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2010 年第二十届全国初中应用物理竞赛复赛试题 注意事项： l．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。 题号 一 二 三 四 五 六 总分 分数 复核人 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。 第 1 页 共 6 页 二、（16 分）小明同学 室 了一个多 位 加 器，其工作原理 如 3 所示。其中 R1、 R2、R3 阻。 三个灯泡 上述 阻相 的的工作指示灯， 其所消耗的 功率可忽略不 。小明 想通 开关的 合，使 加 器能有 200W 、300W 、??、 900W 共七 功率。 此他 了下面 份 的表格，表中的“√”表示 的开关 合，相 的指示灯亮； “×”表示 的开关断开，相 的指示灯熄 。功 率 出了相 状 加 器的功率 。 1．按照他的 想，帮他 算出 R1、R2， R3 的阻 各 多少？ 2． 表中其余 位的空格。 第 2 页 共 6 页 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，秤锤东 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 mA 和 mB 的关系。 第 3 页 共 6 页 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  5 的电路中 6 中。 第 4 页 共 6 页 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