国际中学生物理奥林匹克竞赛试题理论部分

d)灯姆d)灯姆1第五届国际学生物理奥匹克竞赛试题理论部分)年国)题如图示，荧光灯接在压电电压)=228.5V，电流强度=0.6A，荧光灯管两端电压，串联镇流器的欧姆电阻R。计算时，可灯管当作是欧姆电试问：串联流的感L是多大？电和电之相角等多？这个置有功等于？串联镇流器除限流，还有重要功出这个并加以。提示：启动器S的后马上闭合，随即断开，并保持开路状态。试量时间标度图上，画出灯管发出光通量随时间化的图像。虽所交电每一时间都过值为么管需动次根厂家说明这种型的光可用量为4.7μ的容同联流器串联。这样做对灯管的工作有什么影响，目的又是什么？试用附带分光镜对演示用的光的两半段进行观察。解释两种光谱之间的差别。你可以走近荧光灯，并在实验后把分光镜留作纪念。〔解〕这置总阻为欧姆值=140(姆因此总欧姆值R=140+26.3=166.3()联镇流器的感抗为ωL==342.6()从=1.09亨利阻抗可从下得到：于是用不同的方法可以出有功功率φ=228.5×0.6×cos64.1°=59.88(瓦特)2)P=RI2ωω

=166.3×0.62

瓦)(d)启动器触断开时，将使串联镇器两端产生高的感应电动势(假定触头是好在电流值为0时开。由此的电压足能使灯启而电网电压要比光灯管的启动压低。(e)图是光通量随时变的象(f)气体放电的子和电的时间是足够长的微法电器的抗是=(100π×4.7×10-6-1欧=677.33(欧姆两电相减其为334.7呈电。改后的阻抗为Z=欧=373.7欧姆不加容时总抗非接(假电器没损的；参见(a)。这样来，荧光灯的作特性不变样能启动，唯一区阻抗角φ跟φ同，跟b)中出的角反向：φ=2.01φ=这附电容器于大量使用荧光灯的场合，以便对无功电流进通由力司使这就占例过高的无功电是受迎的因为发机容因得设计比需的大多而且如果户安装功电表话不用支的路输失也会增。演示荧光灯未涂荧光粉的部分将显示汞的光谱线粉的部分则在连示与上面相同的续光线汞bcb力速g=9.81为I=I为质心的转0c以bcb力速g=9.81为I=I为质心的转0c以bcb等，0a122110)或12S=边的的=T，长于有，bbb排除，bb光外部分被荧光物质吸收后，以较的频率光子能量损)较的重发的。〔评分标准2分分1分1分1分分分分分题2

适属在图所面里的几置附近作动。在位置(和里长是水平的。其两等。种情下振周都等试问衣架质位何？动期多？注除尺寸外，图形没有给出别的信，就是说，有质量分布的细节全知的。〔〕第解法刚体在平内运动同无量刚棒接来的个质质点运相当。两质间距离决定于转动惯量。从平衡位置a)知质心必位于衣架长边的垂直平线上如果在各况都把等价和点P想象成于一直P位图所示的两位上，才能生相振周。要理这一点可虑极情况：(1)两个支点位于上一个质点上(2)一个质点于心，另个于边无远。在两极情况间，振周逐连增大当点于c)况中长边的角上时，它同质心的距离最大，因而位两个质以。这一，(a)情下和b)情况下支点就必对称地布两个质点之的质心两侧，也就是说，质心必平分生某些平来说，这种物理摆的每一个支点，只要旋180°就能找到另一个支点两者的振动周期相等，但同质心的距离却不一样。两支间的等于数学长度，可相对长+S求振周。中S厘，S厘米，而得到秒种法设点质的离为S架的质为衣点量为I振周期π(1)式重，2动量量。(情况对看出质于长边的线上和(有I+mS2

=mgS(3)其SS(图为们振动期等二方程多两不同解，因此三个距S中少有两个等由于＞21＞S+S，可相故有S=5厘又,S满足(式其代再将I消去可得2-S)=mg(S-S)于是有秒种法本法的头跟二种法(1)和(2)式同根据(1)式和(2)式，相的振周=T我们一般有于S.(I2)=S.(I

-S)(I-mS的解有两种可能S=S2或2设长，，bc或=式中S这就除了第种可能有S(4)由于=T以=这一情况可以=于有Sb,S和π=2π=1.03秒【标】种法或二种解法

10分球变B在温界H1空气球变B在温界H1空气23球内部)。气恰好球蒙21t2Ht11.5分1.5分附图

1分(3)和(4)3分达式数值

2分1分共计分或解：同第二种解法(1)(2)分(3)和(4)3分达式数值

2分1分共计分题设热气不积=1.1m3。气球蒙皮体积同相可不计其质m=0.187kg。气℃正常外=m的件下，球开始升空。此外界=1.2kg/m。气内部热的度t为？能使球浮？先气球系牢上把部的气加到稳温度t℃它被释升的初始加速等于多少？(不考虑空气的阻力)。设气(球变气保持定度t=110情况，强pm的℃的温气中在些件，球上升到高h是?在上升到问题(c)的度h时气拉离衡置，然后再予以释放。定性地推理气球将作何种动。〔(a)气球气量包气球和度t空质量)必等于排温为t=20℃的空的质量：m+m=m又V将2)入1)有BHB1和B2据2122BAGBAA1B1BHB1和B2据2122BAGBAA1B1G233H2BHBBB3HB3BH33h3H3H有可应式hhVρρ(3)ρ=ρ/V代入数千克/米再公式=(4)有.T(4a)数得×293.15=341.53(K)(4b)即℃(b)所拉力等于力同重力之：F=F-F(1)浮的计算式F=mg(2)其m=ρV(3)为排开密度为ρ的气量为重力速度。对于重力有F=mg(4)式的m是度t=110℃时密为ρ的内量质量之：m=ρV+m(5)把2)(4)代(1)，考(3)和(5)有F=(Vρρ)g或F(ρ-ρ)V-m〕g(6)由=得ρ=ρ千克米(7a)将ρ及它据代入，所的作在的力F牛顿(7b)则初始加速=1.002(米/秒2气球升至高度h时，外空的密度ρ与有效密度ρ相等。可从气内度℃空气的有效质量量，问题(b)的求ρ：ρV=m由得ρ=千克米)(1a)必有ρρ要出高度度ρ(以及的已知)之间的系，公exp(-gh)从2)h求有h=In(3)将知已出各值入式得0000000000=843.14米关于气压测高公式：公式的般式是p(h)=p-关式很易得到方(2)的式如这公式导下(图13-6)：｜｜｜｜.

A.

eq\o\ac(△,h)eq\o\ac(△,).

geq\o\ac(△,｜)｜=ρ.

g

eq\o\ac(△,h)eq\o\ac(△,)△ρ

g.

△=-

g且于我们有-p(h)这个微方解是eρ(d)当高