第三屆全國高中應(yīng)用物理知識競賽北京賽區(qū)決賽試卷（印刷版）

1、第三屆全國高中應(yīng)用物理知識競賽北京賽區(qū)決賽試卷（同方創(chuàng)新杯）注意事項：1請在密封線內(nèi)填寫所在區(qū)縣、學(xué)校、姓名和考號。2本試卷共有十個題，總分為150分。3答卷時間：2008年4月27日（星期日）上午9：3011：30。題號12345678910總分分?jǐn)?shù)復(fù)核人圖1得 分 評卷人1（9分）如圖1所示為大學(xué)教室里常見的兩塊可上下拉動的活動黑板，兩塊黑板的形狀和質(zhì)量均相同，通過兩只定滑輪用繩索相連. 某同學(xué)要把前面的黑板向下移動，他有兩種方法，一是勻速向下拉前面的黑板，二是勻速向上推后面的黑板. 如果兩次移動黑板的速度大小都相等，那么這兩種方法中，哪種方法人做功的功率較大？為什么？反射鏡圖2 得 分

2、評卷人圖 12（9分）用玻璃制作的平面鏡要鍍一層反射膜，這層膜鍍在玻璃前表面的稱為“正面鏡”，鍍在后表面的則稱為“背面鏡”. 正面鏡的工藝、成本和價格都遠(yuǎn)高于背面鏡，一般生活中用的穿衣鏡等都用背面鏡，而如圖2所示的投影器的反射鏡卻一定要用正面鏡，否則不能保持成像質(zhì)量.（1）如果投影器的反射鏡用背面鏡，成像質(zhì)量不能滿足要求，這是為什么？（2）為什么一般生活中用的穿衣鏡用背面鏡而不用正面鏡？ 得 分 評卷人3（12分）把一個功率為100W的“熱得快”（即一種直接插入容器的水中燒開水的電熱器）插到一個裝有一升水的金屬容器中（“熱得快”完全浸沒水中），開始一段時間，水的溫度升高較快，后來溫度的升高就越

3、來越慢，當(dāng)溫度升高到約70后，溫度就不再上升.（1）是什么原因造成“熱得快”繼續(xù)通電而水的溫度不再升高？（2）如果在溫度達(dá)到最高約70后關(guān)閉電源并把“熱得快”從水中取出來，水的溫度將下降，求它下降1大約需要多長時間？已知水的比熱為4.2×10 3J/（kg·K) . 得 分 評卷人FRSA2V2Rx2A1V1RSRx1乙abcabcabcE1乙E2乙圖3a圖3b圖44（15分）圖3a、圖3b是伏安法測電阻的實驗電路圖，被測電阻Rx1約1k，Rx2約100，供電電路（虛線框內(nèi)的部分）分別是分壓電路和限流電路，電源電動勢E1=8V，E2=3V. 兩圖中電壓表和電流表都滿足測量要

4、求. 現(xiàn)有最大阻值分別為R1=10，R2=100，R3=200，R4=1000的四種變阻器（這四種變阻器不是我們中學(xué)實驗室常用的滑動變阻器，而是如圖4所示的電位器，它的a、b、c三個接線頭分別對應(yīng)著滑動變阻器的a、b、c三點），這四個變阻器的最大阻值不同，但調(diào)節(jié)旋鈕最大旋轉(zhuǎn)角度都相同，而且調(diào)節(jié)旋鈕時電阻的變化都是均勻變化（即線性變化）的. 要求在兩個電路中分別增加一個變阻器，使每個供電電路有兩個變阻器，可以對輸出電壓（或電流）進(jìn)行粗調(diào)和細(xì)調(diào)，粗細(xì)比為101（即要使第一個電路中的輸出電壓或第二個電路中的輸出電流變化某一數(shù)值，只調(diào)節(jié)粗調(diào)變阻器或只調(diào)節(jié)細(xì)調(diào)變阻器，二者旋鈕轉(zhuǎn)動的角度之比是110）.

5、要求分別畫出兩個新電路圖，注明你選用的變阻器的代號（兩個電路可選擇同一種變阻器）；指出哪個變阻器是粗調(diào)，哪個變阻器是細(xì)調(diào)；分別說明工作時如何使用這兩個變阻器把電壓（或電流）的輸出值精確調(diào)整到要求的數(shù)值.圖5圖6圖 7 得 分 評卷人5（15分）圖5所示，是收藏在半坡博物館的一件中國五千至六千年前仰韶文化時期的文物，是一種盛放禮儀、祭祀用酒的容器，尖底瓶高多在(3040)cm左右，所以它剛好適合于被原始人雙手抱在胸前，是最早的“欹（音qi）器”原型. 圖6是清代欹器的實物照片，圖7是剖面示意圖，AB為沿水平方向的轉(zhuǎn)動軸. 該容器的質(zhì)量分布不以縱軸對稱，而且內(nèi)部容積部分也不以縱軸對稱. 在沒有裝水

6、或少裝水時就會傾斜（虛而欹），水裝得適中不多不少的時候會是端正的（中而正），里面的水裝得過多或裝滿了它會翻倒（滿而覆）. 后人把它總結(jié)為“謙受益，滿招損”，作為人生的格言. 請分析它的這三個過程的物理原理，可以在欹器的示意圖7中用字母標(biāo)注說明，或畫草圖說明：（1）沒有裝水或少裝水時就會傾斜；（2）水裝得適中不多不少的時候就會是端正的；（3）里面的水裝得過多或裝滿了它會翻倒.圖8 得 分 評卷人6（15分）陳思同學(xué)因為感冒，到醫(yī)院看病，護(hù)士給他測量體溫. 護(hù)士看了一眼體溫表，又甩了幾下，再讓陳思將體溫表夾在腋下，5min后取出，護(hù)士告訴陳思體溫為37.8. 陳思接過體溫表，但是看不到水銀柱，護(hù)士

7、告訴他將體溫表略微旋轉(zhuǎn)一下，就可以看到. 陳思按護(hù)士的方法略微轉(zhuǎn)了一個角度，立刻看到相當(dāng)寬的水銀柱. 陳思同學(xué)回家后查閱了體溫表的有關(guān)資料，并且仔細(xì)觀察了體溫表的結(jié)構(gòu)，他發(fā)現(xiàn)小小的一支體溫表竟然應(yīng)用了很多物理知識.如圖8所示是他畫出的體溫表的結(jié)構(gòu)圖，甲是外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，乙是橫截面.請回答陳思所考慮的幾個問題：（1）體溫表的最低溫度刻度和最高溫度刻度分別是多少？（2）為什么要將體溫表“略微旋轉(zhuǎn)”，才能看清表內(nèi)的水銀柱？（3）護(hù)士在給陳思量體溫之前為什么要甩幾下？（4）如果測量時間大大超過預(yù)定的5min，體溫表的示數(shù)是否會超過人的體溫？為什么？（5）體溫表中不選擇酒精而選擇水銀作為測量溫度的工作介

8、質(zhì)的主要原因是什么？圖9丙 得 分 評卷人7（15分）常用的給電池充電的裝置(充電器)中，是利用晶體二極管把交流電變成直流電的. 最簡單的實驗電路如圖9甲所示，其中D為整流用的硅二極管，E為低壓正弦交流電源，其頻率f = 50Hz .圖9乙為已經(jīng)調(diào)節(jié)好工作狀態(tài)的示波器，在它的“Y輸入”和“地”兩個接線柱之間無信號輸入時，屏幕上的水平掃描線mn剛好與坐標(biāo)的橫軸xx重合.當(dāng)“Y輸入”的電勢高于“地”時，示波管中的電子束向上偏轉(zhuǎn)，Y軸的靈敏度為5.0V/格.（1）用示波器對實驗電路中不同的部位進(jìn)行測試，會顯示圖9丙所示的某一種穩(wěn)定的波形，他們都是在同一掃描頻率下得到的. 請在表格中填寫出“Y輸入”和

9、“地”按照下面表格中所列出的每一種連接時，所顯示波形的代碼（字母）.“Y輸入”連接baea“地”連接eebb顯示的波形（2）由圖9丙 A 可知：此時示波器的掃描電壓的頻率和電源輸出的正弦交流電壓的有效值分別是多少？加在電阻R兩端的電壓有效值是多少？火線零線接電源接用戶甲火線接電源接用戶乙火線零線接電源接用戶丙連桿連桿雙金屬片零線圖10 得 分 評卷人8（18分）為了保證家庭用電的安全，近年來各種在危險情況下能自動斷電的保護(hù)裝置進(jìn)入家庭. 家庭用自動斷電保護(hù)裝置有很多種，其中有些含有多種功能. 如圖10所示的甲、乙、丙三幅圖分別是三種不同功能的自動斷電保護(hù)裝置的原理示意圖：甲、乙兩圖都有一個電磁

10、鐵，當(dāng)電磁鐵線圈中的電流達(dá)到一定值時（這個電流的值可以調(diào)節(jié)），會吸引連桿上的銜鐵，使連桿向下移動，并使脫扣開關(guān)（脫扣開關(guān)本身及連桿與脫扣開關(guān)間的機械裝置圖中都未畫出）斷開，從而切斷電源，保證安全. 兩圖不同之處是甲圖把火線與零線并在一起，采用雙線繞法，而乙圖則只把火線繞在電磁鐵上. 丙圖則沒有電磁鐵線圈，而是讓火線通過一個雙金屬片，當(dāng)電流超過某一定值時（這個電流值也可以調(diào)節(jié)），雙金屬片向下彎曲代替連桿，同樣使脫扣開關(guān)切斷.這三種功能分別是：過載保護(hù)：當(dāng)電流超過額定電流值不是很多時，電路不立即被切斷，而是要經(jīng)過一段時間，如果電流仍沒有減小，再切斷電源；短路保護(hù)：當(dāng)電路中發(fā)生短路現(xiàn)象時，立即自動切

11、斷電路，避免災(zāi)害發(fā)生；漏電保護(hù)：當(dāng)家庭中火線絕緣皮破損而與導(dǎo)體接觸，并且導(dǎo)體與地連接，造成漏電，這時要自動切斷電源.請指出甲、乙、丙三圖各是哪種功能？并簡單說明其工作原理.地月轉(zhuǎn)移軌道捕獲點IIIIII月圖11 得 分 評卷人9（18分）2007年10月24日我國發(fā)射了第一顆探月衛(wèi)星嫦娥一號，經(jīng)過幾次變軌和修正，11月5日到達(dá)月球捕獲點，經(jīng)有效制動進(jìn)入周期為6T的月球極軌橢圓軌道I，后又經(jīng)過兩次制動進(jìn)入周期為T的月球極軌圓形軌道III，從而開始了正式的探月工作，如圖11所示.已知月球的質(zhì)量為M，月球的半徑為R，萬有引力常量為G，還已知衛(wèi)星繞月飛行遵守開普勒行星運動定律，即衛(wèi)星軌道半長軸的三次方

12、跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等. 求軌道III的半徑及軌道I的近月點及遠(yuǎn)月點離月球表面的高度各是多少. 得 分 評卷人10（24分）2008年8月，北京將舉辦第29屆奧運會，實現(xiàn)新中國幾代人的夢想. 在奧運會的三大球項目中，女排是最有可能爭奪冠軍的隊伍，她們曾有著五連冠的輝煌，又是上屆雅典奧運會的冠軍，全國人民都對她們寄予厚望.排球的標(biāo)準(zhǔn)場地長18m、寬9m，女排網(wǎng)高2.24m，每半場都畫有一條3m線，從而把場地分為前場和后場，如圖12甲所示. 圖中A點為對方場地3m線與邊線的交點，假設(shè)對方某運動員于A點處豎直起跳，沿水平方向擊球，擊球點離地高度為h=3.00m，不考慮球的旋轉(zhuǎn)與空氣阻力，把球看作質(zhì)點，已知重力加速度g=1