2011年初中應用物理競賽復賽+初賽.doc

2011年全國初中應用物理競賽復賽注意事項： 1請在密封線內填寫所在地區(qū)、學校、姓名和考號。 2用藍色或黑色鋼筆、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。一、 (16分)測定患者的血沉，是醫(yī)學上用來幫助醫(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。設抗凝血是由紅血球和血漿組成的懸浮液，血漿的密度010103kg/m3，紅血球的密度1.3103kg/m3。將抗凝血放進豎直放置的血沉管內，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=12mmh。如果把紅血球近似看作半徑為R的小球，它在血漿中下沉時所受的粘滯阻力為f=6R，在室溫下=1810-3Pas，已知V球=R3，試根據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計算紅血球半徑的大小。二、 (16分)為了推進環(huán)保和節(jié)能理念的實施，某公司開發(fā)生產了“風光互補路燈”，該路燈只需要曬曬太陽吹吹風就能工作，如圖l所示。它在有陽光時通過太陽能電池板發(fā)電，有風時通過風力發(fā)電機發(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。下表為某型號風光互補路燈系統(tǒng)配置方案。問： 1當風速為60ms時，風力發(fā)電機的輸出功率將變?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如果當地垂直于太陽光的平面得到的太陽輻射最大強度約為240Wm2，要想太陽能電池的最大功率達到36W，太陽能電池板的面積至少要多大? 3若遇到陰天無風的天氣，僅靠蓄電池供電，最多可供燈具正常發(fā)光多長時間?三、(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。其主要結構就是在原來的普通自行車的基礎上，增加了電動機及供電、傳動設備，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供電，電動機為車提供動力；腳踏騎行時，與普通白行車相同。下表是某型號電動白行車主要技術參數。 1仔細觀察電動自行車的構造，會發(fā)現很多地方用到了物理知識。請仿照下面的示例，再列舉三處應用物理知識進行設計的事例。 示例：電動自行車的車座大而扁平，可減小壓強。答：(1) (2) (3) 2當一個初三學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約為多大? 3電動自行車以額定功率行駛時通過電動機線圈的電流是多大? 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供電的過程中，當把儲存能量的80提供給電動機后就應進行充電。若電動機工作時將電能轉化為對自行車輸出機械能的效率為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? 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?(各列舉一條)四、(16分)家用燃氣快速熱水器(如圖3所示)是一種方便、快捷且不受天氣影響的洗浴設備。下表為某品牌家用燃氣快速熱水器的主要技術數據。已知天然氣的熱值為8107Jm3，水的比熱容為42x103J(kg)。 1為安全使用此熱水器，機體上印有一些警告，其中一條是這樣說的：“氣溫低于0時，用后請打開放水塞，放盡機體內存水，再擰緊”。請解釋為什么要這樣做? 2試求該型號家用燃氣快速熱水器正常工作時的燒水效率。 3若在額定產熱水能力下進行淋浴，一次淋浴總計加熱時間為20min，則此次淋浴至少需消耗多少天然氣? 4為防止燃氣熱水器在無水或水壓過低時“干燒”，技術人員設計了很多種“水氣聯動”裝置，實現通常所說的“水到氣到”。圖4就是其中一種“水氣聯動”裝置的原理圖，你能看出它的工作原理嗎?請簡述它是如何利用“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致燃氣泄漏，技術人員設計了“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，請根據這個原理圖，簡述它是怎樣實現“火滅斷氣”功能的?五、(18分)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，請根據這些資料完成相應的計算： 一、外形尺寸(mm) 二、技術數據1圖6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數據，請估算L形掛鉤受到的最大向下拉力F及對應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：熱水器內部有兩個加熱管。請你根據銷售人員的介紹，猜測并畫出內部加熱電路的主要結構(簡化的等效電路圖)。然后依據你的猜想，計算出每個加熱管的電阻值。3產品說明書上標明：當達到設定溫度，停止加熱后，如果水溫降到低于設定溫度4時，熱水器將自動以設置功率將桶內的水加熱至設定溫度，如此反復直至手動停止加熱。小芳想到了國家提倡的峰谷電價制度的有關規(guī)定：2011年起，本地的分時電價為：峰時段(08：0022：00)06元度，谷時段(22：00次日08：00)03元度。她想，如果每天下午6點洗浴時需要把20的冷水加熱至50，可以下午直接加熱，也可以早晨8點前加熱好，讓熱水器自動保溫至下午6點，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=42103J(kg)，請幫她通過計算做出哪種方式更省錢的判斷。六、(18分)電動木工機械的發(fā)明和應用大大地降低了木工的勞動強度，且大幅度地提高了勞動效率。木工圓鋸機就是一種常見的用來鋸切木料的電動木工機械。如圖7所示為某型號電動木工圓鋸機，其主要結構如圖8所示。它采用電動機作為動力，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動以鋸開木料。它的主要技術數據如下表：1小明仔細觀察圓形鋸盤后發(fā)現，圓形鋸盤的周邊除了有齒外，還開有圖9所示的很深的縫，縫的底端打有一個小圓孔，鋸齒部分還比鋸盤部分稍厚一些。請你從物理學的角度說說這樣做的道理。2該型號電動木工圓鋸機正常工作時，圖8中的哪一側皮帶上的拉力較大?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92cm，電動機的皮帶輪的直徑為110cm。電動機滿負荷工作時配套電動機輸出機械能的效率為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。試估算該型號電動木工圓鋸機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?2011年全國初中應用物理知識競賽預賽試題（考試時間90分鐘 滿分100分）一 、本題共10小題，每小題2分，共20分。以下各小題給出的四個選項中只有一個是正確的，把正確選項前面的字母填在題后的括號內。1.目前，很多汽車的駕駛室里都有一個叫做GPS(全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))接收器的裝置。GPS接收器通過接收衛(wèi)星發(fā)射的導航信號，實現對車輛的精確定位并導航。衛(wèi)星向GPS接收器傳送信息依靠的是()A.紅外線 B.紫外線 C.電磁波 D.激光 2.圖1為工人師傅用于推車運送純凈水的 圖片，對于這兩種方法中哪種方法比較省力的判斷，下列說法中正確的是()A.圖甲的方法比較省力 B.圖乙的方法比較省力 C.圖甲和圖乙兩種方法所用力的大小相等 D.無法判斷 3.如圖2所示，教室里的天花板下面裝有多擋位吊扇， 當吊扇正常工作時，對于吊扇對天花板的拉力大小與其重力大小的判斷，下列說法中正確的是() A.吊扇在高擋位工作時，拉力等于重力B.吊扇在低擋位工作時，拉力大于重力 C.電扇在任意擋位工作時，拉力等于重力 D.電扇在任意擋位工作時，拉力小于重力 4.在學校的田徑運動會上，小亮注意到發(fā)令臺上有一塊板子，如圖3所示。關于這塊板子的作用，他做了如下猜想，其中正確的是()A.主要用來反射發(fā)令槍的槍聲，所以必須正對著終點計時裁判的方向B.主要用來襯托發(fā)令槍冒出的白煙，所以應該是深色或黑色的 C.主要用來減弱噪聲，所以要把它放在看臺和發(fā)令槍之間 D.主要用來遮陽，所以要把它放在裁判員的頭的上方 5.隨著我國航天員在軌道艙內停留時間的增加，在軌道艙內進行體育鍛煉必將成為航天員需要完成的一項重要工作。下列適合航天員在軌道艙中進行體育鍛煉的運動項目是()A.舉啞鈴 B.跳繩 C .踢毯子 D.拉彈簧拉力器 6.動車組列車進站前的減速過程分為兩個階段進行:第一階段采用再生剎車 技術，速度從250km/h減至90km/h，這期間停止動力供給，列車依靠慣性繼續(xù)前行，并帶動發(fā)電機發(fā)電;第二階段采用機械剎車，速度從90km/h開始不斷減小直至停止。關于列車進站過程中的能量轉化，下列說法中正確的是()A.第一階段減小的動能全部轉化為電能，即電能等于減小的動能 B.第一階段減小的動能有一部分轉化為電能，即電能小于減小的動能 C .第二階段減小的動能主要轉化為內能，且內能等于減小的動能 D.第二階段減小的動能主要轉化為內能，且內能大于減小的動能 7.在晴朗的夜空，我們很容易找到北斗星與北極星，如圖4所示。天剛黑下來的時候，我們觀察并記錄一次北斗星與北極星相對于地面的位置;半夜的時候，我們再次觀察并記錄北斗星與北極星相對于地面的位置。比較這兩次的記錄結果，我們會發(fā)現()A.北斗星和北極星都是運動的 B.北斗星和北極星都是靜止的 c.北斗星是運動的，北極星是靜止的 D.北斗星是靜止的，北極星是運動的 8.在炒花生或栗子時，通常要往鍋里放一些沙子(或粗鹽)。這樣做的主要目的是()A.使炒鍋的溫度更高 B.使花生或栗子受熱均勻且避免與鍋底直接接觸時間過長 C .讓沙子(或粗鹽)吸收一些水分，使花生或栗子更加干酥脆 D.讓沙子(或粗鹽)吸收部分熱量，防止因溫度過高而使花生或栗子變焦 9.人站在哈哈鏡前，會由于哈哈鏡的特殊形狀而使人體不同部位的像或被拉長或被壓短而變形，令人發(fā)笑?，F有一個如圖5甲所示由兩個水平方向的柱面鏡連接而成的哈哈鏡，豎直置于水平地面上。當一個與哈哈鏡等高的人站在其正前方(如圖5乙所示)，他看到的像的情況是()A.上半身的像被拉長 B.下半身的像被拉長 C.全身的像都被拉長 D.全身的像都被壓短 10.圖6甲是某生產流水線上 的產品輸送及計數裝置示意圖。其中S為激光源，Rl為光敏電阻(有光照射時，阻值較?。粺o光照射時，阻值較大)，R2為定值保護電阻，a、b間接“示波器”(示波器的接入對 電路無影響)。水平傳送帶勻速前進，每當傳送帶上的產品通過S與Rl之間時，射向光敏電阻的光線會 被產品擋住。若傳送帶上的產品為均勻正方體，示波器顯示的電壓隨時間變化的關系如圖6乙所示。己知計數器電路中電源兩極間的電壓恒為6V，保護電阻島的阻值為400。則()A.有光照射時光敏電阻Rl的阻值為800 B.有光照射和無光照射時保護電阻R2兩端的電壓之比為1: 2 C.有光照射和無光照射時光敏電阻的阻值之比為1: 2 D.每1 h通過S與Rl之間的產品個數為6000個 二、簡答下列各題每題5分，共30分1.警用弓弩因其發(fā)射時無光、聲音小等特點，被廣泛應用于反恐，如圖7甲所示。圖7乙和丙為兩種配有不同瞄準裝置的弩，它們可用來發(fā)射箭和鋼珠，并配有手柄、肩托等輔助設備。弩弦的拴繞使用了滑輪可有效地減小體積。請觀察它的結構，并分析它的使用過程，其中用到了哪些物理知識? 2.許多轎車后窗玻璃的內壁士都平行地貼有若干條很窄的金屬膜，如圖8所示。駕駛員可以通過開關對其進行控制，當通電時這些金屬膜會發(fā)熱。請回答這些金屬膜的主要作用是什么? 3.圖9中的甲、乙兩圖是同一把平放在一張白紙上的透明刻度尺正放和反放的照片，圖9丙是其沿刻度線方向的橫截面圖。刻度尺的刻度線是用油漆噴上去的。由圖9乙可以看到，每個數字和刻度線的右側都有一個陰影。(1)利用圖9丙說明，該刻度尺的刻度線噴在圖9丙中所標的A、B、C、D的哪個部位?為什么? (2)一般都將刻度尺帶刻度的一側做得較薄，這樣做的好處是什么? 4.一串小彩燈，規(guī)格都是4V 0.2A，每個小彩燈的結構如圖10所示，在正常情況下，細金屬絲由于表面有一層氧化銅而與燈絲支架不導通，若加上200V以上電壓時，氧化銅被擊穿，細金屬絲與燈絲支架導通。若將這種規(guī)格的小彩燈接入220V電路中，為使小彩燈正常發(fā)光，請通過計算說明: (1)應串聯多少個小彩燈? (2)若其中一只小彩燈的燈絲被燒斷，其它小彩燈是否還能發(fā)光?為什么? 5.為了節(jié)省電能，居民樓的樓道燈通常由兩個開關共同控制。一個是利用光敏器 件制成的光控開關，它的作用是光線暗時自動閉合，光線亮時自動斷開;一個是利用聲敏器件制成的聲控開關，它的作用是有聲音時自動閉合電路，兩分鐘后，若再無聲音則自動斷開。( 1)請將圖11甲中的器材連成符合上述樓道燈要求的電路。 (2)小明受樓道燈電路的啟發(fā)，在爺爺的臥室里也安裝了這樣一個聰明的電路。晚上只要拍拍手;燈就亮了，過一會自動熄滅，給爺爺帶來了方便。不過遇到晚上有雷雨，就麻煩了，雷聲使燈不斷被點亮，影響爺爺休息。還有爺爺睡覺前需要這盞燈一直被點亮。現在再給你兩個開關Sl、S2在圖11乙中完成對這個聰明電路的改裝。并分別說明在燈自動工作、晚上打雷需取消自動功能和需要燈一直被點亮時開關Sl、S2的斷開與閉合情況。6.某物理興趣小組的同學設計了圖12甲所示的實驗裝置，在橡皮塞中緊密地插入一根細玻璃管，將此橡皮塞蓋緊在裝滿水的玻璃瓶瓶口，玻璃瓶沿水平方向的截面為圖12乙所示的橢圓。當用力沿圖12所示方向擠壓裝滿水 的玻璃瓶時，會看到細玻璃管內的水面明顯上升。在這里，同學們利用細玻璃管內水面的變化將玻璃瓶的微小形變放大了。請你再列舉兩個用到這種放大方法來觀察物理現象的實驗或用到這種方法來工作的儀器，并簡要說明放大的方法。三、(11分)米線是一種特色小吃。端上餐桌的有:一碗熱湯，上面浮著一層油:一碟切成薄片的鮮肉:一碗已煮熟的米線。食客先把肉片放進湯內，稍候再加入米線?，F有以下資料:湯的初溫97C，比熱容4.2x103J / (kg. C);肉片的質量為0.2kg，初溫22 C ，比熱容3.5xl03J/(kg. C )。基于健康緣故，肉片必須至少在大于80C的湯中保持2min，在這2 min時間里，由于向外界散熱整體溫度將下降約2C 。問:1.碗中油層的作用是什么?2.為實現上述的溫度要求，碗中湯的質量多少應滿足什么條件? 四、(12分)微波爐是一種利用向食物發(fā)射微波，進而將以微波形式存在的電磁能轉化為內能來對食物加熱的廚具。因為微波可以深入食物表面內約5 cm，因此與蒸烤類廚具比較，具有加熱更加迅速的特點。小明家最近買了一個微波爐，他聽人們講利用微波爐對食物加熱，不僅加熱時間短，還具備加熱效率高的特點。為了驗證后一種說法，他決定借助電能表、手表、溫度計等器材實際測量一下微波爐在高火擋燒水時的效率。為此他查看了家中微波爐后面的銘牌，上面注明額定輸入功率為1 200 W，他又查看了他家的單相電子電能表，上面注明3200 imp / kWh(它表示每消耗電能1 kWh，該電能表上面的發(fā)光二極管閃爍3 200次)。之后，他關閉其他所有家用電器，將體積為1L、溫度為20C的水放入微波爐并用高火開始加熱，同時用鐘表計時并記錄電能表上 面的發(fā)光二極管閃爍的次數，歷時4 min，電能表上面的發(fā)光二極管閃爍了256次，此時取出并測得水的溫度為72 C，請你幫助小明計算微波爐燒水時的效率。微波爐中發(fā)射微波的器件叫做微波管，若某微波爐內的微波管只有一只，且該微波管只能在額定電壓下以額定功率工作，請回答這個微波爐是如何僅僅利用這只微波