第十届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题.doc

2000年第十届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题
一、某同学在木板上安装如图所示的三只灯泡，已知灯泡L1和L3的电阻分别为R1=10欧，R3=25欧．连好电路后要测电源电压时，发现连接电压表的导线长度不够，于是他用电压表接在A、C两点时发现读数为1 5伏，接在B、D两点时读数为20伏．则此时电源电压为多少伏?(有不能整除的地方保留一位小数)

二、网球拍的拍面有若干条经线和纬线，它们组成了一个个正方形的小格．如果光源安装在天花板，球拍在光源的正下方，要使经线和纬线在地面的影呈如下所列的几种形状，应该用什么样的光源，怎样放置球拍?
1．影为正方形格子，边长放大到约为原来的2倍．
2．影为矩形(不是正方形)．
3．影为若干条平行的直线．
4．无论怎样放置球拍，都看不清经线和纬线的影．
三、为了保护环境，治理水土流失，学校的环保小组测定了山洪冲刷地面时洪水中的平均含沙量(即每立方米的洪水中所含泥沙的质量)．治理环境之前，他们共采集了38立方分米的水样，称得其总质量为38．7千克，已知干燥的泥沙的密度ρ泥=2．4×103千克／米3，试求洪水中的平均含沙量是多少?(保留一位小数)
四、一种家用灭蚊器中的电热元件是用钛酸钡材料制成的，它具有控温功能．图2中给出了这种电热元件的电阻随温度变化的曲线．请你根据这条曲线分析，灭蚊器稳定工作时发热元件处于哪个温度区间，环境温度在哪个区间时这种灭蚊器可以正常使用．

五、1996年清华大学和香港大学的学生合作研制了一辆太阳能汽车．车上电池的太阳能接收板的面积是8m2，它正对太阳时电池能够产生120V的电压，并对车上电动机提供10A的电流．电动机的直流电阻为4Ω，而太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为1．0×103W／m2．求：
1．该车的太阳能电池的效率是多少?电动机把电能转化为机械能的效率是多少?
2．若太阳辐射的总功率为3．9×1．026 W，且太阳光在穿过太空及地球大气层到达地面的途中有28％的能量损耗，还知道半径为R的球面面积为S=4πR2．请根据这些资料计算太阳到地球的距离．
六、有一种五角棱镜实际上是一个玻璃棱柱，几个平面都经过精密磨光，是一种常用的光学器件，图a是它的横截面图．图中∠A=∠B=∠C=∠D=112．5°，∠E=90°，AB和CD两个平面外侧镀银．
1．如图(a)所示，一束光线PQ垂直射入AE平面，画出它射入棱镜后直至射出的路径，标出在每一个镀银界面上的入射角．
2．如图(b)所示，一束平行光以45°的入射角射向平面镜 M．如果用一个箭头形小纸片“→”挡光，请在磨砂玻璃R上以箭头标出纸片的影．设光源、小纸片的方向和磨砂玻璃的位置都不变(图3c)，用上述五角棱镜代替平面镜，如果也要在磨砂玻璃上得到小纸片的影，应该怎样放置这个棱镜?在图c中作出五角棱镜位置的示意图并以箭头标出磨砂玻璃上的影．
3．如图(d)是一种单镜头反光相机的示意图，镜头L的焦距f满足关系式f<AB+BC+CD<2f．取景时来自镜头的光经过两个小平面镜M、N的反射后在磨砂玻璃R上成像(曝光时小镜M向上弹起，处于水平位置，来自镜头的光在胶片上成像)．试作简图分析，这种取景器的最大缺点是什么，提出解决办法．

2000年全国初中应用物理知识竞赛复赛试题答案
一、答案：23．3伏．
解析：A、C间的电流为：

B、D间的电流为：

根据串联电路中电流相等IAC=IBD，

解之：R2=35(欧)
又电路中的电流为：I=IAC=1/3(安)，所以电源电压为：U=IR总≈23．3(伏)
二、解析：1．要使影长为正方形格子，边长放大到约为原来的2倍，应用一个普通灯泡，使球拍平行于地面，并使它与灯和地面等距．
2．要使影为矩形(不是正方形)，光源仍用一个普通灯泡，使球拍倾斜不与地面平行．
3．要使影为若干条平行的直线，可用一根直管形日光灯做光源，使经线(或纬线)与地面平行．
4．若无论怎样放置球拍，都看不清经线和纬线的影，可用两根直管形日光灯做光源，并且让它们互相不平行地放置．
三、答案：3 1．6千克． 解析：设所取水样的总体积为V，质量为m，则有
V=V水+V泥
m=m水+m泥=ρ水V水+ρ泥V泥 ②
水样中泥沙的体积可由①②解得：
V泥=0．5分米3
水样中泥砂的质量为：
m=1．2千克．
所以洪水中的平均含沙量为：
M=31.6千克．
四、解析：如图所示，当钛酸钡元件的温度T处于T0<T<T1时，随着温度的上升，电阻减小，电流增大，温度会上升得更快；当T1<T<T2时，随着温度上升，电阻增大，电流减小，温度上升率变慢，到了一定温度不再上升，达到平衡；在T>
T2的区间，情况与T0<T<T1时相同．因此，灭蚊器稳定工作时发热元件处于T1<T<T2区间，环境温度在T0<T<T1和T1<T<T2两个区间时，元件都可以正常工作．但在T>T2的区间时，发热元件会因过热而损坏．
五、1．1 5％；67％；2．1．5×1011米
解析：1．太阳能集光板接收的功率 P 1=1．0×1 03瓦／米2×8米2=8×103瓦
电阻输出的功率： P2= UI=1．2×l 03瓦
电动机线圈的发热功率：
P3=I2R=0．4×103瓦
电池的效率：
η1=1 5％
电动机的效率：
η2=67％
2．设太阳到地球的距离为R，以太阳为球心，以R为半径的面积：
S=4πR2
太阳的辐射总功率和太阳能电池集光板的面积分别为P0和 S’，则有P0=3．9×1026瓦，S’=8米2

R≈1．5×1011(米)
六、解析：1．见图(a)．2．见图(b)和图(c)

3．图(d)所示相机的最大缺点是：取景器中看到的景物是倒立的．分析如下：相机的镜头相当于一个凸透镜，它使远处物体在胶片上所成的是倒立的实像．经过平面镜M、N的反射，这个像成在了取景器的磨砂玻璃上，仍是倒立的，如图(d)所示．当我们分别用单箭头和双箭头代表光束的两侧，作出两次反射光后，水平射来的光线上侧仍在上侧，所以平面镜M、N的反射并不能改变像的倒正．
如果用一个五角棱镜代替N，如图(e)所示，就可解决这个问题．从图中可以看到，入射光束的上侧经M和五角棱镜射出后到了下侧，所以倒立的像被真倒过来了．