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高中物理竞赛试题分类汇编7

时间:2014-03-17


物理应用知识竞赛试题七
一、(8 分)l 千克 20℃的水吸收 4.2×10 焦的热量后,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℃
5

二、 分]小浩制作了一个弹簧秤,如图所示,弹簧一共 20 匝。经检验,该弹簧 [8 秤在测量范围内(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 O 点,然后把指针 C 适当向下移,使它在弹簧秤竖直 放置时指针 C 仍指在“O”刻线处。 1. 写出这个新改制的弹簧秤受到的拉力 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秤称量一个重物,它的示数为 4.0N,该物实重是多少?

三、 [10 分]1.甲、乙、丙三人要合扛一重物.物重 600 牛,三人肩头所能承受的最大压力 均为 200 牛。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.面出示意图表示你设计的扛重物的方 法. 2.小明推一辆满载重物的独轮车,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 1 所示,在水平放置的凸透镜的正上方有一与水 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,可在屏上 成一清晰的像。 2 是这一装置的示意图, 图 A″B″是物 AB 的像. 图中 BOl=30cm, OlO2=20cm, O2O3=90cm. 1.对凸透镜而言,物距和像距各是多少? 2.在图 2 中画出物 AB 的成像光路图.

-1-

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(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' 和 d' 、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。 现在利用这个电磁继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(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(丙)和图(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 1~6 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,说明闭合开关 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 UL、额定功率均为 PL。 1.画出孵卵器的电路图。

-2-

2.Ro 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)。他为了测算水滴下落的平均速度和一天来浪费的水量, 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“1” ,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=l 米,当数到 n=20 时秒表的示数 t=8.7 秒,则水滴 下落的平均速度 v 是多少?

3.若每滴水质量是 o.25 克,则一昼夜要浪费多少水?

4.小刚为了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。改变挡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).请你帮助小刚继续完成以下的工作:<1)把这些数据分别标示在 (甲)(乙)两个坐标系中,并作出相应的图象.其中(甲)的纵坐标是水滴在空中运动的平 均速度 v.(乙)的纵坐标是水滴在空中运动的平均速度的平方,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. 次数 高度/h(米) 1 0.2 2 0.3 3 0.4 4 0.5 5 0.6 6 0.8

-3-

平 均 速 度 v(米/秒)

0.97

1.l9

1.38

1.54

1.68

1.95

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 会有二定的误差,测量值与真实值相比,是偏大还是偏小?为什么?

附加(另选)1、 (13 分)有一个形状不规则的石蜡块,现要测出它的密度,但身边没有天平, 也没有量筒,只有两个可以放进石蜡块的杯子和一根自行车胎气门芯用的细长橡皮管, 还有一桶水和一根大头针。请你设计一个实验来测出这块石蜡的密度。 (要求写出实验 的原理和主要步骤,并导出计算石蜡的密度的公式。 )

2、 (10 分)学校淋浴用的简易太阳晒水箱内装水 60 kg,水箱玻璃盖的面积为 0.84 m 。从手 4 2 册中查得,地球上与太阳光线垂直的表面接收的太阳辐射能为 7.56×10 J/(min?m );这 类水箱吸收太阳能的效率约为 50%;散热损失约为 20%。假设使用中能够及时调整水箱 朝向,使阳光总能垂直射入玻璃盖,计算 4 小时后箱中的水升高的温度。水的比热容为 3 4.2 × 10 J/(kg·℃) 。

2

-4-

物理应用知识竞赛试题七之答案 一. A、B、C 说明:经计算,若不考虑物态变化,水温可升高 100℃,即达到 120℃,但题中未给出大气 压的值,在不同气压下水的沸点不同,因此当沸点在 120℃以上时可选 C;当沸点为 80℃或 100℃,水 温分别达到 80℃或 100℃,剩余的热量不足以使 1Kg 水全部汽化,故可选 A 或 B。 二.1.对于一定的拉力 F,弹簧改制前后每匝的伸长量是相同的,但改制后的弹簧只有 17 匝,故总的伸长 量只有原来的 17/20 倍,而弹簧刻度的示数未变,因而示数 F 测与实 力 F 的关系为: F 测=(17/20)F,或 F=(20/17)F 测≈1.18F 测 三.1.如图 2.沿垂直过支点(台阶棱)的轮直径向上施力最小。图略 四.1.物距、像距各为 30cm 2. 3.像向左方移动(物距变大,像距变小) 4.螺纹透镜对光起会聚作用,能扩大聚光面积使成像更清晰。 五.1.1~6 接线柱分别与电磁继电器的 c、c′、a、b、d、d′连接 2.闭合开关 S,电磁继电器线圈通电,产生磁性吸引衔铁使 d、 d′接通,电动机带动水泵抽水,水位上升,升至 R 时,P、R 接 使电阻 R0 接入电路,线圈短路,衔铁弹回电动机停止抽水,同时 c、c′接通线圈仍处于短跑。当水位下降 R 以下(Q 以上),此时 电动机工作,水位回升,故水箱内水位能保持在 Q、R 之间。 六.1.电路图(两丝并联再与电阻 R0 串联)略 2.由效果相同可得 [U/(R0+R/2] (R/2)=[U/(R+R0)] R 解得 七.1.v=(n-1)h/t R0=
2 2 2

际 拉

110cm

通 使 因

R0 通过 c、c′、P、Q 接入使线圈继续被短路,当水位降到 Q 以下,此时 P、Q 断开,线圈通电,

3.P0 单/P0 双=(I 单/I 双) =(R0+R/2)/(R0+R)=1/2 2、平均速度 v=(20-1)/(8.7s) ×1m≈2.18m/s 3.一昼夜浪费水量 W=(24×3600/8.7) ×(20-1) ×0.25g≈47172g=47.172Kg 4.(1)如图 (2)可得出 v2 与 h 成正比 (或 v 与 h 的平方根成正比 ) 5.偏小,因为若不放置档板, 在看到“下一滴水刚好开始下 落” 的同时, 前一滴水实际下落 的高度比 h 要大些,即用听声 的办法测得的高度偏小,故偏 小。 附加解:1,原理:当石蜡块漂 浮在水面时,由 F 浮=G (1 分) 可得:ρ 蜡=

V排 V蜡

ρ



.

(2 分)

设从同一水位高度,从同一根胶皮滴管滴出的每滴水滴的体积 V0 相同,则有

V 排=n1V0 , V 蜡=n2V0.

(1 分) (1 分) ρ

V排 V蜡

?

n1V0 n1 ? n2V0 n2

蜡=

n1 n2

ρ



.

-5-

2.实验步骤: (1)将杯子甲装满水,轻轻放入待测蜡块,排除部分水之后,小心取出蜡块。用另一个杯子乙 装满水,利用橡皮滴管的虹吸现象,把乙杯中的水逐滴滴入甲杯,直至甲杯水位恢复原来装满的状态。此 过程中必须记下滴入甲杯的全部水滴数 n1. 法,将水逐滴滴满甲杯,记下这次总水滴数 n2。 3.公式: ρ (3 分) (2)在将蜡块用大头针顶住,使之完全浸入甲杯水中,待完全排出后,小心取出蜡块,再重复上一步骤的方

(3 分)

蜡=

n1 n2
4

ρ



.
2

(1 分)
2

2、设 r=7.56× 10 J/(min.m ) k1=50%
3

k2=1-20% 2分 2分

m=60Kg

S=0.84m

c=4.2× 10 J/(kg·℃) t=4h=240min 太阳射入的能量 由于 Q=k1 k2E 代入数得 E=rSt Q=cm△T 水箱中的水吸收的热量

水的温升为△T

所以 cm△T=k1k2rSt △T=24℃ 3分

3分

-6-


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