第二十届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题

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1、Zly1303262010年第二十届全国初中应用物理竞赛复赛试题注意事项:1.请在密封线内填写所在地区、学校、姓名和考号。2.用蓝色或黑色钢笔、圆珠笔书写。3.本试卷共有六个大题,满分为100分。4.答卷时间:2010年4月18日(星期日)上午9:30~11:10。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,它又有抗负载冲击能力强的特点,工作可靠性很高。如图1甲所示为干簧管的结构简图,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

2、个条形磁铁与干簧管平行放置时,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,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,浮球的质量应满足什么条件(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,请在图中的虚线方框内画出报警电路,要求:水位到达A处时,红灯亮,电铃报警;水

3、位到达B处时,绿灯亮,电铃报警。二、(16分)小星同学为实验室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R1、R2、R3为Zly130326Zly130326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,使电加热器能有200W、300W、……、900W共七挡功率。为此他还设计了下面这份简单的表格,表中的“√”表示对应的开关闭合,相应的指示灯亮:“×”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

4、设想,帮他计算出R1、R2、R3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S1S2S3功率1√××200W2×√×300W34567900W三、(16分)如图4为过去邮局里用来称量邮件质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,两条秤杆分别装有秤锤A、B,其中秤锤A只能处于其所在秤杆上有槽的特定位置处,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量时的操作步骤(包括校零的具体步骤)3.若

5、用调整好的台秤称量一个邮包的质量时,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?Zly130326Zly1303264.由图中的信息推导出A、B两秤锤的质量mA、mB的关系四、(16分)小华家买了新房,准备改装客厅顶灯的电路时,他发现爸爸拿来一幅如图5所示电路图,他很好奇,看了一会儿之后,发现这幅图有些眼熟,但又和过去所看的图不同,他拿着图去问爸爸:S3是什么开关,爸爸告诉他这叫“双刀双掷”开关,相当于两个单刀双掷开关“联动”。爸爸还告诉他要将这三个开关分别装在三个与客厅相连的房

6、间的门旁边。这是为什么?这样装有什么好处呢?小华决定仔细研究一下。1.小华准备首先用列表的方法分析开关的状态与灯泡亮灭的关系。为此他设计了如下的表格,并用“1”和“2”表示开关接通的位置,用“1”和“0”表示灯泡的“亮”和“灭”。请你也参与到他的研究中来,并帮他在表格中记录下三个开关所有可能的组合对灯的控制情况,完成下表:S1S3S2灯的亮灭2.根据列表的结果总结出这个电路的好处。3.弄懂了这个电路和双刀双掷开关的特点之后,他又有了新的想法:还可以在图5的电路中再增加一个双刀双掷开关S4,并使它和其他的开关

7、作用相同。请把他的设计画在图6中。Zly130326Zly130326五、(18分)单位质量的某种液体变为同温度的气体所需要吸收的热量,叫做这种液体的汽化热。通常情况下,同种液体在不同温度下的汽化热是不同的。某课外活动小组设计了如图7所示的装置,可以用来测定100℃时水的汽化热。该装置的测量原理是:用电压可调的电加热器使玻璃容器内的水沸腾,用电子天平分别测量沸腾一段时间前后水的质量,同时测量所用的时间及在该段时间内电加热器的电压和电流,根据相关的数据和能量守恒关系即可求出水的汽化热λ。由于这个装置工作时的散

8、热损失是不可忽略的,该组同学实验时测量了两组数据,如下表所示:电压/V电流/A时间/s水的初质量/g水的末质量/g第一组2013007068第二组40230070601.试简单说明该装置的散热功率是否随加热功率的改变而改变。2.根据以上数据,求水的汽化热λ3.针对此实验提出一些减少实验误差的措施。六、(18分)小亮家有一辆家用轿车,爸爸在给他说车的性能时,总是说“2.0的排量”,却很少说“功率”Zly130326

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