2019年第二十屆全國初中應(yīng)用物理競(jìng)賽復(fù)賽試題及答案

1、200cm3,不計(jì)滑輪處的摩擦。2019年第二十屆全國初中應(yīng)用物理競(jìng)賽復(fù)賽試題注意事項(xiàng)：1 .請(qǐng)?jiān)诿芊饩€內(nèi)填寫所在地區(qū)、學(xué)校、姓名和考號(hào)。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：2019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(jiǎn)單、體積小、速度高、工作壽命長(zhǎng)；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(jiǎn)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(huì)閉合，

2、將電路接通；當(dāng)條形磁鐵遠(yuǎn)離干簧管時(shí)，觸點(diǎn)就會(huì)斷開。請(qǐng)簡(jiǎn)述其原理。2 .某同學(xué)設(shè)想用干簧管制作水位自動(dòng)報(bào)警器，圖2是他設(shè)計(jì)的一部分情況，請(qǐng)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(qǐng)?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。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，具工作原理圖如圖3所示。其中Ri、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，

3、其所消耗的電功率可忽略不計(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(jiǎn)單的表格，表中的表示對(duì)應(yīng)的開關(guān)閉合，相應(yīng)的指示燈亮：“X”表示對(duì)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。地零火圖3,.1,按照他的設(shè)想，幫他計(jì)算出Ri、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SiS2S3功率1VXX200W2XVX300W34567900W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(tái)秤的主要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，這種臺(tái)秤的兩條秤桿是固定在一起的，兩條秤桿分別裝有秤錘A

4、、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。轂物臺(tái)平衡螺母支點(diǎn)圖4B1 .這個(gè)臺(tái)秤的量程和分度值分別是多少?2 .寫出用這種秤測(cè)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(tái)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N（零）幅如圖5所示電路圖，他很好奇，看了一會(huì)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)

5、，爸爸告訴他這叫“雙刀雙擲”開關(guān)，相當(dāng)于兩個(gè)單刀雙擲開關(guān)“聯(lián)動(dòng)”。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(qǐng)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(duì)燈的控制情況，完成下表：S1S3S2燈的鳧火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)

6、雙刀雙擲開關(guān)S4,并使它和其他的開關(guān)作用相同。請(qǐng)把他的設(shè)計(jì)畫在圖6中。N.（零）燈彳五、（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(dòng)小組設(shè)計(jì)了如圖7所示的裝置，可以用來測(cè)定100c時(shí)水的汽化熱。該裝置的測(cè)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(cè)量沸騰一段時(shí)間前后水的質(zhì)量，同時(shí)測(cè)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入。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(cè)量了兩組數(shù)據(jù)，如下表所示：電壓/V電流

7、/A時(shí)間/s水的初質(zhì)量/g水的末質(zhì)量/g第一組2013007068第二組40230070601.試簡(jiǎn)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)，求水的汽化熱入3.針對(duì)此實(shí)驗(yàn)提出一些減少實(shí)驗(yàn)誤差的措施。20120100806040010002000300040005W06000六、（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“2.0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(dòng)到下止點(diǎn)所通過的空間容積稱為汽缸排量。如果發(fā)動(dòng)機(jī)有若干個(gè)氣缸，所有氣缸工作容積之和稱為發(fā)動(dòng)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

8、缸發(fā)動(dòng)機(jī)，排量為2.0L;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(cè)數(shù)據(jù)：由于汽車行駛的路況很好，所以平均車速為90km/h,此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2000r/min,平均行駛百公里油耗為9L；從物理書上查得汽油的熱值為4.6X107J/kg,密度為0.71xi03kg/m31 .由這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出特性曲線可以看出，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1000-5000r/min范圍內(nèi)，它的輸出功率與轉(zhuǎn)速大致有什么關(guān)系？2 .試通過公式推導(dǎo)出在其他參數(shù)相同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率與其排量的關(guān)系。3 .這輛汽車以90km/h行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的效率約為多少？每個(gè)做功沖程汽缸內(nèi)的平均壓強(qiáng)是約為多少？2010

9、年第二十屆全國初中應(yīng)用物理競(jìng)賽復(fù)賽試題參考解答與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)說明*L提供的參考解答除選擇題外，不一定都是惟一正確的.對(duì)于那些與此解答不同的解答,正確的.同樣得分.工評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)只是按一種思路與方法給出的.在閱卷過程中會(huì)出筑各種不同情況，可按照本坪分標(biāo)準(zhǔn)的精神定出具體姓理辦法.但不要與本評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)宥較大偏高.3 .問答題或計(jì)算題是按照分城方法埼分的.在評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)中常常寫出（1）式幾分aC）式幾分這里的式子是用來代表步驟的，著考生并未寫出這個(gè)式子,而在文字表達(dá)或以后的解期過程中反映了這一步驟，問樣得分.沒有寫出任何式子或文字說明r只給出最后堵果的，不能得分.4 .參考解答中風(fēng)數(shù)字結(jié)果是按照有效數(shù)字的運(yùn)算要求給

10、出的，但對(duì)考生不做瞿求.不更因?yàn)橛行?shù)字的錯(cuò)深而打分*工在最后定獎(jiǎng)時(shí).如臬榭分相同的人數(shù)超過莪獎(jiǎng)名額，因而難于選披時(shí)，可對(duì)待選試卷進(jìn)行加分評(píng)判.加分評(píng)判的基本依據(jù)奉：（D所用方法或原理不演課本所濟(jì)的，具有創(chuàng)新性*應(yīng)加分工C2）方法前便r應(yīng)處分I門）提出多種正確.解法，應(yīng)加分：U）試卷規(guī)達(dá)規(guī)范,條裂清楚，能充分利用數(shù)學(xué)工具，應(yīng)加分.上述各項(xiàng)的執(zhí)行都需由黨賽領(lǐng)導(dǎo)小組做出規(guī)定省統(tǒng)一分配獎(jiǎng)勵(lì)名額的由省決定，地，市分配獎(jiǎng)勵(lì)名額的由地、市決定）.一.06分）步考答案1*當(dāng)將一個(gè)條形磁鐵與干黃管平行放置時(shí).干簧管的磁簧片就會(huì)被建起.且靠近的那兩個(gè)端點(diǎn)會(huì)被磁化成把冬迪亞相互吸D觸點(diǎn)威金團(tuán)告將電路接通；當(dāng)條形S

11、S線遠(yuǎn)離干簧甘時(shí),讖管片的在彈力的作處型原黏合題開4分2,浮球浸沒人水中時(shí)受到的浮力為4京g。LQMl/kg，nfX10N/K部2H廠小=甜3分設(shè)浮球剛好浸沒入水中1浮球必須上浮剜必須清足G”仔1.+GBii=ZN+iN-JN設(shè)浮球剛好離開水面時(shí)，浮殍必須下降，期必須滿足G序6G.3N因此要想讓此裝置能正常工作，此浮球所受的力應(yīng)滿足,5NGm3N2分由公式可以算出浮球的質(zhì)量應(yīng)滿足;0.5%琬”0一3坨1分3 .如圖I所示士6分全部正確給6分.不畫開關(guān)扣2分，不標(biāo)出缸.辭燈或靜錯(cuò)扣2分圖I第】頁共4頁16分）參考答案.由題意可知：當(dāng)開美&閉合時(shí)，電加熱器的功率為電阻吊的功率，所以242n當(dāng)開關(guān)電

12、閉合時(shí)，電加熱器的功率為電阻為的功率，所以】分6300W當(dāng)開關(guān)都閉合時(shí)，電路的總功率應(yīng)該為最大，叩片m4+E+E=900W所以PJ-400W上空空皿3片400W2.如下表所示（每行2分，共10分）+B-H+10分檔位Si1S2的功率11VXX200W2XVX300W3XXV4Q0W47X50OW5X一7600W，6X44700W7q44900W額定頻率鎖定電壓501k220V：、（16分）叁考答案1 .由圖可知，這臺(tái)秤的量程是2,03，分度值是1g.2 .如圖2（可不面）調(diào)節(jié)平衡幄母，直至秤桿水平平衡為止.將臺(tái)科放在水平臺(tái)面上.將科卷B均置零圖2將所要測(cè)的題包放在物臺(tái)上.先逐nr移動(dòng)秤播a,直

13、至若再向大刻度方向移動(dòng)一個(gè)槽，就會(huì)導(dǎo)致杠桿左端下沉?xí)r為止;而后移動(dòng)理錘當(dāng)直至秤桿再次水平平衡.將稱保乩8所對(duì)的刻度值相加即為疏包的質(zhì).4 .當(dāng)向假幺放魔盤為1蜂的靂物時(shí)，為他臺(tái)彈平衡，可以將/押售向左移動(dòng)一格，也可以將小汗槽向左郭動(dòng)至左坳,此時(shí)其停動(dòng)的距離為衛(wèi)理管茸動(dòng)距離的囂倍,因?yàn)槎呤堑刃У?以可以到A.13ZOfflg*fm*n*，l*分四，（16分）考答案2-根據(jù)列表的站果可以著出，不論Jt他開關(guān)處于何種位置#據(jù)一個(gè)開關(guān)都可以獨(dú)立的控制燈的亮、滅,因而從任何一個(gè)房門走迸或離開客廳時(shí)都可以方健的開成美客廳的燈，也節(jié)的電能4分3如圖3所示4分“工，1ywiTT-._燈、圖J五考答案1.讀技

14、旭般題功率不倚加熱力率的改變而派交:2分因?yàn)榧邮肮γ遗c設(shè)夏后，水過并不會(huì)改變，與周的環(huán)境的溫度差也就不變.海算他的條件也都未發(fā)生變化，所以&癡城魅合變化工由能量守忸定撐可知;嘏據(jù)愿意可得：,卬?!UJAg工代人數(shù)排解得4=225x10,J&*6分3.堵大加熱功率（或電壓）、增大汽化水的用置，換用更像泡的事器g啾執(zhí)球軍）、建當(dāng)余大環(huán)境池度、屎小涌量時(shí)阿，多剿兒姐茲取平均值等4分六，。8分）步考答案L空這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出特性曲線可以看出在發(fā)動(dòng)機(jī)菸通為100Asm用而。范用內(nèi)，官的誨出功率與他速大致成正比2H2,設(shè)傲功沖程旭”對(duì)活塞的平均壓強(qiáng)為內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)排量為*做功沖程堀氣盟一個(gè)靖客的平均壓力工F工網(wǎng),聚項(xiàng)機(jī)轉(zhuǎn)速為/I時(shí)加氣對(duì)話塞傲功的功率:所以.在炭動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)通小IW通程汽缸平均用強(qiáng)網(wǎng)大致相同臉煨氣對(duì)活塞做功的功率嚴(yán)與發(fā)動(dòng)H了FHit*r-nL(I4)141IIf*rXIr,，,*l,*l*,*,1,-,*l*kl,