1、2021年第二十屆全國初中應用物理競賽復賽試題考前須知：1 .請在密封線內填寫所在地區、學校、姓名和考號.2 .用藍色或黑色鋼筆、圓珠筆書寫.3 .本試卷共有六個大題,總分值為100分.4 .答卷時間：2021年4月18日星期日上午9:3011:10一、16分干簧管也叫干簧繼電器比一般機械開關結構簡單、體積小、速度高、工作壽命長；而與電子開關相比,它又有抗負載沖擊水平強的特點,工作可靠性很高.如圖1甲所示為干簧管的結構簡圖,其中磁簧片是一種有彈性的薄鐵片,被固定于玻璃管上.1 .當將一個條形磁鐵與干簧管平行放置時,如圖1乙,干簧管的磁簧片觸點就會閉合,將電路接通；當條形磁鐵遠離干簧管時,觸點就

2、會斷開.請簡述其原理.2 .某同學設想用干簧管制作水位自動報警器,圖2是他設計的一局部情況,請幫助他完成其余局部的設計：1設永久磁鐵所受的重力為3N,浮球的體積為200cm3,不計滑輪處的摩擦.那么要想讓此裝置能正常工作,浮球的質量應滿足什么條件取g=10N/kg?2他手邊還有開關、紅燈、綠燈和電鈴各一個,導線假設干,請在圖中的虛線方框內畫出報警電路,要求：水位到達A處時,紅燈亮,電鈴報警；水位到達B處時,綠燈亮,電鈴報警圖2二、16分小星同學為實驗室設計了一個多擋位電加熱器,具工作原理圖如圖3所示.其中R1、R2、R3為發熱電阻.三個燈泡為上述發熱電阻相應的的工作指示燈,其所消耗的電功地零火

3、率可忽略不計.小星設想通過開關的組合,使電加熱器能有200W、300W、900W共七擋功率.為此他還設計了下面這份簡單的表格,表中的表示對應的開關閉合,相應的指示燈亮：“X表示對應的開關斷開,相應的指示燈熄滅.功率欄給出了相應狀態時電加熱器的功率值.1,根據他的設想,幫他計算出R1、R2、R3的阻值各為多少？2.補齊表中其余擋位的空格.額定電壓220V額定頻率50Hz檔位S1S2S3一功率1VXX200W2XVX300W34567900W三、16分如圖4為過去郵局里用來稱量郵件質量的雙桿臺秤的主要結構簡圖,這種臺秤的兩條秤桿是固定在一起的,兩條秤桿分別裝有秤錘A、B,其中秤錘A只能處于其所在秤

4、桿上有槽的特定位置處,秤錘B那么可停在其所在秤桿上的任意位置.載物臺!世*拶*晉,步熠堂置耀堂鷺堂獨gram支點平衡螺母1 .這個臺秤的量程和分度值分別是多少？2 .寫出用這種秤測量一個郵包的質量時的操作步驟包括校零的具體步驟3 .假設用調整好的臺秤稱量一個郵包的質量時,秤桿水平平衡后,秤錘A、B所處的位置如圖4所示,那么這個郵包的質量為多少？4 .由圖中的信息推導出A、B兩秤錘的質量mA、mB的關系四、16分小華家買了新房,準備改裝客廳頂燈的電路時,他發現爸爸拿來一幅如圖5所示電路圖,他很好奇,看了一會兒之后,發現這幅圖有些眼熟,但又和過去所看的圖不同,他拿著圖去問爸爸：S3是什么開關,爸爸

5、告訴他這叫“雙刀雙擲開關,相當于兩個單刀雙擲開關“聯動.爸爸還告訴他要將這三個開關分別裝在三個與客廳相連的房間的門旁邊.這是為什么？這樣裝有什么好處呢？小華決定仔細研究一下.1 .小華準備首先用列表的方法分析開關的狀態與燈泡亮滅的關系.為此他設計了如下的表格,并用“1和“2表示開關接通的位置,用“1和“0表示燈泡的“亮和“滅請你也參與到他的研究中來,并幫他在表格中記錄下三個開關所有可能的組合對燈的限制情況,完成下表：S1S3S2燈的鳧火2 .根據列表的結果總結出這個電路的好處.3 .弄懂了這個電路和雙刀雙擲開關的特點之后,他又有了新的想法：還可以在圖5的電路中再增加一個雙刀雙擲開關S4,并使它

6、和其他的開關作用相同.請把他的設計畫在圖6中.L圖6小孔絕熱蓋玻璃容器丁電加熱器、真空保溫林一電子天平支架電源線=水五、18分單位質量的某種液體變為同溫度的氣體所需要吸收的熱量,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.某課外活動小組設計了如圖7所示的裝置,可以用來測定100c時水的汽化熱.該裝置的測量原理是：用電壓可調的電加熱器使玻璃容器內的水沸騰,用電子天平分別測量沸騰一段時間前后水的質量,同時測量所用的時間及在該段時間內電加熱器的電壓和電流,根據相關的數據和能量守恒關系即可求出水的汽化熱入.由于這個裝置工作時的散熱損失是不可忽略的,該組同學實驗時測量了兩組數

7、據,如下表所示：電壓/V電流/A時間/s水的初質量/g水的末質量/g第一組2013007068第二組40230070601.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.根據以上數據,求水的汽化熱入3.針對此實驗提出一些減少實驗誤差的舉措.90km/h,此時發動機六、18分小亮家有一輛家用轎車,爸爸在給他說車的性能時,總是說“2.0的排量,卻很少說“功率,為此小亮特地從網上查到了排量的定義：活塞從上止點移動到下止點所通過的空間容積稱為汽缸排量.如果發動機有假設干個氣缸,所有氣缸工作容積之和稱為發動機排量.從說明書上查到：小亮家的汽車采用的是LFX直列四缸發動機,排量為2.0L;從網

8、上查找到了其輸出特性曲線如圖8所示；小亮又向爸爸詢問了一些實測數據：由于汽車行駛的路況很好,所以平均車速為轉速為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4.6X107J/kg,密度為0.71xi03kg/m31 .由這臺發動機輸出特性曲線可以看出,在發動機轉速為1000-5000r/min范圍內,它的輸出功率與轉速大致有什么關系？2 .試通過公式推導出在其他參數相同時,發動機的輸出功率與其排量的關系.3 .這輛汽車以90km/h行駛時,發動機的效率約為多少？每個做功沖程汽缸內的平均壓強是約為多少？2021年第二十屆全國初中應用物理競賽復賽試題參考解答與評分標準說

9、期L提供的參考解答除選擇題外,不一定都是惟一正確的.對于那些與此解答不同的解答,正確的,同樣得分.2 .評分標準只是按一種思路與方法給出的.在閱卷過程中會出現各種不同情況,可根據本評分標準的精神定出具體處理方法,但不要與本評分標堆有較大偏離口3 .問做題或計算題是根據分步方法給分的.在諦分標準中常常寫出1?式幾分,2式幾分這里的式子是用來代表步驟的.假設考生并未寫出這個式子,而在文字表達或以后的解題過程中反映了這一毋驟,同樣得分.沒有寫出任何式子或文字說明只給出最后結果的,不能將分.4 .參考解答中蟠字結果是根據有效數字的運算要求給出的,但對考生不做要求.不要由于有效數字的錯誤而扣分.5 .在

10、最后定獎時r如果得分相同的人數超過獲獎名額,因而難于選拔時,可對待選試卷進行加分評判.加分鉀判的根本依據中1所用方法或原理不演課本所講的,具有創新性,應加分】2方法簡便,應加分<33提出多種正確解法,應加分；4>試卷表達標準,條理清楚.能充分利用數學工具,應加分.上述各項的執行都需由競賽領導小組做出規定省統一分配獎勵名額的由省決定,地,市分配獎勵名額的由地、市決定.一、16分參考答案1.當將一個條形磁鐵與干簧管平行放置時,干簧管的磁簧片就會被磁化,且靠近的那兩個端點會被磁化成號等磁那么相互吸引,觸點就會團會,將電路接通？當條形磁鐵遠離干簧管時,磁竣片的在彈力的作甩下赳點獻會斷開4分

11、2,浮球浸沒入水中時受到的浮力為J51.0x103kg/m3xlON/ksx2xlQm3=2N3分設浮建剛好浸沒入水中,浮墓必須上浮,那么必須滿足設浮球剛好離開水面時,浮球必須下降,那么必須滿足Gw戶Gk3N因此要想讓此裝置能正常工作,此浮球所受的重力應滿足,5N><?*.>3N2分由公式Jng可以算出浮球的質量應滿足,0.5kg>mX),3kgI分3$Pji-'H,+,+.*LL*卜*卜1+)<卜*.rri*.>*+*,+*+1.6全部正確給E分.不面開關扣2分,不標出紅,綠燈或粽錯扣2分圖13 .這個郵包的質量為723g3分4 .當向載物臺放質景

12、為100g0.1kg的重物時,為使臺種平衡,可以將/秤饞向左移動一格,也可以將8秤卷向左移動至左端,此時其移動的距離為Z秤篌移動距離的20倍.由于二者是等效的,所以可以得到mA«20mB4分四、16分弁考答案1.如下表所示順序不要求一致SiS3S2燈的亮滅111111201210122121102121221122202 .根據列表的結果可以看出,不管其他開關處于何種位置,每一個開關都可以獨立的限制燈的亮、滅,因而從任何一個房門走進或離開客廳時都可以方便的開或關客廳的燈,也節約電能4分3 .如圖3所示4分介考答案圖3中產熱功率不隨加熱功率的改變而改變.由于加熱功金未發生變化,所以散熱

13、2.由能量守恒定律可知:變后,水溫并不會改變,與周圍環境的溫度差也就不變,而其他的條件也都3分Ft=+*Pt+mA根據題意可得；/卬法產9】+取'UJ?G=4G+nh代入數據,解得4=2.25x106J/kg3.增大加熱功率或電壓、增大汽化水的質量、換用更保溫的容器增大環境溫度、減小測量時間、多測幾組數取平均值等6分功率、適當,分六、18分分考答案1 .由這臺發動機輸出特性曲線可以皆出在發動機轉速為WOJ5000r,min范困內,它的輸出功率均轉速大致或正比:2分2 .設做功沖程噂氣對活塞的平均壓強為R,發動機紳量為/做功沖也怠氣對一個活塞的平均用力：F=pG每個做功沖理博氣財一個活塞做的功,FL=PqSL=堂2分發動機轉速為“時尾氣對活塞做功的功率：曠2畢.吟2分所以,在發勃啟於峭既射汽缸平均壓強網大致相同時,燃氣對活塞做功的功率