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重庆市2020年初中学业水平
暨高中招生考试(A卷)
(满分:80分 考试时间:与化学共用120分钟)
注意事项:全卷取g=10 N/kg,水的密度ρ =1.0×103 kg/m3。
水
一、选择题(本题共8个小题,每小题只有一个选项最符合题意,每小题3分,共24分。)
1.下列物理量最接近实际的是 ( )
A.一支铅笔长约180 cmB.一位初三学生重约500 N
C.一节干电池电压为36 V D.重庆七月份平均气温约10 ℃
2.如图1所示,由于光的折射形成的是 ( )
图1
3.下列热现象中,描述正确的是 ( )
A.“结气而成露”,露是液化形成的 B.“凝气而成霜”,霜是升华形成的
C.“滴水可成冰”,冰中分子停止运动 D.“融雪自成溪”,雪熔化时内能不变
4.电让我们的生活丰富多彩,关于图2所示情景说法正确的是 ( )
图2
A.甲图中的通电螺线管,它的B端是螺线管的S极
B.乙图中的手摇发电机,工作时把电能转化为机械能
C.丙图中的插座,孔1没有连接火线或零线,完全无用
D.丁图中的测电笔,在使用时手应接触测电笔尾部的金属体
5.刚搬新家的小超对家里卫生间的电路进行探究,发现照明灯和换气扇既能同时使用,也能独立使用,图3中最符合此卫生间电路特点的是 ( )
图3
6.力学知识的应用在我们的生活中随处可见,图4的物理情景中描述正确的是 ( )
图4
A.甲图中跳水运动员起跳后上升过程中,重力势能转化为动能
B.乙图中关闭下游阀门B,打开上游阀门A,闸室和上游构成连通器
C.丙图中瓶盖上设计有条纹,是通过使接触面更粗糙的方法来减小摩擦力D.丁图中小丽穿溜冰鞋推墙,她对墙的推力与墙对她的作用力是一对平衡力
7.滑轮是提升重物时经常用到的一种机械,工人师傅用500 N的拉力F,利用图5所示的滑轮将重800 N的重物在30 s内匀速提高了6 m。下列判
图5
断正确的是 ( )
A.绳端移动的速度为0.2 m/s
B.该滑轮的机械效率为62.5%
C.工人师傅拉绳子的功率为200 W
D.提升重物所做的有用功为3 000 J
8.灯泡L标有“6 V”字样,为探究其工作时的特点,小刚利用图6甲所示的电路进行实验,其中电源电压保持不变,滑动变阻器的规格为“30 Ω 1 A”。闭合开关后,将变阻器的滑片P从a端向右缓慢移动,直到电压表示数达到6 V时为止。图6乙
是用获得的实验数据作出的I-U图像,下列判断正确的是 ( )
图6
A.闭合开关,在移动滑片P的过程中,灯L的最小电阻为10 Ω
B.变阻器的滑片P移到b端时,灯L正常发光且灯的额定功率为3.6 W
C.灯L与5 Ω的定值电阻R 并联接入电压为6 V的电路,电路总功率为7.2 W
1
D.灯L与10 Ω的定值电阻R 串联接入电压为9 V的电路,R 每秒消耗电能为2.5 J
2 2
二、填空作图题(本题共6个小题,第14小题作图2分,其余每空1分,共12分。)
9.被誉为“经典力学奠基人”的物理学家 总结出:一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持静止或匀速直线运动状态。为纪念他对物理学的贡献,物理学中用他的名字作为 (填物理量名称)的单位。
10.如图7甲所示,饮料从吸管上升到嘴里,是因为空气中存在 ;如图7乙所示,对吸管A吹气,管B中的水会上升,是因为流体中流速越大的位置压强越 (选填“大”或“小”)。
图7
图8
11.图8中电源电压为6 V并保持不变,定值电阻R为10 Ω,滑动变阻器R'标有“20 Ω 0.5 A”字样,电流表量程为“0~0.6 A”,电压表量程为“0~3 V”。闭合开关,移动滑片P的过程中,为保证电路元件安全,滑动变阻器R'接入电路的最小阻值为
Ω,定值电阻R的最大功率为 W。
12.小明有一个不吸水的工艺品,底座为质地均匀的柱形木块A,木块上粘有合金块B。他将工艺品竖直放置在水中(如图9甲),静止时木块浸入水中的深度为h;按图9乙竖直放置,静止时木块浸入水中的深度为h,工艺品所受浮力与甲图相比
1 2
(选填“变大”“变小”或“不变”)。因粘合处松开导致合金块沉底,若不计粘合材料的影响,合金的密度为水的n倍,当木块在水中竖直静止时浸入的深度h= (用h、h、n表示)。
3 1 2
图913.2020年6月23日9时43分,指挥员一声令下,长征三号运载火箭喷出猛烈的火焰,在一团“白气”中拔地而起,加速直刺苍穹(图10)。达到预定速度和高度后,无动力滑行到赤道上空,火箭再次点火修正方向,满足星箭分离的条件。在火箭所带摄
像头的注目下,卫星渐渐离开火箭,顺利展开太阳帆板,缓缓“迈向”太空。随着最后一个卫星成功组网,北斗全球导航系统搭建完成,此国之重器彰显出我国的大国担当和作为!
图10
请结合上述情景,找出一个相关的物理信息,并指出其对应的物理知识,不得与示例重复。
示例:物理信息:太阳帆板;
物理知识:太阳能转化为电能。
作答:物理信息: ;
物理知识: 。
14.按要求完成下列作图:
(1)在图11中入射光线平行于主光轴,画出它经凸透镜折射后的光线;
(2)在图12中力F作用在杠杆的A端,画出它的力臂l。
图11
图12
三、实验探究题(本题共3个小题,第15小题6分,第16小题8分,第17小题8分,共22分。)
15.请按要求完成下列实验:
(1)小曹同学利用图13甲所示的装置探究“平面镜成像的特点”,应选择较 (选填“厚”或“薄”)的玻璃板作为平面镜进行实验;实验中,发现烛焰的像不能用光屏承接,说明平面镜所成的像是 像(选填“实”或“虚”);图13
乙的白纸上记录了多次实验中蜡烛和像的位置,沿着镜面所在的虚线对折,像和蜡烛的位置恰好重合,说明像和物体到平面镜的距离 。
图13
(2)小婧同学利用图14甲的装置完成“观察水的沸腾”实验。某时刻温度计如图14乙所示,示数为 ℃;水沸腾后,水中的气泡在上升过程中大小变化与图14丙中 (选填“A”或“B”)一致;将酒精灯撤去,水会停止沸腾,说明水
沸腾的过程需要 热(选填“吸”或“放”)。
图14
16.图15甲是“探究电流与电压关系”的实验电路,三个小组的同学分别用5 Ω、10 Ω、15 Ω的定值电阻进行探究。图15
(1)请用笔画线代替缺少的2根导线,将图15甲的电路连接完整(要求:导线不能交叉,滑片P向B端移动时,电路中的电流变大)。
(2)正确连接电路,闭合开关,移动滑片P,发现电流表无示数,电压表有示数,可能的故障是定值电阻R (选填“断路”或“短路”);排除故障后,缓慢移动滑片P到某位置时,电压表的示数如图15乙所示,为 V。
(3)将不同小组的数据汇总后,得到表1的数据,分析可得:在电阻一定的情况下,通过导体的电流和导体两端的电压成 比。
表1:实验数据
R1 5 Ω R2 10 Ω R3 15 Ω
U/V 0.8 1.0 1.5 2.0 U/V 1.2 1.8 2.2 2.6 U/V 1.5 1.8 2.1 2.4
I/A 0.16 0.20 0.30 0.40 I/A 0.12 0.18 0.22 0.26 I/A 0.10 0.12 0.14 0.16
(4)在进一步探究“电流与电阻的关系”实验中:
①若保持定值电阻两端的电压为1.5 V不变,在表1的数据中有 组可用于分析;
②为得到更多的实验数据,老师给每个小组再提供一个30 Ω的定值电阻R,某小组在实验中,无论怎样移动滑片P都不能将R 两端电压调为1.5 V,其原因是滑动变阻器的最大阻值太 (选填“大”或“小”),该小组所使用的滑动变阻器
0 0
的规格可能是 (选填下列选项前的字母)。
A.10 Ω 3 A B.20 Ω 2 A C.50 Ω 1 A
17.小张发现外婆家的盐蛋咸淡适中恰到好处,猜想可能和盐水的密度有关,他和小华共同测量外婆家用来腌制盐蛋的盐水密度。
图16
(1)将天平放在水平工作台上,游码移到标尺的 刻度处,观察到指针偏向分度盘的左侧(图16甲),应将平衡螺母向 调节,使天平平衡。
(2)调节天平平衡后,进行以下实验操作:
①测量空烧杯的质量m,天平平衡时,砝码及游码位置如图16乙,m= g;
0 0
②向烧杯中倒入适量盐水,测出烧杯和盐水的总质量m 为55.0 g;然后将盐水全部倒入量筒(图16丙),读数时视线与凹液面底部 ,读出体积V= mL;
1
③算出盐水的密度ρ= g/cm3。
(3)小华指出:以上测量过程中,烧杯中会残留部分盐水导致测得盐水的密度偏大,于是他与小张利用电子秤再次测量该盐水密度。
图17
进行了以下实验操作:
①取密度为8 g/cm3的合金块,用电子秤测得其质量为80.0 g(图17甲);
②将合金块放入溢水杯中后向溢水杯中注满盐水,测得杯、盐水、合金块的总质量为100.0 g(图17乙);
③取出合金块,向溢水杯中补满盐水,测得杯和盐水的总质量为31.0 g(图17丙)。
根据以上数据,计算出盐水的密度ρ= g/cm3。若测量后才发现此电子秤的每次测量值均比真实值大1 g左右,则以上步骤所测得的盐水密度与真实值相比 (选填“偏大”“不变”或“偏小”)。
四、计算论述题(本题共3个小题,第18小题6分,第19小题8分,第20小题8分,共22分。解题应写出必要的文字说明、步骤和公式,只写出最后结果的不能得分。)
18.如图18的电路中,R 为10 Ω,R 为20 Ω。闭合开关S后,电流表的示数为1 A,电源电压保持不变。求:
1 2
图18
(1)R 两端的电压U;
1 1
(2)R 在10 s内所消耗的电能W。
2 219.如图19,水平桌面上放有一圆柱形溢水杯,它的重为3 N、底面积为300 cm2、溢水口距杯底20 cm,内装水的深度为18 cm。将一体积为1 000 cm3、密度为0.9 g/cm3的正方体木块缓慢放入水中,不计溢水杯厚度,求:
(1)木块的质量m ;
木
(2)木块放入前,水对溢水杯底的压力F;
(3)木块放入水中静止后,溢水杯对桌面的压强p。
图19
20.水烧开后持续沸腾一段时间用于饮用更利于人体健康,为了满足这个要求,小罗设计了多挡位节能电烧水壶,电路原理如图20甲。其中开关S为防干烧温控开关,通常情况闭合;定值电阻R、R 为加热电阻,且R 为48.4 Ω,R 阻值为R 的2倍。通
1 2 1 2 1
过滑动金属滑杆上的滑块P,使它在不同的位置接触触点,实现多挡位变化(图20乙)。他测得烧水壶用中功率挡给热水保温时,正常工作24 s,将1 kg的水从75 ℃加热到80 ℃。[已知c =4.2×103 J/(kg·℃),不计温度对电阻的影响]求:
水
(1)此加热过程中热水所吸收的热量Q;
Q
(2)此加热过程中烧水壶的热效率η(η= ,W为所消耗的电能);
W
(3)用电高峰时,他请父母断开家中除烧水壶外的全部用电器,用烧水壶高功率挡加热一段时间后开始计时,经过30 s后水沸腾,再以低功率挡持续加热30 s,观察到电能表转盘在这60 s内转了27转(电能表表盘如图20丙),烧水壶工作的实际电
压U 是多少。
实
图20
3重庆市2020年初中学业水平暨高中招生考试(A卷)
答案速查
1 2 3 4 5 6 7 8
B C A D D B C D
1.B 一支铅笔长约为18 cm,A错误;一位初三学生重约为500 N,B正确;一节干电池电压为1.5 V,C错误;重庆七月份平均气温约为28 ℃,D错误。故选B。
2.C 小孔成像、手影和日食都是由于光的直线传播形成的,A、B、D错误;水中“折断”的铅笔是由于光的折射形成的,C正确。故选C。
3.A 露是空气中的水蒸气遇冷液化形成的,A正确;霜是空气中的水蒸气遇冷凝华形成的,B错误;冰是由水分子组成的,分子都在不停地做无规则运动,温度越低,分子运动越缓慢,C错误;雪熔化过程中,需要不断吸收热量,故内能会增大,D错误。故
选A。
4.D 利用安培定则,用右手握住螺线管,四指指向电流方向,大拇指指向的B端就是螺线管的N极,A错误;发电机的原理是电磁感应,工作时将机械能转化为电能,B错误;丙图中孔1将用电器的金属外壳与大地相连,当火线与金属外壳接触而导致漏
电事故时,电流会通过接地线流入大地,起到保护作用,C错误;使用测电笔时,手要接触笔尾部的金属体,切不可接触笔前端的金属部分,D正确。故选D。
5.D 图A中只闭合S,电动机工作,若要使照明灯工作,就需要同时闭合S、S,不能满足照明灯能单独工作的要求,A不符合题意;同理图B电动机不能单独工作,B不符合题意;图C中电动机和照明灯串联,不能单独工作,C不符合题意;图D中,两
2 1 2
开关分别在电动机和照明灯所在的两个支路上,两用电器既能同时工作,又可以单独工作,符合题意,故选D。
6.B 运动员起跳后上升的过程中,速度减小,动能减小,高度升高,重力势能增大,故动能转化为重力势能,A错误;图乙中,关闭阀门B,打开阀门A,闸室和上游构成了上端开口底部相连通的连通器,B正确;瓶盖上的条纹设计是为了增大接触面的粗糙
程度来增大摩擦力,C错误;小丽对墙的推力和墙对她的作用力是一对相互作用力,故D错误。故选B。s 12m
7.C 将重物在30 s内匀速提高了6 m,则绳端移动的距离s=2h=2×6 m=12 m,绳端移动的速度v = = =0.4 m/s,A错误;工人拉绳子的功率P=Fv =500 N×0.4 m/s=200 W,C正确;提升重物所做的有用功W =Gh=800 N×6 m=4 800 J,D错误;工人
绳 t 30s 绳 有
W 4 800J
利用滑轮提升重物所做的总功W =Fs=500 N×12 m=6 000 J,则滑轮组的机械效率η= 有 = =80%,B错误。
总 W 6 000J
总
U 1V
8.D 由题图可知,移动滑片的过程中,当电流为0.2 A时,L的电阻最小,R = L= =5 Ω,故A错;当滑片在a端时,滑动变阻器连入电路的阻值最大,为30 Ω,结合图像信息可知,此时电路中的电流I=0.2 A,U =1 V,则电源电压U =U +U =1
L I 0.2A L 总 L 变
U 6V
V+0.2 A×30 Ω=7 V,故当滑片移到b端时,灯L两端电压等于电源电压7 V,7 V>U ,灯L不会正常发光,有可能被烧坏,故B错;当灯泡L与5 Ω的R 并联在6 V的电路中时,由图像可知通过灯L的电流I =0.6 A,通过R 的电流I= = =1.2 A,则
额 1 L 1 1 R 5Ω
1
U 5V
干路中的电流I=I +I=0.6 A+1.2 A=1.8 A,电路总功率P=UI=6 V×1.8 A=10.8 W,故C错;灯L与10 Ω的R 串联在9 V的电路中时,结合图像可知,当电流I'=0.5 A时,灯L两端的电压U '=4 V,则R 两端电压U=9 V-4 V=5 V,R 的阻值R= 2=
L 1 2 L 2 2 2 2 I' 0.5A
=10 Ω,符合题意,故R 每秒消耗的电能W=UI't=5 V×0.5 A×1 s=2.5 J,D正确。
2 2
9. 答案 牛顿 力
解析 牛顿是经典力学奠基人,他在前人研究成果的基础上总结出:一切物体在不受外力作用时,总保持匀速直线运动状态或静止状态。为了纪念他对物理学的贡献,用他的名字作为力的单位。
10. 答案 大气压 小
解析 饮料能从吸管上升到嘴里是因为液面上方大气压的作用;图乙中,在B管上方吹气,加快了它上方的空气流速,流体速度大的地方压强小,故管B中的水会上升。
11. 答案 10 0.9
U 3V
解析 为了保证电路元件安全,当电压表示数为3 V时,滑动变阻器连入电路中的阻值最小,定值电阻R消耗的功率最大,此时电路中的电流最大,I= R= =0.3 A,滑动变阻器两端电压U =U-U =6 V-3 V=3 V,滑动变阻器连入电路的最小阻值R
R 10Ω 变 R
U 3V
= 变= =10 Ω,定值电阻的最大功率P=U I=3 V×0.3 A=0.9 W。
变 I 0.3A R
3V
滑动变阻器标有“20 Ω 0.5 A”表示滑动变阻器允许通过的最大电流为0.5 A,电流表量程为“0~0.6 A”表示电流表允许通过的最大电流为0.6 A,电压表量程为“0~3 V”,则电阻R允许通过的最大电流为I= =0.3 A,因为串联电路
10Ω
中各处电流大小相等,为保证电路元件的安全,此电路中允许通过的最大电流应为0.3 A,电压表量程间接限制了电阻R允许通过的最大电流,不能被忽略。
12. 答案 不变 h-n(h-h)
1 1 2
解析 图甲中,工艺品漂浮在水中,浮力等于重力,根据F =ρ gV 得,ρgSh =G +G ①,图乙中工艺品仍漂浮在水中,浮力还等于重力,即ρg(Sh+V )=G +G ②,故工艺品所受浮力与甲图相比不变。由甲、乙两图中工艺品所受浮力相等得:
浮 液 排 1 A B 2 B A B
ρgSh =ρg(Sh+V ),则计算出合金块B的体积V =Sh-Sh,则B的重力G =m g=ρ V g=nρg(Sh-Sh)③,当图乙中合金块沉底,木块竖直漂浮在水中时,木块受到的浮力等于木块的重力,即ρgSh =G ④,现将③④代入①整理得:ρgSh =ρgSh +nρg(Sh-Sh),计
1 2 B B 1 2 B B B B 1 2 3 A 1 3 1 2
算得出木块浸入水中的深度h=h-n(h-h)。
3 1 1 2
13. 答案 物理信息:火箭喷出猛烈的火焰
物理知识:化学能转化为内能
物理信息:“白气”
物理知识:液化
物理信息:加速直刺苍穹
物理知识:机械运动/力改变物体运动状态
物理信息:摄像头的注目下
物理知识:透镜成像
物理信息:修正方向
物理知识:力改变物体运动状态
物理信息:无动力滑行
物理知识:惯性
物理信息:迈向太空
物理知识:机械运动
物理信息:导航系统
物理知识:电磁波传递信息
物理信息:一声令下
物理知识:声音能够传递信息
……
答案合理即参照给分
解析 此题为开放型试题,抓住题中的关键词语,链接初中物理中学过的知识点,只要信息与知识点对应均可,具体见答案。
14. 答案 (1)如图所示(2)如图所示
解析 (1)凸透镜对光线有会聚作用,平行于主光轴的光线经过凸透镜后过焦点;(2)根据力臂的概念,过支点O作力F作用线的垂线,垂线段的长度即力臂。
15. 答案 (1)薄 虚 相等 (2)90 A 吸
解析 (1)探究“平面镜成像的特点”实验中应选较薄的玻璃板,以减小玻璃板前后表面反射成像形成的重影造成的误差;平面镜所成的像是由于光的反射形成的虚像;白纸上记录了蜡烛和像的位置,沿镜面所在虚线对折,像和蜡烛的位置恰好重合,
说明像和物体到平面镜的距离相等。(2)由图乙可知,温度计示数为90 ℃;水沸腾后,温度保持不变,气泡在水中上升过程中,周围的水汽化进入气泡,所以气泡由小变大,与图丙中A一致;撤去酒精灯,水不能再继续吸热,停止沸腾,说明水沸腾需要吸
热。
16. 答案 (1)如图所示
(2)断路 1.8 (3)正 (4)①2 ②小 B
3V
解析 (1)电源由2节干电池组成,电压约为3 V,电路中电流最大为I= =0.6 A,可知电流表应选择0~0.6 A量程;根据“滑片P向B端移动时,电路中的电流变大”,确定应接B接线柱。(2)闭合开关,电流表无示数,故障应为断路,电压表有示数,
5Ω
说明电压表与电源形成通路,则电路故障应为电阻断路;由图乙可知,电压表选用0~3 V量程,分度值为0.1 V,故示数为1.8 V。(3)分析表中数据可得,电阻一定,通过导体的电流与导体两端电压成正比。(4)①在探究“电流与电阻的关系”实验中,若
保持定值电阻两端电压为1.5 V不变,表中有R 和R 两端电压为1.5 V时对应的2组数据可用于分析;②为得到更多的实验数据,将30 Ω的R 接入电路,为控制其两端电压为1.5 V不变,根据“换大调大”的调节方法,只需适当增大滑动变阻器连入电
1 3 0
路中的阻值即可,出现“无论怎样移动滑片P都不能将R 两端电压调为1.5 V”的原因应为滑动变阻器的最大阻值太小;由图甲可知电源由两节干电池串联而成,电压约为3 V,为控制R 两端电压为1.5 V,则滑动变阻器两端电压约为1.5 V,由分压公
0 0
1.5V R
式得 = 变 ,则R =30 Ω,即滑动变阻器此时需要连入的阻值为30 Ω,30 Ω<50 Ω,故该小组使用的滑动变阻器规格不可能是“50 Ω 1 A”;又由表中数据可知,该小组将15 Ω电阻接入电路,其两端电压为1.5 V时电流为0.1 A,则此时滑动变
1.5V 30Ω 变
U 1.5V
阻器连入的阻值为R '= 变= =15 Ω,15 Ω>10 Ω,则所使用的滑动变阻器的规格不可能是“10 Ω 3 A”,故应选B。
变 I 0.1A
17. 答案 (1)零(或“0”) 右 (2)①32.0 ②相平 20
③1.15 (3)1.1 偏大
解析 (1)天平放在水平台上,将游码拨到标尺左端的零刻度处,因为指针偏左,故应将平衡螺母向右调节,使天平平衡。(2)①由图乙可知,空烧杯的质量m=20 g+10 g+2.0 g=32.0 g;②盐水倒入量筒,读数时视线应与凹液面的底部相平,由图丙可知
0
m 23g m 80g
盐水的体积为V=20 mL=20 cm3;③烧杯中盐水的质量为m=55 g-32 g=23 g,故盐水的密度ρ= = =1.15 g/cm3。(3)合金块的体积V = 金 = =10 cm3;图乙中溢水杯和盐水的总质量m '=m -m =100 g-80 g=20 g,由图丙得出与合金块
V 20cm3 金 ρ 8g/cm3 乙 乙 甲
金
m 11g m 79g 79
等体积的盐水质量m =m -m '=31 g-20 g=11 g,故盐水的密度ρ= 盐水 = =1.1 g/cm3。若测量后发现电子秤每次测量值均比真实值大1 g左右,则合金块体积的真实值V '= 金 = = cm3,图乙中溢水杯和盐水的总质量m ″=99 g-79
盐水 丙 乙 V 10cm3 金 ρ 8g/cm3 8 乙
盐水 金
10g
m ' 80 80
g=20 g,与合金块等体积的盐水质量m '=30 g-20 g=10 g,故盐水的密度真实值ρ'= 盐水 =79 = g/cm3,1.1 g/cm3> g/cm3,故导致所测盐水的密度比真实值偏大。
盐水 V ' cm3 79 79
盐水 8
18. 答案 (1)10 V (2)200 J
解析 (1)电阻R、R 串联,R 两端电压为:
1 2 1
U=IR =1 A×10 Ω=10 V(3分)
1 1
(2)R 在10 s内消耗的电能为:
2
W=UIt=I2Rt=(1 A)2×20 Ω×10 s=200 J(3分)
2 2 2
19. 答案 (1)900 g (2)54 N (3)2 100 Pa
解析 (1)木块的质量为:
m =ρ V=0.9 g/cm3×1 000 cm3=900 g(2分)
木 木
(2)木块放入水中前,水对容器底的压强为:
p =ρ gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.18 m=1.8×103 Pa
水 水
水对容器底的压力为:
F=p S=1.8×103 Pa×300×10-4 m2=54 N(3分)
水F G m g m 900g
(3)木块放入水中后,处于漂浮状态,F =G ,其排开水的体积为:V = 浮 = 木 = 木 = 木 = =900 cm3
浮 木 排 ρ g ρ g ρ g ρ 1g/cm3
水 水 水 水
木块放入前,溢水杯还能容水的体积为:
V =S(H-h)=300 cm2×(20 cm-18 cm)=600 cm3
余
溢出水的重力为:
G =ρ g(V -V )=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×(900×10-6 m3-600×10-6 m3)=3 N
溢 水 排 余
木块的重力为:
G =m g=0.9 kg×10 N/kg=9 N
木 木
木块放入前,水的重力为:
G =ρ Shg=1.0×103 kg/m3×300×10-4 m2×0.18 m×10 N/kg=54 N
水 水
木块放入后容器对桌面的压强为:
F G +G +G -G 3N+54N+9N-3N
p= 压= 杯 水 木 溢= =2 100 Pa (3分)
S S 300×10-4 m2
20. 答案 (1)2.1×104 J (2)87.5% (3)198 V
解析 (1)此加热过程中,水吸收的热量为:
Q=c m(t-t)=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(80 ℃-75 ℃)=2.1×104 J(2分)
水 2 1
(2)当电烧水壶处于中功率挡时,电路中只有R 工作,其功率为:
1
P=U2 =(220V )2=1 000 W
1
R 48.4Ω
1
在24 s内,R 所消耗的电能为:W=Pt=1 000 W×24 s=2.4×104 J
1 1
电烧水壶的热效率为:
η=Q=2.1×104 J=87.5% (3分)
W 2.4×104 J
n
(3)在此60 s内,电烧水壶消耗的电能为:W= ×3.6×106 J
N
电流做功为W=(U 实 2 + U 实 2 )t 1 + U 实 2 t 2 ,t 1 =t 2 =t 0 =30 s
R R R
1 2 2
由R 2 =2R 1 可知:(U 实 2 + U 实 2 )t 0 + U 实 2 t 0 = n ×3.6×106 J
R 2R 2R N
1 1 1
即:2t
0
U
实
2 =n×3.6×106 J
R N
1
2×30s×U2 27×3.6×106 J
代入数据有: 实=
48.4Ω 2 000
解得:U =198 V(3分)
实
其他正确解法参照给分。
