2013年第八届全国高中应用物理竞赛北京赛区决赛试卷

适用年级:高二
试卷号:662177

试卷类型:竞赛
试卷考试时间:2019/8/22

1.解答题(共4题)

1.
小明帮妈妈在厨房做菜的时候经常遇到玻璃瓶螺旋瓶盖拧不开的问题。他通过各种途径了解到三种开瓶的技巧:(1)将瓶子到过来,一手紧握瓶子,另一手用力拍打瓶底几下,然后可拧开瓶盖。(2)如图所示,用麻绳(或布条)在瓶盖上绕一圈,设法固定一头(如系在某固定物上),另一头让人拉紧,瓶子与绳垂直。用手紧握瓶子沿绳的方向使力使其平移,则可将瓶盖拧开。(3)将瓶子倒过来置于碗中,倒少许开水使瓶盖淹没,稍待片刻,即可拧开瓶盖。

(1)请分别简要说明三种方法的物理原理;
(2)图中握瓶子的手应是用力向左推还是用力向右边拉?
2.
离子发动机是利用电场加速离子形成高速离子流而产生推力的航天发动机。工作时将推进剂离子化,使之带电,然后在静电场作用下推进剂得到加速后喷出,从而产生推力。这种发动机适用于航天器的姿态控制、位置保持等。设航天器质量M,单个离子质量m,带电量q,加速电场的电压为U,高速离子形成的等效电流强度为I。试求该发动机产生的推力。
3.
给出下列元件:常温几百欧的热敏电阻RT,有源蜂鸣器BZ,施密特触发器集成电路(74LS14),1~2kΩ电位器,5V直流电源,标准水银温度计(测温范围0~100℃、分度值0.1℃),烧杯,酒精灯,连接导线、水等仪器和用具。请用上述元件和用具设计一个温度报警装置,当温度上升到80℃就报警(蜂鸣器发声)。
(1)请画出电原理图。
(2)简要说明应当如何调试使温度为80℃时报警。
4.
数字万用表的电容测量挡是用容抗法的原理来测电容的。图1是其测电容部分简化的原理图。表内有产生400Hz正弦波信号的电路作为信号源E,信号由被测电容Cx、运算放大器IC、反馈电阻Rf组成的放大电路放大后输出(Uo)。放大电路的放大倍数由RfA、B两点之间的阻抗Z之比决定,即Uo∝Rf/Z(图中的情形Z为电容的容抗Xc)。从而由万用表中的后继相关电路测出Uo便可测定电容。目前大多数普通数字万用表没有测量电感的挡位,但其实是可以利用其测电容的原理来测量电感的,只要将被测电感器接入测电容的A、B间,并选择合适的测电容挡位即可。

(1)假设某被测电感器L1直流电阻很小可忽略,接入测电容的引脚孔A、B后,万用表显示的读数为4.15μF,试求出该电感器的电感量。
(2)若测得某电感器L2的直流电阻为190Ω,接入测电容的引脚孔后,万用表显示的读数为0.36μF,试求出该电感器的电感量。
提示:电容和电感在交流电路中的容抗和感抗分别为:Xc=1/(2πfC),XL=2πfLf为的交流电的频率)。
试卷分析
  • 【1】题量占比

    解答题:(4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:1

    7星难题:0

    8星难题:0

    9星难题:2