求2010年第二十届全国初中应用物理竞赛试题的答案
2010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：2010年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，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200cm3，不计滑轮处的摩擦。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，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的的工作指示灯，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：“×”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。
1．按照他的设想，帮他计算出R1、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 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、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。
1．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，他发现爸爸拿来一幅如图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，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：
S1 S3 S2 灯的亮灭
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。
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100℃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λ。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／A 时间／s 水的初质量／g 水的末质量／g
第一组 20 1 300 70 68
第二组 40 2 300 70 60
1．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λ
3．针对此实验提出一些减少实验误差的措施。
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4．6×107J／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？
那个分子是严格保密的，网上不会公开，不信你可以问问以前的考生！不过要知道也有方法，去问参加学科讨论会的老师，让老师帮你们问，如果考得好的话就会有人记得，我的就是那样知道的，如果不太出名就得等到学校领导带消息来了。
2010年第二十届全国初中应用物理竞赛参考解答和评分标准
说明：
1.选择题外，提供的参考解答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
2.评分标准只是按一种思路与方法给出的，在阅卷过程中出现各种不同情况，可参照本评分标准的精神定出具体处理办法，但不要与本评分标准有较大偏离。
3.问答题或计算题是按照分步方法给分的。在评分标准中常常写出（1）式几分，（2）式几分……这理的式子是用来代表步骤的。若考生并未写出这个式子。而文字表达或以后的解题过程中反映了这一步骤，同样得分。没有写出任何式子或文字说明，只给出最后结果的，不能得分。
4.参考解答中的数字结果是按照有效数字的运算要求给出的，但对考生不做要求。不要因为有效数字的错误而扣分。
5.要求学生估算的，要看学生是否会忽略那些可以忽略的条件。
6.在最后定奖时。如果得分相同的人数超过获奖名额，因而难于选拔时，可对待选试卷进行加分评判。加分评判的基本依据是：
（1）所用方法或原理不是课本所讲的，具有创新性，应加分；
（2）方法简便，应加分；
（3）提出多种正确解法，应加分；
（4）试卷表达规范，条理清楚，能充分利用数学工具，应加分；
上述各项的执行都应由竞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、选择题（每小题2分，共20分）
1.C 2.B 3.C 4.C 5.D 6.A 7.B 8.D 9.A 10A
二、简答题（每小题5分，共30分）
1.（5分）参考答案
有三个要点：（1）将灯头拆下，将电灯接线盒内的两根导线接在一起。（2）把开关接线盒拆掉，换作插座接线盒，将连接开关的两根导线接在插座对应位置。（3）电路图如图答-1所示。
说明：要点（1）、（2）各2分，要点（3）1分，共5分。
2.（5分）参考答案
有两个要点：（1）温度低的空气密度大，冷风从车顶吹进来后，快速下沉，结合窗口送风可使整个车箱温度很快均匀降低。（2）温度高的空气密度小，热风从下部吹进来后，快速上升，结合车顶送风可使整个车箱温度很快均匀升高。
说明：（1）、（2）两个要点各2分，表达清晰再加1分，共5分
3．(5分)参考答案
有二个要点：(1)锅体两侧火焰相同，在相同时间内，汤料吸收的热量近似相同。(2)但由于红汤—侧液面上方有一层油，使蒸发减慢，带走的热量较少．(3)两边汤料的质量，主要成分以及初温几乎相同，所以红汤温度升高得快，首先沸腾。
说明：(1)1分，(2)、(3)各2分，共5分。
4．(5分)参考答案
有两个要点：(1)孔①是挂刀孔，用此孔把菜刀挂在墙(或支架)上；(2)孔②为透气孔，在切菜的时候，透气孔中的空气会在菜片和菜刀之间形成—隔层，避免大气压将菜片直接压紧在菜刀上而增人切菜阻力；同时菜片和菜刀之间的空气可使菜片脱落而不粘刀。
说明：(1)1分，(2)4分，共5分。
5．(5分)参考答案
有四个要点：(1)迅速降低高度；(2)这样转体可使翅膀下方空气流速大于上方空气流速：(3)根据流速大的地方压强小，流速小的地方压强大的规律；(4)灰鹅受到的向下的压力大于向上的压力从而使灰鹅受到空气的压力的合力方向向下，有助于灰鹅迅速降低高度，躲避强风，使飞行更安全。
说明：(1)、(2)、(3)各1分，(4)2分，共5分。
6．(5分)参考答案
三个要点：物体表面颜色越浅，反射热辐射的能力的越强，进行热辐射的能力越差：物体表面颜色越深，反射热辐射的能力的越弱，进行热辐射的能力越强， (2)引油液化气在罐中贮存，本身不产生热。其温度升高主要是因为吸收来自环境中通过热辐射传递的热量，因此，为了避免温度升得过高，而将其表面漆成银白色，增强其反射热辐射的能力，减少吸收的热量。 (3)正常运行中的电力变压器， 会有极少部分的电能转化为内能，导致其温度升高，当变压器的温度比环境温度高时，将其漆成颜色很深的灰黑色，有利于将热量通过热辐射的方式传递到环境中，从而避免自身温度升得过高。
说明：(1)1分，（2）、(3)各2分，共5分。
三、(11分)参考解答
1. 黑光诱虫灯发出的“光”的频率： …… (1分)
由于0.82×1015Hz>0.75×1015Hz．即黑光诱虫灯发出的“光”不在人的视觉频率范围内，所以人眼看不见黑光诱虫灯发出的“光”。……………………………………………(1分)
由于黑光诱虫灯发出的“光’’的频率比可见光中频率最高的紫光还高，所以黑光诱虫灯发出的“光”是紫外线。………………………………………………………… (1分)
2.尽管黑光诱虫灯发出的紫外线不能引起人的视觉，但由于紫外线能灼伤眼睛的视网膜，损伤人的视力。所以不允许用肉眼近距离地直接观察正在正常工作的黑光诱虫灯灯管。（1分)
3.由于 ，所以至少需要在果园里安装12盏这种型号的黑光诱虫灯。（1分）
12盏黑光诱虫灯的总功率：P=12×40W=480W＝0.48kW………………………………（1分）
每年工作时间：t=150×l0h=1500h…………………………………………………………（1分）
每年消耗电能；W=pt=-0.48×1500=720kwh………………………………………………（1分）
每年需交电费：720×0.5元=360元………………………………………………………（1分）
4.
(1)害虫被黑光诱虫灯发出的紫外线诱惑，在飞向灯管的过程中接触高压电网，被灭杀；(1分)
(2)黑光诱虫灯经水面成像，害虫飞向水中黑光诱虫灯的像落入水中被灭杀。…………(1分)
四、(12分)参考解答
1．因电阻与二极管串联，所以通过二者的电流均为I=10mA ……………………（1分）
电阻两端的最大电压 ……………………………………（1分）．
定值电阻的阻值 …………………………………（1分）
2．加在电阻上的电压UR=0.45U-UD＝97V…………………………………………（1分）
电阻所消耗的功率 ………………………………（1分）
发光二极管消耗的功率PD＝UDI＝2×0.01W=0.02W……………………………………（1分）
发光二极管和定值电阻消耗的总功率：P总=PR+PD＝0.32W……………………………（1分）．
3．消耗电能；W总＝P总t＝108×0.32×10-3×365×24kWh=2.8×108kWh…………（2分）
4．当电源插排不用时，及时关闭电源插排上的开关，或拔掉电源插头。
五、(12分)参考解答
(1)刹车过程中轮胎发热是由于摩擦引起的，这个过程中机械能转化为内能。……(2分)
(2)司机的反应时间t等于反应距离s与汽车行驶速度v的比值，即t=s／v．……（1分）
需要注意式中物理量都必须用国际单位，因此，需要把第一行中的速度单位转化为m/s(1分)
然后计算五种情况下反应时间t，再取平均值可计算结果都在0.6s~0.7s之间。…（2分）
（3）分析题中所给数据表可知，汽车的行驶速度越大制动距离越大。…………（1分）
具体计算可知，当速度增加为原来的2倍时，制动距离约增加为原来的4倍。（2分）
（4）雨雪天，道路较滑，汽车所受的刹车阻力较小………………………………（1分）
在相同车速的情况下，汽车所受的刹车阻力较小，汽车的运动状态越不易必变，汽车刹车后滑行的距离就越长，因此汽车就越难停下来，所以为安全起见要减速慢行。……………………………………………………………………………………………(2分)
六、(15分)参考解答
1．没手拉轮与承载轮是一个共轴的轮轴，则用手拉动手拉链条一次，链条移动的距离H与承载轮收回链条的长度h应满足 …………………………………(4分)
此过程中重物上升的高度 ……………………………(2分)
因重物实际一次起升高度为s0=3mm，即s≠s0，所以此“手拉葫芦”的手拉轮与承载轮不是—个共轴的轮轴。………………………………………………………………(2分)
2． 该型号“手拉葫芦”在满载的情况下正常工作时，用手下拉—次手拉链条的过程中，人对“手拉葫芦”做功：W人=FH=360×30×10-2J=108J…………………………(2分)
“手拉葫芦”对重物做功：W机=Gs0=3×103×10×3x10-3J=90J……………………(2分)
“手拉胡芦”的机械效率： ……………(3分)
有些公式的格式不能上传请原谅
http://csdy08.web-80.com/html/110-3/3140.htm
好难啊，有没人考满分的？我才60几
答：用一根导线把用电器短路 算手拉轮转50cm转过的圆心角，假设两轮在同轴上，算载物轮转相同的角度把物体提升的高度，跟3mm比较。相同，则同轮;不相同，则不同轮 我算的是不同轮
答：我空间相册有http://hi.baidu.com/walwq0815/album/%CE%EF%C0%ED%BE%BA%C8%FC%B4%F0%B0%B8
答：嗯。应该是2010年第二十届全国初中应用物理竞赛试题。把答案截下来了 希望有帮助。
答：电阻和二极管是串联，电流肯定是相等的。你之所以出现那个疑问，是把两个电流给混淆掉了 那个10MA的电流是二极管的最大电流，这个电流时交流电的峰值产生的，峰值的时候电阻和二极管的电流都是10MA 而3.13MA是一个有效值，所以两个电流是不相等的 ...
答：第一组2013007068 第二组4023007060 1．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λ 3．针对此实验提出一些减少实验误差的措施。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...
答：2010年第二十届全国初中应用物理竞赛复赛试题及答案 http://physics.sdedu.net/post/270.html
答：初中物理竞赛练习题（12）---电功率 电功与电功率计算的有关公式：1、电功：W=Pt；W=UIt；2、通用的电功率：P=W/t；P=UI；对于只用来发热的电热器（纯电阻）可用：P=U2/R；P=I2R 3、专用的发热功率：P=I2R 4、利用功率求电阻：R=U2/P 几个相关的物理概念：1、额定电压（U额）：...
答：第一组 20 1 300 70 68 第二组 40 2 300 70 60 1．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λ 3．针对此实验提出一些减少实验误差的措施。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“...
答：化学素质和实验能力竞赛(第二十届天原杯)复赛试题参考答案 一、选择题：题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 D D B A、D D B、D B、D C、D 题号 9 10 11 12 13 14 15 答案 B、C C C B、D A、C C B 二、填空题：（除标明分数外，其余皆为每空1分）16．（3分）（1）H2O2 ...
答：关于组织参加2010年全国初中化学竞赛活动 （江西赛区）的预备通知 各初级中学：根据中国教育学会化学教学专业委员会“关于举办2010年全国初中学生化学素质和实验能力竞赛(第二十届天原杯)”的有关通知精神，我县拟参加2010年全国初中化学竞赛（江西赛区）活动。现将有关事项通知如下：一、竞赛时间 初赛:2010年...
