2011年全国竞赛复赛解析(教师版)

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1、麻江县下司民族中学教师姜佑兴主讲（解析）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≈1.0×103kg/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=6R，在室温下η=1.8×10

2、-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。一．解析：1.红血球在血浆中下沉时受力情况如图所示。红血球由静止开始下沉时，速度很小，根据f=6πηRv可知，所受的粘滞阻力也非常小。由于血浆的密度ρ0小于红血球的密度ρ，红血球受到的浮力小于重力，所以刚开始f+F浮

3、=πρ0gR3，G=mg=ρgV排=πρgR3，所以有6πηRv+πρ0gR3=πρgR3，即9ηv+2ρ0gR2=2ρgR2，解得R=。将η=1.8×10-3Pa·s，v=12mm/h=×10-5m/s，ρ0≈1.0×103kg/m3，ρ≈1.3×103kg/m3，g=10N/kg代入并计算得：R=3×10-6m。9二、(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

4、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：1．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?二．解析：1.需要时间t==s=84×3600s=84h。2.电池板面积S==m2=1m2。3.可供灯具发光时间：

5、t==s=52.5×3600s=52.5h。9三、(16分)（2011初中应用物理知识竞赛试题）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。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240W1．仔细观察电动自行车的构造，会发现很

6、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

7、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)9三、解析：1.(1)电动自行车的车把转向采用轮轴，可减小作用力；(2)电动自行车的车轮与轴之间采用滚珠轴承，减小摩擦力；(3)电动自行车的车把上用把套，增大手与把套之间的摩擦。(4)电动自行车的车轮采用充气轮胎，可减轻行驶时的振动；(5)电动自行车的车轮外胎采用橡胶，且有花纹，可增大与地面的摩擦。2.假设骑车人的质量约为50kg，则地面受到的压强p===Pa=2.25×105Pa。3.额定功率下的电流I=P/U=5A。4