2023年第二十屆全國初中應用物理競賽複賽試題
注意事項：
1．請在密封線內填寫所在地區、學校、姓名和考號。
2．用藍色或黑色鋼筆、原子筆書寫。
3．本試卷共有六個大題，滿分為100分。
4．答卷時間：2023年4月18日（星期日）上午9：30～11：10。
一、（16分）幹簧管（也叫幹簧繼電器）比一般機械開關結構簡單、體積小、速度高、工作壽命長；而與電子開關相比，它又有抗負載衝擊能力強的特點，工作可靠性很高。如圖1甲所示為幹簧管的結構簡圖，其中磁簧片是一種有彈性的薄鐵片，被固定於玻璃管上。
1．當將乙個條形磁鐵與幹簧管平行放置時，如圖1乙，幹簧管的磁簧片觸點就會閉合，將電路接通；當條形磁鐵遠離幹簧管時，觸點就會斷開。請簡述其原理。
2．某同學設想用幹簧管製作水位自動報警器，圖2是他設計的一部分情況，請幫助他完成其餘部分的設計：
（1）設永久磁鐵所受的重力為3n，浮球的體積為200cm3，不計滑輪處的摩擦。則要想讓此裝置能正常工作，浮球的質量應滿足什麼條件（取g=10n/kg）？
（2）他手邊還有開關、紅燈、綠燈和電鈴各乙個，導線若干，請在圖中的虛線方框內畫出報警電路，要求：水位到達a處時，紅燈亮，電鈴報警；水位到達b處時，綠燈亮，電鈴報警。
二、（16分）小星同學為實驗室設計了乙個多擋位電加熱器，其工作原理圖如圖3所示。其中r1、r2、r3為發熱電阻。三個燈泡為上述發熱電阻相應的的工作指示燈，其所消耗的電功率可忽略不計。
小星設想通過開關的組合，使電加熱器能有200w、300w、……、900w共七擋功率。為此他還設計了下面這份簡單的**，表中的「√」表示對應的開關閉合，相應的指示燈亮：「×」表示對應的開關斷開，相應的指示燈熄滅。
功率欄給出了相應狀態時電加熱器的功率值。
1．按照他的設想，幫他計算出r1、r2、r3的阻值各為多少？
2．補齊表中其餘擋位的空格。
三、（16分）如圖4為過去郵局裡用來稱量郵件質量的雙桿台秤的主要結構簡圖，這種台秤的兩條秤桿是固定在一起的，兩條秤桿分別裝有秤錘a、b，其中秤錘a只能處於其所在秤桿上有槽的特定位置處，秤錘b則可停在其所在秤桿上的任意位置。
1．這個台秤的量程和分度值分別是多少？
2．寫出用這種秤測量乙個郵包的質量時的操作步驟（包括校零的具體步驟）
3．若用調整好的台秤稱量乙個郵包的質量時，秤桿水平平衡後，秤錘a、b所處的位置如圖4所示，則這個郵包的質量為多少？
4．由圖中的資訊推導出a、b兩秤錘的質量ma、mb的關係
四、（16分）小華家買了新房，準備改裝客廳頂燈的電路時，他發現爸爸拿來一幅如圖5所示電路圖，他很好奇，看了一會兒之後，發現這幅圖有些眼熟，但又和過去所看的圖不同，他拿著圖去問爸爸：s3是什麼開關，爸爸告訴他這叫「雙刀雙擲」開關，相當於兩個單刀雙擲開關「聯動」。爸爸還告訴他要將這三個開關分別裝在三個與客廳相連的房間的門旁邊。
這是為什麼？這樣裝有什麼好處呢？小華決定仔細研究一下。
1．小華準備首先用列表的方法分析開關的狀態與燈泡亮滅的關係。為此他設計了如下的**，並用「1」和「2」表示開關接通的位置，用「1」和「0」表示燈泡的「亮」和「滅」。請你也參與到他的研究中來，並幫他在**中記錄下三個開關所有可能的組合對燈的控制情況，完成下表：
2．根據列表的結果總結出這個電路的好處。
3．弄懂了這個電路和雙刀雙擲開關的特點之後，他又有了新的想法：還可以在圖5的電路中再增加乙個雙刀雙擲開關s4，並使它和其他的開關作用相同。請把他的設計畫在圖6中。
五、（18分）單位質量的某種液體變為同溫度的氣體所需要吸收的熱量，叫做這種液體的汽化熱。通常情況下，同種液體在不同溫度下的汽化熱是不同的。某課外活動小組設計了如圖7所示的裝置，可以用來測定100℃時水的汽化熱。
該裝置的測量原理是：用電壓可調的電加熱器使玻璃容器內的水沸騰，用電子天平分別測量沸騰一段時間前後水的質量，同時測量所用的時間及在該段時間內電加熱器的電壓和電流，根據相關的資料和能量守恆關係即可求出水的汽化熱λ。由於這個裝置工作時的散熱損失是不可忽略的，該組同學實驗時測量了兩組資料，如下表所示：
1．試簡單說明該裝置的散熱功率是否隨加熱功率的改變而改變。
2．根據以上資料，求水的汽化熱λ
3．針對此實驗提出一些減少實驗誤差的措施。
六、（18分）小亮家有一輛家用轎車，爸爸在給他說車的效能時，總是說「2．0的排量」，卻很少說「功率」，為此小亮特地從網上查到了排量的定義：活塞從上止點移動到下止點所通過的空間容積稱為汽缸排量。如果發動機有若干個氣缸，所有氣缸工作容積之和稱為發動機排量。
從說明書上查到：小亮家的汽車採用的是lfx直列四缸發動機，排量為2．0l；從網上查詢到了其輸出特性曲線（如圖8所示）；小亮又向爸爸詢問了一些實測資料：由於汽車行駛的路況很好，所以平均車速為90km／h，此時發動機轉速為2000r／min，平均行駛百公里油耗為9l；從物理書上查得汽油的熱值為4．6×107j／kg，密度為0．71×103kg／m3
1．由這台發動機輸出特性曲線可以看出，在發動機轉速為1000--5000 r／min範圍內，它的輸出功率與轉速大致有什麼關係？
2．試通過公式推導出在其他引數相同時，發動機的輸出功率與其排量的關係。
3．這輛汽車以90km／h行駛時，發動機的效率約為多少？每個做功衝程汽缸內的平均壓強是約為多少？
2023年全國初中應用物理知識競賽
一 選擇題 共42分，每小題3分 下列各題所列答案中只有乙個是正確的。把正確答案前面的字母填在題後的括號內。1 30n可能是下列哪個物體所受的重力 a 乙個小學生。b 一輛汽車。c 一支鉛筆。d 乙個裝滿書本的書包。2 夏天，開啟冰箱門，常可看到白霧。這是 a 冰箱內原有的水蒸氣。b 冰箱內食物中的...
2023年全國初中應用物理知識競賽複賽試題及答案
1996年全國初中應用物理知識競賽複賽 一 15分 小華用乙隻有頸圓柱形的塑料飲料瓶和一桶水 一把尺就巧妙地測出了食用油的密度。寫出他的操作步驟，用字母代表測量量，推導出計算密度的公式。二 15分 小傑家的壓力鍋鍋蓋上標有 鋁製品廠24厘公尺壓力鍋 的字樣，他測得限壓閥的質量是100克，排氣孔的直徑...
2023年全國初中物理應用知識競賽複賽試題
一 選擇題 共30分，每小題3分 以下各題所給的答案中，只有乙個是正確的。1 某初中生的體重是下面資料中的乙個，則應該是 a 4牛頓b 40牛頓c 400牛頓d 4000牛頓 2 如圖所示，放在水平桌面上的容器a為圓柱形，容器b為圓錐形，兩容器本身的質量和底面積都相同，裝入深度相同的水後，再分別放入...