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物理应用知识竞赛试题九(附答案)(736K)


《物理应用知识竞赛试题九》竞赛题

物理应用知识竞赛试题九 物理应用知识竞赛试题九
一、照明电路用电高峰时,电灯就会暗下来,这是由于电灯两端电压降低的缘故。某同学想测算 电灯两端的实际电压,但手头没有交流电压表,只有一块手表、一把带有铭牌的电烙铁、配 电盘上还有一块正在运行的带有铭牌的电度表。他利用这些器材就测算出了照明电路中用电 器两端的实际电压,请你说明他的测算方法。

二、某同学在木板上安装如图所示的三只灯泡,巳知灯泡L1和L3的电阻分别为R1=10欧,R 3=25欧。连好电路后要测电源电压时,发现连电压表的导线长度不够,于是他用电压表接 在A、C两点时发现读数为 15 伏,接在B、D两点读数为 20 伏。则此时电源电压为多少伏? (有不能除的地方保留一位小数)

三、网球拍的拍面有若干条经线和纬线,它们组成了一个正方形的小格。如果光源安装在天花板, 球拍在光源正下方,要使经线和纬线在地面的影呈如下所列的形状,应该用什么样的光源,怎 样放置球拍?(1)影为正方形格子,边长放大到约为原来的 2 倍。 (2)影为矩形(不是正方形) 。 (3)影为若干条平行的直线。 (4)无论怎样放置球拍都看不清经线和纬线的影。

四、1920 年观测到,金牛座‘附近的蟹状星云(如图)对地球的视角正以每年 0.21 角秒的速率膨 胀,当时的视角为 180 角秒。似乎巧合的是,我国在宋代至和元年(公元 1054 年),就在同一位 置,观测到一颗“客星”(即原来看不见而突然出现的 亮星,天文学上叫做新星或超新星)。以 上数据是否支持这样的结论,即现在的蟹状星云就是在公元 1054 年我国观测到的那颗“客星” 爆发后形成的?

五、一种家用灭蚊器中的电热元件是用钛酸钡材料 制成的,它具有控温功能。图中给出了这种电热元 件的电阻随温度变化的曲线。请你根据这条曲线分 析,灭蚊器稳定工作时发热元件处于哪个温度区间,环境温度在哪个区间时这种灭蚊器可以正 常使用。
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《物理应用知识竞赛试题九》竞赛题

六、1996 年清华大学和香港大学的学生合作研制了一辆太阳能汽车。车上电池的太阳能接收板的 在面积是 8m2,它正对太阳时电池能产生 120V 的电压,并对车上的电动机提供 10A 的电流。电 动机的直流电阻是 4Ω,而太阳光照射到地区时单位面积上的国辐射功率为 10×103W/m2。求: 1.该车的太阳能电池的效率是多少?电动机把电能转化为机械能的效率是多少? 26 2. 若太阳辐射的总功率为3.9×10 W, 且太阳光在穿过太空及地球大气层到达地面的途中 2 请根据这些资料计算太 有28% 的能量损耗, 还知道半径为R的地球表面积为S=4πR 。 阳到地球的距离。

七、有一种五角棱镜实际上是一个玻璃棱柱,几个平面都经过精密磨光,是一种常用的光学器件, 图 a 是它的横截面图。图中∠A=∠B=∠C=∠D=112.5?,∠E=90?,AB和C D两个平面外侧镀银。 1.如图 a 所示,一束平行光线PQ垂直射入AE平面,画出它射入棱镜后直至射出的路径, 标出在每一个镀银界面上的入射角。 2. 如图 b 所示, 一束平行光以45的入射角射向平面镜M。 如果用一个箭头形小纸片 “ ” 挡光,请在磨砂玻璃R上以箭头标出纸片的影。设光源、小纸片的方向和磨砂玻璃的位置都不 变(图 C) ,用上述五角棱镜代替平面镜,如果也要在磨砂玻璃上得到小纸片的影,应该怎样放 置这个棱镜?在图 C 中作出五角棱镜位置的 示意图并以箭头标出磨砂玻璃上的影。 3.图d是一种单镜头反光相机的示意图, 镜头L的焦距 f 满足关系式 f<AB+BC+ CD<2f。取景时来镜头的光经过两个小平面 镜 M.N 的反射后在磨砂玻璃 R 上成像(曝光 时小镜 M 向上弹起,处于水平位置,来自镜头 的光在胶片上成像) 。试作简图分析,这种取 景器的最大缺点是什么,提出解决办发。

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《物理应用知识竞赛试题九》竞赛题 物理应用知识竞赛试题九答案 物理应用知识竞赛试题九答案 知识竞赛试题九 一、解:只把电烙铁接在电路里,断开其它所有用电器。 1.记下电度表盘转一周所用的时间 t。 (1 分)

电度表盘转一周,用电器所做的功为

W=

U2 t R
*

(1 分) (2 分)

2.记下额定电压下电度表盘转一周所用的时间 t 。
2 U额

得出:

R

t *=

U2 t R

(2 分)

所以,U=

U额 R

2

t *。

(2 分)

或:2.从铭牌可知,电烙铁的额定功率为 P 额,额定电压为 U 额,电度表为 n 转/千瓦时,可知电烙铁的电阻
2 U额

R=

P额

(2 分)

电度表盘每转一周,用电器所做的功为

W=

3.6 × 10 6 焦 n
U=

(2 分)

可得:W=

U 2 tP额
2 U额

3.6 × 10 6 焦 = n
U2+U3=20V

3.6 × 10 6 焦 U额 ntP
解得:U1=4.3V



(2 分) U2=10.7V

二、解:U1+U2=15V U3=9.3V 三、参考解答

U1/U2=2/5

即 U=U1+U2+U3=24.3V

1.用一个普通灯泡。使球拍平行于地面,与灯和地面等距。 2.用一个普通灯泡,使经线溅纬线)与地面平行,纬线溅经线)不与地面平行。 3.用一条直管形日光灯,使经线(或纬线)与灯管平行。 4.用两条直管形日光灯。互相不平行地放置。 评分建议:全题 14 分。第 1、2、3、4 题分别为 2、3、4、5 分。 四、参考解答:

180 '' =857a 这表示,蟹状星云是 857 年前从一个点膨胀而成的。1920 年一 857 年=1063 年,这与我国宋 0.21'' / a
代观测到的超新星的年代十分接近。从图中可以看出,蟹状星云的边界并不清晰,题中所说它的视角及视角的膨 胀速率,误差都是很大的,因此可以认为这些数据支持题述的结论。 评分建议:全题 16 分。如果计算正确而由于 1063≠1054 而得出否定的结论。最多只能给 4 分。如果肯定地 说蟹状星云就是宋代的超新星爆发后形成的,而没有“支持……结论”或类似的说法,不能给满分。没有对于误 差的分析,也不能给满分。 五、参考解答 当钛酸钡元件的温度 T 处于 T0<T<T1,随着温度的上升,电阻减小,电流增大,温度上升得更快;当 T1<T<T2 时,随着温度的上升,电阻增大,电流减小,温度上升速率变慢,到一定程度时温度不再上升,达到平衡;在 T>T2 的区间, 情况与 T0<T<T1 时相同。 因此, 灭蚊器稳定工作时发热元件处于当 T1<T<T2 区间。 环境温度在 T0<T<T1 和 T1<T<T2 第 3 页

《物理应用知识竞赛试题九》竞赛题 两个区间时元件都可以正常工作,但在 T>T2 的区间时,发热元件将会因过热而损坏。 评分建议:全题 20 分。能正确分析各区间的温度变化趋势,给 15 分;得& 结论后给满分。 六、参考解答 1.太阳能集光板接收的功率 电池的输出功率 电池的效率 电动机的效率 电动机线圈的发热功率 η1=15% η2=67%
2 2

P1=1.O×l0 ×8W=8×10 W……………………………(1)
3 3

3

3

P2=120×10W=1.2x10 W……………………………(2) P3=10 ×4W=O.4×10 W……………………………(3)

2.设太阳到地球的距离为 R,以太阳为球心,以 R 为半径的球面积就是 S=4πR 太阳的辐射总功率和太阳能电池的集光板的面积分别记为 P0 和 S’,则 P0=3.9×lO W,S'=8m 因为
26 2

由此解出 代人数值后计算,得到太阳到地球的距离 R=1.5×10 m 七、1.见图 e 2.见图 f、图 g 3.图 d 所示相机的最大缺点是,取景器中看到的景物是倒立的,分析如下。相机镜头相当于一个凸透镜,它 使远处物体在胶片上所成的像是倒立的。经过平面镜 M,N 的反射,这个像成在了取景器的磨砂玻璃上,仍是倒立 了,这点可以利用图 h 说明。我们分别用单箭头和双箭头代表光束的两侧,可以看到,水平射来的光束的上侧在 两镜反射后仍是上侧,所以平面镜 M、N 的反射并不能改变像的倒正。 如果用一个五角棱镜代替平面镜 N,可以解决这个问题(图 i)。从图中可以看到,入射光束的上侧在射出时成 了光束的下侧,所以倒立的像能被颠倒过来。 评分建议:全题 20 分。第 l 题 5 分,第 2 题 5 分,第 3 题 10 分。说不出五角棱镜和平面镜反射时的区别的, 第 3 题不能给分。
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