如圖所示是某種健身器械的示意圖，輕質支架固定在輕質杠桿PQ兩端，O為支點，PO：OQ=1：4．液壓裝置B可使支架獲得與作用在踏板上的力大小相同、豎直向下的壓力，配重A重G_A=1500N懸掛在滑輪組下方，其下表面與支架接觸，動滑輪重G_動=100N．人對滑輪軸處手柄施水平向右的拉力F=200N時，杠桿恰在水平位置平衡．為加大訓練強度，將支點移至O′處，PO′：O′Q=1：1，人對手柄施水平向右的拉力F₁，同時對踏板施壓力N₁，配重A以v=0.2m/s的速度豎直向上略微提升，杠桿P端勻速略微豎直向上抬起，這時滑輪組的機械效率為η₁．繼續加大訓練強度，增加的配重為G_A′，同時移動支點至O″處，PO″：O″Q=4：1，人對手柄施水平向右的拉力F₂，此時對踏板施壓力N₂，配重被豎直向上勻速的略微提升，杠桿P端被勻速略微豎直向上抬起，這時滑輪組的機械效率為η₂．滑輪組的繩重、繩的伸長和輪軸間摩擦可以忽略，F：F₁：F₂=1：2：3，N₁：N₂=3：11．
求：（1）拉力F₁的功率P．
（2）增加的配重G_A′．
（3）η₁：η₂．

第十一屆全國初中應用物理知識競賽復賽試題

  一、[8分]1kg20℃的水吸收4.2×10⁵J的熱量后，它的可能溫度是多少?在下列4個答案中選出正確答案的序號并說明選擇該答案的理由。

A．80℃    B．100℃    C．120℃ D．130℃

  二、[8分]小浩制作了一個彈簧測力計，如圖l所示，彈簧一共20匝。經檢驗，該彈簧測力計在測量范圍內(0～5N)示數是準確的。該彈簧不但“伸長的長度跟所受的拉力成正比”，而且彈簧受拉力伸長時，各匝伸長的長度都相等。

  有一次不慎把彈簧靠近O端的一小部分擠壓變形，小浩把變形的3匝剪去，并把彈簧上端重新固定在D點，然后把指針C適當向下移，使它在彈簧測力計豎直放置時指針C仍指在“0”刻線處。

  1．寫出這個新改制的彈簧測力計受到的拉力F與它的示數F測的關系式并說明理由。

2．用這個新改制的彈簧測力計稱量一個重物，它的示數為4.0N，該物實重是多少? 

  三、[10分]1．如圖2所示，甲、乙、丙三人要合扛一重物。物重600N，三人肩頭所能承受的最大壓力均為200N。現有兩根一樣長的硬棒及必要的繩子(硬棒及繩的自重不計)，請你設計出一種方法，使三人肩頭承受的壓力都不超過最大壓力。畫出示意圖表示你設計的扛重物方法。

2．小明推一輛滿載重物的獨輪車，如圖3所示，手握在車把A處(圖中未畫人)，遇到一個較高的臺階，他自己推不上去，小華趕快跑來幫忙。小華選擇了一種最省力且效果最好的施力方法，請畫出小華所施力F的示意圖。

四、[20分]教學中常用的投影儀的結構如圖4所示，在水平放置的凸透鏡的正上方放一與水平成45°角的平面鏡，右邊豎直放一屏幕。物體的光線經凸透鏡和平面鏡后，可在屏幕上成一清晰的像。圖5是這一裝置的示意圖，A"B"是物AB的像。圖中BO₁=30cm，O₁O₂=20cm，O₂O₃=90cm。

    l．對凸透鏡而言，物距和像距各是多少?

    2．在圖5中畫出物AB的成像光路圖。

3．若將凸透鏡向上移動一點，像將向何方移動?

4．說明螺紋透鏡的作用。

    五、[16分]圖6(甲)所示為一個電磁繼電器的示意圖，a、b是它的兩個端點；B是銜鐵，D是安在一塊金屬板上的觸點，B和D都安在一個彈性片C上，C的左端固定。c和c’、d和d’分別是安在絕緣板上的金屬觸點，當線圈A不通電時，D上的觸點與c及c’接觸，把c和c’連接起來，因此c、c’稱為常閉觸點；而d及d’此時是斷開的，稱為常開觸點。當線圈A通電時，銜鐵B被吸下，c和c’斷開而d和d’被連接起來。

    現在利用這個電磁斷電器控制帶動水泵的電動機工作，使水泵往水箱中抽水。在水箱中豎直立一根絕緣棒，在棒上分別安有P、Q、R三個電極，如圖6(乙)所示。現在希望控制水箱內的水位總在Q、R之間，即水位降到Q處，電動機啟動，開始抽水，水位達到R處，電動機自動關機，停止抽水。(水是導電的)

    圖6(丙)圖6(丁)分別是控制電路和電動機的供電電路，圖中R₀是與電磁繼電器線圈并聯的一個電阻，它的阻值很小，當R₀接入電路后，電磁繼電器的線圈相當于被短路。丙、丁兩圖中標有l～6的6個接線柱是與電磁繼電器的線圈或觸點相連的。

    1．寫出這6個接線柱分別與電磁繼電器的何處連接。

   2．開始水箱內沒有水，說明閉開關S后，水箱內的水位為什么能保持在Q、R之間。

六、[18分]課外活動小組的同學設計制作了一個電熱水孵卵器，他們用兩根額定電壓和額定功率都相同的電熱絲作熱源，再連入一個電阻R₀，使這臺孵卵器即使斷了一根電熱絲，單絲工作產生熱量的效果仍然與雙絲工作時產生的熱量效果完全相同。若電源兩端的電壓為U，兩絲的額定電壓均為U_L、額定功率均為P_L。

1．畫出孵卵器的電路圖。2．R₀的阻值是多大? 3．R₀在單絲工作與雙絲工作狀態下消耗功率之比是多少?

    七、[20分]小剛家的一個水龍頭擰不緊，水一滴一滴斷續地滴落到地上。小剛發現，在耳朵聽到前一滴水滴在地上的聲音的同時，看到下一滴水剛好開始下落(如圖7所示)。他為了測算水滴下落的平均速度和一天浪費的水量，找來了秒表和卷尺。首先量出水龍頭口離地面的高度h，再用秒表計時。計時的方法是：當聽到某一水滴滴在地上的聲音的同時，開啟秒表開始計時，并數“l”，以后每聽到一聲水滴聲，依次數“2、3……”一直數到“n”時，按下秒表停止計時，讀出秒表的示數為t。

    1．寫出用上述測量量表示水滴在空中運動的平均速度v的表達式。

    2．小剛測得h=lm，當數到n=20時秒表的示數t=8.7s，則水滴下落的平均速度v是多少?

    3．若每滴水質量是0.25g，則一晝夜要浪費多少水?

    4．小剛為進一步找出水滴下落的平均速度v和下落高度h的關系，又做了以下實驗：找來一塊擋板，讓水滴落到擋板上。改變檔板和水龍頭口之間的距離h，并仔細調節水龍頭滴水的快慢，使得耳朵聽到的前一滴水滴在擋板上的聲音的同時，下一滴水剛好開始下落。計時方法仍和上面一樣。他從實驗中又獲得了如下表所示的6組數據(連同上面的一組共有7組數據)。請你幫小剛繼續完成以下的工作：(1)把這些數據分別標示在圖8(甲)(乙)兩個坐標系中，并作出相應的圖象。其中圖8(甲)的縱坐標是水滴在空中的平均速度v，圖8(乙)的縱坐標是水滴在空中的平均速度的平方，即v²。，它們的橫坐標都是高度h。(2)根據圖象寫出v與h的函數關系。

    5．考慮到聲音傳播的速度遠小于光的傳播速度這一因素，上面測出的水滴的平均速度會有一定的誤差，測量值與真實值相比，是偏大還是偏小?為什么?