2011全國物理競賽復(fù)賽試題及答案

1、圖6圖22011年第二十一屆全國初中應(yīng)用物理競賽復(fù)賽試題注意事項(xiàng)：1請?jiān)诿芊饩€內(nèi)填寫所在地區(qū)、學(xué)校、姓名和考號。2用藍(lán)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。得分評卷人題號-一一二三四五六總分分?jǐn)?shù)復(fù)核人一、（16分）測定患者的血沉，是醫(yī)學(xué)上用來幫助醫(yī)生對病情作出正確判斷的得分評卷人風(fēng)力發(fā)電機(jī)太陽能電池組件最小啟動風(fēng)速1.0m/s太陽能電池36W最小充電風(fēng)速2.0m/s太陽能轉(zhuǎn)換效率15%最大限制風(fēng)速12.0m/s蓄電池500Ah-12V最大輸出功率400W大功率LED路燈80W-12V通過風(fēng)電，并燈照明更

2、為長放電余一種手段。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(shè)抗凝血是由紅血球和血漿組成的懸浮液，血漿的密度。曾1.0 xl03kg/m3，紅血球的密度pul.3xl03kg/m3。將抗凝血放進(jìn)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，其勻速下沉的速度稱為”血沉”。正常人血沉的值大約是v=12mm/h。如果把紅血球近似看作半徑為R的小球，它在血漿中下沉?xí)r4所受的粘滯阻力為f=6nnRv，在室溫下n=1.8x10-3Pas，已知V球=3nR3，試根據(jù)以上信息解答下列問題：紅血球在血漿中為什么先加速下沉、后一直勻速下沉?計算紅血

3、球半徑的大小。二、（16分）為了推進(jìn)環(huán)保和節(jié)能理念的實(shí)施，某公司開發(fā)生產(chǎn)了“風(fēng)光互補(bǔ)路燈”，該路燈只需要曬曬太陽吹吹風(fēng)就能工作，如圖1所示。它在有陽光時通過太陽能電池板發(fā)電，有風(fēng)時力發(fā)電機(jī)發(fā)電，二者皆備時同時發(fā)將電能輸至蓄電池儲存起來，供路使用。為了能使蓄電池的使用壽命久，一般充電至90%左右即停止，留20%左右即停止電能輸出。統(tǒng)配置當(dāng)風(fēng)速為6.0m/s時，風(fēng)力發(fā)電機(jī)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？如果當(dāng)?shù)卮怪庇谔柟獾钠矫娴玫降奶栞椛渥畲髲?qiáng)度約為240W/m2，要想太陽能電池的最大功率達(dá)到36W若太陽能電池板的面積至少要多大？IJ陰天無風(fēng)的

4、天氣，僅靠蓄電池供電，最多可供燈具正常發(fā)光多長時間？、（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(jié)構(gòu)就是在原來的普通自行車的基礎(chǔ)上，增加了電動機(jī)及供電、傳動設(shè)備，它可以電動騎行，亦可以腳踏騎行。電動騎行時，蓄電池為車上的電動機(jī)供電，電動機(jī)為車提供動力；腳踏騎行時，與普通自行車相同。下表是某型號電動自行車主要技術(shù)參數(shù).仔細(xì)觀察電動自行車的構(gòu)造，會發(fā)現(xiàn)很多地方用到了變車得分1理知識。請仿照的示例，再列舉三處應(yīng)用物理知識進(jìn)行-的事例。掘一示例：電動自行車的車座大而扁平，可減小壓強(qiáng)。1）殳計答蓄電池電動機(jī)整車質(zhì)量40kg最咼車速30km/h最大噪聲62dB電壓48V容量12A

5、h額定電壓48V額定功率240W下表為某型號風(fēng)光互補(bǔ)路燈系方案。問：（3）。當(dāng)一個初三學(xué)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(qiáng)約為多大？3電動自行車以額定功率行駛時通過電動機(jī)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(jī)供電的過程中，當(dāng)把儲存能量的80%提供給電動機(jī)后就應(yīng)進(jìn)行充電。若電動機(jī)工作時將電能轉(zhuǎn)化為對自行車輸出機(jī)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(yuǎn)？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(diǎn)？

6、（各列舉一條）得分評卷人天氣影響的洗浴設(shè)備。下表為某品牌家用燃?xì)饪焖贌崴鞯闹饕夹g(shù)數(shù)據(jù)。已知天然氣的熱值為8xlO7J/m3，水的比熱容為4.2X103J/（kgC）。1為安全使用此熱水器，機(jī)體上印有一四、（16分）家用燃?xì)饪焖贌崴鳎ㄈ鐖D3所示）是一種方便、快捷且不受些警告，其中一條是這樣說的：“氣溫低于0oC時，用后請打開放水塞，放盡機(jī)體內(nèi)存水，再擰緊”請解釋為什么要這樣做？生產(chǎn)許可證XK00-1020044執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB6932-2001型號JSD16-D8JA燃?xì)夥N類天然氣額定燃?xì)鈮簭?qiáng)2000Pa額定熱負(fù)荷16kW適用水壓0.025MPa0.75MPa額定產(chǎn)熱水能力8L/min=q1.

7、92x107j8x107J/m3=0.24m32分圖答-2.3分3分690Nx196mm196mm=690N1分2.由熱水器的三擋功率的數(shù)值關(guān)系猜測得熱水器加熱部分的等效電路圖如R1的額定功率為1000W，電熱管R2的額定功率為1500W。2分加熱管的電阻分別為U2(220VR=1P1R=U22P23.(1)=48.401000W(220V丄=32.301500W忽略加熱過程的熱損失，直接加熱消耗的電能為：R1S1220V圖答-32分圖答-3所示，其中加熱管4當(dāng)進(jìn)水口處有水壓時，膜片的右面就會受到向左的壓力，克服彈簧的彈力向左推動閥桿，打開進(jìn)氣閥門使燃?xì)膺M(jìn)入主火管道。反之如果此時的水壓很小或者

8、無水,則膜片受到的向左的壓力就會減少甚至消失,燃?xì)忾y門就會在彈簧的壓力下向右移動而關(guān)閉，停止進(jìn)氣。3分5火焰燃燒時，雙金屬片外側(cè)的金屬溫度升高時膨脹的更多，雙金屬片向下彎曲，推動燃?xì)忾y門打開；如果因?yàn)橐馔獾脑蚴够鹧嫦纾p金屬片的溫度降低，外側(cè)金屬收縮的更多，雙金屬片向上伸直，拉動燃?xì)忾y門關(guān)閉，防止燃?xì)馔庑埂?分五、（18分）參考答案1電熱水器總重G亍m、g+pVg=19x10N+50 x1x10N=690N總凈水電熱水器掛在L形掛鉤上時，其受力情況如圖答-2所示。因電熱水器靜止，所以沿豎直方向二力平衡，因此對L形掛鉤向下的拉力F=G=690N總因L形掛鉤靜止，電熱水器上端所受的水平向左的拉

9、力等于膨脹螺釘所受的摩擦力。以懸掛架下端為軸，根據(jù)杠桿平衡條件有f-D=G總CW1=Q1=cmAt1=4.2x103J/(kgC)x50kgx(50C-20C)=6.3x106J=1.75kWh下午加熱的電費(fèi)支出為：0.6元/kWhx1.75kWh=1.05元2分2)早晨8點(diǎn)前加熱，電費(fèi)支出為：0.3元/kWhx1.75kWh=0.525元加熱升溫4C所需電能W2=Q2=cmAt2=4.2x103J/（kgr）x50kgx（50C-46C）=8.4xlO5J加熱升溫4C所需時間（設(shè)加熱功率為2500W）：Tl=W2/P3=336s=5.6min（這段加熱時間可以忽略不計）降溫4C所需時間為19

10、0min，至下午6點(diǎn)共需要三次加熱，消耗電能：W3=3W2=3x8.4x105J=2.52x106j=0.7kWh3分電費(fèi)支出為：0.6元/kWhx0.7kWh=0.42元總支出為：0.525元+0.42元=0.945元因此，第二種方案更省錢。2分六、（18分）參考答案1鋸齒部分比鋸盤部分稍厚一些，木料的鋸切口的寬度就會比鋸盤厚度略大一點(diǎn)，這就可以有效地減小鋸開的木料對鋸盤盤面的壓力，從而減小木料對鋸盤盤面的摩擦阻力；鋸齒部分比鋸盤部分稍厚一些，再加上鋸盤周邊所開的縫及縫的底端所打的孔，這就保證了鋸開的木料與鋸盤盤面之間的縫隙能夠時時充滿空氣，從而避免受到因大氣壓把鋸開的木料緊緊地壓在鋸盤盤面

11、上而造成的對鋸盤盤面的摩擦阻力；被鋸開的木料與鋸盤盤面之間隨時充入空氣，有利于鋸盤的散熱。說明：其他說法正確的同樣得分。每答出一項(xiàng)得2分，最多4分。2右側(cè)皮帶上的拉力較大。由鋸盤上的鋸齒形狀及分布情況可以看出，圓形鋸盤在鋸木頭時應(yīng)該順時針轉(zhuǎn)動，那么，與圓形鋸盤共軸安裝的皮帶輪也應(yīng)該順時針轉(zhuǎn)動；由此可以推知，電動機(jī)的皮帶輪也應(yīng)該順時針轉(zhuǎn)動；所以，電動機(jī)的皮帶輪應(yīng)該拉右側(cè)的皮帶而不拉左側(cè)的皮帶；因此，右側(cè)皮帶上的拉力應(yīng)該大于左側(cè)皮帶上的拉力。4分3電動機(jī)滿負(fù)荷正常工作時皮帶的運(yùn)行速度v=（3.14x0.11m）/rx1420r/min=8.17m/s左、右兩側(cè)皮帶上的拉力之差（即電動機(jī)輸出的驅(qū)動力）為：qP0.9x3x103W8.17s5分