2011全國(guó)初中物理競(jìng)賽復(fù)賽試題以及答案，跪求，急需

【專家解說】：2011年第二十一屆全國(guó)初中應(yīng)用物理競(jìng)賽復(fù)賽試題 注意事項(xiàng)： 1．請(qǐng)?jiān)诿芊饩€內(nèi)填寫所在地區(qū)、學(xué)校、姓名和考號(hào)。 2．用藍(lán)色或黑色鋼筆、圓珠筆書寫。 3．本試卷共有六個(gè)大題，滿分為100分。 4．答卷時(shí)間：2011年4月17日(星期日)上午9：30～11：10。 一、 (16分)測(cè)定患者的血沉，是醫(yī)學(xué)上用來幫助醫(yī)生對(duì)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(shí)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ρ0≈1．0×103kg/m3，紅血球的密度ρ≈1.3×103kg/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)r所受的粘滯阻力為f=6 R ，在室溫下 =1．8×10-3Pa·s，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(jì)算紅血球半徑的大小。 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(yáng)吹吹風(fēng)就能工作，如圖l所示。它在有陽(yáng)光時(shí)通過太陽(yáng)能電池板發(fā)電，有風(fēng)時(shí)通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電，二者皆備時(shí)同時(shí)發(fā)電，并將電能輸至蓄電池儲(chǔ)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(zhǎng)久，一般充電至90％左右即停止，放電余留20％左右即停止電能輸出。 下表為某型號(hào)風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)配置方案。問： 1．當(dāng)風(fēng)速為6．0m／s時(shí)，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(zhǎng)時(shí)間? 2．如果當(dāng)?shù)卮怪庇谔?yáng)光的平面得到的太陽(yáng)輻射最大強(qiáng)度約為240W／m2，要想太陽(yáng)能電池的最大功率達(dá)到36W，太陽(yáng)能電池板的面積至少要多大? 3．若遇到陰天無(wú)風(fēng)的天氣，僅靠蓄電池供電，最多可供燈具正常發(fā)光多長(zhǎng)時(shí)間? 三、(16分)電動(dòng)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(dòng)機(jī)及供電、傳動(dòng)設(shè)備，它可以電動(dòng)騎行，亦可以腳踏騎行。電動(dòng)騎行時(shí)，蓄電池為車上的電動(dòng)機(jī)供電，電動(dòng)機(jī)為車提供動(dòng)力；腳踏騎行時(shí)，與普通白行車相同。 下表是某型號(hào)電動(dòng)白行車主要技術(shù)參數(shù)。 1．仔細(xì)觀察電動(dòng)自行車的構(gòu)造，會(huì)發(fā)現(xiàn)很多地方用到了物理知識(shí)。請(qǐng)仿照下面的示例，再列舉三處應(yīng)用物理知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)的事例。 示例：電動(dòng)自行車的車座大而扁平，可減小壓強(qiáng)。 答：(1) (2) (3) 2．當(dāng)一個(gè)初三學(xué)生騎著電動(dòng)自行車在平直的公路上勻速行駛時(shí)，輪胎與地面的總接觸面積約為40cm2，此時(shí)路面受到的壓強(qiáng)約為多大? 3．電動(dòng)自行車以額定功率行駛時(shí)通過電動(dòng)機(jī)線圈的電流是多大? 4．蓄電池充足電后儲(chǔ)存的能量是多少? 5．在蓄電池充足電后為電動(dòng)機(jī)供電的過程中，當(dāng)把儲(chǔ)存能量的80％提供給電動(dòng)機(jī)后就應(yīng)進(jìn)行充電。若電動(dòng)機(jī)工作時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為對(duì)自行車輸出機(jī)械能的效率為75％，電動(dòng)自行車在平直的公路上勻速行駛時(shí)受到的阻力為30N，則蓄電池充一次電最多能完全依靠?jī)?chǔ)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(dòng)自行車有什么優(yōu)缺點(diǎn)?(各列舉一條) 四、(16分)家用燃?xì)饪焖贌崴?如圖3所示)是一種方便、快捷且不受天氣影響的洗浴設(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8×107J／m3，水的比熱容為4．2x103J／(kg．℃)。 1．為安全使用此熱水器，機(jī)體上印有一些警告，其中一條是這樣說的：“氣溫低于0℃時(shí)，用后請(qǐng)打開放水塞，放盡機(jī)體內(nèi)存水，再擰緊…”。請(qǐng)解釋為什么要這樣做? 2．試求該型號(hào)家用燃?xì)饪焖贌崴髡９ぷ鲿r(shí)的燒水效率。 3．若在額定產(chǎn)熱水能力下進(jìn)行淋浴，一次淋浴總計(jì)加熱時(shí)間為20min，則此次淋浴至少需消耗多少天然氣? 4．為防止燃?xì)鉄崴髟跓o(wú)水或水壓過低時(shí)“干燒”，技術(shù)人員設(shè)計(jì)了很多種“水氣聯(lián)動(dòng)”裝置，實(shí)現(xiàn)通常所說的“水到氣到”。圖4就是其中一種“水氣聯(lián)動(dòng)”裝置的原理圖，你能看出它的工作原理嗎?請(qǐng)簡(jiǎn)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(dǎo)致燃?xì)庑孤?，技術(shù)人員設(shè)計(jì)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(qǐng)根據(jù)這個(gè)原理圖，簡(jiǎn)述它是怎樣實(shí)現(xiàn)“火滅斷氣”功能的? 五、(18分)小芳家里新買了一臺(tái)電熱水器，從“用戶手冊(cè)”中，她獲得了以下資料，請(qǐng)根據(jù)這些資料完成相應(yīng)的計(jì)算： 一、外形尺寸(mm) 二、技術(shù)數(shù)據(jù) 1．圖6為安裝示意圖，安裝時(shí)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?jǐn)?shù)據(jù)，請(qǐng)估算L形掛鉤受到的最大向下拉力F及對(duì)應(yīng)此時(shí)膨脹螺釘與承重墻體間的摩擦力f. 2．這臺(tái)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(gè)加熱管。請(qǐng)你根據(jù)銷售人員的介紹，猜測(cè)并畫出內(nèi)部加熱電路的主要結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn)化的等效電路圖)。然后依據(jù)你的猜想，計(jì)算出每個(gè)加熱管的電阻值。 3．產(chǎn)品說明書上標(biāo)明：當(dāng)達(dá)到設(shè)定溫度，停止加熱后，如果水溫降到低于設(shè)定溫度4℃時(shí)，熱水器將自動(dòng)以設(shè)置功率將桶內(nèi)的水加熱至設(shè)定溫度，如此反復(fù)直至手動(dòng)停止加熱。小芳想到了國(guó)家提倡的峰谷電價(jià)制度的有關(guān)規(guī)定：2011年起，本地的分時(shí)電價(jià)為：峰時(shí)段(08：00～22：00)0．6元／度，谷時(shí)段(22：00～次日08：00)0．3元／度。她想，如果每天下午6點(diǎn)洗浴時(shí)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(diǎn)前加熱好，讓熱水器自動(dòng)保溫至下午6點(diǎn)，哪種方式更省錢呢?為此她利用熱水器提供的測(cè)溫功能測(cè)量了水溫從50℃降至46℃需要190分鐘，已知c水=4．2×103J／(kg•℃)，請(qǐng)幫她通過計(jì)算做出哪種方式更省錢的判斷。 六、(18分)電動(dòng)木工機(jī)械的發(fā)明和應(yīng)用大大地降低了木工的勞動(dòng)強(qiáng)度，且大幅度地提高了勞動(dòng)效率。木工圓鋸機(jī)就是一種常見的用來鋸切木料的電動(dòng)木工機(jī)械。如圖7所示為某型號(hào)電動(dòng)木工圓鋸機(jī)，其主要結(jié)構(gòu)如圖8所示。它采用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，通過皮帶傳動(dòng)的方式帶動(dòng)與圓形鋸盤共軸安裝的皮帶輪，從而帶動(dòng)周邊有齒的圓形鋸盤高速轉(zhuǎn)動(dòng)以鋸開木料。它的主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下表： 1．小明仔細(xì)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(gè)小圓孔，鋸齒部分還比鋸盤部分稍厚一些。請(qǐng)你從物理學(xué)的角度說說這樣做的道理。 2．該型號(hào)電動(dòng)木工圓鋸機(jī)正常工作時(shí)，圖8中的哪一側(cè)皮帶上的拉力較大?并說明你做出判斷的理由。 3．若測(cè)得與圓形鋸盤共軸安裝的皮帶輪的直徑為9．2cm，電動(dòng)機(jī)的皮帶輪的直徑為11．0cm。電動(dòng)機(jī)滿負(fù)荷工作時(shí)配套電動(dòng)機(jī)輸出機(jī)械能的效率為90％，則此時(shí)皮帶上較大的拉力與較小的拉力的差值是多大? 4．若將皮帶傳動(dòng)的效率看作100％，共軸傳動(dòng)的摩擦損耗不計(jì)。試估算該型號(hào)電動(dòng)木工圓鋸機(jī)安裝最大鋸盤正常工作時(shí)，圓形鋸盤所受到的木料的阻力是多大?