第二十三届“国际科学与和平周”全国中小学生(江苏地区)“盛虹”杯金钥匙科技竞赛 高中个人初赛赛题
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时间:2024-08-17 10:21:07
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第二十三届“国际科学与和平周”全国中小学生(江苏地区)“盛虹”杯金钥匙科技竞赛 高中个人初赛赛题【专家解说】:第二十三届国际科学与和平周全国中小学生(江苏地区)“盛虹”杯金钥匙科技
【专家解说】:第二十三届国际科学与和平周全国中小学生(江苏地区)“盛虹”杯金钥匙科技竞赛
高中个人初赛赛题答案
(满分190分,其中附加题60分)
一、知识题(满分30分)
(一)、选择题(每题1分,共15分)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
A D A B A D D C A D A A C D B
(二)、判断题(每题1分,共15分)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
× √ × √ × × × × √ × √ × × × √
二、综合应用题(共2题,每题20分,共40分)(以下问题另用纸作答)
1.答案:我们以打上旋球为例。①乒乓球旋转根本原因是,球受力的作用线没经过球的质心,球拍以一定倾角,向前上方快速击球时,给球的力是切向摩擦力(使球旋转)和撞击力(使球平动)的合力,合力的方向不指向球心(质心),而是使球向前上方运动的同时,又绕水平横轴旋转,形成上旋球。
②球在空中的运动轨迹,包括落到对方桌面跳起后的运动轨迹(如图所示),都是一条明显的“香蕉球”曲线,特别是下落阶段的轨迹,曲率显得更大。
③上旋球在空中运动时,受3个力的作用:一是空气阻力,它的方向与球的前进方向相反;二是重力,它的方向指向地心;三是因球旋转着向前运动时,球的上侧面空气流速较小,下侧面的空气流速较大。根据伯努利原理,上面受到的压强较大,下面受到的压强较小,上下形成的压强差产生的力,方向与球的运动方向垂直。在这3个力的共同作用下,形成香蕉型运动轨迹,同时使下落阶段曲线的曲率半径更小。
评分标准:
1.正确解释上旋球旋转的原因;(7分)
2.正确描述球的运动轨迹;(6分)
3.正确解释球运动轨迹形成的原因。(7分)
2.答案: 我们知道,原子是由原子核和绕核旋转的电子构成的,原子核是由带正电荷的质子和不带电的中子构成。如果用中子轰击铀-235,铀原子核会分裂成2个较小质量的新原子核,还会放出2~3个中子和其他射线,同时释放出巨大的裂变能。释放出的中子再轰击别的铀-235原子核,又会引起新的核裂变,新的裂变又产生新的中子和裂变能,如此不断持续下去,形成链式反应。这种链式反应,1秒钟内能大约产生1000代中子,从而在极短的时间里可释放出巨大核能。在核反应堆中,为了控制核反应速度,需要用镉等材料制造的控制棒吸收中子,以控制中子数量。用水等作为慢化剂和冷却剂,慢化剂用于减慢中子速度,使核反应速度得到有效控制;冷却剂(水)将裂变能转变成蒸汽的热能,再转变成涡轮机的机械能,最后变成电能。
日本福岛核电站用的是沸水堆,它的主要特点:一是推动蒸汽涡轮机的蒸汽是直接在堆芯里生成的,水蒸气经设在反应堆顶部的汽水分离器分离干燥后,由管线引出,送到涡轮机带动发电机发电。从涡轮机出来的蒸汽经冷凝、处理后,再送回堆芯加热。这里的循环水,既是裂变能的冷却剂,又是中子的慢化剂,因此含有放射性物质。 二是由于反应堆上部被汽水分离器占用,控制棒只能安放在反应堆的下部(控制棒一般安放在反应堆的上方,一旦发生事故,可依靠控制棒的重力自己落下,使反应堆自动停堆),必须依靠其他动力上推,插入堆芯,实现对核反应速度的控制。
当3月11日下午,大地震发生后,控制棒上插,反应堆安全停堆,堆芯热功率很快下降。这时,只要冷却水能不断注入、冷却,堆芯就没事。但是,地震摧毁了外电网,外电源不可用;应急柴油机开始发电,带动水泵向堆芯注水,但是几分钟后,大海啸来了,机房被淹,柴油机无法使用;尽管有蓄电池,但容量较小;而随后运来的移动式柴油机的发电机,因其接口和电站的接口不兼容。一个个措施都失败了,水泵无法启动,不能向堆芯注水冷却。而堆芯燃料棒裸露,余热不断产生,安全壳内的温度、压力持续上升。由于高温条件下,水或水蒸气和燃料棒的保护壳锆发生反应,生成氧化锆和大量氢气。为了防止反应堆压力容器超压爆炸,操作人员向厂房内释放蒸气卸压。因蒸汽含有的大量氢气,和氧混合后,遇高温或明火产生强烈爆炸,将反应堆厂房摧毁,致使含有放射性碘和铯的蒸汽外泄。
评分原则:因各人查找的资料不同,表述的内容可能不同,甚至会有矛盾,可根据具体情况,按20、15、10、5四个等级给分。
三、发散思维题(20分)
参考答案:①家庭的灶具、热水器、取暖器、电热毯等各种家用电气,必须严格按照规定要求,正确安装和使用; ②知道不同火灾,使用不同的灭火办法; ③室内各种加热器、明火要远离易燃物品; ④人不在家的时候,要关掉火源、取暖器电源; ⑤一旦遇到家中煤气、天然气泄漏,不能打电话、开电灯、开排气扇等家用电气,也不能用力碰撞金属物体,以免引起电火花和火星,而引起爆炸起火; ⑥家用电器负荷不能超载; ⑦保险丝不可用铜丝、铁丝代替,以免负荷超过时,无法熔断而起火; ⑧抽烟的人不可在床上抽烟,以免不小心引燃床上易燃物品; ⑨不让小孩玩火; ⑩牢记火警电话119,一有火情,及时报警等。
评分标准:
1.只要对防火减灾有效,都是正确的;
2.每答对1个得2分,总分最多不超过20分。
四、作文题(40分)
评分原则:
1.立意积极、切题;(8分)
2.见解独特、深刻,有新意;(10分)
3.文章结构严谨,层次清楚;(8分)
4.文字表述简洁、准确;(8分)
5.文字不少于800字。(6分)
五、研究性学习(20分)
参考答案:
1.蒸鸡蛋的一般做法:将鲜鸡蛋敲入碗内→搅匀→加适量水(或鲜牛奶)→搅匀→放锅中隔水蒸→蒸熟出锅→加香油、酱油等调料。
2.蒸鸡蛋有的是放在开水里隔水蒸煮,有的是放在蒸笼上蒸,现以隔水蒸煮为例。把配制好的鸡蛋液放在开水里隔水蒸煮,除少量辐射热外,把鸡蛋蒸熟的热量主要来自两方面,一是通过碗壁的热传导,将开水的热量传给鸡蛋液,又通过鸡蛋液的对流,使蛋液均匀受热;二是通过蒸汽在蛋液上表面冷凝,将释放出的热量(汽化潜热)加热蛋液。如果碗壁厚,传热慢,蛋液上表面温度将比液面下的温度高,碗内蛋液将不会发生对流,这时,蒸熟鸡蛋的热能,主要来自上表面蒸汽冷凝释放出来的潜热向下传导的热量。
3.要蒸出一碗好鸡蛋,至少要注意4点:①鸡蛋和水或牛奶的配比合适(一般1:1),搅拌要均匀。若水(或牛奶)过多,蒸出来的鸡蛋会不成型;太少则会显得老、硬。 ②要选用碗壁材料导热良好的碗具,或者选用3~4厘米深的浅盘子,以尽量保证鸡蛋液厚薄一致,受热均匀,不会出现生熟不一的现象。如果碗壁厚,传热慢;碗又深,造成蛋液又深又厚。这时,主要靠上表面蒸气冷凝释放出来的潜热向下传导加热蛋液,如果没有人工适时搅拌,蒸的时间就要很长。那么蒸出的鸡蛋,上层将会显得干皱、多孔、老涩,而下面可能还不熟。 ③掌握好时间。蒸熟时间和蛋液量、所用碗具有关。若时间太长,除了会出现干皱、多孔、老涩外,有时还会脱水。这样的蒸鸡蛋不仅外观难看,口感也不好;④蒸鸡蛋应用中小火,不宜用大火,否则容易蒸老。
注意:小心用火、用电和接触开水、蒸汽的安全,必要时请家长监护。
评分原则:
1.按要求做完研究,写出报告;(8分)
2.能正确解释传热过程;(6分)
3.分析有理,结论正确。(6分)
六、电脑设计题(20分)
评分标准:
1.画面元素齐全(主题名称,为主题服务的图片或装饰,中国邮政,CHINA,票面价值,四周锯齿形边);(6分)
2.想象力丰富,有新意;(8分)
3.色彩丰富,画面清新、洁净。(6分)
七、动手实践题(20分)
参考答案:
如果把这个容器水平地放在列车上,当列车以加速度a沿水平方向向右行驶,则容器里的液面将变为倾斜状态(如图所示),加速度越大,倾斜角θ越大。为寻找a与θ的关系,可设想在水中取一个很小的水平水柱,其断面的面积为△S,长度为L,左侧中心距水面高度为h,右侧面与水面一致。使这个水柱在水平方向做向右的加速度运动的力,是它两侧所受到的压力差,即:
(p左-p右)•△S=ma
ρgh•△S=ρL△S•a
gh= La
a=hg/L=g•tanθ
在制造容器时,容器的长20厘米,水平面为0刻度,取g≈10米/秒2,L=10厘米,h为左侧中心距水面高,则a=h米/秒2,即容器一端液面升高1厘米,就表示列车的加速度为1米/秒2,升高h厘米,a=h米/秒2。
评分标准:
1.按要求做出加速度测量计,最高 8分;
2.能建立起正确的数学模型,最高得12分。
抱歉,初赛已过,就给你打答案吧
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