2011全国物理竞赛复赛试题及答案

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1、2011年第二十一届全国初中应用物理竞赛复赛试题注意事项:1.请在密封线内填写所在地区、学校、姓名和考号。2.用蓝色或黑色钢笔、圆珠笔书写。3.本试卷共有六个大题,满分为100分。4.答卷时间:2011年4月17日(星期日)上午9:30~11:10。题号一二三四五六总分分数复核人得分评卷人一、(16分)测定患者的血沉,是医学上用来帮助医生对病情作出正确判断的一种手段。把新鲜的血液,加入抗凝剂,静置一定时间后形成抗凝血后,红血球即从血浆中分离出来而下沉。设抗凝血是由红血球和血浆组成的悬浮液,血浆的密度ρ0≈1

2、.0×103kg/m3,红血球的密度ρ≈1.3×103kg/m3。将抗凝血放进竖直放置的血沉管内,红血球起初在血浆中加速下沉,然后一直匀速下沉,其匀速下沉的速度称为”血沉”。正常人血沉的值大约是v=12mm/h。如果把红血球近似看作半径为R的小球,它在血浆中下沉时所受的粘滞阻力为f=6πηRv,在室温下η=1.8×10-3Pa·s,已知V球=πR3,试根据以上信息解答下列问题:1.红血球在血浆中为什么先加速下沉、后一直匀速下沉?2.计算红血球半径的大小。风力发电机太阳能电池组件最小启动风速1.0m/s太阳能

3、电池36W最小充电风速2.0m/s太阳能转换效率15%最大限制风速12.0m/s蓄电池500A·h-12V最大输出功率400W大功率LED路灯80W-12V得分评卷人二、(16分)为了推进环保和节能理念的实施,某公司开发生产了“风光互补路灯”,该路灯只需要晒晒太阳吹吹风就能工作,如图1所示。它在有阳光时通过太阳能电池板发电,有风时通过风力发电机发电,二者皆备时同时发电,并将电能输至蓄电池储存起来,供路灯照明使用。为了能使蓄电池的使用寿命更为长久,一般充电至90%左右即停止,放电余留20%左右即停止电能输出。

4、下表为某型号风光互补路灯系统配置方案。问:图11.当风速为6.0m/s时,风力发电机的输出功率将变为50W,在这种情况下,将蓄电池的电量由20%充至90%需多长时间?2.如果当地垂直于太阳光的平面得到的太阳辐射最大强度约为240W/m2,要想太阳能电池的最大功率达到36W,太阳能电池板的面积至少要多大?3.若遇到阴天无风的天气,仅靠蓄电池供电,最多可供灯具正常发光多长时间?7第页共10页得分评卷人图2三、(16分)电动自行车是倍受人们青睐的一种交通工具,如图2所示。其主要结构就是在原来的普通自行车的基础上,

5、增加了电动机及供电、传动设备,它可以电动骑行,亦可以脚踏骑行。电动骑行时,蓄电池为车上的电动机供电,电动机为车提供动力;脚踏骑行时,与普通自行车相同。下表是某型号电动自行车主要技术参数。整车整车质量40kg最高车速≤30km/h最大噪声≤62dB蓄电池电压48V容量12A·h电动机额定电压48V额定功率240W1.仔细观察电动自行车的构造,会发现很多地方用到了物理知识。请仿照下面的示例,再列举三处应用物理知识进行设计的事例。示例:电动自行车的车座大而扁平,可减小压强。答:(1)_______________

6、__________________________________________;(2)_________________________________________________________;(3)__________________________________________________________。2.当一个初三学生骑着电动自行车在平直的公路上匀速行驶时,轮胎与地面的总接触面积约为40cm2,此时路面受到的压强约为多大?3.电动自行车以额定功率行驶时通过电动机线圈的电流是多大

7、?4.蓄电池充足电后储存的能量是多少?5.在蓄电池充足电后为电动机供电的过程中,当把储存能量的80%提供给电动机后就应进行充电。若电动机工作时将电能转化为对自行车输出机械能的效率为75%,电动自行车在平直的公路上匀速行驶时受到的阻力为30N,则蓄电池充一次电最多能完全依靠储存的电能连续行驶多远?6.从环保的角度来看,与摩托车相比,电动自行车有什么优缺点?(各列举一条)生产许可证XK00-1020044执行标准GB6932-2001型号JSD16-D8JA燃气种类天然气额定燃气压强2000Pa额定热负荷16k

8、W适用水压0.025MPa~0.75MPa额定产热水能力8L/min(△t=25K)额定电压3V(DC)图3得分评卷人四、(16分)家用燃气快速热水器(如图3所示)是一种方便、快捷且不受天气影响的洗浴设备。下表为某品牌家用燃气快速热水器的主要技术数据。已知天然气的热值为8×107J/m3,水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)。1.为安全使用此热水器,机体上印有一些警告,其中一条是这样说的:“气温低于0oC时

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