2022年第二十届全国初中应用物理竞赛复赛试题及答案.doc

第二十届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：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）比一般机械开关构造简朴、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特点，工作可靠性很高。如图1甲所示为干簧管构造简图，其中磁簧片是一种有弹性薄铁片，被固定于玻璃管上。
1．当将一种条形磁铁与干簧管平行放置时，如图1乙，干簧管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．某同窗设想用干簧管制作水位自动报警器，图2是她设计一某些状况，请协助她完毕别旳某些设计：
（1）设永久磁铁所受重力为3N，浮球体积为200cm3，不计滑轮处摩擦。则要想让此装置能正常工作，浮球质量应满足什么条件（取g=10N/kg）？
（2）她手边尚有开关、红灯、绿灯和电铃各一种，导线若干，请在图中虚线方框内画出报警电路，规定：水位达到A处时，红灯亮，电铃报警；水位达到B处时，绿灯亮，电铃报警。

二、（16分）小星同窗为实验室设计了一种多挡位电加热器，其工作原理图如图3所示。其中R1、R2、R3为发热电阻。三个灯泡为上述发热电阻相应工作批示灯，其所消耗电功率可忽视不计。小星设想通过开关组合，使电加热器能有200W、300W、……、900W共七挡功率。为此她还设计了下面这份简朴表格，表中“√”体现相应开关闭合，相应批示灯亮：“×”体现相应开关断开，相应批示灯熄灭。功率栏给出了相应状态时电加热器功率值。
1．按照她设想，帮她计算出R1、R2、R3阻值各为多少？
2．补齐表中别旳挡位空格。
额定电压
220V
额定频率
50Hz
档位
S1
S2
S3
功率
1
√
×
×
200W
2
×
√
×
300W
3

4

5

6

7

900W

三、（16分）如图4为过去邮局里用来称量邮件质量双杆台秤重要构造简图，这种台秤两条秤杆是固定在一起，两条秤杆分别装有秤锤A、B，其中秤锤A只能处在其所在秤杆上有槽特定位置处，秤锤B则可停在其所在秤杆上任意位置。

1．这个台秤量程和分度值分别是多少？
2．写出用这种秤测量一种邮包质量时操作环节（波及校零具体环节）
3．若用调节好台秤称量一种邮包质量时，秤杆水平平衡后，秤锤A、B所处位置如图4所示，则这个邮包质量为多少？
4．由图中信息推导出A、B两秤锤质量mA、mB关系

四、（16分）小华家买了新居，准备改装客厅顶灯电路时，她发现爸爸拿来一幅如图5所示电路图，她较好奇，看了一会儿之后，发现这幅图有些眼熟，但又和过去所看图不同，她拿着图去问爸爸：S3是什么开关，爸爸告诉她这叫“双刀双掷”开关，相称于两个单刀双掷开关“联动”。爸爸还告诉她要将这三个开关分别装在三个与客厅相连房间门旁边。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．小华准备一方面用列表措施分析开关状态与灯泡亮灭关系。为此她设计了如下表格，并用“1”和“2”体现开关接通位置，用“1”和“0”体现灯泡“亮”和“灭”。请你也参与到她研究中来，并帮她在表格中记录下三个开关所有也许组合对灯控制状况，完毕下表：
S1
S3
S2
灯亮灭

2．根据列表成果总结出这个电路好处。
3．弄懂了这个电路和双刀双掷开关特点之后，她又有了新想法：还可以在图5电路中再增长一种双刀双掷开关S4，并使它和其她开关作用相似。请把她设计画在图6中。

五、（18分）单位质量某种液体变为同温度气体所需要吸取热量，叫做这种液体汽化热。一般状况下，同种液体在不同温度下汽化热是不同。某课外活动小组设计了如图7所示装置，可以用来测定100℃时水汽化热。该装置测量原理是：用电压可调电加热器使玻璃容器内水沸腾，用电子天平分别测量沸腾一段时间先后水质量，同步测量所用时间及在该段时间内电加热器电压和电流，根据有关数据和能量守恒关系即可求出水汽化热λ。由于这个装置工作时散热损失是不可忽视，该组同窗实验时测量了两组数据，如下表所示：

电压／V
电流／A
时间／s
水初质量／g
水末质量／g
第一组
20
1
300
70
68
第二组
40
2
300
70
60
1．试简朴阐明该装置散热功率与否随加热功率变化而变化。
2．根据以上数据，求水汽化热λ
3．针对此实验提出某些减少实验误差措施。

六、（18分）小亮家有一辆家用轿车，爸爸在给她说车性能时，总是说“2．0排量”，却很少说“功率”，为此小亮特地从网上查到了排量定义：活塞从上止点移动到下止点所通过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。从阐明书上查到：小亮家汽车采用是LFX直列四缸发动机，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某些实测数据：由于汽车行驶路况较好，因此平均车速为90km／h，此时发动机转速为r／min，平均行驶百公里油耗为9L；从物理书上查得汽油热值为4．6×107J／kg，密度为0．71×103kg／m3
1．由这台发动机输出特性曲线可以看出，在发动机转速为1000--5000 r／min范畴内，它输出功率与转速大体有什么关系？
2．试通过公式推导出在其她参数相似时，发动机输出功率与其排量关系。
3．这辆汽车以90km／h行驶时，发动机效率约为多少？每个做功冲程汽缸内平均压强是约为多少？