2010年第二十屆全國初中應(yīng)用物理競賽復(fù)賽試卷

一、解答題（共6小題，滿分100分）

• 1．干簧管（也叫干簧繼電器）比一般機(jī)械開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、速度高、工作壽命長；而與電子開關(guān)相比，它又有抗負(fù)載沖擊能力強(qiáng)的特點(diǎn)，工作可靠性很高。如圖甲所示為干簧管的結(jié)構(gòu)簡圖，其中磁簧片是一種有彈性的薄鐵片，被固定于玻璃管上。
  （1）當(dāng)將一個(gè)條形磁鐵與干簧管平行放置時(shí)，如圖乙，干簧管的磁簧片觸點(diǎn)就會(huì)閉合，將電路接通；當(dāng)條形磁鐵遠(yuǎn)離干簧管時(shí)，觸點(diǎn)就會(huì)斷開。請(qǐng)簡述其原理。
  （2）某同學(xué)設(shè)想用干簧管制作水位自動(dòng)報(bào)警器，圖是他設(shè)計(jì)的一部分情況，請(qǐng)幫助他完成其余部分的設(shè)計(jì)：
  他手邊還有開關(guān)、紅燈、綠燈和電鈴各一個(gè)，導(dǎo)線若干，請(qǐng)?jiān)趫D中的虛線方框內(nèi)畫出報(bào)警電路，要求：水位到達(dá)A處時(shí)，紅燈亮，電鈴報(bào)警；水位到達(dá)B處時(shí)，綠燈亮，電鈴報(bào)警。
  
  組卷：111引用：1難度：0.9

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• 2．小星同學(xué)為實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了一個(gè)多擋位電加熱器，其工作原理圖如圖3所示。其中R₁、R₂、R₃為發(fā)熱電阻。三個(gè)燈泡為上述發(fā)熱電阻相應(yīng)的工作指示燈，其所消耗的電功率可忽略不計(jì)。小星設(shè)想通過開關(guān)的組合，使電加熱器能有200W、300W、…、900W共七擋功率。為此他還設(shè)計(jì)了下面這份簡單的表格，表中的“√”表示對(duì)應(yīng)的開關(guān)閉合，相應(yīng)的指示燈亮：“×”表示對(duì)應(yīng)的開關(guān)斷開，相應(yīng)的指示燈熄滅。功率欄給出了相應(yīng)狀態(tài)時(shí)電加熱器的功率值。
  （1）按照他的設(shè)想，幫他計(jì)算出R₁、R₂、R₃的阻值各為多少？
  （2）補(bǔ)齊表中其余擋位的空格。
  

  額定電壓	220V		額定頻率		50Hz
  擋位	S1	S2		S3	功率
  1	√	×		×	200W
  2	×	√		×	300W
  3
  4
  5
  6
  7					900W
  組卷：225引用：3難度：0.1

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一、解答題（共6小題，滿分100分）

• 5．單位質(zhì)量的某種液體變?yōu)橥瑴囟鹊臍怏w所需要吸收的熱量，叫做這種液體的汽化熱。通常情況下，同種液體在不同溫度下的汽化熱是不同的。某課外活動(dòng)小組設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，可以用來測定100℃時(shí)水的汽化熱。該裝置的測量原理是：用電壓可調(diào)的電加熱器使玻璃容器內(nèi)的水沸騰，用電子天平分別測量沸騰一段時(shí)間前后水的質(zhì)量，同時(shí)測量所用的時(shí)間及在該段時(shí)間內(nèi)電加熱器的電壓和電流，根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)和能量守恒關(guān)系即可求出水的汽化熱λ．由于這個(gè)裝置工作時(shí)的散熱損失是不可忽略的，該組同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)測量了兩組數(shù)據(jù)，如下表所示：
  

  	電壓/V	電流/A	時(shí)間/s	水的初質(zhì)量/g	水的末質(zhì)量/g
  第一組	20	1	300	70	68
  第二組	40	2	300	70	60

  （1）試簡單說明該裝置的散熱功率是否隨加熱功率的改變而改變。
  （2）根據(jù)以上數(shù)據(jù)，求水的汽化熱λ
  （3）針對(duì)此實(shí)驗(yàn)提出一些減少實(shí)驗(yàn)誤差的措施。
  組卷：102引用：1難度：0.1

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• 6．小亮家有一輛家用轎車，爸爸在給他說車的性能時(shí)，總是說“2.0的排量”，卻很少說“功率”，為此小亮特地從網(wǎng)上查到了排量的定義：活塞從上止點(diǎn)移動(dòng)到下止點(diǎn)所通過的空間容積稱為汽缸排量。如果發(fā)動(dòng)機(jī)有若干個(gè)氣缸，所有氣缸工作容積之和稱為發(fā)動(dòng)機(jī)排量。從說明書上查到：小亮家的汽車采用的是LFX直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，排量為2.0L；從網(wǎng)上查找到了其輸出特性曲線（如圖所示）；小亮又向爸爸詢問了一些實(shí)測數(shù)據(jù)：由于汽車行駛的路況很好，所以平均車速為90km/h,此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2000r/min,平均行駛百公里油耗為9L；從物理書上查得汽油的熱值為4.6×10⁷J/kg,密度為0.71×10³kg/m³
  （1）由這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出特性曲線可以看出，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1000--5000r/min范圍內(nèi)，它的輸出功率與轉(zhuǎn)速大致有什么關(guān)系？
  （2）試通過公式推導(dǎo)出在其他參數(shù)相同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率與其排量的關(guān)系。
  （3）這輛汽車以90km/h行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的效率約為多少？每個(gè)做功沖程汽缸內(nèi)的平均壓強(qiáng)是約為多少？
  組卷：282引用：3難度：0.1

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