1 初三物理寒假奥赛资料14 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0 1. 0103kg/m3，红血球的密度 1.3103kg/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=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6fR，在室温下=1.810-3Pas，已知343VR球，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。2 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l 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。 下表为某型号风光互补路灯系统配置方案。问：风力发电机太阳能电池组件最小启动风速1.0m/s 太阳能电池36W 最小充电风速2.0m/s 太阳能转化效率15% 最大限制风速12.0m/s 蓄电池500Ah-12V 最大输出功率400W 大功率 LED 路灯80W-12V 1当风速为60m 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240Wm2，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? 图 1 3 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，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，与普通白行车相同。下表是某型号电动白行车主要技术参数。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12Ah 电动机额定电压48V 额定功率240W 1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) (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? 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 ) 4 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8107Jm3，水的比热容为4.2x103J(kg )。生产许可证XK00-1020044 执行标准GB6932-2001 型号JSD-D8JA 燃气种类天然气额定燃气压强2000Pa 额 定 热 负 荷16kW 适用水压0.025MP a0.75MPa 额定产热水能力8L/min (t=25K) 额定电压3V (DC) 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0 时，用后请打开放水塞，放尽机体内存水，再拧紧, ”。请解释为什么要这样做? 2试求该型号家用燃气快速热水器正常工作时的烧水效率。3若在额定产热水能力下进行淋浴，一次淋浴总计加热时间为20min，则此次淋浴至 少需消耗多少天然气? 4为防止燃气热水器在无水或水压过低时“干烧”，技术人员设计了很多种“水气联动”装置，实现通常所说的“水到气到”。图4就是其中一种“水气联动”装置的原理图，你能看出它的工作原理吗?请简述它是如何利用“水到”来控制“气到”的。5为了防止热水器工作过程中加热火焰意外熄灭导致燃气泄漏，技术人员设计了“火灭断气”的装置。如图5 所示为一种“火灭断气”装置的原理图，请根据这个原理图，简述它是怎样实现“火灭断气”功能的? 图 3 5 五、 (18 分)小芳家里新买了一台电热水器，从“用户手册”中，她获得了以下资料，请根据这些资料完成相应的计算：一、外形尺寸 (mm) A B C D E F 781 100 196 196 353 434 二、技术数据额定功率 /W 1000/1500/2500 额定压力 /MPa 0.8 额定电压 /V 交流 220 容积/L 50 频率/Hz 50 净重/kg 19 1图 6 为安装示意图，安装时要将L 形挂钩用膨胀螺钉固定在承重墙上，上表是热水 器的部分数据，请估算L 形挂钩受到的最大向下拉力F 及对应此时膨胀螺钉与承重墙体间的摩擦力f.2这台热水器共有三挡加热功率，销售人员曾介绍说：热水器内部有两个加热管。请 你根据销售人员的介绍，猜测并画出内部加热电路的主要结构(简化的等效电路图)。然后依据你的猜想，计算出每个加热管的电阻值。3产品说明书上标明：当达到设定温度，停止加热后， 如果水温降到低于设定温度4时，热水器将自动以设置功率将桶内的水加热至设定温度，如此反复直至手动停止加热。小芳想到了国家提倡的峰谷电价制度的有关规定： 2011 年起，本地的分时电价为：峰时段 (08： 0022：00)06 元度， 谷时段 (22：00次日08： 00)03 元度。她想，如果每天下午6 点洗浴时需要把20的冷水加热至50，可以下午直接加热，也可以早晨8 点前加热好，让热水器自动保温至下午6 点，哪种方式更省钱呢?为此她利用热水器提供的测温功能测量了水温从50降至46需要190 分钟，已知c水=4.2 103J(kg )，请帮她通过计算做出哪种方式更省钱的判断。6 六、(18 分)电动木工机械的发明和应用大大地降低了木工的劳动强度，且大幅度地提高了劳动效率。 木工圆锯机就是一种常见的用来锯切木料的电动木工机械。如图 7 所示为某型号电动木工圆锯机，其主要结构如图8 所示。 它采用电动机作为动力，通过皮带传动的方式带动与圆形锯盘共轴安装的皮带轮，从而带动周边有齿的圆形锯盘高速转动以锯开木料。它的主要技术数据如下表：1小明仔细观察圆形锯盘后发现，圆形锯盘的周边除了有齿外，还开有图9 所示的很深的缝， 缝的底端打有一个小圆孔，锯齿部分还比锯盘部分稍厚一些。请你从物理学的角度说说这样做的道理。2该型号电动木工圆锯机正常工作时，图 8中的哪一侧皮带上的拉力较大?并说明你做出判断的理由。3若测得与圆形锯盘共轴安装的皮带轮的直径为9.2cm，电动机的皮带轮的直径为110cm。电动机满负荷工作时配套电动机输出机械能的效率为90，则此时皮带上较大的拉力与较小的拉力的差值是多大? 4若将皮带传动的效率看作100，共轴传动的摩擦损耗不计。试估算该型号电动木工圆锯机安装最大锯盘正常工作时，圆形锯盘所受到的木料的阻力是多大? 初三物理寒假奥赛资料14参考解答与评分标准一、（ 16 分）参考答案1红血球在血液中下沉时受力情况如图答-1 所示。红血球由静止开始下沉时，速度很小，根据6fR可知，所受的粘滞阻力也非常小，由于血浆的密度0小于红血球的密度 ，红血球受到的最大锯盘直径mm 400 最大锯切厚度mm 125 配套电动机额定功率kW 3 额定转速r/min 1420 额定电压V 380 额定电流A 5.0 额定频率Hz 50 型号Y100L2-4 防护等级IP44 7 浮力小于重力所以刚开始fF浮G ,红血球会加速下沉；随着红血球下沉速度变大，粘滞阻力增大，当fF浮=G时，红血球就会匀速下沉。,4 分2当红血球在血浆中匀速下沉时，受到的几个力平衡所以fF浮=G ,2 分因6fR33 0004433FGV gR ggR浮排排,2 分334433GmgVgR ggR球,2 分所以有33 044633RgRgR即22 0922gRgR所以有092()Rg,2 分将31.8 10 Pa s，5112/10/3mm hm s，33 01.0 10/kg m，331.3 10/kg m10/gNkg代入并计算得：610Rm,2 分二、（ 16 分）参考答案1需要时间 1 25 0 03 6 0 0( 9 0 %2 0 % )8450WtshP,6 分2电池板面积2236=1%PSmmP电辐240 15,4 分3可供灯具发光时间1 25 0 03 6 00( 9 0 %20 % )5 2. 580WtshP灯 灯,6 分三、（ 16 分）参考答案1略 ,3 分2假设骑车人的质量约为50kg，则地面受到的压强：5 - 42+()( 5 04 0)1 0/=2. 2 51 04 01 0GGmmgFk gk gNk gpP aSSSm人人车车,3 分8 说明：答案在（1.72.5） 105Pa 的均可得分3额定功率下的电流240548PWIAUV,2 分4蓄电池储存的电能E=UIt=48V 12A 3600s=2.07106J,3 分5因为电动自行车匀速行驶，所以k Efs6 40. 82. 071 00. 7 54. 1 41 030kEJsmfN,3 分6优点：不会排放废气，噪音小缺点：蓄电池使用一定时间后就需更换，废弃后的电池易污染环境。 四、（ 16 分）参考答案1 气温低于O时使用后的燃气热水器中的残存的水会结冰。水站冰后， 密度变小 体积涨大这样很容易把燃气热水器胀破。所以，气温低于O 时使用燃气热水器后应打开放水塞放尽机体内存水，再拧紧。,3 分2该型燃气热水器正常工作lmin燃料燃烧放出的热量：. 3516 10609.6 10QP tWsJ放额,1 分1min 内加热的水的质量：1/8/min1min8mVkgLLkg水温上升 t=25K=251min 内水吸热：30054.2 10/()8258.4 10Qcm tJkg CkgCJ吸,1 分燃气热水器正常工作时烧水的效率558. 41 01 0 0 % =1 0 0 %87. 5 %9. 61 0QJQJ吸放,2 分3一次淋浴所需燃料燃烧放出的热量：3716 1020601.92 10QPtJJ放,1 分需要完全燃烧天然气的体积为：7 3 731.92 100.248 10/QJVmqJ m放,2 分4当