高中物理 2011年第二十一屆全國初中應用物理競賽復賽試題

1、2011年第二十一屆全國初中應用物理競賽復賽試題注意事項： 1請在密封線內(nèi)填寫所在地區(qū)、學校、姓名和考號。 2用藍色或黑色鋼筆、圓珠筆書寫。 3本試卷共有六個大題，滿分為100分。4答卷時間：2011年4月17日(星期日)上午9：3011：10。一、 (16分)測定患者的血沉，是醫(yī)學上用來幫助醫(yī)生對病情作出正確判斷的一種手段。把新鮮的血液，加入抗凝劑，靜置一定時間后形成抗凝血后，紅血球即從血漿中分離出來而下沉。設抗凝血是由紅血球和血漿組成的懸浮液，血漿的密度010103kg/m3，紅血球的密度1.3103kg/m3。將抗凝血放進豎直放置的血沉管內(nèi)，紅血球起初在血漿中加速下沉，然后一直勻速下沉，

2、其勻速下沉的速度稱為”血沉”。正常人血沉的值大約是v=12mmh。如果把紅血球近似看作半徑為R的小球，它在血漿中下沉時所受的粘滯阻力為f=6R，在室溫下=1810-3Pas，已知V球=R3，試根據(jù)以上信息解答下列問題： 1紅血球在血漿中為什么先加速下沉、后一直勻速下沉? 2計算紅血球半徑的大小。二、 (16分)為了推進環(huán)保和節(jié)能理念的實施，某公司開發(fā)生產(chǎn)了“風光互補路燈”，該路燈只需要曬曬太陽吹吹風就能工作，如圖l所示。它在有陽光時通過太陽能電池板發(fā)電，有風時通過風力發(fā)電機發(fā)電，二者皆備時同時發(fā)電，并將電能輸至蓄電池儲存起來，供路燈照明使用。為了能使蓄電池的使用壽命更為長久，一般充電至90左右

3、即停止，放電余留20左右即停止電能輸出。下表為某型號風光互補路燈系統(tǒng)配置方案。問： 1當風速為60ms時，風力發(fā)電機的輸出功率將變?yōu)?0W，在這種情況下，將蓄電池的電量由20充至90需多長時間? 2如果當?shù)卮怪庇谔柟獾钠矫娴玫降奶栞椛渥畲髲姸燃s為240Wm2，要想太陽能電池的最大功率達到36W，太陽能電池板的面積至少要多大? 3若遇到陰天無風的天氣，僅靠蓄電池供電，最多可供燈具正常發(fā)光多長時間?三、(16分)電動自行車是倍受人們青睞的一種交通工具，如圖2所示。其主要結構就是在原來的普通自行車的基礎上，增加了電動機及供電、傳動設備，它可以電動騎行，亦可以腳踏騎行。電動騎行時，蓄電池為車上的電

4、動機供電，電動機為車提供動力；腳踏騎行時，與普通白行車相同。下表是某型號電動白行車主要技術參數(shù)。 1仔細觀察電動自行車的構造，會發(fā)現(xiàn)很多地方用到了物理知識。請仿照下面的示例，再列舉三處應用物理知識進行設計的事例。 示例：電動自行車的車座大而扁平，可減小壓強。答：(1) (2) (3) 2當一個初三學生騎著電動自行車在平直的公路上勻速行駛時，輪胎與地面的總接觸面積約為40cm2，此時路面受到的壓強約為多大? 3電動自行車以額定功率行駛時通過電動機線圈的電流是多大? 4蓄電池充足電后儲存的能量是多少? 5在蓄電池充足電后為電動機供電的過程中，當把儲存能量的80提供給電動機后就應進行充電。若電動機工

5、作時將電能轉化為對自行車輸出機械能的效率為75，電動自行車在平直的公路上勻速行駛時受到的阻力為30N，則蓄電池充一次電最多能完全依靠儲存的電能連續(xù)行駛多遠? 6從環(huán)保的角度來看，與摩托車相比，電動自行車有什么優(yōu)缺點?(各列舉一條)四、(16分)家用燃氣快速熱水器(如圖3所示)是一種方便、快捷且不受天氣影響的洗浴設備。下表為某品牌家用燃氣快速熱水器的主要技術數(shù)據(jù)。已知天然氣的熱值為8107Jm3，水的比熱容為42x103J(kg)。 1為安全使用此熱水器，機體上印有一些警告，其中一條是這樣說的：“氣溫低于0時，用后請打開放水塞，放盡機體內(nèi)存水，再擰緊”。請解釋為什么要這樣做? 2試求該型號家用燃

6、氣快速熱水器正常工作時的燒水效率。 3若在額定產(chǎn)熱水能力下進行淋浴，一次淋浴總計加熱時間為20min，則此次淋浴至少需消耗多少天然氣? 4為防止燃氣熱水器在無水或水壓過低時“干燒”，技術人員設計了很多種“水氣聯(lián)動”裝置，實現(xiàn)通常所說的“水到氣到”。圖4就是其中一種“水氣聯(lián)動”裝置的原理圖，你能看出它的工作原理嗎?請簡述它是如何利用“水到”來控制“氣到”的。 5為了防止熱水器工作過程中加熱火焰意外熄滅導致燃氣泄漏，技術人員設計了“火滅斷氣”的裝置。如圖5所示為一種“火滅斷氣”裝置的原理圖，請根據(jù)這個原理圖，簡述它是怎樣實現(xiàn)“火滅斷氣”功能的?五、(18分)小芳家里新買了一臺電熱水器，從“用戶手冊

7、”中，她獲得了以下資料，請根據(jù)這些資料完成相應的計算： 一、外形尺寸(mm) 二、技術數(shù)據(jù)1圖6為安裝示意圖，安裝時要將L形掛鉤用膨脹螺釘固定在承重墻上，上表是熱水器的部分數(shù)據(jù)，請估算L形掛鉤受到的最大向下拉力F及對應此時膨脹螺釘與承重墻體間的摩擦力f.2這臺熱水器共有三擋加熱功率，銷售人員曾介紹說：熱水器內(nèi)部有兩個加熱管。請你根據(jù)銷售人員的介紹，猜測并畫出內(nèi)部加熱電路的主要結構(簡化的等效電路圖)。然后依據(jù)你的猜想，計算出每個加熱管的電阻值。3產(chǎn)品說明書上標明：當達到設定溫度，停止加熱后，如果水溫降到低于設定溫度4時，熱水器將自動以設置功率將桶內(nèi)的水加熱至設定溫度，如此反復直至手動停止加熱。

8、小芳想到了國家提倡的峰谷電價制度的有關規(guī)定：2011年起，本地的分時電價為：峰時段(08：0022：00)06元度，谷時段(22：00次日08：00)03元度。她想，如果每天下午6點洗浴時需要把20的冷水加熱至50，可以下午直接加熱，也可以早晨8點前加熱好，讓熱水器自動保溫至下午6點，哪種方式更省錢呢?為此她利用熱水器提供的測溫功能測量了水溫從50降至46需要190分鐘，已知c水=42103J(kg)，請幫她通過計算做出哪種方式更省錢的判斷。六、(18分)電動木工機械的發(fā)明和應用大大地降低了木工的勞動強度，且大幅度地提高了勞動效率。木工圓鋸機就是一種常見的用來鋸切木料的電動木工機械。如圖7所示為某型號電動木工圓鋸機，其主要結構如圖8所示。它采用電動機作為動力，通過皮帶傳動的方式帶動與圓形鋸盤共軸安裝的皮帶輪，從而帶動周邊有齒的圓形鋸盤高速轉動以鋸開木料。它的主要技術數(shù)據(jù)如下表：1小明仔細觀察圓形鋸盤后發(fā)現(xiàn)，圓形鋸盤的周邊除了有齒外，還開有圖9所示的很深的縫，縫的底端打有一個小圓孔，鋸齒部分還比鋸盤部分稍厚一些。請你從物理學的角度說說這樣做的道理。2該型號電動木工圓鋸機正常工作時，圖8中的哪一側皮帶上的拉力較大?并說明你做出判斷的理由。3若測得與圓形鋸盤共軸安裝的皮帶輪的直徑為92cm