2009年第四届全国高中应用物理竞赛北京赛区决赛(北京171中学杯)试题

适用年级:高二
试卷号:199310

试卷类型:竞赛
试卷考试时间:2019/8/24

1.填空题(共1题)

1.
如图所示的虚线框内是一种具有特定逻辑功能的电路,它由G1G2G3G4G5共五个逻辑门组成. A1、…… 、B3……分别为各个门的输入端,Y1……分别为各个门的输出端.整体电路有两个输入端AB,一个输出端Y .  

(1)在五个门中:G1G2是____ 门,G3G4是____ 门,G5是______门.
(2)分析此组合电路工作时的一种逻辑状态. 当A端为高电平(即逻辑状态为“1” )、且B端为低电平(即逻辑状态为“0” )时:Y1为____ ,Y2为____. 则此时Y3为____ ,Y4为____. 于是Y5(即Y)为_____. 
(3)依据此组合电路输入端的全部可能的逻辑状态,填写出表示其逻辑功能的真值表____(表一).

2.解答题(共6题)

2.
2008年4月28日胶济铁路发生严重的交通事故. 据报载事故原因:北京开往青岛四方T195列车,在铁道转弯路段严重超速,在限速80 km/h的路段,实际时速居然达到了131 km/h. 导致列车9—17节车厢脱轨,冲向上行线路基外侧.此时,正常运行的烟台至徐州5034次列车以70 km/h的速度与脱轨车辆发生撞击. 根据上述信息,请回答下列问题:
(1)限速80km/h,是根据该路段的哪些因素确定的?
(2)为什么车厢会脱轨?(提示:需做必要的计算)
(3)为什么前8节车厢没有脱轨,而是9—17节车厢脱轨?
3.
用超声波测量管道中液体流量有多种方法,其中一种为如图所示的超声波飞行时间流量传感器装置.一个探头发出的超声波束通过管壁进入管道被管壁的另一面反射后,正好由另一个超声波探头接收. 超声波的路径呈V形.测量时,上游和下游的超声波传感器轮流发射和接收超声波脉冲. 用高精度数字计时器分别测量超声波束沿顺行和逆行在管道内传播的时间差,其绝对值为ΔT. 设管道内径为D,超声波束在管道内与管道横截面的夹角为θ,管内流体静止时超声波从发射到接收的时间为T0. 测出以上物理量便可计算出流体流速.请推导出由这些物理量计算流体流速的表达式(提示:忽略超声波穿过管壁的时间和折射;计算中要做适当的近似).
4.
要发射一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星,卫星的轨道必须要满足哪些条件,可以达到下述要求:建立在北纬40º北京的某观测站的一位观测员,要在每天晚上相同时刻在天空正上方同一位置观察到该卫星.(下面的数据供选用:地球半径R = 6.37×103 km,地球质量M = 5.98×1024 kg,万有引力常量G = 6.67×10 -11 N·m2 /kg2).
5.
如图是某种电饭锅的结构图,图所示的装置都安装在内胆(盛米和水的金属锅)的下方。用一块感温铁氧体作为温度传感器,靠弹簧使它紧贴锅底. 感温铁氧体的特点是常温下具有铁磁性,能够被磁化;但是温度上升到103℃时,就失去铁磁性,不能被磁化了.不加热时,由于永磁体自重的作用使杠杆系统处于图示状态,电热板电路的触点断开.请回答:

(1)对于如下的操作:①烧开水;②做米饭;③煲汤;其中哪种情况可以在做好后自动断电,哪种情况在做好后不能自动断电?
(2)简单说明做出上述判断的理由和该系统自动断电的动作过程.
6.
如图所示为家用单相电能表的结构示意图. 其中电流线圈串联在电路中,电压线圈则并联在电路中,通过电流线圈和电压线圈的交变电流产生的交变磁场使铝盘中产生涡旋电流,交变磁场对涡旋电流的安培力推动铝盘转动,转动方向如图中箭头所示.铝盘受到的电磁力矩(动力矩)与通过用电器的总电流(即为通过电流圈的电流)成正比,还跟电流与电压的相位差有关. 旁边还固定一块U 形永久磁铁,铝盘转动时要从磁铁两极之间通过. 磁铁的作用有两个:一是使得电流线圈中的电流一定时,铝盘保持一定的转速;二是当停止用电时,铝盘随即刹车,避免由于惯性继续转动而带来的计量误差. 请简要说明制动永久磁铁起上述作用的物理原理.
7.
用铁环粘上肥皂液,用白炽灯光照射,从反射光的方向去看,呈现如图A所示的现象,最上部是较宽的黑色条纹,其下是若干彩色条纹图. 改用单色钠黄光照射,则呈现如图B所示的现象,形成黄色和黑色相间的条纹. 已知可见光的频率为3.9×1014 Hz~7.5×1014Hz.请回答下列问题:

(1)为什么肥皂膜最上面的区域都是黑色的?并估算这一部分肥皂膜的厚度.
(2)为什么两个图形中肥皂膜上的条纹都是从上往下逐渐变窄?

3.实验题(共1题)

8.
某位同学利用量程0 ~ 100μA、内阻Rg = 1000Ω的直流电流表组装成一个最简单的欧姆表,电路如图所示. 已知全新的普通干电池的电动势E可达到1.6V,日久降到1.4V时还勉强可用. 考虑上述情况,他取E = 1.50V来设计,确定元件数值,并在电表盘上画出电阻刻度线.

(1)电路中用最大阻值约为4.7kΩ的电位器R1 来调节欧姆零点,那么定值电阻R 2 选用标称阻值为_________ 的,就可以适应电池的电动势在前述范围内变化.(在9.1kΩ、11 kΩ、15 kΩ、16 kΩ这四个中选择一个)
(2)图中,标有“μA”数值的是电流表原来的刻度线,改装成欧姆表后,在其上方画出表示“Ω”数值的电阻刻度线______. 其中与“0μA”刻度对应的电阻数值应为______,与“100μA”刻度对应的电阻数值应为______.
(3)他在与“50μA”刻度对应处标出了电阻数“15”.可以计算出:与“75μA”刻度对应处应当标出了电阻数_______,与“25μA”刻度对应处应当标出了电阻数______.
(4)用这个欧姆表去测量未知电阻RX ,须将读数乘以倍率_______,就得到该电阻是多少欧姆.
(5)当电池电动势为1.42V时,这个欧姆表将产生系统误差,导致测出的电阻数值将比真实值偏_____. 原因是:___________.
试卷分析
  • 【1】题量占比

    填空题:(1道)

    解答题:(6道)

    实验题:(1道)

  • 【2】:难度分析

    1星难题:0

    2星难题:0

    3星难题:0

    4星难题:1

    5星难题:0

    6星难题:6

    7星难题:0

    8星难题:1

    9星难题:0