2019年第二十届全国初中应用物理竞赛复赛试题及答案

1、200cm3,不计滑轮处的摩擦。2019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：2019年4月18日（星期日）上午9:3011:10一、（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，

2、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，具工作原理图如图3所示。其中Ri、R2、R3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，

3、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：“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。地零火图3,.1,按照他的设想，帮他计算出Ri、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SiS2S3功率1VXX200W2XVX300W34567900W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

4、、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。毂物台平衡螺母支点图4B1 .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？4 .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N（零）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

5、，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灯的凫火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

6、双刀双掷开关S4,并使它和其他的开关作用相同。请把他的设计画在图6中。N.（零）灯彳五、（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100c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入。由于这个装置工作时的散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

7、/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，求水的汽化热入3.针对此实验提出一些减少实验误差的措施。20120100806040010002000300040005W06000六、（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”，为此小亮特地从网上查到了排量的定义：活塞从上止点移动到下止点所通过的空间容积称为汽缸排量。如果发动机有若干个气缸，所有气缸工作容积之和称为发动机排量。从说明书上查到：小亮家的汽车采用的是LFX直列四

8、缸发动机，排量为2.0L;从网上查找到了其输出特性曲线（如图8所示）；小亮又向爸爸询问了一些实测数据：由于汽车行驶的路况很好，所以平均车速为90km/h,此时发动机转速为2000r/min,平均行驶百公里油耗为9L；从物理书上查得汽油的热值为4.6X107J/kg,密度为0.71xi03kg/m31 .由这台发动机输出特性曲线可以看出，在发动机转速为1000-5000r/min范围内，它的输出功率与转速大致有什么关系？2 .试通过公式推导出在其他参数相同时，发动机的输出功率与其排量的关系。3 .这辆汽车以90km/h行驶时，发动机的效率约为多少？每个做功冲程汽缸内的平均压强是约为多少？2010

9、年第二十届全国初中应用物理竞赛复赛试题参考解答与评分标准说明*L提供的参考解答除选择题外，不一定都是惟一正确的.对于那些与此解答不同的解答,正确的.同样得分.工评分标准只是按一种思路与方法给出的.在阅卷过程中会出筑各种不同情况，可按照本坪分标准的精神定出具体姓理办法.但不要与本评分标准宥较大偏高.3 .问答题或计算题是按照分城方法埼分的.在评分标准中常常写出（1）式几分aC）式几分这里的式子是用来代表步骤的，着考生并未写出这个式子,而在文字表达或以后的解期过程中反映了这一步骤，问样得分.没有写出任何式子或文字说明r只给出最后堵果的，不能得分.4 .参考解答中风数字结果是按照有效数字的运算要求给

10、出的，但对考生不做瞿求.不更因为有效数字的错深而打分*工在最后定奖时.如臬榭分相同的人数超过莪奖名额，因而难于选披时，可对待选试卷进行加分评判.加分评判的基本依据奉：（D所用方法或原理不演课本所济的，具有创新性*应加分工C2）方法前便r应处分I门）提出多种正确.解法，应加分：U）试卷规达规范,条裂清楚，能充分利用数学工具，应加分.上述各项的执行都需由党赛领导小组做出规定省统一分配奖励名额的由省决定，地，市分配奖励名额的由地、市决定）.一.06分）步考答案1*当将一个条形磁铁与干黄管平行放置时.干簧管的磁簧片就会被建起.且靠近的那两个端点会被磁化成把冬迪亚相互吸D触点威金团告将电路接通；当条形S

11、S线远离干簧甘时,谶管片的在弹力的作处型原黏合题开4分2,浮球浸没人水中时受到的浮力为4京g。LQMl/kg，nfX10N/K部2H厂小=甜3分设浮球刚好浸没入水中1浮球必须上浮剜必须清足G”仔1.+GBii=ZN+iN-JN设浮球刚好离开水面时，浮殍必须下降，期必须满足G序6G.3N因此要想让此装置能正常工作，此浮球所受的力应满足,5NGm3N2分由公式可以算出浮球的质量应满足;0.5%琬”0一3坨1分3 .如图I所示士6分全部正确给6分.不画开关扣2分，不标出缸.辞灯或静错扣2分图I第】页共4页16分）参考答案.由题意可知：当开美&闭合时，电加热器的功率为电阻吊的功率，所以242n当开关电

12、闭合时，电加热器的功率为电阻为的功率，所以】分6300W当开关都闭合时，电路的总功率应该为最大，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分档位Si1S2的功率11VXX200W2XVX300W3XXV4Q0W47X50OW5X一7600W，6X44700W7q44900W额定频率锁定电压501k220V：、（16分）叁考答案1 .由图可知，这台秤的量程是2,03，分度值是1g.2 .如图2（可不面）调节平衡幄母，直至秤杆水平平衡为止.将台科放在水平台面上.将科卷B均置零图2将所要测的题包放在物台上.先逐nr移动秤播a,直

13、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;而后移动理锤当直至秤杆再次水平平衡.将称保乩8所对的刻度值相加即为疏包的质.4 .当向假幺放魔盘为1蜂的雳物时，为他台弹平衡，可以将/押售向左移动一格，也可以将小汗槽向左郭动至左坳,此时其停动的距离为卫理管茸动距离的嚣倍,因为二者是等效的.以可以到A.13ZOfflg*fm*n*，l*分四，（16分）考答案2-根据列表的站果可以着出，不论Jt他开关处于何种位置#据一个开关都可以独立的控制灯的亮、灭,因而从任何一个房门走迸或离开客厅时都可以方健的开成美客厅的灯，也节的电能4分3如图3所示4分“工，1ywiTT-._灯、图J五考答案1.读技

14、旭般题功率不倚加热力率的改变而派交:2分因为加拾功靡与设夏后，水过并不会改变，与周的环境的温度差也就不变.海算他的条件也都未发生变化，所以&痴城魅合变化工由能量守忸定撑可知;嘏据愿意可得：,卬?!UJAg工代人数排解得4=225x10,J&*6分3.堵大加热功率（或电压）、增大汽化水的用置，换用更像泡的事器g啾执球军）、建当余大环境池度、屎小涌量时阿，多剿儿姐兹取平均值等4分六，。8分）步考答案L空这台发动机输出特性曲线可以看出在发动机菸通为100Asm用而。范用内，官的诲出功率与他速大致成正比2H2,设傲功冲程旭”对活塞的平均压强为内，发动机排量为*做功冲程堀气盟一个靖客的平均压力工F工网,聚项机转速为/I时加气对话塞傲功的功率:所以.在炭动机转通小IW通程汽缸平均用强网大致相同脸煨气对活塞做功的功率严与发动H了FHit*r-nL(I4)141IIf*rXIr,，,*l,*l*,*,1,-,*l*kl,