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**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．解答卷子的时间是，二零一零年四月十八日，也就是星期日，上午九点三十分开始，一直到上午十一点十分呀。
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
铁片物业经理人，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200cm
，不计滑轮处的摩擦。
若要使得这个装置可以顺利地正常运行工作，那么浮球的质量究竟应该去满足什么样的条件呢（这里选取g等于10N/kg）？
（2）他手头边存在开关一个，红灯一个，绿灯一个，电铃一个，还有若干导线，再请于图里的虚线处。
在方框之内，画出可以报警的电路，满足这样的要求，当水位抵达A处的时候，红灯会亮起，同时电铃会发出报警声响，当水位到达B。
处时，绿灯亮，电铃报警。
二、小星同学专为实验室创建了一个有多个挡位的电加热器，该电加热器的工作原理图呈现于如图所示的地方，此设计获得了16分。
3所示。其中R
、R
、R
为发热电阻。三个灯泡为上述发热电阻相应的的工作
指示的灯，它所耗费的电功率能够忽略不计。小星进行设想，借助开关的组合，致使电加热器。
能够拥有二百瓦、三百瓦、……、九百瓦，总共七档功率。鉴于此，他另外设计了下面这份简便的。
表格中，表里的“√”意思是对应的开关处于闭合状态，相应的指示灯会亮，“×”意味着对应的。
开关处于断开状态，与之对应的指示灯呈现熄灭状态。功率栏当中给出了，在相应状态之下的，电加热器的功率数值。
1．按照他的设想，帮他计算出R
、R
、R
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S
功率
1√××200W
2×√×300W
7900W
三、（16分），如图4，用于呈现的是，过去邮局之中，被用以称量邮件质量的，双杆台秤的，主要结构简图。
这种台秤，有两条秤杆，这两条秤杆是固定在一起的，两条秤杆之中，一条装有秤锤 A，另一条装有秤锤 B，其中秤锤。
A 仅能够处在，其所在秤杆之上存在槽的特定位置那儿，秤锤 B 呢，却能够停在，其所在秤杆之上的。
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，于测量一个邮包的质量之际，所涉及的操作步骤，其中涵盖校零的具体步骤。
3．当使用已经调整好的台秤去称量一个邮包的质量之际，在秤杆达到水平平衡以后，秤锤A、B所处的状态。
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m
、m
的关系
四、小华家购置了新房，于准备对客厅顶灯的电路予以改装之际2026物理竞赛复赛试题，他发觉爸爸携来一 （16分）
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：S
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．小华打算先用列表这个方式来剖析开关的状态跟灯泡亮灭之间的关系，为了达成这个目的他进而制订了设计。
具有了如下这般的表格，并且使用“1”以及“2”用来表明开关接通时所处的位置，还运用“1”和“0”去表示灯。
泡呈现出的“亮”态与“灭”态，你需要相应地共同投入到他所从事的研究工作之范畴内，并且助力以便于他能够在表格里去逐一记录下三个特定的相关内容。
开关所有可能的组合对灯的控制情况，完成下表：
灯的亮灭
2．根据列表的结果总结出这个电路的好处。
3．当弄明白了这个电路的特点，以及双刀双掷开关的特征后，他又产生了新的念头：还能够在。
图5的电路中再增加一个双刀双掷开关S
，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
啊，热λ。鉴于这个装置在运行工作期间所产生那种散热方面的损失是绝对不能够被忽视掉的哟，这一组同学在进行实验之际呢测量了两。
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
第二组
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”2026物理竞赛复赛试题，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
具备四个气缸的发动机，其排量是2．0L，从网络上查找得到了它的输出特性曲线，此曲线如图8展示的那样。
小亮再度向爸爸问询了一些实测得到的数据，因为汽车行驶时所处的路况相当良好，故而平均车速是。
速度是每小时九十千米，这时发动机的转速是每分钟两千转，平均行驶一百公里的油耗是九升，从物理方面。
书上查得汽油的热值为4．6×10
J／kg，密度为0．71×10
kg／m
1．通过这台发动机输出特性曲线能够得以看出，处于发动机转速为1000至5000r／min这个范围。
围内，它的输出功率与转速大致有什么关系？
2．不妨试着借助公式去推导出这么一种关系，即在其他参数都相同的情形下，发动机的输出功率跟其排量之间所存在的关系。
3．这一辆汽车，当它以90千米每小时的速度向前行驶之际，发动机它所具有的效率大概是多少呢，每一个进行做功的冲程，在汽缸内部。
的平均压强是约为多少？