小明利用實驗室的電磁繼電器、熱敏電阻R₁、可變電阻器R₂等器件設(shè)計了一個恒溫箱控制電路，如圖1所示．其中“交流電源”是恒溫箱加熱器的電源（加熱器在恒溫箱內(nèi)，圖中未畫出）；R₁處于恒溫箱內(nèi)，圖2是小明通過實驗測得的R₁的阻值隨溫度變化的關(guān)系曲線；電磁繼電器的電源兩端電壓U=6V，電磁繼電器線圈的電阻可不計，通過實驗測得當(dāng)電流為30mA時，電磁繼電器的銜鐵被吸合．

（1）請簡述此恒溫箱的工作過程．
（2）為什么恒溫箱的加熱器應(yīng)該接在A、B端，而不能接在C、D端？
（3）如果要使恒溫箱內(nèi)預(yù)設(shè)的溫度可調(diào)節(jié)范圍是90℃～150℃，可供選擇的可變電阻器R₂的電阻值有如下的幾種：
A．0～100Ω　　　B．0～200Ω　　 C．0～1000Ω　　　 D．0～1500Ω
請問應(yīng)選擇哪一個可變電阻器？為什么？
（4）小明設(shè)計的這個控制電路，使用起來有何不足之處？請你提出一種解決的方案．

小明利用實驗室的電磁繼電器、熱敏電阻R₁、可變電阻器R₂等器件設(shè)計了一個恒溫箱控制電路，如圖1所示。其中“交流電源”是恒溫箱加熱器的電源（加熱器在恒溫箱內(nèi)，圖中未畫出）；R₁處于恒溫箱內(nèi)，圖2是小明通過實驗測得的R₁的阻值隨溫度變化的關(guān)系曲線；電磁繼電器的電源兩端電壓U = 6 V，電磁繼電器線圈的電阻可不計，通過實驗測得當(dāng)電流為30mA時，電磁繼電器的銜鐵被吸合。

1．請簡述此恒溫箱的工作過程。

2．為什么恒溫箱的加熱器應(yīng)該接在A、B端，而不能接在C、D端？

3．如果要使恒溫箱內(nèi)預(yù)設(shè)的溫度可調(diào)節(jié)范圍是90℃~150℃，可供選擇的可變電阻器R₂的電阻值有如下的幾種：

A．0~100Ω      B．0~200Ω     C．0~1000Ω       D．0~1500Ω

請問應(yīng)選擇哪一個可變電阻器？為什么？

4．小明設(shè)計的這個控制電路，使用起來有何不足之處？請你提出一種解決的方案。

第十一屆全國初中應(yīng)用物理知識競賽復(fù)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(jīng)檢驗，該彈簧測力計在測量范圍內(nèi)(0～5N)示數(shù)是準(zhǔn)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?jǐn)D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(dāng)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(shù)F測的關(guān)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(shù)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(xiàn)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(shè)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(shè)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(xué)中常用的投影儀的結(jié)構(gòu)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(jīng)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(dāng)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(dāng)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(xiàn)在利用這個電磁斷電器控制帶動水泵的電動機(jī)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(xiàn)在希望控制水箱內(nèi)的水位總在Q、R之間，即水位降到Q處，電動機(jī)啟動，開始抽水，水位達(dá)到R處，電動機(jī)自動關(guān)機(jī)，停止抽水。(水是導(dǎo)電的)

    圖6(丙)圖6(丁)分別是控制電路和電動機(jī)的供電電路，圖中R₀是與電磁繼電器線圈并聯(lián)的一個電阻，它的阻值很小，當(dāng)R₀接入電路后，電磁繼電器的線圈相當(dāng)于被短路。丙、丁兩圖中標(biāo)有l(wèi)～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(nèi)沒有水，說明閉開關(guān)S后，水箱內(nèi)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(xué)設(shè)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(chǎn)生熱量的效果仍然與雙絲工作時產(chǎn)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(tài)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(xù)地滴落到地上。小剛發(fā)現(xiàn)，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(fèi)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(dāng)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(shù)“l(fā)”，以后每聽到一聲水滴聲，依次數(shù)“2、3……”一直數(shù)到“n”時，按下秒表停止計時，讀出秒表的示數(shù)為t。

    1．寫出用上述測量量表示水滴在空中運(yùn)動的平均速度v的表達(dá)式。

    2．小剛測得h=lm，當(dāng)數(shù)到n=20時秒表的示數(shù)t=8.7s，則水滴下落的平均速度v是多少?

    3．若每滴水質(zhì)量是0.25g，則一晝夜要浪費(fèi)多少水?

    4．小剛為進(jìn)一步找出水滴下落的平均速度v和下落高度h的關(guān)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(xì)調(diào)節(jié)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(shù)據(jù)(連同上面的一組共有7組數(shù)據(jù))。請你幫小剛繼續(xù)完成以下的工作：(1)把這些數(shù)據(jù)分別標(biāo)示在圖8(甲)(乙)兩個坐標(biāo)系中，并作出相應(yīng)的圖象。其中圖8(甲)的縱坐標(biāo)是水滴在空中的平均速度v，圖8(乙)的縱坐標(biāo)是水滴在空中的平均速度的平方，即v²。，它們的橫坐標(biāo)都是高度h。(2)根據(jù)圖象寫出v與h的函數(shù)關(guān)系。

    5．考慮到聲音傳播的速度遠(yuǎn)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?