李維彥　耿迎芳

第24屆世界大學(xué)生冬季運(yùn)動(dòng)會(huì)于北京時(shí)間2009年2月28日在哈爾濱畫下完美句點(diǎn)。經(jīng)過11天的激烈角逐，大冬會(huì)賽事圓滿落幕：中國代表團(tuán)獲得了18枚金牌，位列金牌榜第一位。

中國代表團(tuán)在第24屆世界大學(xué)生冬季運(yùn)動(dòng)會(huì)中表現(xiàn)出色，取得了18枚金牌的優(yōu)異成績，位居金牌榜第一位——?jiǎng)?chuàng)造了我國大學(xué)生體育代表團(tuán)參加世界大學(xué)生冬季運(yùn)動(dòng)會(huì)以來的最好成績、實(shí)現(xiàn)了歷史性的突破。

本屆大冬會(huì)是中國繼北京奧運(yùn)會(huì)、殘奧會(huì)之后舉辦的第一個(gè)高水平的國際綜合性運(yùn)動(dòng)會(huì)，比賽共設(shè)12個(gè)大項(xiàng)、81個(gè)小項(xiàng)，是大冬會(huì)有史以來項(xiàng)目設(shè)置最多的一屆。

中國代表團(tuán)作為東道主派出193名運(yùn)動(dòng)員參加了12個(gè)大項(xiàng)69個(gè)小項(xiàng)的比賽，奪得18金18銀12銅，位居金牌榜榜首，創(chuàng)造了中國代表團(tuán)參加大冬會(huì)歷史以來的最好成績；俄羅斯代表團(tuán)以18金14銀19銅位居次席，韓國代表團(tuán)以12枚金牌位居第三。

原創(chuàng)試題

1. 本屆大冬會(huì)的安檢工作使用了手持金屬探測器，這種探測器利用的原理是：有交流電通過的線圈，產(chǎn)生迅速變化的磁場。這個(gè)磁場能在金屬物體內(nèi)部產(chǎn)生感生渦電流。渦電流又會(huì)產(chǎn)生磁場，倒過來影響原來的磁場，引發(fā)探測器發(fā)出鳴聲。金屬探測器利用電磁感應(yīng)來探測金屬物體，可以透過非金屬物體，比如紙張、木材、塑料、磚石、土壤、甚至水層，探測到被遮蓋的金屬物體，因此具有實(shí)用性。金屬探測器電路在正常工作，也就是揚(yáng)聲器不發(fā)聲時(shí)，總電流約為10 mA；探測到金屬而使揚(yáng)聲器發(fā)出聲音時(shí)，整機(jī)電流上升到20 mA，利用9 V積層電池供電，一個(gè)新的積層電池可以工作20～30個(gè)小時(shí)。

（1）試計(jì)算金屬探測器在正常工作時(shí)的等效電阻是多少？

（2）當(dāng)金屬探測器探測到金屬時(shí)多消耗的功率是多少？

（3）該積層電池儲藏的電能至小為多少？

2. 在本屆大學(xué)生冬季運(yùn)動(dòng)會(huì)中，參加女子1000米速度滑冰比賽的中國選手金佩鈺（身高：1.78米,體重：65公斤）技壓群芳，以1分16秒83的成績問鼎冠軍。速滑是一項(xiàng)能讓人類不借助外力而在平面上達(dá)到最快速度的體育項(xiàng)目，比賽在周長400米的跑道上進(jìn)行，分內(nèi)、外兩道，道寬5米。內(nèi)跑道的內(nèi)圈半徑為25米，外跑道的內(nèi)圈半徑為30米。彎道滑行時(shí)，身體始終向左傾倒，用左腳外刃﹑右腳內(nèi)刃蹬冰來獲得向心力。金佩鈺在沿內(nèi)道滑行時(shí)至少要多大的側(cè)蹬力？（直道速度比彎道大）

3. 在2009在2月27日舉行的大冬會(huì)女子冰壺比賽的決賽中，中國隊(duì)的姑娘們最終以6∶5的比分擊敗強(qiáng)敵加拿大隊(duì)，實(shí)現(xiàn)了中國冰壺項(xiàng)目在世界大賽上金牌零的突破。冰壺比賽用的冰場長44.5 m，寬4.75 m。從投球點(diǎn)起40 m遠(yuǎn)處畫有一直徑3.66 m圓形標(biāo)志的地方為“大本營”。投出的石離大本營中心最近的隊(duì)為勝。冰壺石重19.1 kg、直徑30 cm、厚度最薄為11.5 cm。在一局比賽中，中國隊(duì)員要想把對方居于大本營中心的冰壺沿軸線方向恰好撞出大本營，那么她應(yīng)以多大的速度把冰壺?cái)S出。（冰面的動(dòng)摩擦因素為μ=0.02）

4. 對于冬季運(yùn)動(dòng)的雪上項(xiàng)目來說，雪是最重要的“器材”。承擔(dān)世界大冬會(huì)高山滑雪、越野滑雪等5個(gè)雪上項(xiàng)目比賽的亞布力滑雪場，造雪系統(tǒng)全線應(yīng)用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。去年入冬以來，大冬會(huì)各賽場總造雪面積43萬平方米，用水量40萬立方米。本次大冬會(huì)使用的是哈爾濱飛機(jī)工業(yè)機(jī)械設(shè)備制造有限公司生產(chǎn)的 “雪龍”牌造雪機(jī)。

據(jù)上表中的數(shù)據(jù)計(jì)算：

（1）造雪機(jī)每小時(shí)對水做的功最大是多少?

（2）造雪機(jī)正常工作時(shí)的電流是多少？

5. 繼2009年2月２２日包攬了哈爾濱世界大冬會(huì)女子自由式滑雪空中技巧前三名后，中國隊(duì)的男隊(duì)員也在２３日高奏凱歌，三名選手同時(shí)站在了領(lǐng)獎(jiǎng)臺上。自由式滑雪空中技巧的比賽場地：跳臺的高度為4 m，坡度為70°。按規(guī)則規(guī)定，運(yùn)動(dòng)員從平臺躍起到落地的空間內(nèi)做各種空翻轉(zhuǎn)體動(dòng)作，裁判將根據(jù)起跳的高度、動(dòng)作的難度及姿勢的優(yōu)美與否、落地的穩(wěn)定性等評分。在22日，大冬會(huì)自由式滑雪賽場上演驚險(xiǎn)一幕，瑞士選手皮特在空中跳到最高點(diǎn)距地面近5 m時(shí)身體與雪板脫離，失去重心后重重地摔倒在40 cm厚的軟雪地上，那么皮特受到地面的沖擊力約是自身重力的多少倍？

6. 大冬會(huì)素有“小奧運(yùn)”之稱，但與奧運(yùn)會(huì)不同的是，室溫、冰溫、雪溫、風(fēng)向、風(fēng)速、濕度、能見度等任何一個(gè)要素的變動(dòng)都會(huì)對比賽的進(jìn)程和運(yùn)動(dòng)員的成績帶來極大的影響。因此，大冬會(huì)氣象保障服務(wù)不僅需要準(zhǔn)確及時(shí)的賽場天氣預(yù)報(bào)，還需要對每個(gè)賽場甚至每個(gè)賽道的實(shí)時(shí)氣象信息進(jìn)行監(jiān)測，通過采集器和感應(yīng)器等設(shè)備，將氣象要素（風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度、雪溫等）處理成數(shù)據(jù)，再通過無線傳輸?shù)姆绞絺鞯綒庀蠓?wù)中心平臺，這樣氣象服務(wù)中心就能得到權(quán)威而又及時(shí)的氣象信息。

比如，在亞布力賽場進(jìn)行的跳臺滑雪項(xiàng)目要求風(fēng)速低于3 m/s才能正常比賽，氣象服務(wù)站就使用了風(fēng)速傳感器對風(fēng)速進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。某型風(fēng)速傳感器由三個(gè)碳纖維風(fēng)杯、磁性圓盤和霍爾開關(guān)元件組成。其工作原理是：風(fēng)速傳感器的感應(yīng)元件為三杯試風(fēng)杯組件，信號變換電路為霍爾開關(guān)電路，在風(fēng)力作用下，風(fēng)杯組旋轉(zhuǎn)，通過主軸帶動(dòng)磁棒盤旋轉(zhuǎn)，其上的36只磁體形成18個(gè)旋轉(zhuǎn)的小磁場，風(fēng)杯組旋轉(zhuǎn)一圈，霍爾開關(guān)電路中感應(yīng)出18個(gè)脈沖信號，其頻率隨風(fēng)速的增大而線性增加，通過頻率計(jì)算出風(fēng)速，風(fēng)速與脈沖頻率的關(guān)系為：v=0.765 f。那么，要使跳臺滑雪能正常比賽，風(fēng)杯組每分鐘不能超過多少轉(zhuǎn)？