第十一届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题

  一、[8分]1kg20℃的水吸收4.2×10⁵J的热量后，它的可能温度是多少?在下列4个答案中选出正确答案的序号并说明选择该答案的理由。

A．80℃    B．100℃    C．120℃ D．130℃

  二、[8分]小浩制作了一个弹簧测力计，如图l所示，弹簧一共20匝。经检验，该弹簧测力计在测量范围内(0～5N)示数是准确的。该弹簧不但“伸长的长度跟所受的拉力成正比”，而且弹簧受拉力伸长时，各匝伸长的长度都相等。

  有一次不慎把弹簧靠近O端的一小部分挤压变形，小浩把变形的3匝剪去，并把弹簧上端重新固定在D点，然后把指针C适当向下移，使它在弹簧测力计竖直放置时指针C仍指在“0”刻线处。

  1．写出这个新改制的弹簧测力计受到的拉力F与它的示数F测的关系式并说明理由。

2．用这个新改制的弹簧测力计称量一个重物，它的示数为4.0N，该物实重是多少? 

  三、[10分]1．如图2所示，甲、乙、丙三人要合扛一重物。物重600N，三人肩头所能承受的最大压力均为200N。现有两根一样长的硬棒及必要的绳子(硬棒及绳的自重不计)，请你设计出一种方法，使三人肩头承受的压力都不超过最大压力。画出示意图表示你设计的扛重物方法。

2．小明推一辆满载重物的独轮车，如图3所示，手握在车把A处(图中未画人)，遇到一个较高的台阶，他自己推不上去，小华赶快跑来帮忙。小华选择了一种最省力且效果最好的施力方法，请画出小华所施力F的示意图。

四、[20分]教学中常用的投影仪的结构如图4所示，在水平放置的凸透镜的正上方放一与水平成45°角的平面镜，右边竖直放一屏幕。物体的光线经凸透镜和平面镜后，可在屏幕上成一清晰的像。图5是这一装置的示意图，A"B"是物AB的像。图中BO₁=30cm，O₁O₂=20cm，O₂O₃=90cm。

    l．对凸透镜而言，物距和像距各是多少?

    2．在图5中画出物AB的成像光路图。

3．若将凸透镜向上移动一点，像将向何方移动?

4．说明螺纹透镜的作用。

    五、[16分]图6(甲)所示为一个电磁继电器的示意图，a、b是它的两个端点；B是衔铁，D是安在一块金属板上的触点，B和D都安在一个弹性片C上，C的左端固定。c和c’、d和d’分别是安在绝缘板上的金属触点，当线圈A不通电时，D上的触点与c及c’接触，把c和c’连接起来，因此c、c’称为常闭触点；而d及d’此时是断开的，称为常开触点。当线圈A通电时，衔铁B被吸下，c和c’断开而d和d’被连接起来。

    现在利用这个电磁断电器控制带动水泵的电动机工作，使水泵往水箱中抽水。在水箱中竖直立一根绝缘棒，在棒上分别安有P、Q、R三个电极，如图6(乙)所示。现在希望控制水箱内的水位总在Q、R之间，即水位降到Q处，电动机启动，开始抽水，水位达到R处，电动机自动关机，停止抽水。(水是导电的)

    图6(丙)图6(丁)分别是控制电路和电动机的供电电路，图中R₀是与电磁继电器线圈并联的一个电阻，它的阻值很小，当R₀接入电路后，电磁继电器的线圈相当于被短路。丙、丁两图中标有l～6的6个接线柱是与电磁继电器的线圈或触点相连的。

    1．写出这6个接线柱分别与电磁继电器的何处连接。

   2．开始水箱内没有水，说明闭开关S后，水箱内的水位为什么能保持在Q、R之间。

六、[18分]课外活动小组的同学设计制作了一个电热水孵卵器，他们用两根额定电压和额定功率都相同的电热丝作热源，再连入一个电阻R₀，使这台孵卵器即使断了一根电热丝，单丝工作产生热量的效果仍然与双丝工作时产生的热量效果完全相同。若电源两端的电压为U，两丝的额定电压均为U_L、额定功率均为P_L。

1．画出孵卵器的电路图。2．R₀的阻值是多大? 3．R₀在单丝工作与双丝工作状态下消耗功率之比是多少?

    七、[20分]小刚家的一个水龙头拧不紧，水一滴一滴断续地滴落到地上。小刚发现，在耳朵听到前一滴水滴在地上的声音的同时，看到下一滴水刚好开始下落(如图7所示)。他为了测算水滴下落的平均速度和一天浪费的水量，找来了秒表和卷尺。首先量出水龙头口离地面的高度h，再用秒表计时。计时的方法是：当听到某一水滴滴在地上的声音的同时，开启秒表开始计时，并数“l”，以后每听到一声水滴声，依次数“2、3……”一直数到“n”时，按下秒表停止计时，读出秒表的示数为t。

    1．写出用上述测量量表示水滴在空中运动的平均速度v的表达式。

    2．小刚测得h=lm，当数到n=20时秒表的示数t=8.7s，则水滴下落的平均速度v是多少?

    3．若每滴水质量是0.25g，则一昼夜要浪费多少水?

    4．小刚为进一步找出水滴下落的平均速度v和下落高度h的关系，又做了以下实验：找来一块挡板，让水滴落到挡板上。改变档板和水龙头口之间的距离h，并仔细调节水龙头滴水的快慢，使得耳朵听到的前一滴水滴在挡板上的声音的同时，下一滴水刚好开始下落。计时方法仍和上面一样。他从实验中又获得了如下表所示的6组数据(连同上面的一组共有7组数据)。请你帮小刚继续完成以下的工作：(1)把这些数据分别标示在图8(甲)(乙)两个坐标系中，并作出相应的图象。其中图8(甲)的纵坐标是水滴在空中的平均速度v，图8(乙)的纵坐标是水滴在空中的平均速度的平方，即v²。，它们的横坐标都是高度h。(2)根据图象写出v与h的函数关系。

    5．考虑到声音传播的速度远小于光的传播速度这一因素，上面测出的水滴的平均速度会有一定的误差，测量值与真实值相比，是偏大还是偏小?为什么?

某小组同学用DIS实验装置研究影响电阻大小的因素，他选取了三种材料：钨丝、锰铜丝和镍铬丝．保持温度不变，所测得实验数据记录在表一、表二和表三中的前四列，为了进一步探究电阻大小与导体的横截面、长度、材料之间的关系，他们对实验数据进行适量的运算，将结果分别记录在三个表格中的后四列中．
表一（钨丝）

序号	长度L（m）	横截面积S（10-6m2）	电阻值R（10-2Ω）	L/S（1/m）	S/L（m）	RS （Ω?m2）	RL （Ω?m）
1	0.5	0.5	5.30	1.0×106	1.0×10-6	2.65×10-8	2.65×10-2
2	0.5	1.0	2.65	0.5×106	2.0×10-6	2.65×10-8	1.33×10-2
3	1.5	0.5	15.9	3.0×106	0.33×10-6	7.95×10-8	23.85×10-2

表二（锰铜）

序号	长度L（m）	横截面积S（10-6m2）	电阻值R（10-2Ω）	L/S（1/m）	S/L（m）	RS （Ω?m2）	RL （Ω?m）
4	0.5	0.5	44.0	1.0×106	1.0×10-6	22.0×10-8	22.0×10-2
5	0.5	1.0	22.0	0.5×106	2.0×10-6	22.0×10-8	11.0×10-2
6	1.5	0.5	132.0	3.0×106	0.33×10-6	66.0×10-8	198.0×10-2

表三（镍铬）

序号	长度L（m）	横截面积S（10-6m2）	电阻值R（10-2Ω）	L/S（1/m）	S/L（m）	RS （Ω?m2）	RL （Ω?m）
7	0.5	0.5	100.0	1.0×106	1.0×10-6	50.0×10-8	50.0×10-2
8	0.5	1.0	50.0	0.5×106	2.0×10-6	50.0×10-8	25.0×10-2
9	1.5	0.5	300.0	3.0×106	0.33×10-6	150.0×10-8	450.0×10-2

（1）分析比较实验序号1与2（或4与5、7与8）的数据，可初步得出结论是：______．
（2）分析比较表中的实验序号______，以及相应的数据，可初步得出结论是：在长度、横截面积相同时，不同材料的导体电阻不同．
（3）进一步综合分析比较表一、二、三中经运算后得到的数据及相关条件，归纳得出结论．
（a）分析比较表一、表二或表三中的第四列和第六列数据，可得______；（b） 分析比较表一、表二和表三中的第四列和第六列数据，可得______．

某小组同学连接如图所示的电路开展电学实验，其中定值电阻R₁的阻值为10欧，滑动变阻器R₂标有“50Ω 2Α”字样，电路连接正确．闭合电键后，他们首先将变阻器R₂的滑片P移动到某一位置，读出各个电表的示数；然后再将滑片P向变阻器R₂的某一端移动，在滑片处于某两个位置上时分别读出各个电表的示数，三次实验时电压表V₁、V₂的示数如表所示．

电表示数 实验序号	________（伏）	________ （伏）	电流表A （安）
1	4	2
2	3	3
3	2	4

①该小组同学在完成第一次实验后，将滑片P________移动．（选填“向a端”、“向b端”或“没有”）
②请在表格的栏目中，填上电压表V₁、V₂的符号．
③若已知三次实验时电流表的示数分别为0.4安、0.3安和0.2安，请将以上示数正确地填入表格．
④若要利用上述表格中的数据验证导体中电流与导体两端电压的关系，则可以选用表格中的哪几列数据，并说明选用的理由．________．