物理應(yīng)用知識(shí)競賽試題九.doc

物理應(yīng)用知識(shí)競賽試題九一、照明電路用電高峰時(shí)，電燈就會(huì)暗下來，這是由于電燈兩端電壓降低的緣故。某同學(xué)想測算電燈兩端的實(shí)際電壓，但手頭沒有交流電壓表，只有一塊手表、一把帶有銘牌的電烙鐵、配電盤上還有一塊正在運(yùn)行的帶有銘牌的電度表。他利用這些器材就測算出了照明電路中用電器兩端的實(shí)際電壓，請你說明他的測算方法。二、某同學(xué)在木板上安裝如圖所示的三只燈泡，巳知燈泡和的電阻分別為歐，歐。連好電路后要測電源電壓時(shí)，發(fā)現(xiàn)連電壓表的導(dǎo)線長度不夠，于是他用電壓表接在、兩點(diǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)讀數(shù)為15伏，接在、兩點(diǎn)讀數(shù)為20伏。則此時(shí)電源電壓為多少伏？（有不能除的地方保留一位小數(shù)）三、網(wǎng)球拍的拍面有若干條經(jīng)線和緯線，它們組成了一個(gè)正方形的小格。如果光源安裝在天花板，球拍在光源正下方，要使經(jīng)線和緯線在地面的影呈如下所列的形狀，應(yīng)該用什么樣的光源，怎樣放置球拍？（）影為正方形格子，邊長放大到約為原來的2倍。（）影為矩形（不是正方形）。 （）影為若干條平行的直線。（）無論怎樣放置球拍都看不清經(jīng)線和緯線的影。四、1920年觀測到，金牛座附近的蟹狀星云(如圖)對(duì)地球的視角正以每年021角秒的速率膨脹，當(dāng)時(shí)的視角為180角秒。似乎巧合的是，我國在宋代至和元年(公元1054年)，就在同一位置，觀測到一顆“客星”(即原來看不見而突然出現(xiàn)的 亮星，天文學(xué)上叫做新星或超新星)。以上數(shù)據(jù)是否支持這樣的結(jié)論，即現(xiàn)在的蟹狀星云就是在公元1054年我國觀測到的那顆“客星”爆發(fā)后形成的?五、一種家用滅蚊器中的電熱元件是用鈦酸鋇材料制成的，它具有控溫功能。圖中給出了這種電熱元件的電阻隨溫度變化的曲線。請你根據(jù)這條曲線分析，滅蚊器穩(wěn)定工作時(shí)發(fā)熱元件處于哪個(gè)溫度區(qū)間，環(huán)境溫度在哪個(gè)區(qū)間時(shí)這種滅蚊器可以正常使用。六、1996年清華大學(xué)和香港大學(xué)的學(xué)生合作研制了一輛太陽能汽車。車上電池的太陽能接收板的在面積是8m2，它正對(duì)太陽時(shí)電池能產(chǎn)生120V的電壓，并對(duì)車上的電動(dòng)機(jī)提供10A的電流。電動(dòng)機(jī)的直流電阻是4，而太陽光照射到地區(qū)時(shí)單位面積上的國輻射功率為10103W/m2。求：1該車的太陽能電池的效率是多少？電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是多少？2若太陽輻射的總功率為.，且太陽光在穿過太空及地球大氣層到達(dá)地面的途中有% 的能量損耗，還知道半徑為的地球表面積為。請根據(jù)這些資料計(jì)算太陽到地球的距離。七、有一種五角棱鏡實(shí)際上是一個(gè)玻璃棱柱，幾個(gè)平面都經(jīng)過精密磨光，是一種常用的光學(xué)器件，圖a是它的橫截面圖。圖中，和兩個(gè)平面外側(cè)鍍銀。如圖a 所示,一束平行光線垂直射入平面，畫出它射入棱鏡后直至射出的路徑，標(biāo)出在每一個(gè)鍍銀界面上的入射角。如圖b所示，一束平行光以的入射角射向平面鏡。如果用一個(gè)箭頭形小紙片“”擋光，請?jiān)谀ド安Ａ弦约^標(biāo)出紙片的影。設(shè)光源、小紙片的方向和磨砂玻璃的位置都不變（圖C），用上述五角棱鏡代替平面鏡，如果也要在磨砂玻璃上得到小紙片的影，應(yīng)該怎樣放置這個(gè)棱鏡？在圖C中作出五角棱鏡位置的示意圖并以箭頭標(biāo)出磨砂玻璃上的影。3圖是一種單鏡頭反光相機(jī)的示意圖,鏡頭的焦距f滿足關(guān)系式fABBCCD2f。取景時(shí)來鏡頭的光經(jīng)過兩個(gè)小平面鏡M.N的反射后在磨砂玻璃R上成像（曝光時(shí)小鏡M向上彈起,處于水平位置,來自鏡頭的光在膠片上成像）。試作簡圖分析，這種取景器的最大缺點(diǎn)是什么，提出解決辦發(fā)。物理應(yīng)用知識(shí)競賽試題九答案一、解：只把電烙鐵接在電路里，斷開其它所有用電器。 1記下電度表盤轉(zhuǎn)一周所用的時(shí)間t。 （1分）電度表盤轉(zhuǎn)一周，用電器所做的功為 W= （1分） 2記下額定電壓下電度表盤轉(zhuǎn)一周所用的時(shí)間t*。 （2分）得出：= （2分） 所以，U=。 （2分）或：2.從銘牌可知，電烙鐵的額定功率為P額,額定電壓為U額,電度表為n轉(zhuǎn)/千瓦時(shí)，可知電烙鐵的電阻 R= （2分）電度表盤每轉(zhuǎn)一周，用電器所做的功為 W= （2分）可得：W= U=。 （2分）二、解：U1U215VU2U320VU1/U22/5解得：U1=4.3VU210.7VU39.3V即UU1U2U324.3V三、參考解答 1用一個(gè)普通燈泡。使球拍平行于地面，與燈和地面等距。 2用一個(gè)普通燈泡，使經(jīng)線濺緯線)與地面平行，緯線濺經(jīng)線)不與地面平行。 3用一條直管形日光燈，使經(jīng)線(或緯線)與燈管平行。 4用兩條直管形日光燈。互相不平行地放置。 評(píng)分建議：全題14分。第1、2、3、4題分別為2、3、4、5分。四、參考解答： =857a這表示，蟹狀星云是857年前從一個(gè)點(diǎn)膨脹而成的。1920年一857年=1063年，這與我國宋代觀測到的超新星的年代十分接近。從圖中可以看出，蟹狀星云的邊界并不清晰，題中所說它的視角及視角的膨脹速率，誤差都是很大的，因此可以認(rèn)為這些數(shù)據(jù)支持題述的結(jié)論。 評(píng)分建議：全題16分。如果計(jì)算正確而由于10631054而得出否定的結(jié)論。最多只能給4分。如果肯定地說蟹狀星云就是宋代的超新星爆發(fā)后形成的，而沒有“支持結(jié)論”或類似的說法，不能給滿分。沒有對(duì)于誤差的分析，也不能給滿分。五、參考解答 當(dāng)鈦酸鋇元件的溫度T處于T0TT1，隨著溫度的上升，電阻減小，電流增大，溫度上升得更快；當(dāng)T1TT2的區(qū)間，情況與T0TT1時(shí)相同。因此，滅蚊器穩(wěn)定工作時(shí)發(fā)熱元件處于當(dāng)T1TT2區(qū)間。環(huán)境溫度在T0TT1和T1TT2的區(qū)間時(shí)，發(fā)熱元件將會(huì)因過熱而損壞。 評(píng)分建議：全題20分。能正確分析各區(qū)間的溫度變化趨勢，給15分；得結(jié)論后給滿分。六、參考解答 1太陽能集光板接收的功率 P1=1Ol038W=8103W(1) 電池的輸出功率 P212010W=1.2x103W(2) 電動(dòng)機(jī)線圈的發(fā)熱功率 P3=1024WO4103W(3) 電池的效率 115% 電動(dòng)機(jī)的效率 267%2設(shè)太陽到地球的距離為R，以太陽為球心，以R為半徑的球面積就是S=4R2太陽的輻射總功率和太陽能電池的集光板的面積分別記為P0和S，則 P0=39lO26W，S=8m2因?yàn)橛纱私獬龃藬?shù)值后計(jì)算，得到太陽到地球的距離R=151011m七、1見圖e 2見圖f、圖g 3圖d所示相機(jī)的最大缺點(diǎn)是，取景器中看到的景物是倒立的，分析如下。相機(jī)鏡頭相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，它使遠(yuǎn)處物體在膠片上所成的像是倒立的。經(jīng)過平面鏡M,N的反射，這個(gè)像成在了取景器的磨砂玻璃上，仍是倒立了，這點(diǎn)可以利用圖h說明。我們分別用單箭頭和雙箭頭代表光束的兩側(cè)，可以看到，水平射來的光束的上側(cè)在兩鏡反射后仍是上側(cè)，所以平面鏡M、N的