2019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、200cm3,不計滑輪處的摩擦。2019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：1 .請在密封線內(nèi)填寫所在地區(qū)、學(xué)校、姓名和考號。2 .用藍色或黑色鋼筆、圓珠筆書寫。3 .本試卷共有六個大題，滿分為100分。4 .答卷時間：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，它又有抗負載沖擊能力強的特點，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)將一個條形磁鐵與干簧管平行放置時，如圖1乙，干簧管的磁簧片觸點就會閉合，

2、將電路接通；當(dāng)條形磁鐵遠離干簧管時，觸點就會斷開。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警器，圖2是他設(shè)計的一部分情況，請幫助他完成其余部分的設(shè)計：（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，導(dǎo)線若干，請在圖中的虛線方框內(nèi)畫出報警電路，要求：水位到達A處時，紅燈亮，電鈴報警；水位到達B處時，綠燈亮，電鈴報警。二、（16分）小星同學(xué)為實驗室設(shè)計了一個多擋位電加熱器，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。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：“X”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)時電加熱器的功率值。地零火圖3,.1,按照他的設(shè)想，幫他計算出Ri、R2、R3的阻值各為多少?2.補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，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。轂物臺平衡螺母支點圖4B1 .這個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郵包的質(zhì)量時的操作步驟（包括校零的具體步驟）3 .若用調(diào)整好的臺秤稱量一個郵包的質(zhì)量時，秤桿水平平衡后，秤錘A、B所處的位置如圖4所示，則這個郵包的質(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，準備改裝客廳頂燈的電路時，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)于兩個單刀雙擲開關(guān)“聯(lián)動”。爸爸還告訴他要將這三個開關(guān)分別裝在三個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？小華決定仔細研究一下。1 .小華準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開關(guān)所有可能的組合對燈的控制情況，完成下表：S1S3S2燈的鳧火2 .根據(jù)列表的結(jié)果總結(jié)出這個電路的好處。3 .弄懂了這個電路和雙刀雙擲開關(guān)的特點之后，他又有了新的想法：還可以在圖5的電路中再增加一個

6、雙刀雙擲開關(guān)S4,并使它和其他的開關(guān)作用相同。請把他的設(shè)計畫在圖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。某課外活動小組設(shè)計了如圖7所示的裝置，可以用來測定100c時水的汽化熱。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間前后水的質(zhì)量，同時測量所用的時間及在該段時間內(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。由于這個裝置工作時的散熱損失是不可忽略的，該組同學(xué)實驗時測量了兩組數(shù)據(jù)，如下表所示：電壓/V電流

7、/A時間/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.針對此實驗提出一些減少實驗誤差的措施。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，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：活塞從上止點移動到下止點所通過的空間容積稱為汽缸排量。如果發(fā)動機有若干個氣缸，所有氣缸工作容積之和稱為發(fā)動機排量。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)動機，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測數(shù)據(jù)：由于汽車行駛的路況很好，所以平均車速為90km/h,此時發(fā)動機轉(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 .由這臺發(fā)動機輸出特性曲線可以看出，在發(fā)動機轉(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，發(fā)動機的輸出功率與其排量的關(guān)系。3 .這輛汽車以90km/h行駛時，發(fā)動機的效率約為多少？每個做功沖程汽缸內(nèi)的平均壓強是約為多少？2010

9、年第二十屆全國初中應(yīng)用物理競賽復(fù)賽試題參考解答與評分標準說明*L提供的參考解答除選擇題外，不一定都是惟一正確的.對于那些與此解答不同的解答,正確的.同樣得分.工評分標準只是按一種思路與方法給出的.在閱卷過程中會出筑各種不同情況，可按照本坪分標準的精神定出具體姓理辦法.但不要與本評分標準宥較大偏高.3 .問答題或計算題是按照分城方法埼分的.在評分標準中常常寫出（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式子,而在文字表達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)字的運算要求給

10、出的，但對考生不做瞿求.不更因為有效數(shù)字的錯深而打分*工在最后定獎時.如臬榭分相同的人數(shù)超過莪獎名額，因而難于選披時，可對待選試卷進行加分評判.加分評判的基本依據(jù)奉：（D所用方法或原理不演課本所濟的，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)一分配獎勵名額的由省決定，地，市分配獎勵名額的由地、市決定）.一.06分）步考答案1*當(dāng)將一個條形磁鐵與干黃管平行放置時.干簧管的磁簧片就會被建起.且靠近的那兩個端點會被磁化成把冬迪亞相互吸D觸點威金團告將電路接通；當(dāng)條形S

11、S線遠離干簧甘時,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，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，不標出缸.辭燈或靜錯扣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，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，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，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.將臺科放在水平臺面上.將科卷B均置零圖2將所要測的題包放在物臺上.先逐nr移動秤播a,直

13、至若再向大刻度方向移動一個槽，就會導(dǎo)致杠桿左端下沉?xí)r為止;而后移動理錘當(dāng)直至秤桿再次水平平衡.將稱保乩8所對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，為他臺彈平衡，可以將/押售向左移動一格，也可以將小汗槽向左郭動至左坳,此時其停動的距離為衛(wèi)理管茸動距離的囂倍,因為二者是等效的.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)一個開關(guān)都可以獨立的控制燈的亮、滅,因而從任何一個房門走迸或離開客廳時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分因為加拾功靡與設(shè)夏后，水過并不會改變，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、屎小涌量時阿，多剿兒姐茲取平均值等4分六，。8分）步考答案L空這臺發(fā)動機輸出特性曲線可以看出在發(fā)動機菸通為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”對活塞的平均壓強為內(nèi)，發(fā)動機排量為*做功沖程堀氣盟一個靖客的平均壓力工F工網(wǎng),聚項機轉(zhuǎn)速為/I時加氣對話塞傲功的功率:所以.在炭動機轉(zhuǎn)通小IW通程汽缸平均用強網(wǎng)大致相同臉煨氣對活塞做功的功率嚴與發(fā)動H了FHit*r-nL(I4)141IIf*rXIr,，,*l,*l*,*,1,-,*l*kl,