2011年第二十一屆全國初中應(yīng)用物理競賽復(fù)賽試卷

一、解答題（共6小題，滿分100分）

• 1．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=6πηRν，在室溫下η=1.8×10^-3Pa?s,已知V_球=

  4

  3

  π

  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。
  組卷：1246引用：3難度：0.1

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• 2．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)時通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)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%左右即停止，放電余留20%左右即停止電能輸出。
  下表為某型號風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)配置方案。問：
  

  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	500A．h12V
  最大輸出功率	400W	大功率LED路燈	80W-12V

  （1）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？
  （2）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，太陽能電池板的面積至少要多大？
  （3）若遇到陰天無風(fēng)的天氣，僅靠蓄電池供電，最多可供燈具正常發(fā)光多長時間？
  組卷：682引用：4難度：0.1

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一、解答題（共6小題，滿分100分）

• 5．小芳家里新買了一臺電熱水器，從“用戶手冊”中，她獲得了以下資料，請根據(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	F
  781	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	19

  （1）如圖為安裝示意圖，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?jǐn)?shù)據(jù)，請估算L形掛鉤受到的最大向下拉力F及對應(yīng)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(jié)構(gòu)（簡化的等效電路圖）。然后依據(jù)你的猜想，計(jì)算出每個加熱管的電阻值。
  （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，熱水器將自動以設(shè)置功率將桶內(nèi)的水加熱至設(shè)定溫度，如此反復(fù)直至手動停止加熱。小芳想到了國家提倡的峰谷電價制度的有關(guān)規(guī)定：2011年起，本地的分時電價為：峰時段（08：00～22：00）0.6元/度，谷時段（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溫功能測量了水溫從50℃降至46℃需要190分鐘，已知c_水=4.2×10³J/（kg?℃），請幫她通過計(jì)算做出哪種方式更省錢的判斷。
  
  組卷：123引用：2難度：0.5

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• 6．電動木工機(jī)械的發(fā)明和應(yīng)用大大地降低了木工的勞動強(qiáng)度，且大幅度地提高了勞動效率。木工圓鋸機(jī)就是一種常見的用來鋸切木料的電動木工機(jī)械。如圖1所示為某型號電動木工圓鋸機(jī)，其主要結(jié)構(gòu)如圖2所示。它采用電動機(jī)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(zhuǎn)動以鋸開木料。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
  配套電動機(jī)	額定功率	kW	1.9
  	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	Y100L2-4
  	防護(hù)等級	IP44

  
  （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3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(xué)的角度說說這樣做的道理。
  （2）該型號電動木工圓鋸機(jī)正常工作時，圖2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）若測得與圓形鋸盤共軸安裝的皮帶輪的直徑為9.2cm,電動機(jī)的皮帶輪的直徑為11.0cm。電動機(jī)滿負(fù)荷工作時配套電動機(jī)輸出機(jī)械能的效率為90%，則此時皮帶上較大的拉力與較小的拉力的差值是多大？
  （4）若將皮帶傳動的效率看作100%，共軸傳動的摩擦損耗不計(jì)。試估算該型號電動木工圓鋸機(jī)安裝最大鋸盤正常工作時，圓形鋸盤所受到的木料的阻力是多大？
  組卷：117引用：1難度：0.1

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