求2011年全國(guó)第二十一屆物理競(jìng)賽選擇填空題大題有的話最好也要，我不要給個(gè)網(wǎng)址叫我自己下載

【專家解說(shuō)】：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(lái)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(lái)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 =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 ，在室溫下 =1.8×10-3Pa﹒s，已知 ，試根據(jù)以上信息解答下列問(wèn)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(guò)太陽(yáng)能電池板發(fā)電，有風(fēng)時(shí)通過(guò)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(lái)，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(wèn):風(fēng)力發(fā)電機(jī) 太陽(yáng)能電池組件最小啟動(dòng)風(fēng)速 1.0m/s 太陽(yáng)能電池 36W最小充電風(fēng)速 2.0m/s 太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化效率 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-12V1．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(lái)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)。整車 整車質(zhì)量 40kg最高車速 ≤30km/h最大噪聲 ≤62dB蓄電池 電壓 48V容量 12A?h電動(dòng)機(jī) 額定電壓 48V額定功率 240W1．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(guò)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(guò)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(lái)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?℃)。生產(chǎn)許可證 XK00-1020044執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) GB6932-2001型 號(hào) JSD-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 0.025MPa～0.75MPa額定產(chǎn)熱水能力 8L/min (Δt=25K)額定電壓 3V (DC)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(shuō)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(guò)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(shuō)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(lái)控制“氣到”的。5．為了防止熱水器工作過(guò)程中加熱火焰意外熄滅導(dǎo)致燃?xì)庑孤夹g(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) A B C D E F781 100 196 196 353 434二、技術(shù)數(shù)據(jù)額定功率/W 1000/1500/2500 額定壓力/MPa 0.8額定電壓/V 交流220 容 積/L 50頻 率/Hz 50 凈 重/kg 191．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(shuō):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(shuō)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(guò)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(lái)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(guò)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:最大鋸盤直徑 mm 400最大鋸切厚度 mm 125配套電動(dòng)機(jī) 額定功率 kW 3額定轉(zhuǎn)速 r/min 1420額定電壓 V 380額定電流 A 5.0額定頻率 Hz 50型 號(hào) Y100L2-4防護(hù)等級(jí) IP441．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(shuō)說(shuō)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(shuō)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?2011年第二十一屆全國(guó)初中應(yīng)用物理競(jìng)賽復(fù)賽試題參考解答與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)說(shuō)明:1．提供的參考解答除選擇題外，不一定都是唯一正確的。對(duì)于那些與此解答不同的解答．正確的，同樣得分。2．評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)只是按一種思路與方法給出的。在閱卷過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)各種不同情況，可按照本評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)的精神定出具體處理辦法，但不要與本評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)有較大偏離。3．問(wèn)答題或計(jì)算題是按照分步方法給分的。在評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)中常常寫出(1)式幾分，(2)式幾分……這里的式子是用來(lái)代表步驟的。若考生并未寫出這個(gè)式子，而在文字表達(dá)或以后的解題過(guò)程中反映了這一步驟同樣得分。沒(méi)有寫出任何式子成文字說(shuō)明，只給出最后結(jié)果的．不能得分。4．參考解答中的數(shù)字結(jié)果是按照有效數(shù)字的運(yùn)算要求給出的，但對(duì)考生不做要求。不要因?yàn)橛行?shù)字的錯(cuò)誤而扣分。5．在最后定獎(jiǎng)時(shí)，如果得分相同的人數(shù)超過(guò)獲獎(jiǎng)名額，因而難于選拔時(shí)．可對(duì)待選試卷進(jìn)行加分評(píng)判。加分評(píng)判的基本依據(jù)是．(1)所用方法或原理不是課本所講的，具有創(chuàng)新性，應(yīng)加分；(2)方法簡(jiǎn)使．應(yīng)加分；(3)提出多種正確解法，應(yīng)加分；(4)試卷表達(dá)規(guī)范，條理清楚趁，能充分利用數(shù)學(xué)工其．應(yīng)加分。上述各項(xiàng)的執(zhí)行都需由竟賽領(lǐng)導(dǎo)小組做出規(guī)定(省統(tǒng)一分配獎(jiǎng)勵(lì)名額的由省決定，地、市分配獎(jiǎng)勵(lì)名額的由地、市決定)。一、(16分)參考答案1．紅血球在血液中下沉?xí)r受力情況如圖答-1所示。紅血球由靜止開始下沉?xí)r，速度很小，根據(jù) 可知，所受的粘滯阻力也非常小，由于血漿的密度ρ0小于紅血球的密度ρ，紅血球受到的浮力小于重力．所以剛開始f＋F浮2．當(dāng)紅血球在血漿中勻速下沉?xí)r，受到的幾個(gè)力平衡．所以f＋F浮=G ………………………………………………………………………………………2分因………………………………………………2分……………………………………………………2分所以有 即 所以有 ………………………………………2分將 ， ， ，代入并計(jì)算得: …………………………………………………………2分二、(16分)參考答案1．需要時(shí)間……………………………………………6分2．電池板面積………………………………………………………………4分3．可供燈具發(fā)光時(shí)間………………………………………6分三、(16分)參考答案1．略……………………………………………………………………………………………………3分2．假設(shè)騎車人的質(zhì)量約為50kg，則地面受到的壓強(qiáng):……………3分說(shuō)明:答案在(1.7～2.5)×105Pa的均可得分3．額定功率下的電流……………………………………………………………………………2分4．蓄電池儲(chǔ)存的電能E=UIt=48V×12A×3600s=2.07×106J………………………………………………………………3分5．因?yàn)殡妱?dòng)自行車勻速行駛，所以……………………………………………3分6．優(yōu)點(diǎn):不會(huì)排放廢氣，噪音小缺點(diǎn):蓄電池使用一定時(shí)間后就需更換，廢棄后的電池易污染環(huán)境。四、(16分)參考答案1．氣溫低于O℃時(shí)．使用后的燃?xì)鉄崴髦械臍埓娴乃畷?huì)結(jié)冰。水站冰后，密度變?。w積漲大．這樣很容易把燃?xì)鉄崴髅浧啤Ｋ?，氣溫低于O℃ 時(shí)使用燃?xì)鉄崴骱螅畱?yīng)打開放水塞．放盡機(jī)體內(nèi)存水，再擰緊。………………………………………………………………………………………………3分2．該型燃?xì)鉄崴髡９ぷ鱨min．燃料燃燒放出的熱量:.……………………………………………………1分1min內(nèi)加熱的水的質(zhì)量:水溫上升Δt=25K=25℃1min內(nèi)水吸熱: …………1分燃?xì)鉄崴髡９ぷ鲿r(shí)燒水的效率………………………………………………2分3．一次淋浴所需燃料燃燒放出的熱量:…………………………………………………1分需要完全燃燒天然氣的體積為:……………………………………………………………2分4．當(dāng)進(jìn)水口處有水壓時(shí)．膜片的右面就會(huì)受到向左的壓力，克服彈簧的彈力向左推動(dòng)閥桿．打開進(jìn)氣闊門使燃?xì)膺M(jìn)入主火管通。反之如果此時(shí)的水壓很小或者無(wú)水，則膜片受到的向左的壓力就會(huì)減少甚至消失。燃?xì)忾y門就會(huì)在彈簧的壓力下向右移動(dòng)而關(guān)閉．停止進(jìn)氣。……………………………………3分5．火焰燃燒時(shí)．雙金屬片外側(cè)的金屬溫度升高時(shí)膨脹的更多，雙金屬片向下彎曲，推動(dòng)燃?xì)忾y門打開；如果因?yàn)橐馔獾脑蚴够鹧嫦ɑ?，雙金屬片的溫度降低．外側(cè)金屬收縮的更多，雙金屬片向上伸直，拉動(dòng)拉動(dòng)燃?xì)忾y門關(guān)閉，防止燃?xì)馔庑埂?hellip;………………………………………………………………3分五、(18分)參考答案1．電熱水器總重電熱水器掛在L形掛鉤上時(shí)，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(duì)L形掛鉤向下的拉力……………………………………………………3分因L形掛鉤靜止，電熱水器上端所受的水平向左的拉力等于膨脹螺絲所受的摩擦力，以懸掛下端為軸，根據(jù)杠桿平衡條件有 ………………………………………………………………………3分…………………………………………………………1分2．由熱水器的三檔功率的數(shù)值關(guān)系猜得熱水器加熱部分的等效電路圖如圖答-3所示，其中加熱管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……………………………………………………………………2分3．(1)忽略加熱過(guò)程中的熱損失，直接加熱消耗的電能為:下午加熱的電費(fèi)支出為:0.6元/kWh×1.75kWh=1.05元………………………………………………………………………2分(2)早晨8點(diǎn)前加熱，電費(fèi)支出為:0.3元/kWh×1.75kWh=0.525元加熱升溫4℃所需電能加熱升溫4℃所需時(shí)間(設(shè)加熱功率為2500W):T1=W2/P3=336s=5.6min (這段加熱時(shí)間可以忽略不計(jì))降溫4℃所需時(shí)間為190至下午6點(diǎn)共需要三次加熱，消耗電能:W3=3W2=3×8.4×105J=2.52×106J=0.7kWh……………………………………………………………3分電費(fèi)支出為:0.6元/kWh×0.7kWh=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(huì)比鋸盤厚度略大一點(diǎn)，這就可以有效地減小鋸開的木料時(shí)鋸盤盤面的壓力．從而減小木料對(duì)鋸盤盤面的摩擦阻力；鋸齒部分比鋸盤部分稍厚一些，再加上踞盤周邊所開的縫及縫的底端所打的孔，這就保證了據(jù)開的木料與鋸盤盤面之間的縫隙能夠時(shí)時(shí)允滿空氣，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上而造成的對(duì)鋸盤盤面的摩擦阻力；被鋸開的木料與鋸盤盤面之間隨時(shí)重入空氣．有利于鋸盤的散熱。說(shuō)明:其他說(shuō)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與形狀及分布情況可以看出，圓形鋸盤在鋸木頭時(shí)應(yīng)該順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，那么，與圓形鋸盤共軸安裝的皮帶輪也應(yīng)該順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；由此可以推知，電動(dòng)機(jī)的皮帶輪也應(yīng)該順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；所以，電動(dòng)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)該人大于左側(cè)皮帶上的拉力。…………………………………………………………………………………………4分3．電動(dòng)機(jī)滿負(fù)荷正常工作時(shí)皮帶的運(yùn)行速度左、右兩側(cè)皮帶上的拉力之差(即電動(dòng)機(jī)輸出的驅(qū)動(dòng)力)為:……………………………………………………………5分4．皮帶輪所受拉力的情況可等效為左側(cè)皮帶拉力為ON，右側(cè)皮帶拉力為330N；皮帶傳動(dòng)的效率為100%。不計(jì)共軸傳動(dòng)的摩擦損耗；設(shè)圓形鋸盤所受到的木科的阻力為Ff。由輪軸公式，有………………………………………………………5分