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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： 1．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。 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。 二、（ 16 分） 小星同学 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 。小星 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。 定 220V 定 率 50Hz 档位 S1 S2 S3 功率 1 √ × × 200W 2 × √ × 300W 3 4 5 6 7 900W 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 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 mA 、mB 的关系  A 、 B  所处的位置 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 路中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 中。  5 的电 6 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 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／