2014年上海市初中物理竞赛计算题解析

2014年上海市初中物理竞赛计算题解析三、计算题（本题共32分）14．（8分）如图所示，一个用电阻丝绕成的线圈浸没在盛油的量热器中，量热器为绝热容器，不会与外界发生热交换，线圈的电阻为Rθ，Rθ会随温度变化，其变化规律可以用公式Rθ=R0（1+αθ）表示，式中R0为0℃时线圈的电阻、θ为线圈温度、α为电阻的温度系数，现将线圈两端接入电压恒定的电源，线圈发热使油温缓慢地上升，已知油的初始温度为0℃，此时油温升高的速率为5.0℃/min；持续一段时间后，油温上升到30℃，此时油温升高的速率为4.50℃/min，试求此线圈电阻的温度系数．考点：电功与热量的综合计算．菁优网版权所有专题：应用题；电和热综合题．分析：量热器、油、线圈构成的系统在单位时间内吸收的热量等于通过线圈的电流的电功率，根据P=及v=kP写出当油温为0℃和30℃时电功率和系统升温的速率的关系式，再根据Rθ=R0（1+αθ）列式即可求解．解答：解：量热器、油、线圈构成的系统在单位时间内吸收的热量等于通过线圈的电流的电功率，设加在线圈两端的电压为U，当线圈的电阻为R0时，电流的功率P0=﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①根据题意得：v0=kP0﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②式中v0为0℃时系统升温的速率，k为比例系数，同理当油温为30℃时有：P30=﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③，v30=kP30﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④由①②③④得：==1+30α．带入数据解得：α=3.7×10﹣3K﹣1答：此线圈电阻的温度系数为3.7×10﹣3K﹣1．点评：本题是一道信息题，要求同学们能读懂题目的意思，能从题中找出物理量之间的关系，读出有效的信息，对同学们的能力要求较高，难度适中．15．（12分）如图（a）所示，一根质量分布均匀的细直硬杆，长度为L，质量为m，在杆的最左端A与距右端的B处立两个相同的支撑物，将细杆水平支起，求：（1）A处与B处的支持力NA和NB．（2）在杆的最右端C再加上一个同样的支撑物，如图（b）所示，假设支撑物均由相同的弹性材料制成，当它们受到挤压时会产生微小形变，其竖直方向上发生的微小形变与弹力成正比，则A、B、C三处的支持力NA、NB和NC分别为多少？考点：杠杆的平衡条件．菁优网版权所有专题：推理法；简单机械．分析：（1）先以A为转轴，由力矩的平衡条件来求B点的弹力；再以B为转轴以同样的方法求A的弹力；（2）三处支持力的合力等于重力；分别以ABC为转轴可列力矩平衡方程式求各弹力．解答：解：（1）以A为转轴，由力矩的平衡条件有NB×L=mg×L；即NB=mg；以B转轴，同理有NA×L=mgL；解得NA=mg；故A处与B处的支持力NA=mg，NB=mg；（2）对整个木棒来说，有：NA+NB+NC=mg；以B为转轴，有NA×L+mg×（L﹣L）=NC×L；以A为转轴，有NB×L+NCL=mg×L；以C为转轴，有NAL+NB×L=mg×L；联立以上各式解得NA=mg；NB=mg；NC=mg；故ABC三点弹力分别为mg、mg、mg．答：（1）A处与B处的支持力NA、NB分别为mg、mg；（2）ABC三点弹力分别为mg、mg、mg．点评：本题的关键于受力分析后利用物体的平衡条件和力矩平衡条件来列方程求解．16．（12分）如图所示，两个焦距分别为f1和f2的薄透镜L1和L2平行放置，两透镜的光轴略微错开，已知：两透镜相距为D，D＜f1；两光轴间的距离为δ，以透镜L2的光心为原点，其主光轴为x轴（向右为正方向），向上为y轴，在图示平面内建立坐标系，求此透镜组右侧的交点坐标．考点：主光轴、光心、焦点和焦距．菁优网版权所有专题：透镜及其应用．分析：平行于主光轴的光线径L1会聚在其焦点前被L2折射，这个会聚点到L2的距离为f1﹣D，这个距离对于L2是物距，但由于会聚前被L2折射了，故这个点对于L2是个虚物，在用透镜成像公式时，u为负值，根据透镜成像公式计算即可．解答：解：+=得，，解得v=，即为透镜组右侧焦点的横坐标：x=．答：此透镜组右侧的交点坐标x=．点评：此题考查学生对透镜的主光轴，光心，焦点和焦距等概念的理解和运用，此题的难点在于利用透镜成像公式，此题有一定的难度，是一道高中竞赛试题．