2010年全国竞赛复赛解析(教师版)

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1、2010年笫二十届全国初中应用物理竞赛复赛试题麻江县下司民族中学教师姜佑兴主讲（解析）玻璃1?居“:产磁it片融点部位甲惰性气体一、（16分）干簧管（也叫干簧继电器）比一般机械开关结构简单、体积小、速度高、工作寿命长;而与电子开关相比,它乂有抗负载冲击能力强的特点，工作可靠性很高。如图1甲所示为T簧管的结构简图，其中磁簧片是一种有弹性的薄铁片，被固定于玻璃管上。1.当将一个条形磁铁与干簧悸平行放置时，如图1乙，干簧管的磁簧片触点就会闭合，将电路接通；当条形磁铁远离干簧管时，触点就会断开。请简述其原理。2.某同学设想用干簧管制作水位自动报警器，图2是他设计的一部分情况，

2、请帮助他完成其余部分的设计：（1）设永久磁铁所受的重力为3N,浮球的体积为200cm3,不计滑轮处的摩擦。则要想让此装置能正常工作，浮球的质最应满足什么条件（取g=10N/kg）?（2）他手边还有开关、红灯、绿灯和电铃各一个，导线若干，请在图屮的虚线方框内画出报警电路，要求：水位到达A处吋，红灯亮，电铃报警；水位到达B处时，绿灯亮，电铃报警。IWW1水箱-永久銀铁8浮球A一、（16分）参考答案1.当将一个条形磁铁与十簧管平行放置时，干簧管的磁簧片就会被磁化，靠近的那两个端点会被磁化成异名磁极而相互吸引，触点将会闭合，将电路接通；当条形磁铁远离干簧管时，磁簧片的磁性消失

3、，在弹力的作用下触点就会断开。4分2.浮球浸没入水中吋受到的浮力为F,.=/^gV卅二1.0x10叹g/加彳x1ON/kgx2x1O'4m3=2N设浮球刚好浸没入水中，浮球必须上浮，则必须满足G浮球<斥了+G磁铁=2N+3N=5N设浮球刚好离开水而时，浮球必须下降，则必须满足G浮球〉G磁恢=3N因此要想让此装置能正常工作，此浮球所受的重力应满足：5N>G浮球>3N2分由公式G=mg可以算出浮球的质量应满足:0.5kg>m浮球>0.3kg1分3.如图1所示：6分全部正确给6分，不画开关扌II2分，不标出红、绿灯或标错扌II2分地零火IIII二、（16分）小星同学为实验室

4、设计了一个多挡位电加热器，其工作原理图如图3所示。其中Ri、R2>电为发热电阻。三个灯泡为上述发热电阻相应的的工作指示灯，其所消耗的电功率可忽略不计。小星设想通过开关的组合，使电加热器能冇200W、300W、……、900W共七扌当功率。为此他还设计了下而这份简单的表格，表屮的“表示对应的开关闭合，相应的指示灯亮：“X”表示对应的开关断开，相应的指示灯熄灭。功率栏给出了相应状态时电加热器的功率值。1.按照他的设想，帮他计算IIIRi.R2>&的阻值各为多少?2.补齐表中其余挡位的空格。额定电压220V额定频率50Hz档位S,s2S3功率1VXX200W2XVX300W3

5、4567900W二、（16分）参考答案1.由题意可知:当开关S］闭合时，电加热器的功率为电阻&的功率，所以U2(220V)2亓200W=2420［分当开关S2闭合时，电加热抬的功率为电阳円2的功率，所以R当开关都闭合时，电路的总功率应该为最人，即P7=P1+P2+P3=9OOW所以p3=400W(2209)2400W=12102.如下表所示（每行2分，共10分）10分额定电压220V额定频率50Hz档位Si功率1VXX200W2XVX300W3XXV400W4VVX500W5VXV600W6XVV700W7VVV900W三、（16分）如图4为过去邮局里用來称量邮件质

6、量的双杆台秤的主要结构简图，这种台秤的两条秤杆是固定在一起的，两条秤杆分別装有秤锤A、B,其屮秤锤A只能处于其所在秤杆上冇槽的特定位置处，秤锤B则可停在其所在秤杆上的任意位置。1.这个台秤的量程和分度值分别是多少？2.写出用这种秤测量一个邮包的质屋时的操作步骤（包括校零的具体步骤）3.若用调整好的台秤称量一个邮包的质量吋，秤杆水平平衡后，秤锤A、B所处的位置如图4所示，则这个邮包的质量为多少?4.rtl图屮的信息推导出A、B两秤锤的质量mA、Eb的关系三、（16分）参考答案1.由图可知,这台秤的量程是2.0kg.分度值是lg4分2.如图2（可不画）5分①将台秤放在水平

7、台而上.②将秤锤A、B均置零③调节平衡螺母，直至秤杆水平平衡为止。④将所要测量的邮包放在载物台上。⑤先逐槽移动秤锤A,直至若再向大刻度方向移动一个槽，就会导致杠杆左端下沉时为止：而后移动秤僦B,直至秤杆再次水平平衡。⑥将称锤A、B所对的刻度值相加即为邮包的质量。1.这个邮包的质量为723g3分2.当向载物台放质量为100g（O.lkg）的重物时，为使台秤平衡，可以将才秤锤向左移动一格也可以将B秤锤向左移动至左端，此时其移动的距离为A秤锤移动距离的20倍•因为二者是等效的，所以可以得到A、B两秤锤的质量关系mA=20mB.…4分N（零）四、（16分）小