2023年高中物理竞赛试题分类汇编.doc

物理应用知识竞赛试题九
一、照明电路用电高峰时，电灯就会暗下来，这是由于电灯两端电压减少缘故。某同学想测算电灯两端实际电压，但手头没有交流电压表，只有一块手表、一把带有铭牌电烙铁、配电盘上尚有一块正在运行带有铭牌电度表。她运用这些器材就测算出了照明电路中用电器两端实际电压，请你阐明她测算措施。

二、某同学在木板上安装如图所示三只灯泡，巳知灯泡Ｌ１和Ｌ３电阻分别为Ｒ１＝１０欧，Ｒ３＝２５欧。连好电路后要测电源电压时，发现连电压表导线长度不够，于是她用电压表接在Ａ、Ｃ两点时发现读数为15伏，接在Ｂ、Ｄ两点读数为20伏。则此时电源电压为多少伏？（有不能除地方保留一位小数）

三、网球拍拍面有若干条经线和纬线，它们构成了一种正方形小格。假如光源安装在天花板，球拍在光源正下方，要使经线和纬线在地面影呈如下所列形状，应当用什么样光源，怎样放置球拍？（１）影为正方形格子，边长放大到约为本来2倍。
（２）影为矩形（不是正方形）。 （３）影为若干条平行直线。
（４）无论怎样放置球拍都看不清经线和纬线影。

四、19观测到，金牛座‘附近蟹状星云(如图)对地球视角正以每年0．21角秒速率膨胀，当时视角为180角秒。似乎巧合是，国内在宋代至和元年(公元1054年)，就在同一位置，观测到一颗“客星”(即本来看不见而忽然出现 亮星，天文学上叫做新星或超新星)。以上数据与否支持这样结论，即目前蟹状星云就是在公元1054年国内观测到那颗“客星”爆发后形成?

五、一种家用灭蚊器中电热元件是用钛酸钡材料
制成，它具有控温功能。图中给出了这种电热元件电阻随温度变化曲线。请你根据这条曲线分析，灭蚊器稳定工作时发热元件处在哪个温度区间，环境温度在哪个区间时这种灭蚊器可以正常使用。

六、1996年清华大学和香港大学学生合作研制了一辆太阳能汽车。车上电池太阳能接受板在面积是8m2，它正对太阳时电池能产生120V电压，并对车上电动机提供10A电流。电动机直流电阻是4Ω，而太阳光照射到地区时单位面积上国辐射功率为10×103W/m2。求：
1．该车太阳能电池效率是多少？电动机把电能转化为机械能效率是多少？
2．若太阳辐射总功率为３.９×１０２６Ｗ，且太阳光在穿过太空及地球大气层抵达地面途中有２８% 能量损耗，还懂得半径为Ｒ地球表面积为Ｓ＝４πＲ２。请根据这些资料计算太阳到地球距离。

七、有一种五角棱镜实际上是一种玻璃棱柱，几种平面都通过精密磨光，是一种常用光学器件，图a是它横截面图。图中∠Ａ＝∠Ｂ＝∠Ｃ＝∠Ｄ＝１１２．５º，∠Ｅ＝９０º，ＡＢ和ＣＤ两个平面外侧镀银。
１．如图a 所示,一束平行光线ＰＱ垂直射入ＡＥ平面，画出它射入棱镜后直至射出途径，标出在每一种镀银界面上入射角。
２．如图b所示，一束平行光以４５入射角射向平面镜Ｍ。假如用一种箭头形小纸片“　　　”挡光，请在磨砂玻璃Ｒ上以箭头标出纸片影。设光源、小纸片方向和磨砂玻璃位置都不变（图C），用上述五角棱镜替代平面镜，假如也要在磨砂玻璃上得到小纸片影，应当怎样放置这个棱镜？在图C中作出五角棱镜位置示意图并以箭头标出磨砂玻璃上影。
3．图ｄ是一种单镜头反光相机示意图,镜头Ｌ焦距f满足关系式f<AB＋BC＋CD<2f。取景时来镜头光通过两个小平面镜M.N反射后在磨砂玻璃R上成像（曝光时小镜M向上弹起,处在水平位置,来自镜头光在胶片上成像）。试作简图分析，这种取景器最大缺陷是什么，提出处理办发。

物理应用知识竞赛试题九答案

一、解：只把电烙铁接在电路里，断开其他所有用电器。
1．记下电度表盘转一周所用时间t。 （1分）
电度表盘转一周，用电器所做功为 W= （1分）
2．记下额定电压下电度表盘转一周所用时间t*。 （2分）
得出：= （2分） 因此，U=。 （2分）
或：2.从铭牌可知，电烙铁额定功率为P额,额定电压为U额,电度表为n转/千瓦时，可知电烙铁电阻 R= （2分）
电度表盘每转一周，用电器所做功为 W= （2分）
可得：W= U=。 （2分）
二、解：U1＋U2＝15V　　U2＋U3＝20V　　U1/U2＝2/5　　解得：U1=4.3V　　U2＝10.7V
　　　　U3＝9.3V　　　即U＝U1＋U2＋U3＝24.3V
三、参照解答
1．用一种一般灯泡。使球拍平行于地面，与灯和地面等距。
2．用一种一般灯泡，使经线溅纬线)与地面平行，纬线溅经线)不与地面平行。
3．用一条直管形日光灯，使经线(或纬线)与灯管平行。
4．用两条直管形日光灯。互相不平行地放置。
评分提议：全题14分。第1、2、3、4题分别为2、3、4、5分。
四、参照解答：
=857a这体现，蟹状星云是857年前从一种点膨胀而成。19一857年=1063年，这与国内宋代观测到超新星年代十分靠近。从图中可以看出，蟹状星云边界并不清晰，题中所说它视角及视角膨胀速率，误差都是很大，因而可以认为这些数据支持题述结论。
评分提议：全题16分。假如计算对旳而由于1063≠1054而得出否认结论。最多只能给4分。假如必然地说蟹状星云就是宋代超新星爆发后形成，而没有“支持……结论”或类似说法，不能给满分。没有对于误差分析，也不能给满分。
五、参照解答
当钛酸钡元件温度T处在T0<T<T1，伴随温度上升，电阻减小，电流增大，温度上升得更快；当T1<T<T2时，伴随温度上升，电阻增大，电流减小，温度上升速率变慢，到一定程度时温度不再上升，到达平衡；在T>T2区间，状况与T0<T<T1时相似。因而，灭蚊器稳定工作时发热元件处在当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区间时，发热元件将会因过热而损坏。
评分提议：全题20分。能对旳分析各区间温度变化趋势，给15分；得＆
结论后给满分。
六、参照解答
1．太阳能集光板接受功率
P1=1．O×l03×8W=8×103W……………………………(1)
电池输出功率
P2＝120×10W=1.2x103W……………………………(2)
电动机线圈发热功率
P3=102×4W＝O．4×103W……………………………(3)
电池效率
η1＝15%
电动机效率
η2＝67%
2．设太阳到地球距离为R，以太阳为球心，以R为半径球面积就是S=4πR2
太阳辐射总功率和太阳能电池集光板面积分别记为P0和S’，则
P0=3．9×lO26W，S'=8m2
由于

由此解出

代人数值后计算，得到太阳到地球距离R=1．5×1011m
七、1．见图e 2．见图f、图g
3．图d所示相机最大缺陷是，取景器中看到景物是倒立，分析如下。相机镜头相称于一种凸透镜，它使远处物体在胶片上所成像是倒立。通过平面镜M,N反射，这个像成在了取景器磨砂玻璃上，仍是倒立了，这点可以运用图h阐明。咱们分别用单箭头和双箭头代表光束两侧，可以看到，水平射来光束上侧在两镜反射后仍是上侧，因此平面镜M、N反射并不能变化像倒正。
假如用一种五角棱镜替代平面镜N，可以处理这个问题(图i)。从图中可以看到，入射光束上侧在射出时成了光束下侧，因此倒立像能被颠倒过来。
评分提议：全题20分。第l题5分，第2题5分，第3题10分。说不出五角棱镜和平面镜反射时区别，第3题不能给分。