2010年全国竞赛复赛解析(教师版).docVIP

麻江县下司民族中学教师姜佑兴主讲（解析） 一、（16分）干簧管（也叫干簧继电器）比一般机械开关结构简单、体积小、速度高、工作寿命长；而与电子开关相比，它又有抗负载冲击能力强的特点，工作可靠性很高。如图1甲所示为干簧管的结构简图，其中磁簧片是一种有弹性的薄铁片，被固定于玻璃管上。 1．当将一个条形磁铁与干簧管平行放置时，如图1乙，干簧管的磁簧片触点就会闭合，将电路接通；当条形磁铁远离干簧管时，触点就会断开。请简述其原理。 2．某同学设想用干簧管制作水位自动报警器，图2是他设计的一部分情况，请帮助他完成其余部分的设计： （1）设永久磁铁所受的重力为3N，浮球的体积为200cm3，不计滑轮处的摩擦。则要想让此装置能正常工作，浮球的质量应满足什么条件（取g=10N/kg）？ （2）他手边还有开关、红灯、绿灯和电铃各一个，导线若干，请在图中的虚线方框内画出报警电路，要求：水位到达A处时，红灯亮，电铃报警；水位到达B处时，绿灯亮，电铃报警。 一、（ 16 分）参考答案 1．当将一个条形磁铁与干簧管平行放置时，干簧管的磁簧片就会被磁化，且靠近的那两个端点会被磁化成异名磁极而相互吸引，触点将会闭合，将电路接通；当条形磁铁远离干簧管时，磁簧片的磁性消失，在弹力的作用下触点就会断开。……………………4分 2．浮球浸没入水中时受到的浮力为 ……………………3分 设浮球刚好浸没入水中，浮球必须上浮，则必须满足 设浮球刚好离开水面时，浮球必须下降，则必须满足 因此要想让此装置能正常工作，此浮球所受的重力应满足：5NG浮球3N……………2分 由公式G=mg可以算出浮球的质量应满足：0.5kgm浮球0.3kg …………………1分 3．如图1所示：………………………………………………………………………6分 全部正确给6分，不画开关扣2分，不标出红、绿灯或标错扣 2 分 二、（16分）小星同学为实验室设计了一个多挡位电加热器，其工作原理图如图3所示。其中R1、R2、R3为发热电阻。三个灯泡为上述发热电阻相应的的工作指示灯，其所消耗的电功率可忽略不计。小星设想通过开关的组合，使电加热器能有200W、300W、……、900W共七挡功率。为此他还设计了下面这份简单的表格，表中的“√”表示对应的开关闭合，相应的指示灯亮：“×”表示对应的开关断开，相应的指示灯熄灭。功率栏给出了相应状态时电加热器的功率值。 1．按照他的设想，帮他计算出R1、R2、R3的阻值各为多少？ 2．补齐表中其余挡位的空格。 额定电压 220V 额定频率 50Hz 档位 S1 S2 S3 功率 1 √ × × 200W 2 × √ × 300W 3 4 5 6 7 900W 二、（ 16 分）参考答案 1．由题意可知： 当开关S1闭合时，电加热器的功率为电阻R1的功率，所以 …………………1分 当开关S2闭合时，电加热抬的功率为电阻R2的功率，所以 ………………1分 当开关都闭合时，电路的总功率应该为最大，即 P7=P1+P2+P3=900W 所以P3=400W………………………3分 ………………1分 2．如下表所示（每行 2 分，共 10 分）………10 分 额定电压 220V 额定频率 50Hz 档位 S1 S2 S3 功率 1 √ × × 200W 2 × √ × 300W 3 × × √ 400W 4 √ √ × 500W 5 √ × √ 600W 6 × √ √ 700W 7 √ √ √ 900W 三、（16分）如图4为过去邮局里用来称量邮件质量的双杆台秤的主要结构简图，这种台秤的两条秤杆是固定在一起的，两条秤杆分别装有秤锤A、B，其中秤锤A只能处于其所在秤杆上有槽的特定位置处，秤锤B则可停在其所在秤杆上的任意位置。 1．这个台秤的量程和分度值分别是多少？ 2．写出用这种秤测量一个邮包的质量时的操作步骤（包括校零的具体步骤） 3．若用调整好的台秤称量一个邮包的质量时，秤杆水平平衡后，秤锤A、B所处的位置如图4所示，则这个邮包的质量为多少？ 4．由图中的信息推导出A、B两秤锤的质量mA、mB的关系 三、（ 16 分）参考答案 1．由图可知，这台秤的量程是2.0kg．分度值是1g·……4分 2．如图2（可不画）…………5分 ① 将台秤放在水平台面上． ② 将秤锤A、B均置零 ③ 调节平衡螺母，直至秤杆水平平衡为止。 ④ 将所要测量的邮包放在载物台上。 ⑤ 先逐槽移动秤锤A，直至若再向大刻度方向移动一个槽，就会导致杠杆左端下沉时为止：而后移动秤锤B，直至秤杆再次水平平衡。 ⑥ 将称锤A、B所对的刻度值相加即为邮包的质量。 3．这个邮包的质量为 723g…………… 3分 4．当向载物台放质量为100g (0.