2010年第二十屆全國初中應(yīng)用物理競賽復(fù)賽試題及答案

1、2010年第二十屆全國初中應(yīng)用物理競賽復(fù)賽試題注意事項(xiàng)：1請?jiān)诿芊饩€內(nèi)填寫所在地區(qū)、學(xué)校、姓名和考號。2用藍(lán)色或黑色鋼筆、圓珠筆書寫。3本試卷共有六個(gè)大題，滿分為100分。4答卷時(shí)間：2010年4月18日（星期日）上午9：3011：10。一、（16分）干簧管（也叫干簧繼電器）比一般機(jī)械開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、速度高、工作壽命長；而與電子開關(guān)相比，它又有抗負(fù)載沖擊能力強(qiáng)的特點(diǎn)，工作可靠性很高。如圖1甲所示為干簧管的結(jié)構(gòu)簡圖，其中磁簧片是一種有彈性的薄鐵片，被固定于玻璃管上。1當(dāng)將一個(gè)條形磁鐵與干簧管平行放置時(shí)，如圖1乙，干簧管的磁簧片觸點(diǎn)就會閉合，將電路接通；當(dāng)條形磁鐵遠(yuǎn)離干簧管時(shí)，觸點(diǎn)就會斷開。

2、請簡述其原理。2某同學(xué)設(shè)想用干簧管制作水位自動報(bào)警器，圖2是他設(shè)計(jì)的一部分情況，請幫助他完成其余部分的設(shè)計(jì)：（1）設(shè)永久磁鐵所受的重力為3N，浮球的體積為200cm3，不計(jì)滑輪處的摩擦。則要想讓此裝置能正常工作，浮球的質(zhì)量應(yīng)滿足什么條件（取g=10N/kg）？（2）他手邊還有開關(guān)、紅燈、綠燈和電鈴各一個(gè)，導(dǎo)線若干，請?jiān)趫D中的虛線方框內(nèi)畫出報(bào)警電路，要求：水位到達(dá)A處時(shí)，紅燈亮，電鈴報(bào)警；水位到達(dá)B處時(shí)，綠燈亮，電鈴報(bào)警。1 / 10二、（16分）小星同學(xué)為實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了一個(gè)多擋位電加熱器，其工作原理圖如圖3所示。其中R1、R2、R3為發(fā)熱電阻。三個(gè)燈泡為上述發(fā)熱電阻相應(yīng)的的工作指示燈，其所消耗的

3、電功率可忽略不計(jì)。小星設(shè)想通過開關(guān)的組合，使電加熱器能有200W、300W、900W共七擋功率。為此他還設(shè)計(jì)了下面這份簡單的表格，表中的“”表示對應(yīng)的開關(guān)閉合，相應(yīng)的指示燈亮：“×”表示對應(yīng)的開關(guān)斷開，相應(yīng)的指示燈熄滅。功率欄給出了相應(yīng)狀態(tài)時(shí)電加熱器的功率值。1按照他的設(shè)想，幫他計(jì)算出R1、R2、R3的阻值各為多少？2補(bǔ)齊表中其余擋位的空格。額定電壓220V額定頻率50Hz檔位S1S2S3功率1××200W2××300W34567900W三、（16分）如圖4為過去郵局里用來稱量郵件質(zhì)量的雙桿臺秤的主要結(jié)構(gòu)簡圖，這種臺秤的兩條秤桿是固定在一起的，

4、兩條秤桿分別裝有秤錘A、B，其中秤錘A只能處于其所在秤桿上有槽的特定位置處，秤錘B則可停在其所在秤桿上的任意位置。1這個(gè)臺秤的量程和分度值分別是多少？2寫出用這種秤測量一個(gè)郵包的質(zhì)量時(shí)的操作步驟（包括校零的具體步驟）3若用調(diào)整好的臺秤稱量一個(gè)郵包的質(zhì)量時(shí)，秤桿水平平衡后，秤錘A、B所處的位置如圖4所示，則這個(gè)郵包的質(zhì)量為多少？4由圖中的信息推導(dǎo)出A、B兩秤錘的質(zhì)量mA、mB的關(guān)系四、（16分）小華家買了新房，準(zhǔn)備改裝客廳頂燈的電路時(shí)，他發(fā)現(xiàn)爸爸拿來一幅如圖5所示電路圖，他很好奇，看了一會兒之后，發(fā)現(xiàn)這幅圖有些眼熟，但又和過去所看的圖不同，他拿著圖去問爸爸：S3是什么開關(guān)，爸爸告訴他這叫“雙刀雙

5、擲”開關(guān)，相當(dāng)于兩個(gè)單刀雙擲開關(guān)“聯(lián)動”。爸爸還告訴他要將這三個(gè)開關(guān)分別裝在三個(gè)與客廳相連的房間的門旁邊。這是為什么？這樣裝有什么好處呢？小華決定仔細(xì)研究一下。1小華準(zhǔn)備首先用列表的方法分析開關(guān)的狀態(tài)與燈泡亮滅的關(guān)系。為此他設(shè)計(jì)了如下的表格，并用“1”和“2”表示開關(guān)接通的位置，用“1”和“0”表示燈泡的“亮”和“滅”。請你也參與到他的研究中來，并幫他在表格中記錄下三個(gè)開關(guān)所有可能的組合對燈的控制情況，完成下表：S1S3S2燈的亮滅2根據(jù)列表的結(jié)果總結(jié)出這個(gè)電路的好處。3弄懂了這個(gè)電路和雙刀雙擲開關(guān)的特點(diǎn)之后，他又有了新的想法：還可以在圖5的電路中再增加一個(gè)雙刀雙擲開關(guān)S4，并使它和其他的開關(guān)

6、作用相同。請把他的設(shè)計(jì)畫在圖6中。五、（18分）單位質(zhì)量的某種液體變?yōu)橥瑴囟鹊臍怏w所需要吸收的熱量，叫做這種液體的汽化熱。通常情況下，同種液體在不同溫度下的汽化熱是不同的。某課外活動小組設(shè)計(jì)了如圖7所示的裝置，可以用來測定100時(shí)水的汽化熱。該裝置的測量原理是：用電壓可調(diào)的電加熱器使玻璃容器內(nèi)的水沸騰，用電子天平分別測量沸騰一段時(shí)間前后水的質(zhì)量，同時(shí)測量所用的時(shí)間及在該段時(shí)間內(nèi)電加熱器的電壓和電流，根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)和能量守恒關(guān)系即可求出水的汽化熱。由于這個(gè)裝置工作時(shí)的散熱損失是不可忽略的，該組同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)測量了兩組數(shù)據(jù)，如下表所示：電壓V電流A時(shí)間s水的初質(zhì)量g水的末質(zhì)量g第一組201300706

7、8第二組40230070601試簡單說明該裝置的散熱功率是否隨加熱功率的改變而改變。2根據(jù)以上數(shù)據(jù)，求水的汽化熱3針對此實(shí)驗(yàn)提出一些減少實(shí)驗(yàn)誤差的措施。六、（18分）小亮家有一輛家用轎車，爸爸在給他說車的性能時(shí)，總是說“20的排量”，卻很少說“功率”，為此小亮特地從網(wǎng)上查到了排量的定義：活塞從上止點(diǎn)移動到下止點(diǎn)所通過的空間容積稱為汽缸排量。如果發(fā)動機(jī)有若干個(gè)氣缸，所有氣缸工作容積之和稱為發(fā)動機(jī)排量。從說明書上查到：小亮家的汽車采用的是LFX直列四缸發(fā)動機(jī)，排量為20L；從網(wǎng)上查找到了其輸出特性曲線（如圖8所示）；小亮又向爸爸詢問了一些實(shí)測數(shù)據(jù)：由于汽車行駛的路況很好，所以平均車速為90kmh，此時(shí)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為2000rmin，平均行駛百公里油耗為9L；從物理書上查得汽油的熱值為46×107Jkg，密度為071×103kgm31由這臺發(fā)動機(jī)輸出特性曲線可以看出，在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為1000-5000 rmin范圍內(nèi)