2011年全国第二十一届初中应用物理知识竞赛初赛复赛试题与答案
2011年第21届全国初中应用物理知识竞赛复赛试卷
2011年第二十一届全国初中应用物理竞赛复赛试卷一、解答题（共6小题，满分100分）1．（16分）（2012•河北区二模）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=6πηRν，在室温下η=1.8×10﹣3Pa•s，已知V球=R3，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．（16分）（2014•江阴市校级三模）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．，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？3．（16分）（2012•江阴市校级二模）电动自行车是倍受人们青睐的一种交通工具，如图所示．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．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：A B C（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．（16分）家用燃气快速热水器（如图1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4.2x103J/（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2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3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5．（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：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（08：00～22：00）0.6元/度，谷时段（22：00～次日08：00）0.3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．（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1所示为某型号电动木工圆锯机，其主要结构如图2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（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11.0cm．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？（40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？2011年第二十一届全国初中应用物理竞赛复赛试卷参考答案与试题解析一、解答题（共6小题，满分100分）1．（16分）（2012•河北区二模）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=6πηRν，在室温下η=1.8×10﹣3Pa•s，已知V球=R3，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．0ρρRρRv+R=v=12mm/h=2．（16分）（2014•江阴市校级三模）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．（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？t=计算时间；t=计算时间．t====3．（16分）（2012•江阴市校级二模）电动自行车是倍受人们青睐的一种交通工具，如图所示．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．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：A电动自行车的轮胎上有凹凸不平的花纹，可增大摩擦B车把手有花纹，可增大摩擦C脚踏板上有花纹，可增大摩擦（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）I===2.25 =5A=4．（16分）家用燃气快速热水器（如图1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4.2x103J/（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2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3所示为一种“火灭断气”装置的原理图，请根据这个原理图，简述它是怎得到燃烧的天然气；====0.24m5．（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：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（08：00～22：00）0.6元/度，谷时段（22：00～次日08：00）0.3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．R=f==690N==≈=6．（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1所示为某型号电动木工圆锯机，其主要结构如图2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（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11.0cm．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？（40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？V=就可求出皮带的运行速度F===8.17m/s≈===75.9N参与本试卷答题和审题的老师有：fhp826；china；山东张洪霞；wdsxg；刘伟（排名不分先后）菁优网2015年10月22日。
第二十一届(2011年)全国初中物理竞赛试题
小的动能。
C.第二阶段减小的动能主要转化为内能，且内能等于减小的
动能。
D.第二阶段减小的动能主要转化为内能，且内能大于减小的
动能。
7.在晴朗的夜空，我们很容易找到北斗星与北极星，如图4
所示。天刚黑下来的时候，我们观察并记录一次北斗星与
北极星相对于地面的位置；半夜的时候，我们再次观察并
记录北斗星与北极星相对于地面的位置。比较这两次的记
6.某物理兴趣小组的同学设计了图12甲所示的实验装置，在 橡皮塞中紧密地插入一根细玻璃管，将此橡皮塞盖紧在装满 水的玻璃瓶瓶口，玻璃瓶沿水平方向的截面为图12乙所示的 椭圆。当用力沿图12所示方向挤压装满水 的玻璃瓶时，会 看到细玻璃管内的水面明显上升。在这里，同学们利用细玻 璃管内水面的变化将玻璃瓶的微小形变"放大"了。请你再列 举两个用到这种"放大"方法来观察物理现象的实验或用到这 种方法来工作的仪器，并简要说明"放大"的方法。
六、(15分)随着新能源、低碳等理念的普及，小明设想出了 一种完全以太阳能电池为能源的汽车，以下是他查到的一些 数据:太阳辐射的总功率P总=3.9x1026 W，太阳到地球的距 离口1.5x1011 m，阳光穿过太空和地球周围的大气层到达地 面的过程中的能量损耗约为51%;太阳光垂直照射时，太阳能 电池的能量转化效率最高约为15%;假设一辆太阳能电池车的 质量约为750kg，期望达到的最高时速为72km/h，车辆行驶 过程中的平均阻力约为车重的0.02倍，车身最多能敷设的太 阳能电池板的面积约为8m2，驱动电机能够将输入功率的90% 转化为用于牵引汽车前进的机械功率。(已知半径为r的球的 表面积为S=4πr2) 1.根据以上数据，通过计算对小明的设想进行分析与评价。 2.你对他的设想有什么改进建议?
2011年第二十一届全国初中应用物理竞赛复赛试卷参考答案与试题解析
2011年第二十一届全国初中应用物理竞赛复赛试卷参考答案与试题解析1、分析：（1）先对红血球进行受力分析，然后比较红血球受到竖直向上和竖直向下合力的大小确定红血球的运动状态；（2）先表示出红血球受到的浮力和重力，然后根据红血球在血浆中匀速下沉时，受到平衡力作用的等价关系，化简得出R的表达式，然后将已知条件代入式中即可求得．解答：解：（1）红血球在血浆中下沉时，受到竖直向下的重力和竖直向上的粘滞阻力和浮力；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小于红细胞的密度ρ，红血球受到的浮力小于重力，所以开始f+F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f+F浮=G时，红血球就会匀速下沉．（2）当红血球在血浆中匀速下沉时，受到平衡力作用，因此有：f+F浮=G；F浮=ρ0V排g=ρ0R3g=ρ0gR3，G=mg=ρV排g=ρR3g=ρgR3，∵f=6πηRv∴6πηRv+ρ0gR3=ρgR3即R=已知：g=10N/kg，η=1.8×10﹣3Pa﹒s，v=12mm/h=×10﹣5m/s，ρ0≈1.0×103kg/m3，ρ≈1.3×103kg/m3代入上式得：R==3×10﹣6m．答：红血球半径的大小3×10﹣6m．2、分析：（1）已知蓄电池的容量和输出功率，利用t=计算时间；（2）已知太阳能的转换效率和太阳辐射最大强度及需要达到的最大功率，利用效率公式计算得出面积；（3）已知蓄电池的容量和灯泡的功率，利用t=计算时间．解答：解：（1）蓄电池的容量：W=12V×500A•h×（90%﹣20%）=12V×500A×3600s×（90%﹣20%）=1.512×107J；需要的时间：t===302400s=84h；（2）电池板面积：S===1m2；（3）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，与（1）蓄电池的电量由20%充至90%相符，即蓄电池的容量相等，故可供灯具发光时间：t灯===189000s=52.5h．答：（1）将蓄电池的电量由20%充至90%需84h；（2）太阳能电池板的面积至少要1m2；（3）最多可供灯具正常发光52.5h．3、分析：（1）根据影响滑动摩擦力的大小因素，从增大和减小摩擦的知识点去分析即可．（2）估计中学生的质量大约为50kg，电动自行车对地面的压力等于中学生和电动车的重力之和，利用G=mg求出其大小，再根据压强公式求出对地面的压强．（3）根据表格中数据可知额定功率和额定电压，根据I=求出额定电流．（4）已知正常工作电压和容量，根据W=UIt求出蓄电池一次充足电可储存的能量；（5）根据电动自行车行驶克服阻力做功为W=fs，因蓄电池储存能量的80%提供给电动机，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%，用于电动自行车行驶克服阻力做功，即W×80%×75%=fs，就可以求出电动车行驶的路程S．（6）电动自行车相对于内燃机来说，减少了尾气和热量的排放，以及噪声的污染但蓄电池使用寿命短且废弃后会环境有污染．解答：解：（1）电动自行车的构造上蕴含着丰富的物理知识：①电动自行车的轮胎上有凹凸不平的花纹，可增大摩擦；②车把手有花纹，可增大摩擦；③脚踏板上有花纹，可增大摩擦；④车把的构造是轮轴，省力；⑤车轮是圆形的，滚动摩擦比滑动摩擦小．故答案为：A、电动自行车的轮胎上有凹凸不平的花纹，可增大摩擦；B、车把手有花纹，可增大摩擦；C、脚踏板上有花纹，可增大摩擦．（2）假设汽车人的质量约为50kg，人骑车时对地面的压力为人和车的重力之和，则路面受到的压强：P====2.25×105Pa答：路面受到的压强大约2.25×105Pa．（3）电动自行车额定工作下的电流：I===5A答：电动自行车以额定功率行驶时通过电动机线圈的电流是5A．（4）蓄电池储存的电能：W=UIt=48V×12A×3600s=2.07×106J．答：蓄电池充足电后储存的能量是2.07×106J．（5）因为电动自行车匀速行驶，所以f=F，据题意可得：W×80%×75%=fs∴S===4.14×104m答：蓄电池充一次电最多能完全依靠储存的电能连续行驶4.14×104m．（6）优点：不会排放尾气、噪音小；缺点：蓄电池一般使用一定时间后就需更换，废弃后的电池易污染环境．4、分析：（1）水的凝固点是0℃，水在结冰过程中体积会膨胀；（2）已知热水器的额定热负荷和1min，可以得到在此时间产生的热量Q；已知1min加热水的体积，可以得到1min加热水的质量；已知水的质量、比热和升高的温度，可以得到吸收的热量；已知水吸收的热量和热水器产生的热量，两者之比就是热水器的烧水效率；（3）已知热水器的额定热负荷和淋浴时间，可以得到在此时间产生的热量Q淋；已知需要的热量和天然气的热值，利用V=得到燃烧的天然气；（4）水箱中进水时，对膜片有向左的压力，压力足够大时，弹簧被压缩，燃气阀门打开，热水器供热；反之燃气阀门关闭；（5）物体具有热胀冷缩的性质，但不同物体的热膨胀程度不同，双金属片就是两片热膨胀程度相差很大的金属片铆合而成．解答：解：（1）气温低于0℃时，使用后的热水器中残存的水会结冰．水结冰后，密度变小，体积膨胀，很容易把热水器胀破．所以，气温低于0℃时，用后需要打开放水塞，放尽机体内存水，再拧紧；（2）热水器正常工作1min，产生的热量为Q=Pt=16×103W×60s=9.6×105J1min内加热水的质量为m=ρV=1.0×103kg/m3×8×10﹣3m3=8kg这些水吸收的热量为Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×8kg×25℃=8.4×105J热水器的烧水效率为η===87.5%；答：热水器的烧水效率为87.5%；（3）一次淋浴需要的热量为Q淋=Pt淋=16×103W×1200s=1.92×107J需要完全燃烧的天然气的体积为V气===0.24m3；答：一次淋浴需要完全燃烧0.24m3的天然气；（4）当进水口处有水压时，膜片的右面就会受到向左的压力，克服弹簧的弹力向左推动阀杆，打开进气阀门使燃气接入主火管道；反之，如果此时的水压很小或者无水，则膜片受到的向左的压力就会减小甚至消失，燃气阀门就会在弹簧的压力下向右移动而关闭，停止进气；（5）火焰燃烧时，双金属片外侧的金属温度升高时膨胀的更多，双金属片向下弯曲，推动燃气阀门打开；如果因为意外的原因使火焰熄灭，双金属片的温度降低，外侧金属收缩的更多，双金属片向上伸直，拉动燃气阀门关闭，防止燃气外泄．5、分析：（1）用铭牌可知电热水器的净重和容积，根据m=ρV和G=mg求出电热水器的总重，然后对静止的热水器受力分析，根据二力平衡条件可知竖直方向对L形挂钩向下的拉力；以悬挂架下端为轴，可以把热水器看成杠杆，根据杠杆的平衡条件求出电热水器上端所受的水平向左的拉力即膨胀螺钉所受的摩擦力．（2）这台热水器共有三挡加热功率且最大功率等于剩余两功率之和据此可以猜想两电热管并联，据此画出等效电路图；根据R=分别求出两加热管的电阻．（3）忽略加热过程的热损失，根据W=Q=cm△t求出直接加热消耗的电能，并求出下午加热支出的电费；先求出早晨8点前加热支出的电费，再根据W=Q=cm△t求出加热升温4℃所需电能和最大功率加热时的时间，因时间很小可以忽略不计；降低4℃所需时间为190min，至下午6点共需要三次加热，进一步求出三次消耗的电能和支出的电费，总电费等于这两者之和；然后比较这中方案支出的电费即可判断那种更经济．解答：解：（1）电热水器的总重：G总=m电g+ρ水gV=19×10N/kg+1.0×103kg/m3×50×10﹣3m3×10N/kg=690N，电热水器挂在L形挂钩上时，其受力情况如下：挂钩竖直方向：向上的拉力F和向下电热水器的总重G总，水平方向：向右的支持力和向左膨胀螺钉的拉力，此时膨胀螺钉受到的拉力和摩擦力是一对平衡力；因电热水器静止，所以沿竖直方向二力平衡，因此对L形挂钩向下的拉力F=G=690N；因L形挂钩静止，电热水器上端所受的水平向左的拉力等于膨胀螺钉所受的摩擦力；以悬挂架下端为轴，把热水器看成杠杆，则根据杠杆的平衡条件可得fD=G总C，f===690N．（2）由热水器的三档位的数值关系猜测得热水器加热部分的等效电路图如下图所示：其中加热管R1的额定功率为1000W，电热管R2的额定功率为1500W；加热管的电阻分别为：R1===48.4Ω，R2==≈32.3Ω．（3）①忽略加热过程的热损失，直接加热消耗的电能为：W1=Q1=cm△t1=4.2×103J/（kg•℃）×50kg×（50℃﹣20℃）=6.3×106J=1.75KW•h，下午加热的电费支出为：0.6元/KW•h×1.75KW•h=1.05元；②早晨8点前加热，电费支出为：0.3元/KW•h×1.75KW•h=0.525元；加热升温4℃所需电能：W2=Q2=cm△t2=4.2×103J/（kg•℃）×50kg×（50℃﹣46℃）=8.4×105J，加热升温4℃所需时间（设加热功率为2500W）t1===336s=5.6min，（这段加热时间可以忽略不计）降低4℃所需时间为190min，至下午6点共需要三次加热，消耗电能：W3=3W2=3×8.4×105J=2.52×106J=0.7KW•h，电费支出：0.6元/KW•h×0.7KW•h=0.42元；总支出：0.525元+0.42元=0.945元，所以，第二方案更省钱．答：（1）L形挂钩受到的最大向下拉力为690N，此时膨胀螺钉与承重墙体间的摩擦力为690N．（2）内部加热电路的主要结构如上图所示，每个加热管的电阻值分别为48.4Ω、32.3Ω．（3）第二方案更省钱．6、分析：（1）影响摩擦力大小的因素有两个：压力和接触面的粗糙程度，锯盘锯木料时，要尽量减少锯盘与木料之间的摩擦力．（2）分析锯盘的转动方向，从而得出电动机的皮带轮转动方向，皮带轮拉动哪侧的皮带，哪侧的拉力就越大．（3）已知电动机皮带轮的半径，求出其周长S；再根据转速求出转一转所用的时间t，根据V=就可求出皮带的运行速度V．根据“电动机满负荷工作时配套电动机输出机械能的效率为90%”求出输出的机械功率，再根据F=计算出皮带上较大的拉力与较小的拉力的差值．（4）把皮带轮所受拉力的情况可等效为左侧皮带拉力为0N，右侧带拉力为330N，设圆形锯盘所受木料的阻力为F1，结合轮轴的公式进行求解．解答：解：（1）①锯齿部分比锯盘部分稍厚一些，木料的锯切口的宽度就会比锯盘厚度略大一点，这就可以有效的减少锯开的木料对锯盘盘面的压力，从而减少木料对锯盘盘面的摩擦阻力；②锯齿部分比锯盘部分稍厚一些，再加上锯盘周边所开的缝及缝的底端所打的孔，这就保证了锯开的木料与锯盘盘面之间的缝隙能够时时充满空气，从而避免受到因大气压把锯开的木料紧紧压在锯盘盘面上而造成的对锯盘盘面间的摩擦阻力；③被锯开的木料与锯盘盘面之间随时充入空气，有利于锯盘散热．（2）右侧皮带上的拉力较大．由锯盘上的锯齿形状及分布情况可以看出，圆形锯盘在锯木头时应该顺时针转动，那么，与圆形锯盘共轴安装的皮带轮也应该顺时针转动；由此可以推知，电动机的皮带轮也应该顺时针转动；所以，电动机的皮带轮应该拉右侧的皮带而不拉左侧的皮带；因此，右侧皮带上的拉力应该大于左侧皮带上的拉力．（3）电动机满负荷正常工作时皮带的运行速度：V===8.17m/s，电动机满负荷工作时配套电动机输出机械能的效率为90%：P输出=3000W×90%=2700W；左右两侧皮带上的拉力之差（即电动机输出的驱动力）为：F==≈330N；答：皮带上较大的拉力与较小的拉力的差值是330N．（4）皮带轮所受拉力的情况可等效为左侧皮带拉力为0N，右侧带拉力为330N；皮带传动的效率为100%．不计其轴转动的摩擦损耗，设圆形锯盘所受木料的阻力为F1，由轮轴公式得：==则：F1===75.9N．答：圆形锯盘所受到的木料的阻力是圆75.9N．。
第二十一届（2011年）全国初中物理竞赛试题-完整版
2011年第二十—届全国初中应用物理竞赛试题一、本题共10小题，每小题2分，共20分。
以下各小题给出的四个选项中只有一个是正确的, 把正确选项前面的字母填在题后的括号内。
1.目前，很多汽车的驾驶室里都有一个叫做GPS （全球卫星定位系统）接收器的装置。
GPS 接收器 通过接收卫星发射的导航信号，实现对车辆的精确定位并导航。
卫星向GPS 接收器传送信息依靠 的是 （）A.红外线B.紫外线C.电磁波D.激光于这两种方法比较省力勺是（）A.图甲朗方法比较省力。
法比较省力。
列说法中2.图1为工人师傅用于推车运送纯净水的 图片，对法中哪种方的判断，下B.图乙的方C.图甲和图乙两种方法所用力的大小相等。
D.无法判断。
图33. 如图2所示，教室里的天花板下面装有多挡位吊扇， 当吊扇正常工作时，对于吊扇对天花板的拉力大小与其重力大小的判断，下列说法中正确的是（）A. 吊扇在高挡位工作时，拉力等于重力。
B. 吊扇在低挡位工作时，拉力大于重力。
C. 电扇在任意挡位工作时，拉力等于重力。
D. 电扇在任意挡位工作时，拉力小于重力。
4. 在学校的田径运动会上，小亮注意到发令台上有一块“板子”，如图3所示：关于这块板子的作用，他做了如下猜想，其中正确的是（）A.主要用来反射发令枪的枪声，所以必须正对着终点计时裁判的方向。
B.主要用来衬托发令枪冒出的白烟，所以应该是深色或黑色的。
C.主要用来减弱噪声，所以要把它放在看台和发令枪之间OD.主要用来遮阳，所以要把它放在裁判员的头的上方。
5.随着我国航天员在轨道舱内停留时间的增加，在轨道舱内进行体育锻炼必将成为航天员需要完成的一项重要工作；下列适合航天员在轨道舱中进行体育锻炼的运动项目是（）A.举哑铃B.跳绳C.踢毯子D.拉弹簧拉力器6.动车组列车进站前的减速过程分为两个阶段进行:第一阶段采用“再生刹车”技术，速度从250km/h减至90km/h,这期间停止动力供给，列车依靠惯性继续前行，并带动发电机发电：第二阶段采用机械刹车，速度从90km/h开始不断减小直至停止：关于列车进站过程中的能量转化,下列说法中正确的是（）A.第一阶段减小的动能全部转化为电能，即电能等于减小的动能。
整理年第二十一届全国初中应用物理竞赛试题
2011年第二十一届全国初中应用物理比赛试题注意事项：．请在密封线内填写所在地域、学校、姓名和考号。
．用蓝色或黑色钢笔、圆珠笔书写。
．本试卷共有六个大题，满分100分。
．答卷时间：2011年3月27日（礼拜日）上午9:30～11:10。
题号一二三四五六七分数复核人得分评卷人一、此题共10小题，每题2分，共20分。
以下各小题给出的四个选项中只有一个是正确的，把正确选项前方的字母填在题后的括号内。
1．日前，好多汽车的驾驶室里都有一个叫做GPS(全世界卫星定位系统）接收器的装置。
GPS接收器经过接收卫星发射的导航信号，实现对车辆的精准定位并导航。
卫星向GPS接收器传递信息依赖的是()A．红外线B．紫外线C．电磁波D．激光2．图l为工人师傅用手推车运送纯净水的图片，对于这两种方法中哪一种方法比较省力的判断，以下说法中正确的选项是()A．图甲的方法比较省力B．图乙的方法比较省力CD．没法判断E3．如图2所示，教室里的天花板下边装有多档位吊扇，当吊扇正常工作时，对于吊扇对天花板的拉力大小与其重力F大小的判断，以下说法中正确的选项是()G．吊扇在高档位工作时，拉力等于重力H．吊扇在低档位工作时，拉力大于重力IJ．风扇在随意档位工作时，拉力小于重力K4．在学校的田径运动会上，小亮注意到发令台上有一块“板子”，如图3所示。
对于这块板子的作用，他做了以下猜想，此中正确的L是()M．主要用来反射发令枪的枪声，所以一定正对着终点计时裁判的方向．主要用来烘托发令枪冒出的白烟，所以应当是深色或黑色的．主要用来遮阳，所以要把它放在评判员的头的上方．跟着我国航天员在轨道舱内逗留时间的增添，在轨道舱内进行体育锻炼势必成为航天员需要达成的一项重要工作。
以下合适航天员在轨道舱中进行体育锻炼的运动项目是()A．举哑铃C．踢毽子B．跳绳D．拉弹簧拉力器．动车组列车进站前的减速过程分为两个阶段进行：第一阶段采纳“重生刹车”技术，速度从250km/h减至90km/h，这时期停止动力供应，列车依赖惯性持续前行，并带动发电机发电；第二阶段采纳机械刹车，速度从90km/h 开始不停减小直至停止。
2011年第二十一届全国初中物理竞赛复赛试题【含答案】
2011年第二十一届全国初中应用物理竞赛复赛试题一、 (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4R3，试根据以上信息解答下列问f=6R，在室温下=1．8×10-3Pa﹒s，已知V球=3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。
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：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?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。
2011年 全国初中奥林匹克物理竞赛试题和答案
2011年第二十一届全国初中应用物理竞赛试题注意事项：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100分。
4．答卷时间：2011年3月27日（星期日）上午9:30—11:10一、本题共10小题，每小题2分，共20分。
以下各小题给出的四个选项中只有一个是正确的，把正确选项前面的字母填在题后的括号内。
1．目前，很多汽车的驾驶室里都有一个叫做GPS(全球卫星定位系统)接收器的装置。
GPS接收器通过接收卫星发射的导航信号，实现对车辆的精确定位并导航。
卫星向GPS接收器传送信息依靠的是( )A．红外线B．紫外线C．电磁波D．激光2．图1为工人师傅用手推车运送纯净水的图片，对于这两种方法中哪种方法比较省力的判断，下列说法中正确的是( )A．图甲的方法比较省力B．图乙的方法比较省力C．图甲和图乙两种方法所用力的大小相等D．无法判断3．如图2所示，教室里的天花板下面装有多挡位吊扇，当吊扇正常工作时，对于吊扇对天花板的拉力大小与其重力大小的判断，下列说法中正确的是( )A．吊扇在高挡位工作时，拉力等于重力B．吊扇在低挡位工作时，拉力大于重力C．电扇在任意挡位工作时，拉力等于重力D．电扇在任意挡位工作时，拉力小于重力4．在学校的田径运动会上，小亮注意到发令台上有一块“板子”，如图3所示。
关于这块板子的作用，他做了如下猜想，其中正确的是( )A．主要用来反射发令枪的枪声，所以必须正对着终点计时裁判的方向B．主要用来衬托发令枪冒出的白烟，所以应该是深色或黑色的C．主要用来减弱噪声，所以要把它放在看台和发令枪之间D．主要用来遮阳，所以要把它放在裁判员的头的上方5．随着我国航天员在轨道舱内停留时间的增加，在轨道舱内进行体育锻炼必将成为航天员需要完成的一项重要工作。
下列适合航天员在轨道舱中进行体育锻炼的运动项目是( )A．举哑铃B．跳绳C．踢毽子D．拉弹簧拉力器6．动车组列车进站前的减速过程分为两个阶段进行：第一阶段采用“再生刹车”技术，速度从250km／h减至90km／h，这期间停止动力供给，列车依靠惯性继续前行，并带动发电机发电；第二阶段采用机械刹车，速度从90km／h开始不断减小直至停止。
2011年第二十一届全国初中应用物理竞赛初赛试卷参考答案与试题解析
2011年第二十一届全国初中应用物理竞赛试卷参考答案与试题解析1、分析：GPS接收器接收的是电磁波．解答：解：GPS接收器通过接收卫星发射的导航信号，实现对车辆的精确定位并导航．卫星向GPS接收器传送信息依靠的是电磁波．故选A．2、分析：分别对甲乙两种情况进行受力分析．两图最大的区别是一拉一推，导致小车对地面的压力不同，由此产生的小车与地面之间的摩擦力不同，当然摩擦力越小越省力．解答：解：拉车时，人对车的拉力一般是斜向上的，这样会减小车对地面的压力，从而减小了车与地面之间的摩擦力，所以较省力；而推车时，人用力方向一般是斜向下的，这样会增大车对地面的压力，从而增大了车与地面之间的摩擦力，所以推车较费力．故选A．3、分析：风扇静止，静止就是一种平衡状态，平衡状态时受到的就是一对平衡力，从而判断出重力G和拉力T的关系；电风扇转动时，风扇叶片就会对空气施加一个向下的力，由于物体间力的作用是相互的，所以风扇叶受到了一个空气施加的反作用力，此时风扇叶片虽然转动，但位置没有变化，此时风扇叶片依然受到的是平衡力，根据平衡力的知识分析．解答：解：电风扇静止时受到的重力和固定杆对它的拉力是一对平衡力，即拉力T1=重力；电风扇转动时，风扇叶对空气施加了一个向下的力，由于物体间力的作用是相互的，空气对风扇叶施加了一个向上的反作用力；此时风扇叶受到了三个力的作用，重力G、固定杆对扇叶的拉力T2、空气对扇叶施加的力T′，风扇在这三个力的作用下在竖直方向上静止，所以G=T2+T′，所以T2＜G．故选D．4、分析：由于光速远远大于声速，为了记录的成绩更加准确，所以在运动场上，终点计时员是看到发令枪冒出的白烟计时，而不是听枪声计时，由此入手，即可确定黑色板子的作用．解答：解：在赛场上终点计时员是看到发令枪冒出的白烟计时的，为了便于计时员清晰的看到发令枪冒出的白烟，所以选用深色的板子来衬托发令枪冒出的白烟．故选B．5、分析：在轨道舱内，物体处于完全失重状态．根据运动时是否受到重力的影响来分析解答此题．解答：解：在失重状态下，可以用很小的力举哑铃、跳绳、踢毽子，起不到锻炼身体的作用；在失重状态下，要拉开弹簧拉力器，与在正常的不失重状态下一样，需要航天员施加较大的拉力，航天员可以通过拉弹簧拉力器来锻炼身体．故选D．6、分析：物体由运动而具有的能叫动能，影响动能大小的因素：质量、速度．质量越大，速度越大，动能越大；发电机是将其他形式的能转化为电能的机器．解答：解：A、B、第一阶段减速过程中，由于速度变小，所以动能变小，由于继续行驶并带动发电机发电，故将一部分动能转化为电能．减小的动能有一部分转化为电能，即电能小于减小的动能；故A错误，B正确；C、D、第二阶段减小的动能有一部分转化为内能，有一部分转化成了电能，所以内能小于减小的动能，故C错误，D错误．故选B．7、分析：判断一个物体是运动还是静止，要看它与所选的参照物之间是否有位置变化，有位置变化则相对运动，无位置变化则相对静止．解答：解：北极星差不多正对着地轴，从地球北半球上看，它的位置几乎不变；北斗星在不同的季节和夜晚不同的时间，出现于天空不同的方位．所以天刚黑下来的时候，我们观察并记录一次北斗星与北极星相对于地面的位置；半夜的时候，我们再次观察并记录北斗星与北极星相对于地面的位置．比较这两次的记录结果，我们会发现北斗星相对于地面的位置发生了改变，而北极星相对于地面的位置没变，所以说北斗星是运动的，北极星是静止的．故选C．8、分析：由题干可以看出，炒花生或栗子，与炒其他食物的不同之处就是“要往锅里放一些沙子（或粗盐）”，要分析这样做的原因，就要分析放一些沙子（或粗盐）后在炒的过程中会有哪些变化，然后与题中的四个选项进行对比，便不难得出答案了．解答：解：A、放入沙子（或粗盐），对火焰的燃烧并没有影响，不能改变炒锅的温度，该选项错误．B、放入沙子（或粗盐）后，就会使被炒的食品与沙子（或粗盐）混合起来，使得花生或栗子受热均匀且避免与锅底直接接触时间过长，可以避免栗子变焦，该选项的说法是正确的．C、即便是不加沙子（或粗盐），花生或栗子中的水分在高温的环境下，同样会蒸发掉的，所以加不加沙子，并不是食品更加干酥脆的根本原因，该选项错误．D、加入沙子后，的确可以吸收部分热量，但是对于锅中被炒物体的温度来说，并没有影响，所以选项D的说法也是错误的．故选B．9、分析：哈哈镜由凸面镜和凹面镜组成．凸面镜对光线有发散作用，成缩小的虚像；凹面镜对光线有会聚作用，成放大的虚像．解答：解：哈哈镜中凸起的部分就相当于一个凸面镜，成缩小的像，所以人像变短；凹下去的部分相当于一个凹面镜，成放大的像，所以人像变长．故选B．10、分析：（1）由甲图可知，两电阻串联，根据题意可知有光照射时光敏电阻R1阻值的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化和定值电阻两端的电压变化，根据串联电路的电压特点可知R1两端电压的变化；由图象知R1的电压U1=2V，根据串联电路电压的特点求出R2的电压，根据欧姆定律求出电路中的电流和求出R1的电阻．（2）R1无激光照时，R1与R2串联，由图象可得R1的电压U1′=4V，根据串联电路的电压特点求出R2两端的电压，根据欧姆定律求出电路中的电流和此时R1的电阻，即可得出有光照射和无光照射时保护电阻R2两端的电压之比和光敏电阻的阻值之比．（3）由图象可知：每经过0.6s，就有一个产品通过计数装置，可以求出平均每小时通过的产品个数．解答：解：（1）由甲图可知：R1、R2串联，由光敏电阻有光照射时阻值较小可知，当有光照射时，R1的阻值变小，电路的总电阻变小；根据I=可知，电路中的电流变大；根据U=IR可知，R2两端的电压变大；根据串联电路总电压等于各分电压之和可知，R1两端的电压变小，即R1两端的电压较低，由图象知R1的电压U1=2V，则U2=U﹣U1=6V﹣2V=4V，电路中的电流：I===0.01A，光敏电阻的阻值：R1===200Ω，故A不正确．（2）R1无激光照时，由图象可得U1′=4V，U2′=U﹣U1′=6V﹣4V=2V，所以，有光照射和无光照射时保护电阻R2两端的电压之比U2：U2′=4V：2V=2：1，故B不正确；I′===0.005A，此时电阻R1的阻值：R1′===800Ω，所以，光照射和无光照射时光敏电阻的阻值之比R1：R1′=200Ω：800Ω=1：4，故C不正确；（3）由图象可知：每经过0.6s，就有一个产品通过计数装置．n==6000个，故D正确．故选D．11、分析：（1）增大的压强方法：增大压力或减小受力面积；减小压强的方法：减小压力或增大受力面积．（2）减小摩擦的方法：增加物体间的正压力或增大接触面的粗糙程度；减小摩擦的方法：减小正压力或减小接触面的粗糙程度．（3）能量的转化：通过做功，能量可以由一种形式转化为另一种形式．（4）光的传播：在同一均匀介质中光沿直线传播；面镜可以使光发生反射，该改变光的传播方向；透镜可以使光发生折射，改变光的传播方向．（5）滑轮组的作用：可以改变力的大小或方向．解答：答：①手柄上的花纹增加了手柄的粗糙程度，可增大手柄与手之间的摩擦力．②箭身细长，减小了箭与空气的接触面积，从而减小空气阻力．③弓箭或钢球离开弩弦时获得一定的速度，由于惯性能继续向前运动．④箭头尖锐，箭头与物体接触时减小了受力面积，从而增大了压强．⑤利用弩的弹力发弓箭时，弩的弹性势能转化为箭的动能．⑥肩托的使用，增大了弓与人的接触面积，增大了拉弓时弓对人的压力的受力面积，使压强减小．⑦目标发出或反射的光沿直线传播，经瞄具进入人眼，准确锁定目标．⑧目标发出或反射的光沿直线传播，经光学瞄准镜折射后进入人眼，便于精确瞄准．⑨滑轮组可以使人拉弓的力变小，使放箭时更省力．12、分析：冬天，温度较低，空气中的水蒸气遇到冷的窗玻璃会液化成小水珠或凝华成小冰粒．当通电时这些金属膜会发热，小水滴受热汽化，小冰粒受热熔化成小水珠又汽化了．便于司机通过驾驶室上方的反光镜观察车后面的情况．解答：答：金属膜的主要作用：①在冬季，使附着在窗玻璃表面上的小水滴汽化或小冰粒熔化并汽化，使附着在玻璃窗外表面上和积雪熔化；②便于司机通过驾驶室上方的反光镜观察车后面的情况．13、分析：（1）刻度线喷在刻度尺背面，刻度尺薄的一侧；光透过透明刻度尺发生折射，数字与刻度线不透光在后面纸上形成阴影．（2）使用刻度尺测量物体长度时，刻度线要尽可能地靠近被测物体；利用刻度尺画线时，刻度尺越薄，线段长短的误差越小．解答：答：（1）刻度线喷在刻度尺背面，刻度尺薄的一侧，由图丙知C处为反面，且此处刻度尺较薄，则刻度线在C处；目的是让刻线靠近被测物体，减小测量误差；（2）刻度尺有刻度的一边做的较薄，是为了在使用刻度尺画线的时候笔尖贴近刻度尺，线更容易画直；同时由于笔尖贴近刻度线，更容易画出符合要求的线段．14、分析：（1）由小彩灯上标的“4V 0.2A”可知，小彩灯正常发光时的电压为4V，而家庭电路的电压为220V，所以小彩灯的连接方式应为串联，再根据串联电路的电压关系求灯的个数；（2）该灯丝烧断后，220V的电压会加在这个彩灯上，使细金属丝表面上的氧化铜被击穿，电路导通，其它小彩灯能发光．解答：解：（1）要使灯泡正常发光，应将灯泡串联，让小彩灯串联后的总电压为220V，由串联电路的特点知串联个数：n==55个；故答案为：55．（2）如图所示，当某个小彩灯L的灯丝烧毁时，AB间形成断路，220V电压就直接加到细金属丝与灯丝导电支架AB之间；氧化层被击穿，细金属丝与灯丝导电支架导通，此时烧坏的这个灯只相当于一段导线（如图），起到连接作用，这样220V的电压又重新分加在其它的未烧坏的彩灯上，使它们能继续工作．但是每个灯上的电压有一点儿升高，不过还不至于烧毁灯丝．当然，烧毁的小彩灯太多时，其余小彩灯也会因为电压过高而被烧毁．15、分析：（1）电路中开关控制用电器时，开关和用电器是串联的；光控开关和声控开关同时控制一盏灯，同时符合光暗到一定程度，而且有一定的声音时电灯才发光，两个开关和灯泡应该是串联的．（2）雷雨天，通过对开关S1、S2的操作，取消自动功能，灯始终不会被点亮，说明开关S1、S2中有一个起总开关的作用；则另一开关与声控开关和光控开关串联后并联．当正常天气时，可以闭合总开关，断开另一个开关，晚上同样起到拍拍手，灯就亮了，过一会自动熄灭．解答：解：（1）用导线将光控开关、声控开关、电灯以及电源依次连接即可如下图所示：（2）先将声控开关和光控开关串联，然后再与S1并联，并联后与灯泡、开关S2以及电源顺次连接，如图所示：16、分析：放大法：物理实验中常遇到一些微小物理量的测量．为提高测量精度，常需要采用合适的放大方法，选用相应的测量装置将被测量进行放大后再进行测量．解答：答：手捏玻璃瓶，玻璃瓶会发生形变，但形变太小，不能直接观察．但采用图中所示方法后，通过细玻璃管内水柱的上升间接知道了瓶子发生的形变，利用液柱变化放大了瓶子的形变，这就是微小现象放大法．除此以外，还有很多地方也用到了这种方法．如：①将正在发声的音叉靠近用细线悬吊着的乒乓球，通过乒乓球反复被弹开显示音叉在振动；②温度计的玻璃管做的很小，用液柱的长度变化显示液体的热胀冷缩；③金属盒压强计用指针的摆动显示金属盒的形变程度；④用托盘天平的指针是否指在分度盘的中央显示天平的横梁是否平衡．17、分析：（1）减小液体的蒸发表面积可有效减慢蒸发，这样也会使液体不会很快变凉，碗中的油层便起到了很好的减缓水的蒸发散热的作用．（2）从题可知，肉片必须至少在大于80℃的汤中保持2min，在这2min时间里，由于向外界散热整体温度将下降约2℃，从而可以计算出肉和汤混合后的温度．而把肉放进汤里，肉的温度升高，吸收热量，汤的温度降低，放出热量，根据热平衡方程Q吸=Q放便可以计算出汤的质量．解答：解：（1）碗中油由于其密度比水小且不易蒸发，漂浮在水的表面上，使水的蒸发面积减小，则减小了水的蒸发而带走热量，使汤的温度不易降低．（2）∵肉片必须至少在大于80℃的汤中保持2min，在这2min时间里，由于向外界散热整体温度将下降约2℃，∴肉和汤混合后的温度至少为：t=80℃+2℃=82℃，把肉放进汤里，肉的温度升高，吸收热量，汤的温度降低，放出热量，t0汤=97℃，c汤=4.2×103J/（kg•℃），m肉=0.2kg，t0肉=22℃，c肉=3.5×103J/（kg•℃），根据热平衡方程Q吸=Q放得：c肉m肉（t﹣t0肉）=c汤m汤（t0汤﹣t），即：3.5×103J/（kg•℃）×0.2kg×（82℃﹣22℃）=4.2×103J/（kg•℃）×m汤×（97℃﹣82℃）解得：m汤≈0.67kg．答：（1）碗中油层的作用是使水的蒸发面积减小，则减小了水的蒸发而带走热量，使汤的温度不易降低．（2）为实现上述的温度要求，碗中汤的质量至少为0.67kg．18、分析：（1）微波炉的效率等于水吸收的热量与微波炉消耗的电能之比；①已知发光二极管闪烁的次数，根据“3200imp/kW•h（它表示每消耗电能1kW•h，该电能表上面的发光二极管闪烁3200次）”可计算出在4min内微波炉消耗的电能；②已知水的体积，利用m=ρV可以计算出水的体积；③已知水的质量，水的初温、末温、利用Q=cm△t计算出水吸收的热量；（2）现在的微波炉是间断性工作的，通过调整工作与停止的时间比调整功率．解答：解：（1）①4min微波炉消耗的电能：W==×3.6×106J=2.88×105J；②水的质量：m=ρV=1.0×103kg/m3×10﹣3m3=1kg；③水吸收的热量：Q=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（72℃﹣20℃）=2.18×105J；微波炉的效率：η=×100%=×100%=76%；（2）微波炉是间断性工作的：①当微波炉中的微波管在额定电压下以额定功率连续工作时，设定为高火档；②当微波炉中的微波管在额定电压下以额定功率间歇工作时，设定为非高火档；③并且工作时间与不工作时间的比值越小，微波炉的档位越低．答：（1）微波炉烧水时的效率为76%；（2）通过调整微波炉的工作与停止的时间比调整功率．19、分析：分两种情况分析：（1）压力传感开关受到竖直向下的拉力达到10N时闭合，通过控制水泵从进水口向桶内注水．由于压力传感开关受到竖直向下的拉力等于圆柱体重减去受到的浮力，可求圆柱体受到的浮力，利用阿基米德原理求圆柱体排开水的体积，进而求出圆柱体浸入水中深度为水面2与圆柱体下表面7之间的深度，此时桶内水面处于右图位置2处，桶内水的体积V3=40L，根据h3=得出水面2与桶底3之间的深度，可求圆柱体下表面7与桶底3之间的深度h7、圆柱体B露出水面深度为9与2之间的长度h9；（2）压力传感开关受到竖直向下的拉力达到4N时闭合，通过控制水泵从进水口向桶内注水．由于压力传感开关受到竖直向下的拉力等于圆柱体重减去受到的浮力，可求圆柱体受到的浮力，利用阿基米德原理求圆柱体排开水的体积，进而求出圆柱体浸入水中深度为水面2与圆柱体下表面7之间的深度、圆柱体露出水面深度为圆柱体顶端8与水面1之间的长度h5，圆柱体A浸入水中的深度为4到5间的深度h8，此时桶内水面处于如图的位置1处，桶内水的容积为V4=200L，根据h4=得出水面1与桶底3之间的深度，进而求出圆柱体下表面7与桶底3之间的深度h7、圆柱体B露出水面深度为9与2之间的长度h9，水面1到桶底6之间的长度h6，最后求出，圆柱体A顶端到桶底的距离就是拴在圆柱体A上绳子长度L1=h6﹣h5，也就是图中5与9之间的高度；圆柱体A、B之间的绳子长度L2=h4﹣h浸2﹣h7．解答：解：（1）压力传感开关受到竖直向下的拉力达到10N时闭合，通过控制水泵从进水口向桶内注水．由于压力传感开关受到竖直向下的拉力等于圆柱体重减去受到的浮力，圆柱体受到的浮力：F浮1=2G﹣F1=2×6N﹣10N=2N，圆柱体排开水的体积：V排1===2×10﹣4m3=200cm3，圆柱体浸入水中深度为水面2与圆柱体下表面7之间的深度：h浸1===0.05m=5cm，此时桶内水面处于右图位置2处，桶内水的体积V3=40L，根据h3===0.08m=8cm得出水面2与桶底3之间的深度为8cm，圆柱体下表面7与桶底3之间的深度h7=h3﹣h浸1=8cm﹣5cm=3cm，圆柱体B露出水面深度为9与2之间的长度h9=h2﹣h浸1=12cm﹣5cm=7cm；（2）压力传感开关受到竖直向下的拉力达到4N时闭合，通过控制水泵从进水口向桶内注水．由于压力传感开关受到竖直向下的拉力等于圆柱体重减去受到的浮力，圆柱体受到的浮力：F浮2=2G﹣F2=2×6N﹣4N=8N，圆柱体排开水的体积：V排2===8×10﹣4m3=800cm3，圆柱体浸入水中深度为水面2与圆柱体下表面7之间的深度：h浸2===20cm，圆柱体露出水面深度为圆柱体顶端8与水面1之间的长度h5=2h2﹣h浸2=2×12cm﹣20cm=4cm，圆柱体A浸入水中的深度为4到5间的深度h8=h2﹣h5=12cm﹣4cm=8cm，此时桶内水面处于如图的位置1处，桶内水的容积为V4=200L，根据h4===0.4m=40cm得出水面1与桶底3之间的深度为40cm，圆柱体下表面7与桶底3之间的深度h7=h3﹣h浸1=8cm﹣5cm=3cm，圆柱体B露出水面深度为9与2之间的长度h9=h2﹣h浸1=12cm﹣5cm=7cm；水面1到桶底6之间的长度h6=h1﹣h4=50cm﹣40cm=10cm，圆柱体A顶端到桶底的距离就是拴在圆柱体A上绳子长度：L1=h6﹣h5=10cm﹣4cm=6cm，也就是图中5与9之间的高度；圆柱体A、B之间的绳子长度：L2=h4﹣h浸2﹣h7=40cm﹣20cm﹣3cm=17cm．答：两段细线的长度分别为6cm、17cm．20、分析：（1）根据公式P=Fv先求出最大机械输出功率；再求出需要的电功率和垂直于太阳光的太阳能电池板得到的太阳辐射最大功率，最后求出车上的太阳能电池板能提供的最大功率；几个数据进行比较即可得出结论；（2）可以从车的重量、受到的阻力、机械损耗、车速等方面考虑．解答：解：（1）v=72km/h=20m/s；驱动电机需要达到的最大机械输出功率：P机=Fv=kmgv=0.02×750kg×10N/kg×20m/s=3000W；需要的电功率P电==≈3333W；P大==W=676W；P电池=η3P大S=15%×676×8W=811W＜3333W；以上数据为天气晴朗、太阳能电池板始终垂直于阳光时的数据，实际上汽车上的电池板很难做到始终于阳光垂直，其实际提供的电功率会小于P电池；不能满足驱动电机的需求．（2）减轻车体自身的重力、降低车辆行驶时的阻力、减小机械损耗、降低车辆设计最高时速、提高电机的效率、兼容其他能源动力、使用蓄电池供电、在车的顶部安装折叠式太阳能电池板、停车时将太阳能电池板转化的电能存入蓄电池、研发高效率太阳能电池板等．。
2011年第二十一届全国初中应用物理竞赛试题参考答案
2011年第二十一届全国初中应用物理竞赛试题参考答案一、选择题（每小题2分，共20分）1、C．2、A．3、D．4、B．5、D.6、B.7C.8、B.9B.10D二、简答题（每题5分，共30分）1、①手柄上有花纹，表面粗糙增大摩擦。
②箭身细长，减小空气阻力。
③弓箭或钢珠离开弓弦后能继续运动，物体具有惯性。
④箭头尖锐，减小受力面积，增大压强。
⑤利用弩的弹力发射弓箭，将弹性势能转化为动能。
⑥肩托：增大受力面积，减小压强。
⑦瞄具：光的直线传播。
⑧光学瞄准镜：光的折射（凸透镜成像、望远镜）、光的直线传播。
⑨滑轮组：装箭时省力。
⑩滑轮组：放箭时省距离。
（每答对一种作用给1分）2、①在冬季，使附着在窗玻璃内表面上的小水珠汽化或小冰粒熔化并汽化，使附着在玻璃外表面的积雪熔化。
②便于司机通过驾驶室上方的反光镜观察车后的情况。
（①中每种物态变化1分，共3分，②3分）3、（1）①C所在部位。
②为了让刻度线贴近被测物体，减小误差。
（2）①刻度尺有刻度的一边做得较薄，是为了在应用刻度尺画线时毛尖贴近刻度尺，线更容易画直。
②由于毛尖贴近刻度线，更容易画出长度符合要求的线段。
（（1）①1分②2分（2）2分）4、（1）应串联接入电路的彩灯个数：n＝220v/4v＝55个（2）此时电路总电阻：R＝55×4/0.2Ω=1100Ω当其中一只彩灯灯丝烧断瞬间，彩灯等效电路如图答1所示，将所有正常彩灯当成一个电阻R灯丝，由于此时金属丝与灯丝支架不导通，灯丝烧断的彩灯电阻R断比正常彩灯的灯丝总电阻R灯丝大很多。
（3）根据串联电路特点可得：U断＝UR断/（R灯丝+R断）；又因为R断/（R灯丝+R断）＝1 （4）U断＝U＝220v，此时灯丝烧断了的彩灯两端U断约为220v，大于200v，氧化铜被击穿，金属丝与灯丝支架将导通，此后灯丝烧断了的彩灯相当于导线，220v的电压将加在其他未被烧坏的彩灯两端，所以其他彩灯能继续发光。
5、（1）见图答2。
2011全国物理初中应用物理知识竞赛试题及答(word版)
2011年全国初中应用物理知识竞赛预赛试题（考试时间90分钟满分100分）一、本题共10小题，每小题2分，共20分。
以下各小题给出的四个选项中只有一个是正确的，把正确选项前面的字母填在题后的括号内。
1.目前，很多汽车的驾驶室里都有一个叫做GPS(全球卫星定位系统)接收器的装置。
GPS接收器通过接收卫星发射的导航信号，实现对车辆的精确定位并导航。
卫星向GPS接收器传送信息依靠的是 ( )A.红外线B.紫外线C.电磁波D.激光2.图1为工人师傅用于推车运送纯净水的图片，对于这两种方法中哪种方法比较省力的判断，下列说法中正确的是 ( )A.图甲的方法比较省力B.图乙的方法比较省力C.图甲和图乙两种方法所用力的大小相等D.无法判断3.如图2所示，教室里的天花板下面装有多挡位吊扇，当吊扇正常工作时，对于吊扇对天花板的拉力大小与其重力大小的判断，下列说法中正确的是 ( )A.吊扇在高挡位工作时，拉力等于重力B.吊扇在低挡位工作时，拉力大于重力C.电扇在任意挡位工作时，拉力等于重力D.电扇在任意挡位工作时，拉力小于重力4.在学校的田径运动会上，小亮注意到发令台上有一块"板子"，如图3所示。
关于这块板子的作用，他做了如下猜想，其中正确的是 ( )A.主要用来反射发令枪的枪声，所以必须正对着终点计时裁判的方向B.主要用来衬托发令枪冒出的白烟，所以应该是深色或黑色的C.主要用来减弱噪声，所以要把它放在看台和发令枪之间D.主要用来遮阳，所以要把它放在裁判员的头的上方5.随着我国航天员在轨道舱内停留时间的增加，在轨道舱内进行体育锻炼必将成为航天员需要完成的一项重要工作。
下列适合航天员在轨道舱中进行体育锻炼的运动项目是( )A.举哑铃B.跳绳 C .踢毯子 D.拉弹簧拉力器6.动车组列车进站前的减速过程分为两个阶段进行:第一阶段采用"再生刹车" 技术，速度从250km/h减至90km/h，这期间停止动力供给，列车依靠惯性继续前行，并带动发电机发电;第二阶段采用机械刹车，速度从90km/h开始不断减小直至停止。
1年第二十一届全国初中应用物理竞赛复赛试题解析
本人声明：本资源属本人原创作品，授予21世纪教育网独家发行。
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。
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=6πηRν，在室温下η=1.8×10-3Pa·s，已知V球=43πR3，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<G,红血球会加速下沉；随着红血球下沉速度增大，粘滞阻力增大，当f+F浮=G时，红血球就会匀速下沉。
2.当红血球在血浆中匀速下沉时，受到的几个力平衡，所以f+F浮=G因f=6πηRv，F浮=G排=ρ0gV排=ρ0g·43πR3=43πρ0g R3，G=mg=ρgV排=43πρg R3，所以有6πηRv +43πρ0g R 3=43πρg R 3， 即9ηv+2ρ0g R 2=2ρg R 2， 解得R=()092vgηρρ-。
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第二十一届2011年全国初中应用物理知识竞赛初赛试题一、本题共10小题，每小题2分，共20分。
以下各小题给出的四个选项中只有一个是正确的，把正确选项前面的字母填在题后的括号内。
1.目前，很多汽车的驾驶室里都有一个叫做GPS(全球卫星定位系统)接收器的装置。
GPS接收器通过接收卫星发射的导航信号，实现对车辆的精确定位并导航。
卫星向GPS接收器传送信息依靠的是( )A.红外线B.紫外线C.电磁波D.激光2.图1为工人师傅用于推车运送纯净水的图片，对于这两种方法中哪种方法比较省力的判断，下列说法中正确的是( )A.图甲的方法比较省力。
B.图乙的方法比较省力。
C.图甲和图乙两种方法所用力的大小相等。
D.无法判断。
3.如图2所示，教室里的天花板下面装有多挡位吊扇，当吊扇正常工作时，对于吊扇对天花板的拉力大小与其重力大小的判断，下列说法中正确的是( )A.吊扇在高挡位工作时，拉力等于重力。
B.吊扇在低挡位工作时，拉力大于重力。
C.电扇在任意挡位工作时，拉力等于重力。
D.电扇在任意挡位工作时，拉力小于重力。
4.在学校的田径运动会上，小亮注意到发令台上有一块“板子”，如图3所示；关于这块板子的作用，他做了如下猜想，其中正确的是( )A.主要用来反射发令枪的枪声，所以必须正对着终点计时裁判的方向。
B.主要用来衬托发令枪冒出的白烟，所以应该是深色或黑色的。
C.主要用来减弱噪声，所以要把它放在看台和发令枪之间。
D.主要用来遮阳，所以要把它放在裁判员的头的上方。
5.随着我国航天员在轨道舱内停留时间的增加，在轨道舱内进行体育锻炼必将成为航天员需要完成的一项重要工作；下列适合航天员在轨道舱中进行体育锻炼的运动项目是( )A.举哑铃B.跳绳 C .踢毯子 D.拉弹簧拉力器6.动车组列车进站前的减速过程分为两个阶段进行:第一阶段采用“再生刹车”技术，速度从250km/h减至90km/h，这期间停止动力供给，列车依靠惯性继续前行，并带动发电机发电；第二阶段采用机械刹车，速度从90km/h开始不断减小直至停止；关于列车进站过程中的能量转化，下列说法中正确的是( )A.第一阶段减小的动能全部转化为电能，即电能等于减小的动能。
B.第一阶段减小的动能有一部分转化为电能，即电能小于减小的动能。
C.第二阶段减小的动能主要转化为内能，且内能等于减小的动能。
D.第二阶段减小的动能主要转化为内能，且内能大于减小的动能。
7.在晴朗的夜空，我们很容易找到北斗星与北极星，如图4所示。
天刚黑下来的时候，我们观察并记录一次北斗星与北极星相对于地面的位置；半夜的时候，我们再次观察并记录北斗星与北极星相对于地面的位置。
比较这两次的记录结果，我们会发现( )A.北斗星和北极星都是运动的。
B.北斗星和北极星都是静止的。
C.北斗星是运动的，北极星是静止的。
D.北斗星是静止的，北极星是运动的。
8.在炒花生或栗子时，通常要往锅里放一些沙子(或粗盐)；这样做的主要目的是( )A.使炒锅的温度更高。
B.使花生或栗子受热均匀且避免与锅底直接接触时间过长。
C.让沙子(或粗盐)吸收一些水分，使花生或栗子更加干酥脆。
D.让沙子(或粗盐)吸收部分热量，防止因温度过高而使花生或栗子变焦。
9.人站在哈哈镜前，会由于哈哈镜的特殊形状而使人体不同部位的像或被拉长或被压短而变形，令人发笑。
现有一个如图5甲所示由两个水平方向的柱面镜连接而成的哈哈镜，竖直置于水平地面上。
当一个与哈哈镜等高的人站在其正前方(如图5乙所示)，他看到的像的情况是( )A.上半身的像被拉长。
B.下半身的像被拉长。
C.全身的像都被拉长。
D.全身的像都被压短。
10.图6甲是某生产流水线上的产品输送及计数装置示意图。
其中S为激光源，R为光敏电阻(有光照射时，l阻值较小；无光照射时，阻值较大)，R2为定值保护电阻，a、b间接“示波器”(示波器的接入对电路无影响)。
水平传送带匀速前进，每当传送带上的产品通过S与Rl之间时，射向光敏电阻的光线会被产品挡住。
若传送带上的产品为均匀正方体，示波器显示的电压随时间变化的关系如图6乙所示。
己知计数器电路中电源两极间的电压恒为6V，保护电阻岛的阻值为400Ω。
则( )A.有光照射时光敏电阻Rl 的阻值为800Ω。
B.有光照射和无光照射时保护电阻R2两端的电压之比为1:2。
C.有光照射和无光照射时光敏电阻的阻值之比为1:2。
D.每1 h通过S与Rl之间的产品个数为6000个。
二、简答下列各题(每题5分，共30分)1.警用弓弩因其发射时无光、声音小等特点，被广泛应用于反恐，如图7甲所示。
图7乙和丙为两种配有不同瞄准装置的弩，它们可用来发射箭和钢珠，并配有手柄、肩托等辅助设备弩弦的拴绕使用了滑轮可有效地减小体积。
请观察它的结构，并分析它的使用过程，其中用到了哪些物理知识?2.许多轿车后窗玻璃的内壁上都平行地贴有若干条很窄的金属膜，如图8所示。
驾驶员可以通过开关对其进行控制，当通电时这些金属膜会发热。
请回答这些金属膜的主要作用是什么?3.图9中的甲、乙两图是同一把平放在一张白纸上的透明刻度尺正放和反放的照片，图9丙是其沿刻度线方向的横截面图。
刻度尺的刻度线是用油漆喷上去的。
由图9乙可以看到，每个数字和刻度线的右侧都有一个阴影。
(1)利用图9丙说明，该刻度尺的刻度线喷在图9丙中所标的A、B、C、D的哪个部位?为什么? (2)一般都将刻度尺带刻度的一侧做得较薄，这样做的好处是什么?4.一串小彩灯，规格都是"4V、0.2A"，每个小彩灯的结构如图10所示，在正常情况下，细金属丝由于表面有一层氧化铜而与灯丝支架不导通，若加上200V以上电压时，氧化铜被击穿，细金属丝与灯丝支架导通。
若将这种规格的小彩灯接入220V电路中，为使小彩灯正常发光，请通过计算说明: (1)应串联多少个小彩灯? (2)若其中一只小彩灯的灯丝被烧断，其它小彩灯是否还能发光?为什么?5.为了节省电能，居民楼的楼道灯通常由两个开关共同控制。
一个是利用光敏器件制成的“光控开关”，它的作用是光线暗时自动闭合，光线亮时自动断开；一个是利用声敏器件制成的“声控开关”，它的作用是有声音时自动闭合电路，两分钟后，若再无声音则自动断开。
(1)请将图11甲中的器材连成符合上述楼道灯要求的电路。
(2)小明受楼道灯电路的启发，在爷爷的卧室里也安装了这样一个“聪明”的电路。
晚上只要拍拍手，灯就亮了，过一会自动熄灭，给爷爷带来了方便。
不过遇到晚上有雷雨，就麻烦了，雷声使灯不断被点亮，影响爷爷休息。
还有爷爷睡觉前需要这盏灯一直被点亮。
现在再给你两个开关S l 、S 2，在图11乙中完成对这个“聪明”电路的改装。
并分别说明在灯自动工作、晚上打雷需取消自动功能和需要灯一直被点亮时开关S l 、S 2的断开与闭合情况。
6.某物理兴趣小组的同学设计了图12甲所示的实验装置，在橡皮塞中紧密地插入一根细玻璃管，将此橡皮塞盖紧在装满水的玻璃瓶瓶口，玻璃瓶沿水平方向的截面为图12乙所示的椭圆。
当用力沿图12所示方向挤压装满水 的玻璃瓶时，会看到细玻璃管内的水面明显上升。
在这里，同学们利用细玻璃管内水面的变化将玻璃瓶的微小形变"放大"了。
请你再列举两个用到这种"放大"方法来观察物理现象的实验或用到这种方法来工作的仪器，并简要说明"放大"的方法。
三、(11分)"米线"是一种特色小吃。
端上餐桌的有:一碗热汤，上面浮着一层油:一碟切成薄片的鲜肉:一碗已煮熟的米线。
食客先把肉片放进汤内，稍候再加入米线。
现有以下资料:汤的初温97°C，比热容4.2x103J / (kg. °C);肉片的质量为0.2kg ，初温22 °C ，比热容3.5xl03J/(kg. °C )。
基于健康缘故，肉片必须至少在大于80°C 的汤中保持2min ，在这2 min 时间里，由于向外界散热整体温度将下降约2°C 。
问:1.碗中油层的作用是什么?2.为实现上述的温度要求，碗中汤的质量多少应满足什么条件?四、(12分)微波炉是一种利用向食物发射微波，进而将以微波形式存在的电磁能转化为内能来对食物加热的厨具。
因为微波可以深入食物表面内约5 cm ，因此与蒸烤类厨具比较，具有加热更加迅速的特点。
小明家最近买了一个微波炉，他听人们讲利用微波炉对食物加热，不仅加热时间短，还具备加热效率高的特点。
为了验证后一种说法，他决定借助电能表、手表、温度计等器材实际测量一下微波炉在高火挡烧水时的效率。
为此他查看了家中微波炉后面的铭牌，上面注明额定输入功率为1 200 W ，他又查看了他家的单相电子电能表，上面注明3200 imp / kW·h(它表示每消耗电能1 kW·h ，该电能表上面的发光二极管闪烁3 200次)。
之后，他关闭其他所有家用电器，将体积为1L 、温度为20°C 的水放入微波炉并用高火开始加热，同时用钟表计时并记录电能表上 面的发光二极管闪烁的次数，历时4 min ，电能表上面的发光二极管闪烁了256次，此时取出并测得水的温度为72 °C，请你帮助小明计算微波炉烧水时的效率。
微波炉中发射微波的器件叫做微波管，若某微波炉内的微波管只有一只，且该微波管只能在额定电压下以额定功率工作，请回答这个微波炉是如何仅仅利用这只微波管实现在不同挡位工作的呢?五、 (12分〉小明的父亲为了解决全家人夏季淋浴问题，想自己动手:作一个太阳淋浴器，他买来了一个圆柱形金属桶，一个压力传感开关，两个圆柱体以及细线若干。
初步设计如图13所示，其中A 、B 两个圆柱体通过细绳与压力传感开关相连。
己知:圆柱形金属桶的底面积S l =0.5 m 2，高h 1=50 c m;压力传感开关的作用是当它受到竖直向下的拉力达到10 N 时闭合，通过控制水泵从进水口向桶内注水，当拉力等于4N 时断开，水泵停止向桶内注水:两个圆柱体的底面积S 2=40 cm 2，高h 2=12 cm ，每个圆柱体重G=6N 。
要求当水桶内储水量达200 L 时停止注水，当储水量剩余40L时开始注水。
请你帮助小明的父亲在其初步设计的基础上，求出满足上述要求的两段细线的长度。
(压力传感开关与金属桶间的距离、细绳质量与体积、计算储水量时圆柱体排水体积忽略不计)六、(15分)随着新能源、低碳等理念的普及，小明设想出了一种完全以太阳能电池为能源的汽车，以下是他查到的一些数据:太阳辐射的总功率P 总=3.9x1026 W ，太阳到地球的距离口1.5x1011 m ，阳光穿过太空和地球周围的大气层到达地面的过程中的能量损耗约为51%;太阳光垂直照射时，太阳能电池的能量转化效率最高约为15%;假设一辆太阳能电池车的质量约为750kg ，期望达到的最高时速为72km/h ，车辆行驶过程中的平均阻力约为车重的0.02倍，车身最多能敷设的太阳能电池板的面积约为8m 2，驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率。