总 F 2 L

绞盘拉动钢丝绳移动的距离为s2 D

绞盘对钢丝绳所做的有用功为：W有用 F D 绞盘的机械效率为 W有用

W总F D 80% F 2L

F 2L3.51 103N 0.1mF 219N D 2 1m 0.8

2.在整个立杆过程中，电线杆重力G大小不变。随着电线杆被逐渐拉起，重力G的力臂LG在逐渐减小；而钢丝绳拉电线杆的力F′的力臂L F′却在逐渐增大；根据杠杆的平衡条件：F L G LG，可知，钢丝绳拉电线杆的力F′在逐渐减小。

又因为，横杆末端到轴心的距离L、轴的直径D以及绞盘的效率η不变，所以施工人员对绞盘横杆的最小推力F也在逐渐减小。

3.绞盘离所拉的电线杆适当地远一些，其他情况相同时，可以适当地增大钢丝绳对电线杆的拉力F′的力臂L F′，在重力G与重力G的力臂LG相同的前提下，使减小，从而可以使施工人员对绞盘横杆的推力减小一些。

六、（18分）应急照明灯是在正常照明电源发生故障时，能持续照明而不间断工作的一类灯具，如图6所示。应急照明灯主要由灯泡（或LED灯珠）、蓄电池、充电器、自动控制电路及相关部件组成。在照明电源正常情况下，应急照明灯通过充电器给蓄电池充电，此时，自动控制电路及相关部件自动将灯泡（或LED灯珠）与蓄电池断开而不发光。当照明电路突然停电时，应急照明灯通过自动控制电路及相关部件自动把灯泡（或LED灯珠）跟蓄电池接通，从而实现自动应急照明。下表为某型号应急照明灯的主要技术数据：