全国高中应用物理知识竞赛决赛试题

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1、第七届全国高中应用物理知识竞赛北京赛区决赛试卷（北京171中学杯）注意事项：1．请在密封线内填写所在区县、学校、姓名和考号.2．本试卷共有9个题，总分为150分.3．答卷时间：2012年4月22日上午9：30~11：30题号123456789总分分数复核物镜目镜图1-1得分评卷人1.（10分）常见望远镜可分为伽利略望远镜、开普勒望远镜和牛顿式望远镜.原始的开普勒望远镜由两个凸透镜（分别作为目镜和物镜）构成.这种结构所成像是倒立的，所以要在中间增加正像系统才能使看到的像符合观看习惯.现在常见的前宽后窄的典型双筒望远镜多数属于开普勒望远镜，

2、采用了双直角棱镜正像系统（图1-1）.这种系统的优点是在正像的同时将光轴两次折叠，从而也减小了望远镜的长度和重量.（1）请画一个简图说明经过物镜后射到第一个全反射棱镜上的平行光如何传播.图1-2（2）正像系统中的两个全反射棱镜应采用图1-2中的哪种放置方法？简述理由.得分评卷人2.（12分）目前比较流行的燃气灶熄灭保护方式是热电偶式.当燃气灶的火焰因某种原因被熄灭时，气阀自动关闭，从而保证安全.（1）为什么点火时在旋转旋钮的同时需要按住它几秒钟才能松手？（2）请简述燃气灶热电偶式熄灭保护装置的工作原理，并画出简化的原理图（电路图）.第1

3、3页共8页得分评卷人3.（12分）如图3-1所示是某型号的多用表的刻度面板，刻度面板上从上向下的第三条刻度线是AC10V刻线（细节见图3-2）.该刻度线的左边起始部分可明显看出是不均匀的.图3-3是其交流电压挡的简化原理图.（1）请简要说明AC10V刻线不均匀的原因.图3-3图3-2图3-1（2）图3-3中二极管D1、D2的作用分别是什么？第13页共8页得分评卷人4.（12分）《科学技术社会辞典》物理卷“飞行鸟害”条目中写道：“飞鸟与飞机高速撞击而给飞机带来损害和事故，称为飞行鸟害.飞鸟的质量很小，但在飞机高速运动时它相对飞机的速度极大

4、.经测试可知，一只质量450g的鸟，在撞击时速80千米的飞机时，可产生1500牛的冲击力，如果撞在时速960千米的飞行器上，可产生21.5万牛的冲击力.质量7.2千克的大鸟若撞在这个飞行器上，则可产生127万牛的冲击力，这个力足以使发动机遭到彻底破坏.”请通过以上文字给出的信息，估算上述7.2千克大鸟的身体长度.图5-1得分评卷人5.（12分）图5-1是一种简易的电烙铁调温装置的示意图.这种装置可有效地防止电烙铁因长时间通电过热而造成烙铁头“烧死”现象.图中R为20W的内热式电烙铁，虚线框是附有调温装置的电烙铁支架.当电烙铁搁置在支架D

5、上时，由于电烙铁的重力，支架下方的绝缘柄N推动开关K，使开关处于断开状态；当电烙铁离开支架D时，开关K下方的弹簧L推动开关使其闭合.图中P为半导体二极管.描述二极管特性的有正向起始工作电压（一般不超过0.7V），额定正向工作电流，反向漏电电流(μA级，甚至更小)，最高反向工作电压等.问：（1）当电烙铁搁置在支架D上时，电烙铁实际功率约为多大？第13页共8页（2）选择图中二极管时，对其最高反向工作电压有什么要求？图6-1得分评卷人6.（18分）现代先进加速度传感器是以集成电路工艺和微机械加工工艺为基础，在硅片上制造出来的微机电系统，已被广

6、泛应用于航空航天、汽车工业、自动化和机器人等领域.某型号的三轴加速度传感器体积非常小，呈薄片状.当其固定于运动物体上时，可测量物体三个方向上的加速度值.传感器的三个敏感轴沿薄片长方体的三条棱，当其“TOP”面向上静止水平放置时，其输出读数为：Ax=0,Ay=0,Az=1(单位为g，g是当地重力加速度).以其它方位静止放置时的输出读数见图6-1所示.当其“TOP”面向上沿其Ax敏感轴正方向以加速度a（以g第13页共8页为单位）运动时，其读数为：Ax=a,Ay=0,Az=1；当其自由下落时，三个读数均为零.将该传感器“TOP”面向上水平安装

7、于车上（即与车身底面平行），其Ax敏感轴正方向指向车头方向.当车沿某一斜坡向下运动时，传感器的三个读数分别为Ax=-0.400,Ay=0,Az=0.866.试求此时车沿斜面向下的加速度及斜面的坡度（斜面的倾角）..得分评卷人7.（20分）光盘是一种常见的信息载体，其结构可分为五层，即基板、记录层、反射层、保护层、印刷层.光盘的信息记录在密集分布于其上的光道上.光道上布满了一个个长短不一的“凹坑”（如图7-1）.由于反射层的作用，光盘（局部地看）相当于一种一维反射光栅.利用这个光栅，可以作某些测量.现在给出下列器材：红色激光笔一支，CD光

8、盘一张，白色光屏一个，钢卷尺1把.测量装置如图7-2所示，将光盘D和白屏P平行竖立，让激光器L位于两者之间，光束接近垂直于盘面射到盘上，则屏上会出现衍射条纹.中央最亮的光点为0级（k=0）条纹，两侧对称分布